콜라겐 트리펩타이드가 피부에 미치는 영향
서론: 콜라겐은 다양한 형태로 스킨케어 제품의 기능성 성분으로 널리 사용되고 있지만, 콜라겐 트리펩타이드(CTP)의 경구 섭취가 인간의 피부에 미치는 영향은 아직 명확하지 않습니다. 또한 지금까지 보고된 CTP의 긍정적인 결과 대부분은 기상 조건의 영향을 고려하지 않았습니다. 따라서 본 연구에서는 중년 여성의 피부 특성에 대한 CTP의 효과를 평가하고, 기후 변화의 영향을 보정하여 분석하였습니다.
재료 및 방법: 40세에서 60세 사이의 여성 84명을 대상으로 무작위 대조 시험을 실시하였습니다. 참가자들은 무작위로 배정되어 12주 동안 매일 위약 또는 1,000 mg의 CTP를 섭취하였습니다. CTP는 비병원성 Bacillus 속 세균에서 유래한 collagenase를 이용한 분해 방법을 통해 Nile Tilapia의 피부로부터 제조되었습니다. 피부 수분도, 주름 및 탄력은 연구 시작 시점과 6주 및 12주 후에 평가하였으며, 지역 기상청의 기상 데이터를 활용하여 평가 기간 중 온도, 습도 및 ultraviolet A 노출의 영향을 보정하였습니다.
결과: 82명의 참가자 중 74명이 부작용 없이 시험을 완료하였습니다. 대조군과 비교했을 때, 12주 후 CTP군에서 경피 수분 손실(trans-epidermal water loss)이 더 크게 감소하였습니다(P < 0.05). 12주 시점에서 해당 지역의 습도, 온도 및 UVA를 보정한 후에도 두 그룹 간 TEWL 차이는 통계적으로 유의하게 유지되었습니다(습도 및 온도 보정, P = 0.024; UVA 보정, P = 0.032; 온도, 고온 및 ultraviolet A 보정, P = 0.031). 피부 수분도 측면에서도 대조군보다 CTP군에서 더 큰 개선이 확인되었습니다. 하위 그룹 분석에서는 50세 미만의 피험자가 12주 동안 CTP를 섭취한 후 주관적 피부 개선 설문지의 총점과 수분 항목에서 유의한 개선을 보였습니다. CTP 섭취에 대한 내약성은 양호하였으며, 두 그룹 모두에서 주목할 만한 부작용은 보고되지 않았습니다.
고찰: 본 연구 결과는 Nile Tilapia의 피부에서 유래한 CTP(Oreochromis niloticus)를 경구 섭취하는 것이 양호한 내약성을 보이며, 중년 여성의 피부 수분 손실 감소에 도움을 줄 수 있음을 시사합니다.
임상시험 등록: www.clinicaltrials.gov/, 식별번호: NCT03505684.
키워드: 콜라겐 트리펩타이드, 피부 수분도, 피부 탄력, 피부 주름, 중년 여성, 기후 변화
서론
자연적인 노화 과정에서 피부의 엘라스틴 섬유와 콜라겐은 감소하며, 이는 결국 피부 노화, 잔주름 및 깊은 주름으로 이어집니다(1). 표피와 진피 내 glycosaminoglycans(GAGs)의 양 역시 나이가 들수록 감소하여 피부가 수분을 유지하는 능력이 저하되고 피부 건조가 증가합니다(2). 콜라겐은 진피 extracellular matrix(ECM)의 주요 구조적 구성 성분으로, 정상적인 인간 피부 진피 건조 중량의 70% 이상을 차지합니다(3).
생물학적 활성 화합물의 경구 섭취가 피부 특성에 미치는 영향에 대한 새로운 연구 결과들은 피부 건강에 도움을 주는 영양 보충제의 개발로 이어졌습니다(4). 예를 들어, 항산화 특성을 가진 일부 건강보조식품은 2차 전달자를 통해 피부에 영향을 미치는 것으로 보고되고 있습니다. 또는 소화 과정에서 위장관을 통과하고 장 장벽을 넘어 혈류를 통해 잠재적으로 활성 상태로 피부에 도달할 수 있습니다. 이러한 생리활성 화합물을 포함한 혈액은 표피, 진피, 피하 지방 및 피지를 포함한 피부와 모든 피부 구획에 지속적으로 영양분을 공급합니다(5). 이러한 화합물 중 콜라겐은 생물학적·기능적 특성으로 인해 식품, 화장품 및 제약 산업에서 널리 사용되어 왔습니다(6). 특히 해양 어류에서 유래한 콜라겐 펩타이드는 고혈압(7), 근육 손상(8), 지질 및 혈당 조절(7, 9), 과체중인 사람의 체중 관리(10)에 유용한 건강보조식품으로 알려져 있습니다.
콜라겐은 (Gly-X-Y)n 형태의 삼중 나선 구조를 가지며, X와 Y는 대부분 proline(Pro)과 hydroxyproline(Hyp)으로 구성됩니다(11). 섭취 후 Gly-Pro-Hyp는 장 상피에 결합된 aminopeptidase N의 솔가장자리막에 의해 부분적으로 가수분해되어 Gly가 제거됩니다(12). 이후 콜라겐 유래 펩타이드의 주요 활성 성분인 Pro-Hyp는 H+-coupled oligopeptide transporter(PEPT-1)를 통해 소장 상피세포로 운반될 수 있습니다(13). 고분자 콜라겐 펩타이드와 비교했을 때, 저분자 콜라겐 가수분해물 또는 콜라겐 트리펩타이드(CTP)를 경구 섭취한 후 혈장 내 Gly-Pro-Hyp 농도가 더 높게 검출되었습니다(14). 또한 이전 연구에서는 Gly-Pro-Hyp와 Pro-Hyp가 위산 및 효소, pancreatin 또는 혈장 peptidase에 의해 분해되지 않고 위장액과 혈장 내에서 안정적으로 유지되는 것으로 나타났습니다(14). 이러한 결과는 Gly-Pro-Hyp와 Pro-Hyp의 효소적 안정성과 장 투과성으로 인해 CTP의 경구 섭취가 생리활성 펩타이드를 효과적으로 섭취하는 방법이 될 수 있음을 보여줍니다.
CTP의 효능에 관한 근거는 지속적으로 축적되고 있습니다. 최근의 무작위 대조 시험에서 저분자 콜라겐 펩타이드(LMWCP)의 경구 섭취는 중년 여성의 피부 수분도, 탄력 및 주름을 개선하였습니다(15). 그러나 다양한 피부 특성을 측정하여 평가한 LMWCP의 효과는 시험 당시의 온도, 습도 및 ultraviolet A(UVA)의 영향을 고려하지 않은 상태에서 분석되었습니다. 기후 요인이 전반적인 피부 상태에 영향을 미칠 수 있다는 점을 고려하면, 피험자가 시험을 받은 지역과 계절의 온도, 습도 및 UVA를 보정한 후 피부 지표를 분석하여 CTP가 피부 건강에 미치는 영향을 평가하는 것이 적절합니다. 본 무작위 이중맹검 임상시험에서는 기상 조건을 보정한 후에도 Nile Tilapia 어피에서 유래한 CTP의 경구 투여가 중년 여성의 피부 상태를 개선할 수 있는지를 평가하였습니다.
재료 및 방법
연구 설계 및 윤리적 고려사항
본 연구는 무작위, 위약 대조, 이중맹검 임상시험으로 설계되었습니다. 모든 피험자는 연구 참여 전에 연구 참여에 대한 사전 동의를 제공하였습니다. 본 연구는 Declaration of Helsinki에 따라 수행되었으며, 연구 프로토콜은 Pusan National University Yangsan Hospital의 Institutional Review Board 윤리위원회의 승인을 받았습니다(IRB No. 02-2017-033, 2017년 11월 6일). 본 임상시험은 ClinicalTrials.gov에 등록되어 있습니다(NCT03505684, 2018년 4월 23일).
연구 참여자
외관상 건강한 지원자들은 대한민국 양산시에 위치한 3차 의료기관의 광고를 통해 모집되었습니다. 연구 참여 대상은 40세에서 60세 사이이며 Tewameter를 이용해 측정한 경피 수분 손실(TEWL) 점수가 ≥4인 사람으로 선정되었습니다. 또한 지원자들은 등록 전 4주 동안 사용하던 것과 동일한 스킨케어 제품(외용 제품 및 경구 보충제)을 계속 사용해야 했으며, 12주간의 연구 기간 동안 다른 피부 관리 시술을 받아서는 안 되었습니다. 주요 제외 기준은 다음과 같습니다. 등록 전 3개월 이내에 retinoids, steroids 및 기타 호르몬 제품을 포함하여 피부 특성에 변화를 줄 수 있는 약물이나 보충제를 사용한 경우, 특정 성분이나 햇빛에 대한 피부 과민증 또는 알레르기 반응 병력이 있는 경우, 이전 6개월 이내에 피부 개선 시술을 받은 경우, 알코올 남용, 등록 전 3개월 이내의 금연, 조절되지 않는 혈압·혈당 또는 위장관 증상, aspartate aminotransferase(AST) 또는 alanine aminotransferase(ALT) 혈청 수치 >80 mg/dL, creatinine(Cr) 수치 >1.5 mg/dL, 임신 또는 수유 중인 경우, 연구 성분에 대한 알레르기가 있는 경우, 그리고 연구 기간 중 거주지를 이전할 계획이 있는 경우입니다. 또한 안전상의 이유로 연구 시작 전 6개월 이내에 심혈관 질환 또는 암 진단을 받은 지원자도 제외되었습니다. 다음 기준에 해당하는 경우 피험자는 연구에서 탈락하거나 참여를 중단한 것으로 간주되었으며 per protocol 분석에서 제외되었습니다. 시험 제품 또는 위약을 연속 5일 동안 복용하지 않은 경우, 추적 평가에 참석하지 않은 경우, 순응도가 낮은 경우(<80%), 과도한 음주 또는 햇빛 노출, 연구 기간 중 다른 지역으로 이주한 경우입니다. 순응도는 매 방문 시 남아 있는 캡슐 수를 확인하여 평가하였습니다. 11명의 참가자가 제외 기준에 해당하였으며, 3명은 연구 참여를 거부하였습니다.
무작위 배정
스크리닝을 위해 총 98명의 참가자를 모집하였으며, 기초 측정을 완료한 후 최종적으로 84명(85.7%)이 연구에 등록되었습니다. 참가자들은 무작위 번호를 이용한 블록 무작위 배정을 통해 CTP 중재군(IG) 또는 위약 대조군(CG)에 무작위로 배정되었으며, 등록 시 식별번호가 부여되었습니다. IG(n = 42)는 하루 1,000 mg의 CTP 보충제(캡슐당 250 mg)를 섭취하였습니다. CG(n = 42)는 위약을 섭취하였습니다(그림 1). 무작위 배정 코드는 통계 전문가가 nQuery Advisor 7.0을 사용하여 생성하였습니다. 연구 참여 적격 여부를 결정하고 측정을 수행하는 담당자들은 전체 연구 과정 동안 무작위 배정 결과를 알 수 없도록 하였습니다. 모든 참가자는 총 4회 연구센터를 방문하도록 하였습니다(방문 1: 스크리닝, 방문 2: 무작위 배정 및 보충제 섭취 시작, 방문 3: 중재 시작 6주 후, 방문 4: 12주 후).
그림 1
CONSORT 흐름도.
시험 제품 및 위약
CTP는 비병원성 Bacillus 속 세균에서 유래한 collagenase를 이용한 분해 방법을 통해 Nile Tilapia(Oreochromis niloticus)의 피부에서 제조되었습니다(Collagen-Tripep20S; Amicogen Inc., Jinju, Gyeongsangnam-do, South Korea). 전체 CTP의 평균 분자량은 500 Da였으며, CTP 함량은 20%이고 그중 3.2%가 Gly–Pro–Hyp로 구성되었습니다. Gly–Pro–Hyp는 in vivo에서 안정성과 생체이용률이 입증되었습니다(14, 15). 또한 생쥐에서 유전자 및 단백질 발현 증가를 통해 피부 수분 개선 효과가 조직학적으로 확인되었습니다(16). 피험자에게 투여한 CTP의 용량은 이전 동물 연구 결과를 바탕으로 결정되었으며, 해당 연구에서 생쥐에게 매일 CTP(333 mg/kg)를 투여한 결과 부작용 없이 피부 수분도와 주름이 유의하게 개선되었습니다(17, 18). 따라서 성인 건강 지원자를 대상으로 한 치료제의 초기 임상시험에서 최대 안전 시작 용량을 추정하기 위한 가이드라인에 따라 평균 체중 60 kg인 성인에게 1,000 mg의 collagen hydrolysate가 적절한 것으로 판단되었습니다(19). 또한 본 연구와 유사한 연구에서는 피험자에게 하루 1.0~3.0 g의 용량이 투여되었습니다(15, 20–22). IG 피험자들은 12주 동안 아침과 저녁에 각각 CTP 2캡슐(캡슐당 250 mg)을 하루 두 차례 섭취하였으며, 하루 총 4캡슐을 복용하였습니다. CG 피험자에게는 동일한 프로토콜과 기간으로 위약이 제공되었습니다. 위약은 maltodextrin 170 mg(68.2%)과 dextrin 80 mg(31.8%)으로 구성되었습니다. 당사의 예비 연구에서는 tripeptide의 혈장 역가 수준과 제품의 kinetics가 확인되었습니다(14).
유효성 측정
각 방문 시 피부 특성을 평가하기 전에 참가자들은 온도(23 ± 1°C)와 습도(45 ± 5%)가 조절된 동일한 공간에서 30분 동안 머물렀습니다. 1차 유효성 변수는 CTP 또는 위약 섭취 후 6주 및 12주 시점에서 기초치 대비 TEWL의 변화였습니다. 2차 평가 변수로는 피부 수분도, 탄력, 주름 및 참가자의 자가평가가 포함되었으며, 각 방문 시 평가되었습니다.
피부 경피 수분 손실
주관절와에서 전방 10 cm 부위의 피부를 대상으로 evaporimeter(Tewameter TM300; Courage + Khazaha Electronic GmbH, Köln, Germany)를 사용하여 3회 측정하였습니다(23). 분석에는 평균값이 사용되었습니다.
피부 수분도
표피의 외층인 각질층(stratum corneum)의 수분도는 corneometer(Corneometer CM 825; Courage + Khazaha Electronic GmbH, Köln, Germany)를 이용하여 이마 부위에서 정전용량 방식으로 측정하였습니다(24). 각 측정 시점마다 이마의 시험 부위 내 서로 다른 위치에서 최소 5회 측정한 후, 최대값과 최소값을 제외한 3개 측정값의 평균을 분석에 사용하였습니다.
피부 탄력
피부 탄력을 평가하기 위해 cutometer(Cutometer MPA 580; Courage + Khazaha Electronic GmbH, Köln, Germany)를 사용하였습니다(24). 각 측정 시 시험 부위인 전완의 서로 다른 3개 지점에서 피부 탄력을 평가하고 그 값을 평균하였습니다.
피부 주름
피부 주름 측정은 visiometer(Skin-Visiometer SV 600; Courage + Khazaka electronic GmbH, Köln, Germany)를 사용하여 양쪽 눈가의 crow’s-feet 부위에서 평가하였습니다(25). 시각적 등급은 blinded dermatologist가 global photodamage scoring system의 척도에 따라 평가하였습니다(25).
설문지
6주 및 12주 후, 연구 피험자들은 설문지를 작성하고 시간 경과에 따른 피부 특성 개선에 대한 자신의 인식을 주관적으로 평가하였습니다. 응답은 5점 Likert scale을 기준으로 하였습니다(1, 매우 악화됨; 2, 악화됨; 3, 변화 없음; 4, 개선됨; 5, 매우 개선됨). 또한 연구 보충제와 관련된 불쾌한 경험이 있는 경우 이를 함께 보고하도록 하였습니다.
안전성 평가
혈압과 심박수는 10분간 휴식 후 앉은 자세에서 BP-203 RV II 장비(Colin Corp., Aichi, Japan)를 사용하여 3회 측정하였으며, 평균값을 기록하였습니다. 체중과 신장은 디지털 체중계 및 stadiometer(BSM370; Biospace Co. Ltd., Seoul, South Korea)를 사용하여 측정하였고, 환자들은 신발을 벗고 가벼운 가운을 착용하였습니다. 4시간 금식 후 연구 시작 시점과 연구 시작 후 6주 및 12주에 혈액 검체를 채취하였습니다. 혈청 AST, ALT, total bilirubin, glucose 및 Cr은 TBA200FR biochemical analyzer(Toshiba Co. Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였습니다. 연구 전 기간 동안 기타 모든 이상반응 또는 예상하지 못한 알레르기 반응에 대한 보고도 수집하였습니다.
기후 데이터
전체 연구 기간인 1월부터 10월까지 모든 참가자가 거주한 지역인 Kyungsang province와 Busan의 온도, 습도 및 UVA 데이터는 지역 기상청으로부터 수집하였습니다.
통계 분석
표본 크기 계산에는 nQuery Advisor software version 7.0(Cork, Ireland)을 사용하였습니다. 연구의 표본 크기는 CTP 보충제가 피부 특성에 미치는 영향을 평가한 Choi et al.(21)의 연구를 바탕으로 산출하였습니다. 1차 결과 변수의 표준편차를 5.0, alpha error를 5%로 가정했을 때 평균 TEWL 수치에서 3.53의 차이를 검출하기 위한 80%의 검정력을 확보하려면 그룹당 34명의 피험자가 필요한 것으로 추정되었습니다. 이후 20%의 중도 탈락 가능성을 고려하여 그룹당 42명으로 표본 크기를 조정하였습니다. 두 그룹 간 결과 비교를 위한 주요 분석으로 intent to treat(ITT)를 사용하였으며, 결측치는 multiple imputation 방식으로 보완하였습니다(n = 84). 보충제의 유효성을 평가하기 위해 per-protocol(PP) 분석도 실시하였습니다(n = 71). 정규성 가정을 검정하기 위해 Shapiro–Wilk’s test를 시행하였습니다. 기초 특성과 시험 6주 및 12주 시점의 변화에 대한 그룹 간 비교에서는 연속형 변수에 two-sample t-test를 사용하였으며, 비정규 분포를 보이는 변수에는 Mann-Whitney’s U test를 사용하였습니다. 범주형 변수에는 Chi-square test를 사용하였습니다. 그룹 내 비교에서는 연속형 변수에 paired t-test를 사용하였으며, 비정규 분포를 보이는 변수에는 Wilcoxon signed rank test를 사용하였습니다. 또한 연령을 기준으로 하위 그룹 분석을 실시하였습니다. 측정일의 온도, 습도 및 UVA를 보정한 후 결과의 그룹 간 차이를 비교하기 위해 repeated measures analysis of covariance를 실시하였습니다. P < 0.05를 통계적으로 유의한 것으로 간주하였습니다. 분석에는 SPSS Statistics for Windows Version 22.0(IBM Corp., Armonk, NY)을 사용하였습니다.
결과
CONSORT(Consolidated Standards of Reporting Trials) 흐름도 및 피험자의 기초 특성
대조 중재 시험에서 피험자의 진행 과정은 CONSORT 형식의 도표로 제시되었습니다(26)(그림 1). 40~60세의 피험자 84명을 대상으로 통계 분석을 실시하였습니다. IG(n = 42)의 평균 연령은 48.0 ± 5.9세였으며, CG(n = 42)의 평균 연령은 49.9 ± 6.5세였습니다. IG의 4명과 CG의 3명은 시험과 관련이 없는 개인적인 이유로 동의를 철회하였습니다. 또한 3명의 피험자(IG 2명, CG 1명)는 프로토콜 위반으로 제외되었습니다. 이 10명의 참가자 특성은 연구를 완료한 다른 참가자들과 유사하였습니다. IG와 CG 모두에서 순응도는 88%를 초과하였습니다. 따라서 ITT population과 PP population은 각각 84명과 71명이었습니다. 연구 시작 시 연령, 체중, 음주 및 흡연에 대해 그룹 간 통계적으로 유의한 차이는 관찰되지 않았습니다(표 1). 이중맹검 조건은 연구 전 기간 동안 잘 유지되었습니다.
CG, 위약 대조군; IG, collagen tripeptide 중재군. 음주는 평균적으로 한 번에 5잔 이상을 주 2회 이상 섭취하는 것으로 정의하였습니다. 데이터는 평균 ± 표준편차 또는 수(%)로 제시하였습니다. 정규성 가정 검정에는 Shapiro–Wilk’s test를 사용하였습니다. 연령과 체중에는 Mann–Whitney’s U test, 신장에는 two-sample t-test, 음주에는 Chi-square test를 사용하였습니다.
| Intention to treat population | Per protocol population | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| CG (n = 41) | IG (n = 41) | P | CG (n = 38) | IG (n = 36) | P | |
| Age (years) | 49.9 ± 6.5 | 48.0 ± 5.9 | 0.176 | 49.5 ± 6.4 | 47.9 ± 6.0 | 0.303 |
| Weight (kg) | 56.7 ± 6.8 | 57.4 ± 8.9 | 0.813 | 56.4 ± 7.0 | 57.1 ± 9.2 | 0.864 |
| Height (cm) | 157.9 ± 5.7 | 157.6 ± 4.9 | 0.807 | 158.1 ± 5.7 | 157.5 ± 4.9 | 0.614 |
| Alcohol drinking (%) | 2 (4.8) | 4 (9.8) | 0.396 | 2 (5.3) | 3 (8.3) | 0.599 |
| Smoker (%) | 0 (0) | 0 (0) | – | 0 (0) | 0 (0) | – |
CG, 위약 대조군; IG, collagen tripeptide 중재군. 음주는 평균적으로 한 번에 5잔 이상을 주 2회 이상 섭취하는 것으로 정의하였습니다. 데이터는 평균 ± 표준편차 또는 수(%)로 제시하였습니다. 정규성 가정 검정에는 Shapiro–Wilk’s test를 사용하였습니다. 연령과 체중에는 Mann–Whitney’s U test, 신장에는 two-sample t-test, 음주에는 Chi-square test를 사용하였습니다.
피부 특성의 변화
피부 지표
시험 6주 및 12주 후, 두 그룹 모두에서 수분 손실이 감소하였으며, TEWL의 감소 폭은 CG보다 IG에서 더 크게 나타났습니다(표 2). 12주 시점에서 해당 지역의 습도, 온도 및 UVA를 보정한 후에도 두 그룹 간 TEWL 차이는 통계적으로 유의하게 유지되었습니다(습도 및 온도 보정, P = 0.024; UVA 보정, P = 0.032; 온도, 고온 및 ultraviolet A 보정, P = 0.031)(그림 2). 피부 수분도 측면에서는 CG보다 IG에서 더 큰 개선이 확인되었으나, 두 그룹 간 기초치 대비 변화량의 차이는 통계적으로 유의하지 않았습니다(그림 2). 해당 지역의 습도, 온도 및 UVA를 보정한 후, CG와 IG 모두에서 50세 이상 피험자의 TEWL에 유의한 차이가 나타났습니다(표 3).
| Variable | Observed values | Changes from baseline | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IG (n = 14) | CG (n = 19) | IG (n = 14) | Pa,b | CG (n = 19) | Pa,b | Pc,d | Pe | Pf | |
| Transepidermal water loss (g/m2/h) | |||||||||
| Baseline | 6.60 ± 2.64 | 5.54 ± 1.61 | |||||||
| At 6 weeks | 4.53 ± 1.25 | 3.97 ± 0.97 | −2.07 ± 2.20 | 0.003a | −1.57 ± 2.19 | 0.002a | 0.413c | 0.152 | 0.294 |
| At 12 weeks | 5.39 ± 1.87 | 5.16 ± 1.12 | −1.21 ± 2.00 | 0.056a | −0.39 ± 1.89 | 0.657a | 0.209c | 0.034 | 0.040 |
| Skin hydration (A.U.) | |||||||||
| Baseline | 192.39 ± 24.09 | 195.89 ± 25.70 | |||||||
| At 6 weeks | 203.90 ± 21.82 | 192.92 ± 27.34 | 11.50 ± 19.57 | 0.047b | −2.97 ± 21.56 | 0.555b | 0.057d | 0.043 | 0.046 |
| At 12 weeks | 212.55 ± 19.33 | 212.42 ± 16.51 | 20.16 ± 21.55 | 0.004b | 16.53 ± 22.70 | 0.005b | 0.646d | 0.622 | 0.639 |
| Skin elasticity (mm) | |||||||||
| Baseline | 0.40 ± 0.11 | 0.39 ± 0.10 | |||||||
| At 6 weeks | 0.38 ± 0.12 | 0.37 ± 0.09 | −0.03 ± 0.13 | 0.485b | −0.03 ± 0.07 | 0.124b | 0.986d | 0.931 | 0.720 |
| At 12 weeks | 0.35 ± 0.11 | 0.37 ± 0.10 | −0.05 ± 0.10 | 0.079b | −0.02 ± 0.07 | 0.208b | 0.316d | 0.316 | 0.330 |
Values are presented as mean ± SD.
aPaired t-test.
bTwo-sample t-test.
cRepeated measures ANCOVA (adjusted for temperature and humidity).
dANCOVA (adjusted for ultraviolet A).
eANCOVA (adjusted for temperature, high temperature, and ultraviolet A).
Figure 2.
Changes in skin parameters in individuals receiving collagen tripeptide or placebo. (A) Changes in transepidermal water loss (TEWL). (B) Changes in skin hydration. *P < 0.05, **P < 0.01 by paired t-test comparisons with baseline values. P < 0.05 by two-sample t-test comparisons between values in the intervention group and the control group.
| Variable | Observed values | Changes from baseline | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| IG (n = 14) | CG (n = 19) | IG (n = 14) | Pa,b | CG (n = 19) | Pa,b | Pc,d | Pe | Pf | |
| Transepidermal water loss (g/m2/h) | |||||||||
| Baseline | 6.60 ± 2.64 | 5.54 ± 1.61 | |||||||
| At 6 weeks | 4.53 ± 1.25 | 3.97 ± 0.97 | −2.07 ± 2.20 | 0.003a | −1.57 ± 2.19 | 0.002a | 0.413c | 0.152 | 0.294 |
| At 12 weeks | 5.39 ± 1.87 | 5.16 ± 1.12 | −1.21 ± 2.00 | 0.056a | −0.39 ± 1.89 | 0.657a | 0.209c | 0.034 | 0.040 |
| Skin hydration (A.U.) | |||||||||
| Baseline | 192.39 ± 24.09 | 195.89 ± 25.70 | |||||||
| At 6 weeks | 203.90 ± 21.82 | 192.92 ± 27.34 | 11.50 ± 19.57 | 0.047b | −2.97 ± 21.56 | 0.555b | 0.057d | 0.043 | 0.046 |
| At 12 weeks | 212.55 ± 19.33 | 212.42 ± 16.51 | 20.16 ± 21.55 | 0.004b | 16.53 ± 22.70 | 0.005b | 0.646d | 0.622 | 0.639 |
| Skin elasticity (mm) | |||||||||
| Baseline | 0.40 ± 0.11 | 0.39 ± 0.10 | |||||||
| At 6 weeks | 0.38 ± 0.12 | 0.37 ± 0.09 | −0.03 ± 0.13 | 0.485b | −0.03 ± 0.07 | 0.124b | 0.986d | 0.931 | 0.720 |
| At 12 weeks | 0.35 ± 0.11 | 0.37 ± 0.10 | −0.05 ± 0.10 | 0.079b | −0.02 ± 0.07 | 0.208b | 0.316d | 0.316 | 0.330 |
참가자의 자가평가
두 그룹의 피험자 모두 시간이 지남에 따라 피부 상태가 다소 개선되었다고 보고하였으나, 그룹 간 유의한 차이는 나타나지 않았습니다(표 4). 또한 12주 동안 보충제를 경구 섭취한 후 불쾌한 피부 감각은 보고되지 않았습니다(표 4). 그러나 하위 그룹 분석에서는 50세 미만의 피험자가 12주 동안 CTP를 섭취한 후 주관적 피부 개선 설문지의 총점과 수분 항목에서 유의한 개선을 보였으며(P < 0.05, data not shown), 50세 이상의 피험자는 CTP를 6주 동안 섭취한 후 대조군과 비교하여 피부 당김이 유의하게 개선되었다고 보고하였습니다(P < 0.05, data not shown).
| Variable | Intervention group (n = 36) | Control group (n = 38) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 week | 12 week | Δ | Pa | 6 week | 12 week | Δ | Pa | Pb | Pc | |
| Total score | 35.22 ± 3.4 | 35.75 ± 3.6 | 0.53 ± 2.7 | 0.256 | 34.87 ± 4.1 | 35.45 ± 4.4 | 0.58 ± 4.8 | 0.461 | 0.748 | 0.719 |
| Hydration | 3.42 ± 0.6 | 3.50 ± 0.6 | 0.08 ± 0.6 | 0.373 | 3.37 ± 0.6 | 3.50 ± 0.7 | 0.13 ± 0.8 | 0.303 | 1.000 | 0.969 |
| Smoothness | 3.36 ± 0.5 | 3.53 ± 0.6 | 0.17 ± 0.6 | 0.083 | 3.34 ± 0.7 | 3.53 ± 0.7 | 0.18 ± 0.8 | 0.147 | 0.992 | 0.911 |
| Roughness | 3.28 ± 0.6 | 3.47 ± 0.7 | 0.19 ± 0.6 | 0.070 | 3.42 ± 0.6 | 3.47 ± 0.7 | 0.05 ± 0.9 | 0.711 | 0.993 | 0.959 |
| Glowing | 3.36 ± 0.5 | 3.36 ± 0.5 | 0.00 ± 0.5 | 1.000 | 3.26 ± 0.7 | 3.32 ± 0.7 | 0.05 ± 0.7 | 0.644 | 0.766 | 0.843 |
| Elasticity | 3.39 ± 0.6 | 3.36 ± 0.5 | −0.03 ± 0.5 | 0.744 | 3.34 ± 0.6 | 3.32 ± 0.7 | −0.03 ± 0.8 | 0.845 | 0.749 | 0.756 |
| Wrinkles | 3.31 ± 0.5 | 3.25 ± 0.4 | −0.06 ± 0.5 | 0.487 | 3.16 ± 0.5 | 3.29 ± 0.6 | 0.13 ± 0.6 | 0.169 | 0.739 | 0.914 |
| Itching | 2.97 ± 0.3 | 2.97 ± 0.6 | 0.00 ± 0.6 | 1.000 | 2.97 ± 0.4 | 2.97 ± 0.6 | 0.00 ± 0.8 | 1.000 | 0.992 | 0.923 |
| Aching | 3.00 ± 0.0 | 3.00 ± 0.0 | 0.00 ± 0.0 | – | 3.00 ± 0.4 | 2.95 ± 0.4 | −0.05 ± 0.6 | 0.571 | 0.422 | 0.382 |
| Burning | 2.94 ± 0.3 | 3.00 ± 0.2 | 0.06 ± 0.2 | 0.160 | 3.00 ± 0.4 | 3.03 ± 0.4 | 0.03 ± 0.6 | 0.785 | 0.746 | 0.827 |
| Stinging | 2.97 ± 0.4 | 3.00 ± 0.4 | 0.03 ± 0.3 | 0.571 | 2.89 ± 0.3 | 2.92 ± 0.4 | 0.03 ± 0.5 | 0.734 | 0.383 | 0.366 |
| Tightness | 3.22 ± 0.6 | 3.31 ± 0.5 | 0.08 ± 0.4 | 0.263 | 3.11 ± 0.5 | 3.16 ± 0.6 | 0.05 ± 0.6 | 0.600 | 0.282 | 0.300 |
값은 평균 ± SD로 제시하였습니다.
a Paired t-test.
b 6주와 12주 사이의 변화를 비교한 two-sample t-test.
c Repeated measures ANCOVA(온도, 습도 및 ultraviolet A 보정).
안전성
대부분의 피험자는 이상 증상 없이 연구 프로토콜을 완료하였습니다. CG의 피험자 1명이 구강 건조를 호소하였습니다. 이 증상이 CTP 섭취와 관련이 없는 것으로는 판단되지 않았습니다. 두 그룹 모두에서 간 효소, creatinine 및 glucose 수치의 임상적으로 유의한 변화는 관찰되지 않았습니다. 연구 기간 동안 이러한 지표에서 그룹 간 차이도 나타나지 않았습니다.
고찰
CTP는 오랫동안 피부 노화 방지를 위한 가장 널리 사용되는 보충제 중 하나였지만, 인간을 대상으로 한 효과에 대한 근거는 아직 충분하지 않습니다. 본 임상시험은 다양한 피부 지표에 대한 CTP의 유효성, 안전성 및 내약성을 확인하는 것을 목적으로 하였습니다. 연구 결과, 중년 여성이 12주 동안 매일 1,000 mg의 CTP를 경구 섭취했을 때 TEWL이 감소하였으며, 전반적으로 양호한 내약성을 보였습니다. 피부 상태는 연령, 성별 및 측정 부위뿐만 아니라 생활습관과 피부 생리 등 여러 요인의 조합에 의해 결정됩니다(27). 피부의 보습 특성과 UV 노출은 건조한 가을 및 겨울보다 봄과 여름에 더 높습니다(28). UVA는 피부 깊숙이 침투하여 혈관 및 진피 내 세포 침윤에 손상을 줄 수 있습니다(29–31). 따라서 본 연구에서는 피험자들의 CTP 섭취 효과를 보다 구체적으로 평가하기 위해 외부 기상 요인을 보정하였습니다. 시험 기간 동안 참가자들이 거주한 지역의 습도, 온도 및 UVA를 보정한 후에도 두 그룹 간 TEWL 차이는 유의하게 유지되었습니다.
노화는 피부 두께와 상피세포 수의 감소와 관련이 있으며, 동시에 stromal collagen도 감소합니다(2, 3). 젊은 여성과 비교했을 때 중년 여성에서는 estrogen 결핍이 표피에 직접적인 영향을 미치는 것으로 보고되어 피부 노화 과정이 더욱 심화될 수 있습니다(32). 또한 화장품 및 미용 시술에 대한 지출 증가에서 나타나듯이 많은 중년 여성은 얼굴 외모와 눈에 보이는 노화 현상에 높은 관심을 가지고 있는 것으로 보고되고 있습니다(33). 이러한 맥락에서 본 연구는 남성이나 젊은 여성에 비해 collagen treatment의 혜택을 더 크게 받을 것으로 예상되는 중년 여성을 대상으로 하였다는 점에서 임상적 의미가 있습니다.
피부 기능에서 collagen의 효능이 나타나는 생물학적 기전은 진피에서의 작용으로 설명할 수 있습니다(34). 그러나 collagen은 큰 분자이며 위장관에서 생리활성 형태로 쉽게 분해되지 않기 때문에, 표적 조직에 도달하여 다양한 생리적 기능에 참여할 수 있도록 생체이용률을 높이는 것은 임상적으로 어려운 과제입니다(35). 이것이 바로 collagen이 피부 건강 보충제에 가장 흔히 사용되는 성분 중 하나임에도 불구하고 피부에 미치는 효과에 관한 근거가 상대적으로 부족한 이유입니다(4, 21, 36). 피부에 대한 collagen의 생물학적 활성을 높이기 위해 LMWCP의 제조가 점차 증가하고 있습니다. 더 작은 peptide는 위장관 및 혈장 효소의 작용에 더 잘 견디고 장 상피세포막을 통과할 수 있을 것으로 예상됩니다(15).
본 연구에서 사용된 CTP에는 3.2%의 Gly-Pro-Hyp가 포함되어 있었습니다. 이 서열은 collagen 유래 peptide의 주요 활성 성분입니다(37). 약리학적 생체이용률 연구에서는 Gly-Pro-Hyp에서 유래한 Pro-Hyp dipeptide가 경구 투여 후 수 시간 동안 인간 혈류에서 높은 농도로 존재하는 것으로 밝혀졌습니다(35, 38). 동물 연구에서는 14C로 표지된 Pro-Hyp가 섭취 후 피부와 뼈 조직에 빠르게 도달하는 것이 확인되었습니다(39). 보다 최근의 동물 연구에서는 경구 투여된 collagen peptide가 Pro-Hyp의 흡수를 통해 UVB 유발 피부 노화를 방지하는 것으로 나타났습니다(40). 또한 한 임상 연구에서는 collagen hydrolysate 섭취 후 소변에서 Pro-Hyp가 확인되었으며, 이는 이러한 형태의 collagen peptide가 혈류 내 peptidase에 대해 상대적으로 안정적이고 저항성을 가지며 피부 조직까지 도달할 수 있음을 시사합니다(13, 41). 또한 피부 진피 fibroblast에서 Pro-Hyp의 생리적 기능을 조사한 일부 in vitro 연구에서는 Pro-Hyp가 세포 증식 활성을 증가시키고 진피 fibroblast의 chemotaxis를 촉진하는 것으로 보고되었습니다(34). 또한 Pro-Hyp는 진피 fibroblast에서 hyaluronic acid의 생성을 촉진하였습니다(42). 이러한 Pro-Hyp의 생리적 역할은 피부 건강 유지에 있어 collagen hydrolysate의 효능을 향상시키는 데 중요합니다. 현재 경구 collagen 섭취 후 평가된 피부 상태에서 나타난 유익한 결과는 CTP에 포함된 Gly-Pro-Hyp와 Pro-Hyp가 효과적으로 흡수되고 생물학적 활성을 나타낼 수 있음을 시사합니다.
CTP에 관한 대부분의 임상 연구에서는 CTP 보충 후 전반적인 피부 질감이 개선되는 긍정적인 결과를 보고하였습니다(4, 15, 36, 43–45). 그러나 이러한 연구에서 사용된 collagen 보충제에는 비타민이나 미네랄을 함유한 antioxidants 등 collagen 생성을 촉진하거나 분해를 억제하는 다른 성분들도 포함되어 있었습니다(46). 따라서 피부 탄력의 증가는 collagen bioactive peptide의 존재뿐만 아니라 antioxidants 혼합물의 영향에서도 비롯되었을 가능성이 있습니다. 이러한 성분들의 유익한 특성은 이미 잘 알려져 있고 광범위하게 연구되어 왔기 때문에(47), 이전 연구 결과만으로는 CTP 자체가 피부 특성에 긍정적인 영향을 미치는지, 그리고 그 개선 정도가 어느 정도인지 명확히 판단하기 어렵습니다. 본 연구에서는 CTP 자체가 피부에 미치는 영향을 구체적으로 조사하기 위해 시험군에 CTP만 포함된 보충제를 사용하였습니다.
본 연구에서 사용한 CTP의 특성과 관련하여, 최근 수행된 한 무작위 대조 시험은 본 연구와 비교 가능한 연구였습니다(15). 이 시험에서는 1,000 mg의 LMWCP(3% Gly-Pro-Hyp를 포함하여 tripeptide 함량 >15%)와 100 mg의 vitamin C를 투여받은 시험군과 100 mg의 vitamin C만 투여받은 위약군을 비교하였습니다. 해당 연구에서는 40~60세 여성에서 12주간 LMWCP를 경구 섭취했을 때 피부 수분도, 탄력 및 주름이 개선되는 것으로 나타났습니다. 그러나 연구가 2월(연구가 수행된 국가에서 습도가 낮고 기온이 낮은 겨울)부터 6월(습도와 기온이 높은 여름)까지 진행되었다는 점을 고려하면, 이러한 긍정적 결과는 참가자의 피부 특성을 평가한 시점의 서로 다른 기상 조건에서 비롯되었을 가능성이 있습니다. 연구자들은 평가 전 참가자를 일정한 온도(22–24°C)와 습도(40–60%)의 공간에서 30분 동안 머물게 하여 대기 환경이 피부 질감에 미치는 영향을 배제하려고 하였지만, 두 평가 시점의 전반적인 기상 조건이 참가자의 피부 상태에 영향을 미쳤을 가능성이 있습니다. 환경의 습도, 온도 및 UVA는 피부 장벽 기능에 영향을 미칩니다(31). 저온 및 낮은 습도와 같은 기후 요인은 피부의 수분 손실을 가속화하고 피부 건조 및 dermatitis의 위험을 높입니다(31).
이러한 측면에서 피부 질감의 변화를 평가하는 임상 연구에서는 중재가 수행된 지역의 계절적 변화를 주요 covariate factor로 포함해야 합니다. 본 연구에서는 기상 조건이 피부 특성에 미치는 영향을 배제하기 위해, 12주간 CTP를 경구 섭취한 후 피부 지표의 변화를 분석할 때 연구 기간 동안 참가자들이 거주한 지역의 습도, 온도 및 UVA를 보정하였습니다. 평균 습도, 온도 및 UVA 데이터는 지역 기상청에서 수집되었기 때문에 환경 데이터는 신뢰성과 정확성을 갖추고 있었습니다. 이러한 기상 조건 보정은 이전 연구 참가자들과 비교하여 본 연구 참가자에서 피부 지표의 개선 정도가 상대적으로 낮게 나타난 이유를 부분적으로 설명할 수 있습니다(15). 또한 본 연구의 위약군에서 피부 상태가 유의하게 개선된 것은 계절적 변화에 따른 결과일 가능성이 있다고 가정하였습니다. 본 연구 이전에도 CTP가 피부 건강에 긍정적인 결과를 나타낸 여러 연구가 있었습니다(4, 15, 36, 43–45). 그러나 이전 연구에서는 기후 요인을 고려하지 않았으며, 이것이 본 연구와 이전 연구를 구분하는 중요한 차이점입니다.
주변 환경의 낮은 온도 및/또는 높은 염분으로 인해 어류는 육상 동물 유래 collagen peptide와 비교하여 우수한 collagen 공급원이 될 수 있습니다. 어류 유래 collagen은 고유한 아미노산 조성과 분자적·생물학적 특성을 가지며, antioxidant, anti-skin aging 및 anti-fat accumulating 활성을 보입니다(10, 36, 48). Ohara et al.(49)은 서로 다른 type 1 collagen 공급원(어류 및 돼지 유래 gelatin hydrolysate)에서 식품 유래 gelatin hydrolysate peptide를 섭취한 후 인간 혈액 내 peptide의 양과 구조를 비교하였습니다. Free form Hyp의 경우 어류 gelatin hydrolysate가 돼지 gelatin hydrolysate보다 더 많이 흡수되었으며, 이는 어류 gelatin에서 유래한 저분자 collagen이 생체이용률 및 피부 건강 개선 측면에서 더 우수할 가능성을 시사합니다. 또한 포유류 기반 collagen과 비교할 때, marine-based collagen은 질병 전파 위험이 없고, 종교적 제약이 적으며, 비용 효율적인 공정, 낮은 분자량, 생체적합성 및 인체에서의 용이한 흡수 등의 특성으로 인해 활용이 빠르게 증가하고 있습니다.
Bioactive peptide의 생체이용률을 높이기 위해 본 연구에서 사용한 CTP는 비병원성 Bacillus 속 세균에서 유래한 collagenase를 이용한 분해 방법으로 Tilapia 어피에서 제조되었습니다. 동물 연구에서 CTP의 Gly-Pro-Hyp와 Pro-Hyp 성분은 고분자 collagen peptide에 비해 쥐에게 경구 투여한 후 더 잘 흡수되고 더 높은 혈장 농도에 도달하였습니다. Gly-Pro-Hyp와 Pro-Hyp는 위장액과 쥐 혈장에서 2시간 동안 안정적으로 유지되었으며, Gly-Pro-Hyp는 장 세포 단층을 통과하여 운반될 수 있었습니다(14). 또한 보다 최근의 조직학적 연구에서는 이 CTP 제품의 경구 섭취가 피부 수분에 미치는 영향을 평가하기 위해 생쥐에서 biomarker 발현을 분석하였습니다(28). CTP 적용 후 인간 진피 fibroblast에서 ceramide kinase, hyaluronic acid, collagen 1A 및 hyaluronan synthase-2(HAS2)의 발현 수준은 증가한 반면, hyaluronidase-1(HYAL1)과 CD44의 수준은 감소하였습니다. 또한 TEWL, scratching behavior, HYAL1, tumor necrosis factor-alpha(TNF-α) 및 interleukin-6(IL-6)은 유의하게 감소하였고, 수분 함량 및 HAS2 수준은 증가하였습니다. 이러한 결과는 본 연구에서 사용된 CTP 제품이 피부 수분도를 향상시키고 인간에서 피부 보습 성분으로서 잠재력을 가질 수 있음을 시사합니다. 어류는 높은 영양가와 낮은 열량 섭취라는 장점으로 인해 생식 및 조리 식품 모두에서 점차 인기 있는 식재료로 자리 잡고 있습니다. 그 결과 현재 많은 양의 어피가 폐기되고 있습니다. 환경적 관점에서도 어피와 같은 부산물을 보다 효율적으로 활용하는 것은 바람직합니다.
본 연구에는 몇 가지 제한점이 있습니다. 본 연구는 단일 기관에서 수행되었으며 여성만을 대상으로 하였기 때문에 연구 결과를 일반화하는 데 한계가 있습니다. 또한 표본 크기가 작고 연구 기간이 짧았기 때문에 두 그룹 간 피부 특성에 대한 collagen의 효과 차이는 통계적으로 유의하였음에도 그 정도는 크지 않았습니다. 또한 본 연구에서 고려한 모든 사항을 모든 기후 조건에 확대 적용하기는 어려울 수 있습니다. 마지막으로 이중맹검 RCT에서 두 그룹에 동일한 향, 색상 및 맛을 제공하기 위해 collagen pill을 사용하였습니다. 그러나 liquid collagen은 고형 보충제보다 혈류로 더 빠르고 효율적으로 흡수되며 단백질의 소화 시간을 단축시키는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 한계에도 불구하고 본 연구는 다음과 같은 강점으로 인해 상당한 가치가 있습니다. 첫째, 저자들이 아는 한 본 연구는 지역 기상청의 정확한 데이터를 사용하여 연구 기간 동안 피험자가 거주한 지역의 기상 조건을 보정한 후 CTP가 피부 특성에 미치는 효능을 평가한 최초의 임상 연구입니다. 또한 본 연구는 적절한 포함 및 제외 기준을 적용하여 엄격하게 수행된 무작위 대조 시험이었습니다. 더불어 피부 지표는 신뢰할 수 있는 정량적 방법을 사용하여 객관적으로 측정하였습니다.
결론적으로, 본 무작위 위약 대조 임상시험은 CTP 섭취가 양호한 내약성을 보이며 중년 여성의 수분 손실 감소에 도움을 줄 수 있음을 보여줍니다. 또한 본 연구 결과는 참가자들이 거주한 지역의 온도, 습도 및 UVA와 같은 기후 데이터가 인간의 피부 특성에 미치는 영향에 대한 초기 근거를 제공하며, 특히 사계절이 뚜렷한 지역에서 향후 인간 피부 건강을 대상으로 한 임상시험을 수행할 때 피부 중재에 미치는 기상 조건의 영향을 고려해야 함을 시사합니다.
데이터 이용 가능성 성명
본 논문의 결론을 뒷받침하는 원시 데이터는 과도한 제한 없이 저자들이 제공할 예정입니다.
윤리 성명
인간 참가자가 포함된 본 연구는 Pusan National University Yangsan Hospital의 Institutional Review Board 윤리위원회의 검토와 승인을 받았습니다. 환자/참가자들은 본 연구 참여를 위해 서면 동의서를 제공하였습니다.
저자 기여
YJT, YLL, H-CK 및 SYL은 연구의 개념화에 기여하였습니다. DKS, AHK, JIK, YLL, H-CK 및 SYL은 연구 방법론을 설계하였습니다. YLL과 SYL은 참가자 모집 및 데이터 수집 과정에서 적극적인 역할을 수행하였습니다. YJT와 SYL은 결과 검증에 기여하였습니다. DKS, AHK 및 JIK는 데이터의 formal analysis를 수행하였습니다. YJT와 AHK는 data curation을 공동으로 수행하였습니다. YJT, Y-WK 및 SYL은 원고 초안을 작성하고 최종 문서를 검토하였습니다. SYL은 전체 프로젝트를 조정하고 감독하였습니다. 모든 저자는 본 논문에 기여하였으며 제출된 최종본을 승인하였습니다.
이해상충
DKS, AHK 및 JIK는 현재 Amicogen Inc. Biotech R & D center에 재직하고 있습니다. 나머지 저자들은 잠재적인 이해상충으로 해석될 수 있는 상업적 또는 재정적 관계 없이 본 연구가 수행되었음을 선언합니다.
