ⅩⅦ型胶原蛋白在脱发中的作用机制研究进展

脱发是一种较为常见的皮肤疾病,其发病率逐年上升,并呈年轻化趋势发展,困扰着越来越多人的生活,以进行性毛囊微型化、毛发生长期缩短为特点,导致毛发附着松散容易脱落。ⅩⅦ型胶原蛋白是一种跨膜蛋白,位于表皮基底膜区的半桥粒,维持表皮真皮之间的紧密连接。近期研究发现,ⅩⅦ型胶原蛋白参与毛发生长,调节毛发相关细胞的静息与活化。若缺失ⅩⅦ型胶原蛋白可通过DNA损伤效应累积、表皮细胞极性失衡以及抑制干细胞竞争导致脱发。本文将对ⅩⅦ型胶原蛋白在脱发中的作用机制予以综述,为毛发再生领域研究提供方向。

ⅩⅦ型胶原蛋白对雄激素性脱发模型小鼠毛发生长的作用及机制研究

目的探讨ⅩⅦ型胶原蛋白(COL17)对雄激素性脱发(AGA)模型小鼠毛发生长的作用及机制。方法将48只C57BL/6J小鼠建立AGA模型(脱去小鼠背部毛发并外涂二氢睾酮溶液), 采用随机数表法分为6组, 每组8只。阴性对照组, 脱毛区注射生理盐水(单点注射0.05 ml, 共5个点);阳性对照组, 脱毛区外用5%米诺地尔酊, 1 ml/d;COL17低、中、高浓度组, 在脱毛区分别注射0.5、1.0、2.0 mg/ml的COL17(单点注射0.05 ml, 共5个点);Ⅲ型胶原蛋白(COL3)、COL17(COL3+COL17)联合高浓度组, 在脱毛区注射2.0 mg/ml的COL3和COL17(单点注射0.05 ml, 共5个点)。共给药21 d, 期间观察记录各组小鼠毛发生长情况;21 d后, 取小鼠脱毛区皮肤及皮下组织制作病理切片行HE染色, 观察毛囊数量及形态变化;取小鼠脱毛区新鲜皮肤组织行总RNA测序分析, 对差异共表达基因进行基因本体论(GO)功能注释、京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析和基因集富集分析(GSEA)。结果给药21 d后, 与阴性对照组相比, 阳性对照组、COL17高浓度组、COL3+COL17联合高浓度组小鼠背部脱毛面积明显缩小, HE染色显示其毛囊数量也明显增多。Pearson相关性分析、主成分分析及各组间聚类热图显示, COL17高浓度组与阳性对照组基因相关性较高(R2=0.95, P=0.024), 基因表达较为接近, 2组有3 882个差异基因(1 705个上调, 2 177个下调), 而COL3+COL17联合高浓度组与阳性对照组基因相关性最高(R2=0.96, P=0.001), 基因表达最接近, 2组有1 289个差异基因(385个上调, 904个下调);KEGG分析显示, 与阴性对照组相比, 阳性对照组、COL17高浓度组及COL3+COL17联合高浓度组小鼠均上调了与毛发生长相关的Wnt信号通路、细胞黏附分子及hedgehog信号通路;GO富集分析提示COL17高浓度组及COL3+COL17联合高浓度组中皮肤发育、毛发周期循环相关基因上调;GSEA富集分析发现, COL17高浓度组成纤维细胞增殖、白介素1分泌相关基因表达上调, 而COL3+COL17联合高浓度组成纤维细胞迁移、凋亡细胞清除及加速活性氧的代谢相关基因表达上调。结论局部注射2.0 mg/ml的COL17对AGA模型小鼠毛发生长具有一定促进作用, 且联合注射2.0 mg/ml的COL3后效果更显著, 激活Wnt信号通路可能是COL17促毛发生长的主要机制之一。

衰老皮肤中ⅩⅦ型胶原蛋白α1对表皮干细胞的影响及微小RNA干预机制

目的探讨ⅩⅦ型胶原蛋白α1(COL17α1)在小鼠衰老皮肤中的表达与作用及其对人表皮干细胞(ESC)干性和增殖能力的影响,并且探讨相关微小RNA(miR)干预人ESC中COL17α1表达的机制。方法采用实验研究方法。取2个月龄(青年)和24个月龄(老年)雄性C57BL/6J小鼠各12只,取其胸背部全层皮肤标本进行后续检测。对青年小鼠和老年小鼠全层皮肤标本,行苏木精-伊红染色后观察表皮层结构并测量表皮厚度,用透射电子显微镜观察表皮基底膜形态和半桥粒并行半桥粒计数,分别采用实时荧光定量反转录PCR(RT-PCR)法与蛋白质印迹法检测COL17α1的mRNA与蛋白表达,采用免疫荧光法观测COL17α1的蛋白表达与分布。取于解放军总医院第四医学中心行包皮切除手术的3名20~30岁健康男性术后弃用的新鲜包皮组织,提取ESC,取生长良好的细胞进行后续实验。按随机数字表法(分组方法下同)将ESC分为进行相应处理的空白对照组、转染试剂对照组、空载体质粒组、敲低COL17α1质粒组,培养48 h后,采用实时荧光定量RT-PCR法检测COL17α1的mRNA表达,采用蛋白质印迹法检测COL17α1和细胞角蛋白14(CK14)的蛋白表达,采用细胞计数试剂盒8法检测细胞增殖水平。通过DIANA、miRTarBase、miRNAMap、TargetScan、microRNA数据库筛选可能作用于COL17α1 mRNA 3’’非编码区的miR。将ESC分为转染miR模拟物阴性对照物的阴性对照组和转染前述筛选出的各miR的模拟物的各miR模拟物组,转染后48 h,通过蛋白质印迹法检测COL17α1的蛋白表达。基于基因表达综合数据库(GEO)的miR测序数据集GSE114006,使用GEO2R工具统计分析前述筛选出的可造成COL17α1蛋白表达下降的miR在30名青年(18~25岁)人和30名老年(>70岁)人皮肤中的表达。取青年小鼠和老年小鼠全层皮肤标本,采用实时荧光定量RT-PCR法检测前述老年人皮肤中表达增多的miR的表达。取2批ESC,第1批分为COL17α1野生型+miR-203b-3p阴性对照组与COL17α1野生型+miR-203b-3p模拟物组,第2批分为COL17α1突变型+miR-203b-3p阴性对照组与COL17α1突变型+miR-203b-3p模拟物组,分别转染对应序列,48 h后,采用荧光素酶报告基因检测试剂盒检测COL17α1的基因表达水平。组织实验中样本数均为6,细胞实验中样本数均为3。对数据行独立样本t检验、单因素方差分析、LSD检验或Dunnett检验、Mann-WhitneyU检验或Kruskal-WallisH检验。结果与青年小鼠比较,老年小鼠皮肤表皮层与真皮层分界模糊且细胞层次较少,表皮层厚度明显变薄(Z=-2.88,P<0.01),基底膜形态不连续,表皮-真皮连接处半桥粒较少且分布不均,半桥粒数量明显减少(Z=-2.91,P<0.01),COL17α1的mRNA和蛋白表达水平均明显降低(t值分别为10.61、6.85,P<0.01)。与青年小鼠比较,老年小鼠皮肤表皮基底层和毛囊球部的COL17α1蛋白表达均明显减少(Z=-2.24,P<0.05)。培养48 h后,空白对照组、转染试剂对照组、空载体质粒组、敲低COL17α1质粒组ESC中COL17α1的蛋白表达水平分别为1.00±0.27、1.12±0.21、1.13±0.23、0.42±0.18。相较于空白对照组,转染试剂对照组和空载体质粒组ESC中COL17α1的mRNA和蛋白表达水平、CK14的蛋白表达水平及ESC增殖水平均未发生明显变化(P>0.05),敲低COL17α1质粒组ESC中这些指标均明显降低(P<0.05或P<0.01)。miR-203a-3p、miR-203b-3p、miR-512-5p、miR-124-3p、miR-28-5p、miR-590-3p、miR-329-5p可能结合COL17α1 mRNA的3’’非编码区。转染48 h后,与阴性对照组的1.000±0.224比较,miR-329-5p模拟物组、miR-203b-3p模拟物组和miR-203a-3p模拟物组ESC中COL17α1的蛋白表达水平明显降低(0.516±0.188、0.170±0.025、0.235±0.025,t值分别为3.17、5.43、5.07,P<0.05或P<0.01)。老年人皮肤中仅miR-203b-3p表达水平明显高于青年人(t=3.27,P<0.01)。老年小鼠皮肤中miR-203b-3p表达水平明显高于青年小鼠(Z=-2.88,P<0.01)。转染后48 h,COL17α1野生型+miR-203b-3p模拟物组ESC中COL17α1的基因表达水平明显低于COL17α1野生型+miR-203b-3p阴性对照组(t=7.66,P<0.01),COL17α1突变型+miR-203b-3p模拟物组ESC中COL17α1的基因表达水平与COL17α1突变型+miR-203b-3p阴性对照组相近(P>0.05)。结论COL17α1的mRNA和蛋白表达水平随小鼠年龄增长而减少,可能导致小鼠ESC脱离表皮基底膜。COL17α1的表达减少可抑制CK14的表达与ESC增殖,这可能是老年人皮肤中表皮层变薄和创面愈合减慢的原因。小鼠衰老皮肤中表达增多的miR-203b-3p可以靶向结合COL17α1 mRNA的3’’非编码区,阻碍转录后翻译过程,造成COL17α1蛋白表达减少。

BP180抗原与自身免疫性大疱性皮肤病的研究进展

BP180是半桥粒的主要组成成分,在表皮与真皮间发挥重要的连接作用,是多种自身免疫性大疱性皮肤病的致病抗体识别并攻击的自身抗原,在这类疾病的诊断与治疗方面都有重要作用。本文对BP180的功能、相关疾病的发病机制及治疗前景的新进展做一综述。