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Acceleration of DNCB-induced Early-apoptosis via Activation of Corticotropin Releasing Factor in the Hair Root of NC/Nga Mice

DNCB로 유도된 NC/Nga 아토피피부염마우스에서 부신피질자극호르몬방출인자 활성에 따른 모발세포의 초기세포사멸 연구

  • Park, Gunhyuk (Ektos Industries Co., Ltd.) ;
  • Jang, Eunyoung (Department of Pharmaceutical Engineering, College of Biomedical Science, Daegu Haany University) ;
  • Kim, Seongbae (Mpuls-association. Co., Ltd.) ;
  • Han, Eunyoung (College of Pharmacy, Duksung Women's University) ;
  • Kim, Yong-ung (Department of Pharmaceutical Engineering, College of Biomedical Science, Daegu Haany University)
  • 박건혁 (엑토스 인더스트리) ;
  • 장은영 (대구한의대학교 의과학대학 제약공학과) ;
  • 김성배 (엠플러스 어소시에이션) ;
  • 한은영 (덕성여자대학교 약학대학) ;
  • 김용웅 (대구한의대학교 의과학대학 제약공학과)
  • Received : 2017.09.18
  • Accepted : 2017.12.05
  • Published : 2017.12.30

Abstract

Stress in skin plays a significant role in both the direct/indirect regulation of cellular processes occurring in hair, which in turn affect the hair cycle. However, experimental data regarding the effects of stress-related corticotropin releasing factor (CRF) released by stress on the apoptotic process involved in hair is limited. Therefore, we investigated the acceleration of early-stage apoptosis induced by atopy-related stress using a 2,4-dinitrochlorobenzene NC/Nga mice model. Expression of CRF, its related proteins, annexin V, and mitochondrial dysfunction were measured by immunohistochemical analyses. Atopic stress strongly stimulated stress hormones response, such as CRF and adrenocorticotropic hormone, in outer epithelial sheath of the hair. Moreover, its stress induced mitochondrial damage and early-stage apoptosis of cells in hair root. These findings suggest that hair damage due to apoptosis in atopy model is accelerated in a high CRF environment. Importantly, the effect of stress-related CRF on apoptosis processes involved in atopy dermatitis-related hair loss, suggests that the CRF-regulating development or maintenance materials may provide effective therapeutic strategies for hair health.

피부에 가해지는 스트레스는 헤어조절 및 사이클에 직 간접적으로 중요한 영향을 미친다고 알려져 있다. 특히, 모근세포는 스트레스에 의한 부신피질관련호르몬과 세포손상 및 사멸과 밀접한 관련이 있다고 보고되고 있지만, 현재까지 실험적으로 입증된 사실은 매우 제한되어 있다. 보고에 의하면, 부신피질자극호르몬방출인자가 증가되면 모근세포의 마이토콘드리아 활성을 저해하여 초기단계의 세포사멸을 가져올 수 있다고 임상학적으로 보고된바가 있다. 특히 아토피 피부염으로 인한 스트레스는 부신피질자극호르몬방출인자와 부신피질관련 호르몬의 양을 증가시키며, 이는 모발의 outer epithelial sheath에 영향을 준다고 알려져 있으며, 이러한 스트레스의 변화는 마이토콘드리아 손상을 초래하여 초기단계세포손상을 준다고 한다. 따라서 본 연구는 아토피피부염스트레스가 피부의 모근세포에 주는 영향에 대하여 연구를 하였는데, 이에 대한 연구는 현재까지 전무한 실정이다. 우리는 NC/Nga 마우스에 2,4-dinitrochlorobenzene (DNCB)로 아토피피부염을 유발 후, 피부 스트레스 생성에 의한 초기단계 세포손상을 스트레스관련 인자, 부신피질자극호르몬방출인자 및 그 관련 인자, annexin V 및 마이토콘드리아 반응을 이용하여 연구하였다. 그 결과, 아토피피부염에 의한 스트레스는 체내의 부신피질 자극호르몬방출인자 및 관련인자의 활성을 증가시킬 뿐 아니라, 모근세포에 영향을 주어 초기단계세포사멸을 초래하는 것으로 나타났다. 이는 아토피피부염관련 헤어손상을 일으킨다는 중요한 연구결과를 보고하는 바이며, 부신피질자극호르몬 조절관련 의약품 및 화장품 등과 같은 보조적 요법이 필요함을 제안한다.

Keywords

References

  1. A. Jenna, S. Nananamibia, and T. Francisco, Stress and atopic dermatitis, Curr. Allergy. Asthma. Rep., 8(4), 312-317 (2008). https://doi.org/10.1007/s11882-008-0050-6
  2. E. M. Peters, P. C. Arck, and R. Paus, Hair growth inhibition by psychoemotional stress: a mouse model for neural mechanisms in hair growth control, Exp. Dermatol., 15(1), 1-13 (2006). https://doi.org/10.1111/j.0906-6705.2005.00372.x
  3. R. M. King and G. V. Wilson, Use of a dietary technique to investigate psychosomatic relations in atopic dermatitis, J. Psychosom. Res. 35(6), 697-706 (1991). https://doi.org/10.1016/0022-3999(91)90120-D
  4. V. A. Botchkarev, Stress and the hair follicle: exploring the connections, Am. J. Pathol., 162(3), 709-712 (2003). https://doi.org/10.1016/S0002-9440(10)63866-7
  5. G. Park, S. Lee, D. Oh, and Y. Kim, Melatonin inhibits neuronal dysfunction-associated with neuroinflammation by atopic psychological stress in NC/Nga atopic-like mouse models, J. Pineal. Res., 63(2), e12420 (2017). https://doi.org/10.1111/jpi.12420
  6. T. Mika and K. Ichiro, Local cortisol/corticosterone activation in skin physiology and pathology, J. Derm. Sci., 84(1), 11-16 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jdermsci.2016.06.014
  7. A. T. Slominski, M. A. Zmijewski, B. Zbytek, D. J. Tobin, T. C. Theoharides, and J. Rivier, Key role of CRF in the skin stress response system, Endocr. Rev., 34(6), 827-84 (2013). https://doi.org/10.1210/er.2012-1092
  8. G. Park, D. Oh, Y. Kim, and M. Park, Acceleration of apoptosis by extracellular basic pH in a 3D human skin equivalent system, Pharmacology, 100(1-2), 98-104 (2017). https://doi.org/10.1159/000475884
  9. L. Daman, E. Rosenberg, and L. Drake, Treatment of alopecia areata with dinitrochlorobenzene, Arch. Dermatol., 114(11), 1036-1038 (1978). https://doi.org/10.1001/archderm.1978.01640190024007
  10. K. Mohan, C. Balachandran, S. Shenoi, R. Rao, H. Sripathi, and S. Prabhu, Topical dinitrochlorobenzene (DNCB) for alopecia areata: revisited, Indian J. Dermatol., 74(4), 401-402 (2008).
  11. L. Wang, M. Million, J. Rivier, C. Rivier, N. Craft, S. P. Poore, and Y. Tach, CRF receptor antagonist astressin-B reverses and prevents alopecia in CRF over-expressing mice, PLoS. One., 6(2), e16377 (2011). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0016377
  12. J. Hu, B. Li, L. Apisa, H. Yu, S. Entenman, M. Xu, R. Stepanyan, B. J. Guan, U. Mller, M. Hatzoglou, and Q. Y. Zheng, ER stress inhibitor attenuates hearing loss and hair cell death in Cdh23erl/erl mutant mice, Cell. Death. Dis., 7(11), e2485 (2016). https://doi.org/10.1038/cddis.2016.386
  13. M. Radulovic, C. Hippel, J. Spiess, Corticotropin-releasing factor (CRF) rapidly suppresses apoptosis by acting upstream of the activation of caspases, J. Neurochem., 84(5), 1074-85 (2003). https://doi.org/10.1046/j.1471-4159.2003.01594.x
  14. I. Vermes, C. Haanen, H. Steffens-Nakken, and C. Reutelingsperger, A novel assay for apoptosis. Flow cytometric detection of phosphatidylserine expression on early apoptotic cells using fluorescein labelled Annexin V, J. Immunol. Methods., 184(1), 39-51 (1995). https://doi.org/10.1016/0022-1759(95)00072-I
  15. A. Rebane, M. Zimmermann, A. Aab, H. Baurecht, A. Koreck, M. Karelson, K. Abram, T. Metsalu, M. Pihlap, N. Meyer, R. Folster-Holst, N. Nagy, L. Kemeny, K. Kingo, J. Vilo, T. Illig, M. Akdis, A. Franke, N. Novak, S. Weidinger, and C. Akdis, Mechanisms of IFN-${\gamma}$-induced apoptosis of human skin keratinocytes in patients with atopic dermatitis, J. Allergy. Clin. Immunol., 129(5), 1297-1309 (2012). https://doi.org/10.1016/j.jaci.2012.02.020