흰쥐 피부창상에서 AP-1 Decoy에 의한 교원질 생성 억제 효과

Abstract

창상치유 과정은 염증, 세포 증식, 세포 이주, 혈관 증식, 세포외 기질 형성 등을 포함하는 매우 복잡한 과정이며 이 중 섬유모세포는 증식과 이동을 하고 창상을 수축시키며, 교원질 등의 세포외 기질을 합성하는데, 이러한 일련의 과정들은 창상 주위에 존재하는 세포들로부터 분비되는 각종 성장인자 및 사이토카인들에 의하여 조절된다. 이러한 성장인자들로는 platelet derived growth factor (PDGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), transforming growth factor beta (TGF-β), epidermal growth factor (EGF) 등이 있으며 특히 TGF-β는 섬유모세포와 염증세포들의 이동에 영향을 미칠 뿐 아니라 섬유모세포로 하여금 교원질과 fibronectin의 생산을 증가시켜 세포외 기질의 구성과 양을 조절하는 주된 생성인자로, 반흔의 생성과 밀접한 관계가 있을 것으로 생각된다. 이러한 TGF-β는 AP-1 (activator protein)에 의해 활성화되는데 이는 c-jun, c-fos 등으로 구성된 이합체의 DNA 결합 전사 인자로서 적당한 신호를 통해 이러한 단백질들은 homodimer 및 heterodimer를 형성한 다음 일반적인 DNA 결합부위에 결합하여 특정 유전자의 전사과정에 영향을 미친다. AP-1 복합체는 collagenase, stromelysin, IL-2 및 TGF-β와 같은 세포의 분화와 관련된 효소 및 사이토카인 등의 유전자를 조절하며 여러 성장 인자, 사이토카인, T림프구 활성 인자, 신경전달물질 및 자외선 등에 의해 활성화된다. 최근에 decoy oligodeoxynucleotides (ODN)를 이용한 유전자 치료법이 응용되고 있다. 이 연구는 AP-1 decoy ODN에 의한 전사 인자 AP-1 차단이 TGF-β1에 의해 유도되는 교원질 생산의 증가에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 인위적인 창상을 가한 흰쥐에 직접 AP-1 decoy를 투여한 다음 3 일, 5 일 및 15 일째에 피부조직을 생검하여 H&E 염색, Masson`s trichrome 특수 염색 및 TGF-β1 단클론항체를 이용하여 면역조직화학 염색을 시행하였다. 그 결과 AP-1 decoy를 투여한 군의 교원질 생성이 대조군에 비하여 현저히 감소하였으며, 특히 15 일째에 Masson`s trichrome 염색에서 현저한 차이를 나타냈다. 또한 TGF-β1 단클론항체를 이용한 면역조직화학 염색 결과 AP-1 decoy를 투여한 실험군에서 대조군에 비하여 진피내 섬유모세포, 염증 세포 및 혈관내피세포가 대조군에 비하여 약하게 발현되었다. 이 연구 결과는 AP-1 decoy가 흰쥐 피부 창상 회복 과정에서 TGF-β의 발현을 억제함으로써 강력한 교원질 생성 억제에 효과를 나타내며, 향후 임상적으로 검증될 경우, AP-1 decoy가 인체의 피부 창상에 대한 유전자 치료로 효과적으로 사용될 수 있음을 시사한다. Wound healing processes are composed of inflammation, cellular growth, migration, angiogenesis and extracellular matrix composition. In these process, fibroblasts proliferate and it leaves scar conditions in its excessive growth. This process is controlled by platelet derived growth factor (PDGF) and basic fibroblast growth factor (bFGF), while PDGF and transforming growth factor β (TGF-β) play a major role in controlling extracellular matrix composition. Numerous modalities have been tried to treat these abnormal response but the result was unsatisfactory. TGF-β is activated by AP-1 (activator protein). So recently, AP-1 decoy oligodeoxynucleotides (ODN) is used for regulation of TGF-β transcription as a gene treatment. The purpose of this study is to investigate blocking effect of TGF-β transcription by AP-1 decoy ODN on collagen synthesis in wound healing on rat skin. In this study, the effect of AP-1 decoy ODN on collagen synthesis was examined by Hematoxylin and eosin (H&E) stain, Masson's trichrome stain, and immunohistochemical stain for TGF-β on damaged skin of rat. In H&E stain and Masson's trichrome stain of damaged skin of rat, the number of collagen fibers of AP-1 decoy ODN treated group was decreased, compared with controls, especially on 15th day after incision. In immunohistochemical stain, the expression of TGF-β in fibroblasts, inflammatory cells and endothelium of vessel wall in the dermis were also decreased compared to non-treated controls. TGF-β was expressed in dermis from 3rd day and mainly on fibroblast in the 15th day after incision. These results indicate that AP-1 decoy ODN is a powerful down-regulator of collagen synthesis in wound healing through significant suppression of TGF-β expression in damaged skin. Therefore, AP-1 decoy ODN may be applicated clinically to treat or minimize the scar on damaged skin effectively in near future.