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Airborne particulate matter induces cellular senescence and inflammation in human hair follicle

Other Titles
 미세먼지에 의하여 유도된 모낭 내 세포노화 및 염증발현 
Authors
 김수민 
College
 Graduate School, Yonsei University 
Department
 Dept. of Medicine 
Degree
박사
Issue Date
2020
Abstract
Particulate matter (PM) is a major contributor to environmental air pollution-associated skin damage. However, most published studies are confined to the impact of PM on the normal skin. Whereas, the human scalp tissue has distinctive immunologic features and contains more abundant hair follicles which facilitates penetration of PM upon exposure. In the present study, various research techniques was applied such as, ex vivo human scalp tissue, in vitro and in vivo study to verify the PM effect on hair follicle. Firstly, I confirmed the penetration of PM by scanning electron microscope (SEM) and demonstrated the subsequent inflammatory signaling cascade on the molecular level. Additionally the expression of NF-κB and pro-inflammatory cytokines has increased upon exposure to PM, which further induced the activation of cellular senescence. The senescence of PM exposure gets more impact from p16 than p53/p21. RNA sequencing analysis was proceeded to explore a new pathway that occurs inflammaging and most of the predictable genes were expressed. Among the candidate genes, we found out that miR138 was related to SIRT1 protein which adjusts aging and confirmed its activation induced by PM. The miR138 level increased when it is exposed to PM, and we checked PM control on SIRT1 protein. In conclusion, the results from this study suggest that the exposure to PM in ex vivo scalp tissue and hair follicle-derived cells induces inflammatory signaling cascade causing cellular senescence. A better understanding of the response to PM in human skin will allow the validation of further mechanism in its harmful effects on human health.
미세먼지는 피부에 자극성 피부염 같은 문제를 일으키거나 악화 시킬 수 있다. 특히 면역력이 약한 노인이나 어린이, 민감성 피부 인 사람은 피부 트러블 증상이 더욱 심해질 수 있다. 피부에 달라 붙은 미세먼지는 피부에서 발생한 유분이나 화장품과 엉겨 붙어 노 폐물 축적을 가속화시킨다. 특히 머리카락 지름보다 훨씬 작은 미 세먼지의 유해 물질들이 모공 깊은 곳까지 침투해서 각종 피부 문 제와 질환을 일으킨다. 두피 모공 사이에도 들어가 모낭 세포의 활 동을 떨어뜨려서 탈모를 일으킬 수 있다. 최근 미세먼지가 피부세 포에 일으키는 영향에 대해 많이 보고되지만 모낭 세포에서의 영향 은 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 미세먼지를 모낭세포와 두피조직에 노출시켜 염증이 발생하는 기전을 확인하고, 이로 인하여 노화가 진행되는 것을 밝히고자 하였다. 모낭을 구성하는 세포가 미세먼지에 노출되면 ROS (Reactive oxygen specises)가 증가하는 것을 확인하였고, 동시에 염증 관련 사이토카인이 발현하는 것을 알 수 있었다. 이러한 염증으로 인하여 p21/p53 그리고 p16과 같은 노화 관련 표현형의 발현이 미세먼지에 노출된 시간이 길어짐에 따라 증가하는 것을 확인하였다. in vivo와 ex vivo 수준에서 미세먼지에 의한 영향을 확인하고자 사람의 두피조직과 B6 마우스를 미세먼지에 일정 시간 노출시켰다. 조직의 면역조직화학염색 결과, 미세먼지에 노출된 조직일수록 염증 과정에 관여하는 많은 유전자들을 조절하는 핵심 전사 인자인 nuclear factor kappa B(NF-κB)의 발현이 증가한 것을 확인 하였다. 미세먼지로 인한 염증 발생의 기전에 관여하는 바이오마커를 찾고 자 RNA sequencing 분석을 하였다. 미세먼지에 노출된 실험군에서 높 게 발현된 여러 가지 유전자 중에서 miRNA138이 항스트레스, 항노화 의 기능을 가진 SIRT1 단백질을 억제하는 것을 확인하였다. 이번 연구결과를 통해 미세먼지가 두피의 모낭으로 침투하여 염증 을 발생시키고 노화를 유발할 수 있다는 것을 증명하였으며, 향후 miRNA138의 발현 억제를 통해 SIRT1의 활성화를 조절하여 미세먼지로 인한 모낭의 노화를 제어하는데 적용할 수 있음을 제시하였다.
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1. College of Medicine (의과대학) > Others (기타) > 3. Dissertation
URI
https://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/handle/22282913/180908
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