Erythropoietin promotes hair shaft growth in cultured human hair follicles and modulates hair growth : 에리스로포이에틴(Erythropoietin)에 의한 배양된 사람모낭의 성장 촉진 및 생쥐 모낭의 성장 조절

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recent studies have shown that erythropoietin (EPO)/ erythropoietin receptor (EPOR) signaling exist in both human and mouse hair follicles (HF). We investigated whether dermal papilla cells (DPCs) express functional EPOR and, if so, to investigate effects of EPO on hair shaft growth in cultured human scalp hair follicles and hair growth in mice. To identify expression of EPOR in cultured DPCs and ORS, we performed RT-PCR and immunoblot. EPOR mRNA and protein are expressed in cultured human DPCs. To examine expression of funtional EPOR in DPCs, we performed immunoblot. These results show that EPOR signaling pathway mediators such as EPOR and Akt are phosphorylated by EPO in DPCs. And EPO significantly promoted the growth of DPCs and elongated hair shafts with increased proliferation of matrix keratinocytes in cultured human hair follicles. To examine effect of EPO in vivo, Agarose beads containing EPO were implanted into dorsal skin of C57BL/6 mice. EPO not only promoted anagen induction from telogen but also prolonged anagen phase. We screened EPO-regulated genes by Affymetrix gene chip analysis. Some of the differently expressed genes were confirmed by RT-PCR analysis. Microarray and RT-PCR analysis showed that a number of genes are regulated by EPO in DPCs. These results show that EPO may modulate hair growth by stimulating DPCs that express functional EPOR.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 모유두 세포에서 에리스로포이에틴 수용체의 발현을 알아보고, 에리스로포이에틴이 배양된 사람 두피 모낭과 생쥐의 모낭 성장에 미치는 영향을 알아보았다. 에리스로포이에틴 수용체의 발현을 알아보기 위해서 배양된 사람의 모낭세포에서 에리스로포이에틴 수용체의 발현을 역전사중합효소 연쇄반응(RT-PCR)과 웨스턴 블롯을 통해 알아보았다. 사람 모유두 세포에서 에리스로포이에틴 수용체의 전령 RNA와 단백질이 발현되는 것을 확인하였다. 사람 모유두 세포에서 발현되는 에리스로포이에틴 수용체를 통해, 에리스로포이에틴 신호전달이 일어나는지 알아보기 위해, 시간별로 에리스로포이에틴을 처리하여 웨스턴 블롯으로 알아보았다. 에리스로포이에틴 처리 시간에 따라, 에리스로포이에틴 수용체와 그 하부 신호 전달 단백질인 Akt의 인산화가 진행되는 것을 확인하였다. 모유두 세포에 에리스로포이에틴을 처리하고 모유두 세포의 성장정도를 확인한 결과, 통계적으로 유의하게 에리스로포이에틴에 의해서 모유두 세포의 수가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 사람 모낭 성장에 미치는 에리스로포이에틴의 효과를 확인하기 위해서 배양된 모낭의 길이를 측정하였을 때, 에리스로포이에틴 (10U/ml) 농도에서 모낭이 성장하는 것을 관찰 할 수 있었다. 이와 동일한 결과로, 모수질 세포의 증가를 Ki-67의 면역염색법을 통해서 관찰 할 수 있었다. In vivo에서 에리스로포이에틴의 효과를 알아보기 위해서, 에리스로포이에틴을 포함한 아가로스 bead를 C57BL/6 생쥐 등 피부에 주입하였을 때, 에리스로포이에틴은 휴지기에서 성장기로 더 빨리 촉진시켰을 뿐 아니라, 성장기를 유지시켜주는 역할을 하였다. 모낭성장을 조절하는 에리스로포이에틴에 의해서 조절되는 유전자를 알아보기 위해서 배양된 모유두 세포에 에리스로포이에틴을 처리하고 유전자칩을 수행하였다. 에리스로포이에틴에 의해서 증가되거나 감소되어 지는 유전자를 관찰 할 수 있었으며 그 중 일부 유전자는 역전사중합효소 연쇄반응을 통해서 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 모유두 세포에서는 기능을 하는 에리스로포이에틴 수용체가 발현하며, 에리스로포이에틴은 에리스로포이에틴 수용체를 통해서 모유두세포의 활성을 조절하여 모낭의 성장을 촉진하는 것으로 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. Material and Method 4
• Isolation and cultured of human hair follicles 4
• Culture of dermal papilla cells and outer root sheath keratinocytes 5
• RNA isolation and Reverse transcriptase-polymerase chain reaction analysis 6
• Immunoblotting 6
• Cell viability assay 7
• Immunofluorescence staining of Ki-67 7
• In vivo analysis of EPO 7
• Microarray Analysis 8
• Data Analysis 9
• Ⅲ. Results 10
• EPOR is expressed in human dermal papilla cells (DPCs). 10
• EPOR signaling pathway mediators are phosphorylated by EPO in DPCs. 10
• EPO promotes the growth of DPCs. 10
• EPO promotes hair shaft elongation in cultured human hair follicles. 11
• EPO promotes anagen induction from telogen and prolongs anagen phase in mice. 11
• EPO regulates gene expression in DPCs. 12
• Tables and Figures 13
• Ⅳ. Discussion 24
• Ⅴ. Summary 27
• Ⅵ. Reference 28