세라마이드, 피부 장벽의 히어로 그리고 그 이상

세라마이드는 수십 년 전부터 화장품 업계에서 다뤄져 왔습니다. 이미 오래된 성분처럼 보일 수 있지만, 최근 피부 장벽 기능에 대한 관심이 높아지면서 다시 주목받고 있습니다. 그렇다면 세라마이드는 왜 이토록 중요하며, 왜 이렇게 활발한 연구의 대상이 되고 있을까요?

세라마이드는 스핑고이드 염기와 특정 지방산이 아마이드 결합으로 연결된 스핑고지질입니다. 하지만 다른 지방산이나 지방산 이외의 분자를 결합해 얻은 합성 스핑고지질도 매우 다양하게 존재합니다. 이러한 스핑고지질은 자연에는 존재하지 않으며, 수많은 조합이 가능합니다.

세라마이드는 번호로도 구분되며, 다음 요소를 고려한 명명법에 따라 이름이 붙여집니다.

• 지방산의 종류: N(비수산화, non-hydroxy), O(오메가-수산화), EO(에스터 결합 오메가-수산화) 등
• 스핑고이드 염기: S(스핑고신), DH(디하이드로스핑고신) 등

이 명명법에 따라 세라마이드 1은 세라마이드 EOS로 명명됩니다.

세라마이드는 각질세포간 지질 중량의 50%를 차지하며, 유리 지방산(25%) 및 콜레스테롤(25%)과 함께 존재합니다. 이 비율은 나이, 외부 요인, 피부 질환 유무 등 다양한 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 각질층에는 약 20종의 세라마이드가 서로 다른 비율로 존재합니다. 그러나 중요한 것은 세라마이드의 양이 아닙니다. 극미량으로 존재하는 세라마이드라도 각질세포간 지질 네트워크의 조직과 구조에 결정적인 역할을 할 수 있기 때문입니다.

피부 장벽의 물리적 기능은 이제 널리 알려진 ‘벽돌과 회반죽(브릭 앤 모르타르)’ 모델에 따라 주로 각질층이 담당합니다. 각질세포는 세라마이드, 콜레스테롤, 유리 지방산으로 이루어진 복잡한 다층 라멜라 구조로 둘러싸여 있습니다. 일부 세라마이드가 각질세포 외피(코니파이드 엔벨로프)에 결합하는 것이 라멜라 구조 형성과 지질 매트릭스 응집의 기반이 됩니다. 지질 매트릭스의 조직은 복잡하고 역동적이며, 피부 장벽의 성능과 경피수분손실(TEWL)에 영향을 미칩니다.

각질층 내 세라마이드의 양과 상대적 비율은 여러 요인에 의해 달라질 수 있습니다. 나이가 들고 폐경을 맞으면 세라마이드 생성이 감소하므로, 성숙한 피부용 제품에 세라마이드를 배합하는 데 관심이 모이고 있습니다. 세라마이드 함량은 신체 부위(예를 들어 입술에는 거의 존재하지 않음), 인종, 세라마이드와 마이크로바이옴 간의 상호작용에 따라서도 달라집니다. 대기오염, 자외선, 흡연 역시 피부 세라마이드의 프로파일을 변화시키는데, 이는 보상 기전의 일환일 것으로 추정됩니다.

세라마이드는 오늘날 각질층에서의 역할로 잘 알려져 있지만, 이 방대한 분자군은 피부의 다른 여러 생물학적 기전에도 관여하며, 피부에서는 이미 1,000종 이상의 세라마이드가 확인되었습니다. 활발한 연구를 통해 진피와 진피-표피 접합부에서 세포외기질 합성에 세라마이드가 유용하다는 사실이 입증되었으며, 국소 도포 시 진피 밀도와 피부 탄력 개선 효과가 확인되었습니다. 또한 일부 세라마이드는 탈색소 작용을 통해 색소침착 개선에도 효과적입니다.

각질세포간 ‘시멘트’의 주요 구성 성분일 뿐 아니라, 세라마이드는 신체 전반에 존재하며 수많은 세포 과정에 관여합니다(모든 기전이 완전히 규명된 것은 아닙니다). 세라마이드의 주된 역할은 세포막을 구성하는 스핑고지질의 전구체로서의 기능입니다.

또한 세라마이드는 세포 간 신호 전달에도 관여합니다. 세포 증식, 세포자멸사(아폽토시스), 노화(세네센스) 과정 등 다양한 세포 기능을 조절하고 조율합니다. 아울러 생리적·병리적 스트레스에 대한 세포 반응의 핵심 매개체이기도 합니다.

피부에서는 세라마이드 함량이 장벽 기능에 긍정적으로 작용하는 반면, 신체의 다른 부위에서 세라마이드가 축적되는 것은 오히려 대사 질환과 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다.

모발 섬유에서 세라마이드는 피질 세포 사이에 존재하는 지질 복합체의 일부로, 세포 간 결속에 기여합니다.

세라마이드는 보습제, 시카 제품, 리페어 제품 등 피부 장벽 기능을 강화하거나 지원하는 제품의 처방에 당연히 필수적입니다. 측정 가능한 피부 효능을 얻기 위해 각질세포간 지질 복합체에 존재하는 여러 세라마이드의 비율을 그대로 재현할 필요는 없습니다. 단일 세라마이드만으로도 처방 내에서 긍정적인 효과를 낼 수 있습니다. 최종 처방의 효능은 세라마이드의 함량이나 농도와 반드시 비례하지는 않으며, 목표로 하는 효능과 처방 방식에 따라 달라집니다. 다만 보습 효능의 경우, 잘 설계된 세라마이드 복합체가 단일 세라마이드보다 더 효과적이며, 전체 사용량을 낮출 수 있어 처방화도 쉬워집니다.

다른 스핑고지질과 마찬가지로 세라마이드는 처방 시 다루기 까다롭기로 유명하며, 그 정도는 지방산의 탄소 사슬 길이에 따라 다릅니다. 물에 녹지 않고 오일에도 부분적으로만 용해되기 때문에 일반적으로 고온에서 처방해야 합니다. 그럼에도 재결정화되거나 석출되는 경향이 있습니다. 이 때문에 사전 처방(프리포뮬레이션)이 필요한 경우가 많습니다. 세라마이드는 본래 라멜라 구조를 형성하려는 성질이 있으므로, 다층 라멜라 구조에 혼입하면 처방이 쉬워지고 재결정화도 방지할 수 있습니다. 재결정화는 제품을 피부에 바른 후 세라마이드의 생체이용률을 떨어뜨려 효능을 저하시키므로 이 점은 특히 중요합니다. 또한 세라마이드를 처방할 때는 적합한 가용화제 및 에몰리언트와 함께 사용해야 합니다. 특히 단쇄 세라마이드의 경우 캡슐화 시스템도 처방화를 용이하게 하는 또 다른 방법이며, 냉공정(콜드 프로세스)에도 적용할 수 있습니다. 이는 피부 내 전달을 촉진해 생물학적 활성을 높임으로써 효능을 향상시킵니다.

피부가 세라마이드를 인식하고 올바르게 활용하려면 입체화학이 매우 중요합니다. 세라마이드는 여러 가지 입체 형태를 가질 수 있지만, 피부에 자연적으로 존재하는 것은 우선성 형태뿐입니다. 마찬가지로 피부의 스핑고이드 염기 대부분은 불포화 결합을 하나만 가지는 반면, 예를 들어 식물 유래 세라마이드는 일반적으로 추가적인 불포화 결합을 가지고 있습니다. 따라서 바이오미메틱, 즉 ‘스킨 아이덴티컬(피부 동일 구조)’ 세라마이드라는 개념이 핵심입니다. 입체 형태가 다르면 생물학적 활성이 감소하며, 그 차이가 상당한 경우도 있기 때문입니다.

보습 용도만으로는 짐작하기 어려울 만큼 다양하고 생물학적으로 활성이 높은 세라마이드는 히어로 성분으로서의 위상을 분명히 입증하고 있습니다. 피부 장벽을 지원하는 데 필수적인 성분이지만, 이러한 화장품적 효능에만 한정하기에는 아쉬움이 남습니다. 안티에이징 제품, 피부결 개선 케어, 모발 리페어, 두피 케어, 민감성·반응성 피부 진정, 스킨 롱제비티에 이르기까지 기대할 수 있는 효능과 그에 따른 클레임의 범위는 매우 넓습니다. 세라마이드에 대한 활발한 연구는 분명 그 생물학적 역할에 대한 이해를 넓히고, 새로운 적용 분야를 열며, 나아가 새로운 세라마이드의 발견으로 이어질 것입니다.