테스토스테론이 피부장벽에 미치는 영향

Abstract

[한글]

성호르몬에 해당하는 에스트로겐과 테스토스테론은 피부장벽에 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 왔다. 특히 안드로겐은 표피 성장, 분화, 유사분열, 과립세포의 증식에 의한 표피의 과증식을 유도하며, 모피지 기능에 영향을 준다. 즉 장벽기능과 각질층의 결합력에 관여하는 것으로 알려져 있다. 이러한 성호르몬은 자궁 내와 성장호르몬이 없는 배지 내에서 장벽발달의 최종적인 시기에 매우 중요한 역할을 담당한다. 즉 실험관 내에서 외부적으로 에스트로겐을 투여하면 장벽의 형성과 발달을 촉진하지만 안드로겐은 억제하는 기능이 있다. 수술적으로 고환을 적출하거나 내과적인 방법으로 안드로겐을 소실 또는 감소시키면 장벽회복이 빨라진다는 보고가 있다. 수컷 생쥐 태자는 암컷 생쥐 태자보다 장벽발달이 늦지만 테스토스테론 수용체에 대한 길항체인 flutamide 를 도포하거나 주사하면 정상으로 복귀된다.

이에 테스토스테론이 표피의 각질세포외막과 지질막 형성에 대한 영향과 기전을 살펴 보고자 3군으로 구분하여 실험하였다. 제 1군은 고환에 칼자국만을 낸 대조군(sham-operated), 제 2군은 고환적출군, 제 3군은 고환적출 후 테스토스테론을 투여한 군으로 구분하였다. 제 3군은 1일 간격으로 테스토스테론을 복강내 주사하였으며, 1주 후 모든 군을 희생시킨 후 조직 검사와 면역조직화학 검사, in situ hybridization, 증식세포핵항원(proliferating cell nuclear antigen, PCNA), 칼슘이온 캡쳐 세포화학적 염색, 전자현미경적 관찰을 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 대조군과 고환적출군은 조직검사상 표피가 정상 소견과 유사하였으나, 고환적출 후 테스토스테론 투여군은 표피의 과각화증과 극세포증이 관찰되었다.

2. Involucrin, loricrin, filaggrin에 대한 표피의 면역조직화학 염색상 대조군과 고환적출군은 정상적인 발현을 보였으나, 고환적출 후 테스토스테론 투여군은 발현의 정도가 미약하고 표피 전반에 걸쳐 넓게 분포하였다.

3. 증식세포핵항원 표지지수는 대조군과 고환적출군은 통계적으로 유의한 차이가 없었으나, 고환적출 후 테스토스테론 투여군의 경우 통계적으로 유의하게 증가되었다.

4. 칼슘이온 캡쳐 검사상 대조군과 고환적출군은 과립층에서 가장 높은 농도를 보이는 정상적인 칼슘 기울기가 관찰되었으나 고환적출 후 테스토스테론 투여군의 경우 뚜렷한 기울기의 소실을 보였다.

5. RuO4 후 고정법을 이용한 전자현미경 소견상 대조군과 고환적출군은 정상적인 지질막 구조를 보였으나, 고환적출 후 테스토스테론 투여군은 부분적으로 지질막 구조의 단락, 불완전한 이중막, 각질세포 간격의 확대 및 열공 확장 등이 동반되었다. OsO4 후 고정법을 이용한 전자현미경 소견상 대조군과 고환적출군은 정상적인 층판소체의 수와 모양을 보였으나, 고환적출 후 테스토스테론 투여군은 층판소체의 변형과 숫적 감소가 관찰되었다.

이상의 연구결과를 종합해보면, 테스토스테론은 각질형성세포의 각질세포외막의 형성과 지질막 형성 장애를 초래하여 피부장벽의 기능을 저하시키는 것으로 생각된다.

[영문]Although there are no known gender-related differences in permeability barrier function in adults, estrogen accelerates whereas testosterone retards barrier development in fetal skin. However, there have been few studies concerning the effects of testosterone on the skin barrier. Therefore, we evaluated the effects and mechanisms of testosterone on the skin barrier.

In this experiment, hairless mice were divided into three groups; sham-operated, castrated and testosterone-replacement castrated group. Testosterone was administered subcutaneously once a day for 7 days. We performed a skin biopsy at 7 days and performed hematoxyline-eosin staining, calcium-ion capture cytometry and the immunohistochemical examination of involucrin, loricrin, filaggrin and proliferating cell nuclear antigen (PCNA). The specimens were prepared for electron microscopy using RuO4 and OsO4 postfixation.

The results are summarized as follows. Light microscopic findings of the testosterone-replacement castrated group showed apparent hyperkeratosis and acanthosis, not present in the sham-operated and castrated group. Whereas the expression of involucrin, loricrin and filaggrin of the sham-operated and castrated group were normal, it was abnormal in the testosterone-replacement castrated group. Labelling indices for PCNA in the sham-operated and castrated group were not statistically different, but the testosterone-replacement castrated group showed a marked increase of PCNA labeling index. Wherease the calcium gradient was normal in the sham-operated and castrated group, it was distorted in the testosterone-replacement castrated group. Calcium deposition was increased through all layers of the epidermis and the calcium gradient disappeared in the testosterone-replacement castrated group. Normal looking membrane structure was observed in the sham-operated and castrated group, but a membrane structure which appeared fragmented, incomplete lipid bilayer structures and prominent dilatation of lacunar domains were observed only in the testosterone-replacement castrated group.

From the above results, it is concluded that there is a functional alteration of the epidermal barrier induced by testosterone, including the formation of an abnormal cornified envelope and also incomplete lipid synthesis.