화장품과 피부의 구조, 피부색, 피부 노화

화장품과 피부의 구조, 피부색, 피부 노화

화장품은 피부에 직접 사용하는 것인 만큼, 피부의 구조와 상태도 화장품 제형을 만들 때 고려해야 하는 중요한 요소입니다. 오늘은 피부의 구조, 피부색, 피부 노화에 관련된 이론들을 알아보겠습니다.

표피는 피부 결과 피부색을 결정합니다. 표피는 각질층, 과립층, 가시층, 기저층으로 되어있습니다. 각질층은 각질로 변화된 15~20층의 편평하고 얇은 각질세포로 구성된 층으로서 표면에서 탈락하고 다시 새로운 각질세포로 채워집니다. 과립층은 2~5층으로 구성되며, 각질 세포의 핵이 손실되고 수분이 감소하며 퇴행성이 되어 죽은 세포와 살아있는 세포가 공존하게 됩니다. 세포 파괴 과정에서 Keratohyaline granule이 축적되기 때문에 과립층이라고 하며 각질층에서 필요한 효소들을 분비하고 각화되어 각질층으로 전이됩니다. 가시층은 표피에서 가장 두꺼운 층. 세포벽이 변형된 Desmosome 이라는 세포 간 접합구조를 통해 이웃 세포와 연결되며, 세포 사이로 흐르는 림프액을 통해 피부에 영양분을 공급합니다. 면역세포인 랑게르한스 세포가 존재합니다. 기저층은 표피의 가장 아래층으로 진피의 유두층과 접하며 비석 모양의 각질세포가 일렬로 배열되어 있습니다. 진피층의 모세혈관으로부터 영양을 공급받아 세포분열을 통하여 끊임없이 신생, 증식하여 상층부로 전이됨으로써 각화 과정이 진행될 수 있게 합니다. 각질형성세포, 색소 형성세포(멜라닌세포) 및 촉각을 담당하는 Merkel cell로 이루어져 있습니다.

진피는 주름의 생성 여부를 결정하는 부분으로 망상 층과 유두층으로 구성된 피부의 대부분을 차지하는 층입니다. 표피보다 20~40배 정도 두꺼우며, 피부에 꼭 필요한 혈관, 림프관, 땀샘, 모낭, 피지선, 감각기관 등의 부속기관이 분포되어 있습니다. 세포 성분이 적고 대부분 섬유 성분으로 구성되어 있습니다.

피부의 색은 멜라닌 세포에 의해 좌우됩니다. 멜라닌 세포에서 생산된 멜라닌 (Melanin)은 각질형성세포로 이동하여 색을 나타내며, 이는 멜라닌의 형태나 양에 따라 크게 좌우됩니다. 하얀 피부를 가진 사람들의 대다수는 색소가 기저층 (Basal Layer)에 있지만 검은색 피부를 가진 사람들은 멜라닌이 전체적으로 분포하고 있습니다.

멜라노사이트(Melanocyte)는 표피 기저층에 존재하는 나뭇가지 모양처럼 생긴 수지상 세포 (Dendritic Cell, 면역세포의 일종) 피부 색소인 Melanin을 형성하여 주위의 각질형성세포인 Keratinocyte에 제공합니다. 생성된 Melanin은 자외선을 방어하고, Free Radical을 소거하는 기능을 합니다. Keratinocyte 수의 1/4~1/10로 존재합니다.

멜라닌(Melanin)은 흑갈색 색소로 일정량 이상의 자외선을 흡수하여 유해한 자외선이 인체 내로 침투하는 것을 차단합니다. 멜라닌의 양에 따라 피부색이 결정되며 멜라닌은 멜라노사이트 (Melanocyte) 세포 안에 멜라노솜이라는 작은 자루 모양의 세포소기관에서 만들어집니다. 인간의 멜라닌은 알칼리 난용성 흑색 색소인 유멜라닌 (Eumelanin)과 알칼리 용해성 황색 색소인 페오멜라닌(Pheomelanin)의 복합체입니다. 검은 피부의 특징은 멜라닌 함량이 높고 페오멜라닌에 비해 유멜라닌이 상대적으로 더 많으며, 멜라닌 합성 효소 티로시나아제(Tyrosinase)의 함량이 높습니다.

피부의 노화에 따라 조직학적 변화와 생리학적 변화가 일어납니다. 노화에 따른 조직학적 변화, 표피 두께의 감소, 피부 건조 및 피부 결이 거칠어짐, 진피 두께의 감소, 주름 생성 등이 있습니다. 노화에 따른 생물학적 변화로는 각질형성세포의 분열 감소, 세포 간 지질층 및 피지 분비량의 감소, 섬유아세포 분열 감소, Collagen 합성 감소, MMP 생성 증가가 있습니다.

주름은 유전적 배경과 환경인자, 일광, 근육운동 방향 등에 의해 신체 각 부위에 나타나는 특이한 외관입니다. 피부의 탄력성, 유연성의 저하를 동반한 구조적, 기능적 변화는 표피뿐 아니라 진피에서도 나타납니다. 잔주름은 표피 및 진피 유두층이 있는 피부 상층부에서, 깊은 주름은 진피의 변화에 상대적으로 더 강하게 영향을 받습니다.

주름 발생과 연관되는 요인은 다양하게 있습니다. 먼저, Collagen은 피부에 가해지는 압력이나 외부의 힘에 대해 저항하는 역할을 합니다. Collagen을 구성하는 주요 아미노산은 글리신 (Glycine), 프롤린 (Proline), 하이드록시 프롤린(Hydroxy proline) 등이 있습니다. 이 중 다른 단백질에는 존재하지 않는 하이드록시 프롤린의 함량이 높다는 것이 특징입니다. Collagen은 약 1000개의 아미노산이 결합한 사슬 세가닥으로 이루어져 있고 사슬 하나가 나선을 형성하고 서로 감겨 세 가닥의 나선으로 된 타래 모양(Triple Helix)을 하고 있습니다.

엘라스틴(Elastin)은 용수철처럼 피부의 탄력성을 유지하는 역할을 합니다. Collagen과 유사한 단백질이지만, 고무줄처럼 신축성이 강해 엘라스틴으로 불리게 되었습니다. 당겼을 때, 처음 길이의 1.5배까지 늘어나며 다시 높으면 원래 상태로 되돌아갑니다.

주름은 피부에 Collagen이 부족하여 제대로 구조를 지탱해주지 못하게 되면 생성됩니다. 즉, 주름 없는 피부를 유지하기 위해서는 Collagen의 생성과 분해가 균형을 유지하는 것이 중요합니다. 피부가 자외선을 받으면 Collagen을 분해하는 효소의 양이 증가하게 되는데 이 효소를 MMP(Matrix MetalloProteinase)라 합니다. 이 효소들에 의해 Collagen 등이 분해되며 MMP는 나이가 들면서 자연적으로 그 양이 증가합니다. 따라서 우리가 흔히 말하는 주름 없이 팽팽한 피부란, Collagen의 생성과 MMP에 의한 분해가 균형을 이루는 상태라고 할 수 있습니다. 나이가 많아질수록, 자외선을 많이 받을수록 피부에서 MMP의 발현이 증가하고, Collagen 분해가 합성보다 우세해지는 과정이 장기간에 걸쳐 지속된 결과물로 주름이 형성됩니다. 주름 측정 기기로는 Optical Profilometer 가 있습니다. 3D 형태로 주름의 요철을 촬영할 수 있습니다.