Dehydroepiandrosterone이 자외선 B를 조사한 배양된 섬유아세포에서 제1형 교원질 유전자 발현에 미치는 효과

Abstract

광노화된 피부의 진피에서 제1형 교원질의 감소는 자외선에 의해 섬유아세포의 교원질 형성이 감소되고 또한 기질 단백 분해효소의 활성이 증가되어 성숙된 비수용성 제 1형 교원질의 분해가 더욱 증가되기 때문에 내인성 노화에 비해 교원질의 감소가 현저하게 나타난다. DHEA는 항산화제 작용을 하는 물질로 동물 실험에서 DHEA의 투여로 비만, 심장질환이나 당뇨병 등의 성인병 및 암이 예방된다는 연구보고가 있어 노화 연구분야에서 큰 관심을 끌고 있다. 이 연구는 DHEA가 만성 자외선 노출 후 진피 내 제1형 교원질에 미치는 영향과 그 조절과정을 연구하기 위하여 배양한 피부 섬유아세포에 자외선 B 조사 후 DHEA를 처리한 후 mRNA를 분리한 다음 α1(Ⅰ) procollagen의 Northern blot hybridization을 하고, 또한 CAT 분석을 시행하여 촉진자 유전자 활성도의 변화를 관찰하였다. 그리고 제1형 교원질의 단클론항체를 이용하여 섬유아세포 내에서 laser scanning microscopy를 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 자외선 B 조사 시 DHEA가 α1(Ⅰ) procollagen mRNA 발현에 미치는 영향을 알아보기 위하여 시행한 Northern blot hybridization 결과 자외선 B만 조사한 군에 비해 자외선 B 조사와 DHEA를 처리한 군에서 α1(Ⅰ) procollagen mRNA 발현양이 증가되었으며 이를 음영 농도 계측기로 정량한 결과 대조군에 비해 자외선 B만 조사한 군에서 0.3 배로 감소하였다가 1 × 10^(-9) mol, 1 × 10^(-7) mol, 1 × 10^(-5) mol 농도의 DHEA를 처치한 군에서 자외선 B만 조사한 군에 비해 각각 2.50 배, 2.09 배, 1.64배로 현저히 증가하였다. 자외선 B 조사시 DHEA가 COL1A2 촉진자 유전자에 미치는 영향을 조사하기 위해 실시한 CAT 분석결과 아세틸화 정도가 대조군이 7.2%인데 비해 자외선 B만 조사한 군은 5.1% 자외선 B조사와 DHEA 농도를 1 × 10^(-9) mol, 1 × 10^(-7) mol, 1 × 10^(-5) mol로 처리한 군에서 각각 6.7%, 6.2%, 6.0% 이었고 그 활성도는 대조군에 비해 자외선 B만 조사한 군에서 0.7배로 감소하였다가 자외선 B 조사와 DHEA 농도를 1 × 10^(-9), 1 × 10^(-7), 1 × 10^(-5) mol로 처리한 군에서 자외선 B만 조사한 군에 비해 각각 1.31 배, 1.22 배, 1.18 배로 그 활성도가 증가하였다. 자외선 B 조사시 DHEA에 의하여 제1형 교원질 유전자의 증가된 전사과정이 직접 세포 내에서 교원질 합성과정까지 지속되는지 확인하고자 실시한 조직면역형광검사상상 자외선 B 조사 후 DHEA를 처리한 군에서 자외선 B만 조사한 군에 비해 섬유아세포 내에서 교원질 단백질이 증가하였다. 이상의 결과는 DHEA가 배양한 피부 섬유아세포에서 자외선 B 조사 후 감소된 교원질 유전자 발현을 증가시키며 이는 자외선에 의한 광노화에 효과적인 치료 및 예방법 고안에 기초 자료가 될 것으로 생각된다. Chronic exposure to ultraviolet (UV) radiation, especially UVB, causes a variety of adverse reactions on human skin, such as sunburn, photoaging and skin cancer. Clinically photoaged skin is dry, deeply wrinkled, inelastic and telangiectactic with irregular pigmentation. Histologically, such skin shows the accumulation of abnormal elastotic material and degradation of collagen fibrils, responsible for the strength and resilience of skin. Dehydroepiandrosterone (DHEA) is believed to be a powerful endogenous antioxidant and important in protecting against aging as well as an immune stimulant, but its physiological role is little unknown. In recent years, relationships of DHEA with decreased risks of diabetes, cardiovascular disease, and other age-related degenerative diseases have been postulated. But only little is known about the molecular and cellular mechanism underlying the effect of DHEA on the expression of dermal extracellular matrix in photodamaged skin fibroblasts. In this study, the effects of DHEA in cultured skin fibroblasts irradiated by UVB were examined on α1(Ⅰ) procollagen mRNA expression by Northern blot hybridization, chloramphenicol acetyltransferase (CAT) assay, and laser scanning microscopy. In Northern blot hybridization, steady-state levels of α1(Ⅰ) procollagen mRNA from cultured fibroblasts irradiated by UVB without DHEA decreased 0.3-fold compared to non-irradiated control, and increased 2.50-fold at 1 × 10^(-9) mol of DHEA, 2.09-fold at 1 × 10^(-7) mol and 1.64-fold at 1 × 10-^(5) mol, compared to only UVB-irradiated group. In CAT assay, the relative α1(I) procollagen mRNA CAT activity was 1.0 in the group treated by UVB irradiation only, but 1.31 at 1 × 10^(-9) mol of DHEA, 1.22 at 1 × 10^(-7) mol, and 1.18 at 1 × 10^(-5) mol. DHEA caused a increase on COL1A2 promoter activity in cultured skin fibroblasts after UVB irradiation. In laser scanning microscopy, the immunosignal for collagen in DHEA-treated fibroblasts after UVB irradiation shows in more intense than in untreated DHEA. These results indicate that DHEA may be a powerful up-regulator of type Ⅰ collagen production in cultured fibroblast treated with UVB irradiation, suggesting transcriptional activation of gene expression.