Antimelanogenic Effect of Adipose-Derived Stem Cells : 지방유래 줄기세포의 멜라닌생성 억제 효과 : TGF-β1의 중요 역할 :A Critical Role of TGF-β1

국문 초록 (Abstract)

지방유래 줄기세포는 피하지방의 기질 혈관 분획에 존재하는 간엽 줄기세포로 다능성이고 다양한 세포들로 분화할 수 있는 능력을 가진다. 지방유래 줄기세포는 지방흡입술을 통해 분리될 수 있는데, 추출원인 지방 조직이 풍부하고 접근이 용이하며 반복 채취가 가능하다는 특징을 갖는다. 지방유래 줄기세포가 분비하는 것으로 알려진 사이토카인이나 성장인자들 중 하나인 전환성장인자 (transforming growth factor-β1, TGF-β1)는 멜라닌 색소 합성에 관여하는 단백의 강력한 조절인자로 알려져 있으며, 지방유래 줄기세포는 미백 효과와 관련 있는 항산화능을 가진다고 입증된 바 있다.
지방유래 줄기세포의 멜라닌생성 억제 효과와 관련된 약리작용을 알아보고자, 지방유래 줄기세포 배양액의 흑색종 B16 세포주 내 멜라닌 생합성 억제 효과와 그 기초가 되는 기전을 알아보았다. 결과는 다음과 같다.
1. 지방유래 줄기세포 배양액 처치는 흑색종 B16 세포의 멜라닌 합성을 억제하였고 양적인 상관관계를 가진다. 50%와 100% 농도의 지방유래 줄기세포 배양액은 흑색종 B16 세포의 멜라닌 함량을 통계적으로 유의하게 감소시킨다 (p <0.01).
2. 지방유래 줄기세포 배양액 처치로 흑색종 B16 세포의 타이로시나제 활성이 감소하였으며 양적인 상관관계를 가진다. 10%, 50% 및 100% 농도의 지방유래 줄기세포 배양액은 흑색종 B16 세포의 타이로시나제 활성을 통계적으로 유의하게 감소시킨다 (p <0.05, p <0.01, p <0.01)
3. 지방유래 줄기세포 배양액에 흑색종 B16 세포를 24시간 배양한 결과, western blot 분석에서 타이로시나제와 타이로시나제 관련 단백1은 양적인 상관관계를 가지며 하향조절 되었으나 소안구증 관련 전사인자와 타이로시나제 관련 단백2의 발현은 변화가 없었다.
4. TGF-β1 중화 항체를 첨가한 지방유래 줄기세포 배양액에 흑색종 B16 세포를 배양한 결과, 타이로시나제와 타이로시나제 관련 단백1의 발현 감소가 역전되었다.
결과적으로, 지방유래 줄기세포는 주변 분비 기전을 통해 멜라닌생성 억제 효과를 가진다. 지방유래 줄기세포 배양액은 멜라닌 색소의 합성을 억제하고 타이로시나제와 타이로시나제 관련 단백1과 같은 멜라닌생성 효소들을 하향 조절한다. 하향 조절된 멜라닌형성 효소의 발현이 지방유래 줄기세포 배양액 내 TGF-β1 중화 항체에 의해 역전되는 것으로 보아, TGF-β1이 지방유래 줄기세포의 멜라닌 합성 억제에 있어 중추적인 역할을 할 것으로 추정된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Adipose-derived stem cells (ADSCs), mesenchymal stem cells within the stromal-vascular fraction of subcutaneous adipose tissue, are multipotent and display multi-lineage developmental plasticity. Adipose tissue is an abundant, easily accessible, and replenishable source of adult stem cells that can be isolated from lipoaspiration procedure. It has been demonstrated that ADSCs secrete various cytokines especially transforming growth factor-β1(TGF-β1), a potent regulator of melanogenic proteins, and exhibit antioxidant effect.
To examine the unknown pharmacological action of ADSCs regarding antimelanogenic effect, the inhibitory effect of conditioned medium of ADSCs (ADSC-CM) on the melanin biosynthesis in melanoma B16 cells and its underlying molecular mechanism were examined. The results were as follows: 1. ADSC-CM treatment inhibited the synthesis of melanin in melanoma B16 cells in a dose-dependent manner. ADSC-CM (50%, 100%) induced statistically significant decrease in melanin content in melanoma B16 cells (p <0.01).
2. Treatment of ADSC-CM in the culturing medium of melanoma B16 cells significantly reduced the tyrosinase activity in a dose dependent manner. Each concentration of ADSC-CM (10%, 50%, 100%) induced a statistically significant decrease in tyrosinase activity in melanoma B16 cells (p <0.05, p <0.01, p <0.01).
3. Although the expressions of microphthalmia-associated transcription factor (MITF) and tyrosinase-related protein 2 (TRP2) remained unchanged, those of tyrosinase and tyrosinase-related protein 1 (TRP1) were down-regulated after 24-h incubation with ADSC-CM in a dose-depedent manner.
4. TGF-β1 was neutralized by the addition of a blocking antibody to ADSC-CM, and the down-regulated expression of tyrosinase and TRP1 was almost reversed.
Conclusively, ADSCs have an antimelanogenic effect via a paracrine mechanism. ADSC-CM inhibited the melanin synthesis and down-regulated the melanogenic enzymes such as tyrosinase and TRP1. Neutralizing TGF-β1 in ADSC-CM sufficiently reversed the down-regulation of melanogenic enzyme expression, which implies that TGF-β1 plays a pivotal role in ADSC-CM-induced inhibition of melanin synthesis.

목차 (Table of Contents)

• I. Introduction = 1
• II. Materials and Methods = 3
• A. Isolation and culture of ADSCs = 3
• B. Harvest and preparation of ADSC-CM = 3
• C. Cell culture and cell viability test of melanoma B16 cell = 4
• D. Measurement of melanin content = 4
• E. Measurement of tyrosinase activity = 5
• F. Western blot analysis of melanogenic proteins = 6
• G. Reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis = 6
• H. TGF-β1 blocking by neutralizing antibody = 7
• I. Statistical analysis = 8
• III. Results = 9
• A. Characterization of ADSC = 9
• B. Effect of ADSC-CM on cell viability = 9
• C. Inhibition of melanin contents = 9
• D. Inhibition of tyrosinase activity = 10
• E. Differential regulation of melanogenic proteins expression by ADSC-CM = 10
• F. mRNA expression of tyrosinase and TRP1 = 11
• G. Role of TGF-β1 in the inhibition of melanin synthesis = 11
• IV. Discussion = 24
• V.Conclusion = 31
• References = 33
• 국문초록 = 39