레티노인산이 배양 각질형성세포의 교소체 구성단백 발현에 미치는 영향

Abstract

[한글]

레티노인산(retinoic acid: RA)은 비타민 A의 유도체로서 각질형성세포의 증식과 분화 조절, 피지선의 크기 감소, 면역 조절 및 항염증 기능이 있으므로 여드름, 건선 등의 피부질환 치료제로 사용되고 있으나, 종종 레티노인산의 국소 도포로 인해 홍반이나 각질층 박리등의 자극성피부염이 유발되는 것으로 알려져 있다. 국소 도포시 나타나는 이러한 부작용은 레티노인산이 각질형성세포에 다양한 사이토카인이나 케모카인의 분비를 유발시키기 때문 뿐만 아니라, 교소체의 발현에 미치는 영향과도 연관이 있을 것으로 여겨진다. 교소체는 상피세포의 세포막에 존재하는 세포와 세포를 연결시켜주는 주요 부착구조로서 각질형성세포의 분화에 영향을 미치는 칼슘에 의해 그 구성단백의 발현이 조절되는 것으로 알려져 있다.

본 실험에서는 레티노인산 투여가 각질형성세포의 교소체 구성단백 발현에 영향을 미칠 것이라는 가설 하에 저칼슘 농도와 고칼슘 농도에서 각질형성세포에 각각 10-6M의 레티노인산을 처리하고 3일과 5일 동안 배양한 다음 교소체 구성 단백인 Desmoglein 1(Dsg 1), Desmoglein 3(Dsg 3), plakoglobin, desmoplakin 등의 mRNA와 단백 발현을 역전사 효소중합연쇄반응(reverse transcriptase-polymerase chain reaction)과 면역 블롯팅(immunoblotting) 을 측정해 비교하였다.

실험결과 10-6M 레티노인산을 첨가한 경우 저칼슘 농도와 고칼슘 농도에서 배양한 각질형성세포 모두에서 Dsg 1, Dsg 3 와 desmoplakin의 mRNA 및 단백 발현의 감소가 뚜렷이 관찰된 반면, plakoglobin은 별다른 차이를 나타내지 않았다.

본 실험을 통해서, 배양 각질형성세포에 레티노인산을 투여함으로써 교소체 구성단백의 발현 감소가 나타남을 확인할 수 있었는데 이는 단백 발현단계뿐만 아니라, mRNA수준의 전사단계에서도 현저히 감소함이 관찰되었고, 접착판을 구성하는 plakoglobin이나 desmoplakin보다는 코어를 구성하는 cadherin 가족 단백인 desmoglein에서 더 뚜렷하게 감소함을 관찰할 수 있었다. 이러한 교소체 구성 단백의 발현 감소가 레티노인산에 의한 각질층 박리와 밀접한 연관이 있으리라 사료된다.

[영문]Retinoids is a generic term for both naturally occurring molecules and synthetic compounds with specific biologic activities that resemble those of vitamin A. Retinoids acts as a regulator of cellular proliferation and differentiation and is routinely used for the treatment of a number of dermatological conditions including acne, psoriasis, icthyoses and photodamage. A common side-effect of both systemic and topical retinoid treatment is epidermal fragility, which manifests as an increased incidence of superficial cutaneous erosions.

Desmosomes are disc-like structures that form the membrane anchors for keratin intermediate filaments. They consist of an array of transmembrane and cytoplasmic components, including desmoplakin, desmocollin, desmoglein, plakoglobin and plakophilin.

As desmosomes are important in maintaining the cohesion of epidermal keratinocytes, we investigated the effect of all-trans-retinoic acid on the expression of desmoglein 1, desmoglein 3, desmoplakin and plakoglobin in cultured human keratinocytes, thereby predisposing skin to fragility.

We performed RT-PCR and immunoblotting study using cultured human keratinocytes in high calcium media(1.8mM) with or without 10-6M retinoic acid and in low calcium media(0.06mM) with or without 10-6M retinoic acid.

The results are as follows. In the cultured keratinocytes treated with retinoid acid, mRNA and protein expression of desmoglein 1, desmoglein 3, desmoplakin were markedly decreased in both high and low calcium media. But there is little difference in the mRNA and protein expression of plakoglobin between retinoic acid treated group and retinoic acid untreated group.

In conclusion, we confirmed that retinoic acid inhibits the expression of desmoglein and desmoplakin rather than plakoglobin, not only at the level of protein but also at the level of mRNA in the cultured keratinocytes. This may indicate reduced desmosomal adhesion, leading to epidermal fragility.