Epilatie induceert haar-en huidpigmentatie door een EDN3/EDNRB-afhankelijke regeneratieve respons van melanocyt-stamcellen

Epilatie induceert hyperpigmentatie van haar en huid bij c57bl/6J-muizen

in het algemeen vertonen haarfollikels op de dorsale huid van muizen een gesynchroniseerde eerste haarcyclus15., De haarfollikels op de gehele dorsale huid zijn typisch in anagen van postnatale dag 1-12, in catagen van dag 16-19, en in telogen daarna tot de volgende anagen11, 22, 23. Om huidpigmentatieveranderingen tijdens de postnatale haarcyclus te visualiseren, ontharden we de dorsale romp en hoofdgebieden van c57bl/6J muizen op postnatale dag 11 (P11) (anagen VI Stadium in eerste haarcyclus), P21 (telogen Stadium), of P30, respectievelijk. Zoals in Fig. 1A, de hele huid was homogeen zwart op P11 en homogeen roze op P21., Intrigerend, echter, bij P30, hoofdhuid was nog steeds roze, terwijl de rughuid zwart was (Fig. 1 bis). Deze gegevens wijzen erop dat hoewel McSCs in scalphaarfollikelen in Rijpe melanocytes tijdens de eerste haarcyclus differentiëren, zij niet worden geactiveerd om melanocytes op een tijdstip te regenereren wanneer de achterhaar follikels reeds in anagen van de tweede haarcyclus zijn. Daarom hebben we getest of epilatie MCSC ‘ s in de hoofdhuid zou kunnen activeren op dit moment., Deze epilatiebehandeling induceerde significant de expressie van ontstekingsfactoren, maar hun niveau is veel lager dan dat veroorzaakt door wondbeschadiging, wat suggereert dat epilatie slechts een milde vorm van huidbeschadiging veroorzaakt (Fig. S1). Interessant genoeg, toen scalp haren van c57bl/6J muizen werden epilated op P21 (zoals vermeld, in de telogen fase van de eerste haarcyclus), scalp pigmentatie was significant verhoogd (6,06 ± 1,5 vouw, n = 9) al 7 dagen later, op P28 (Fig. S2A, B) en het epilatiegebied produceerde een gepigmenteerd eiland (Fig. 1 ter)., Dienovereenkomstig werden de door epilatie geïnduceerde regenererende haren hyperpigmenteerd (2,68 ± 0,87 maal, n = 5) vergeleken met haren van niet-epilated controles (Fig. 1C, D). Deze resultaten wijzen erop dat in de hoofdhuid, epilatie voortijdige huid repigmentatie en haar hyperpigmentatie kan veroorzaken.

omdat haren fysiologisch regenereren op de rug van c57bl/6J muizen tijdens de eerste postnatale haarcyclus (Fig. 1A), vroegen we ons ook af of epilatie veranderingen in haarregeneratie op de rug zou veroorzaken. 7 dagen na epilatie bij P21 was het epilatiegebied inderdaad hyperpigmented vergeleken met het niet-epilatiegebied (Fig. S2C, D), evenals de individuele geregenereerde haren (Fig. S2E)., Deze gegevens suggereren dat epilatie-geïnduceerde hyperpigmentatie is niet beperkt tot de hoofdhuid. Gezien deze waarnemingen vroegen we ons ook af of de effecten van epilatie-geïnduceerde hyperpigmentatie nog zouden werken bij oude muizen. Intrigerend, de regenererende haren in de rug van 1,5 jaar oude muizen werden significant hyperpigmented 30 dagen na epilatie (1,07 ± 0,08 vouw, n = 3), vergeleken met de niet-geïllustreerde, rust haren (0,84 ± 0,03) (Fig. 1E, F). Bovendien toonde HPLC-analyse aan dat epilatie eumelaninesynthese induceert (1,79 ± 0,09 maal, n = 3) in plaats van pheomelaninesynthese (0,97 ± 0).,12 vouw, n = 3) in achterharen (Fig. S3). Dit stelt voor dat epilatie activering van McSCs veroorzaakt Om of meer rijpe melanocyten te produceren, of het melaninesynthese in Rijpe melanocyten in haarbollen van oude muizen verhoogt.

Epilatie-letsel stimuleert MCSC proliferatie en induceert de aanmaak van huid-en epidermale melanocyten en expressie van melanogenese-gerelateerde genen

gegeven het feit dat melanogenese gekoppeld is aan anagen24, hebben we onderzocht of epilatie-geïnduceerde pigmentatie in de hoofdhuid wordt veroorzaakt door anageinductie. Zoals in Fig., 2A, begonnen de epilatie-veroorzaakte haarfollikelen anagen onmiddellijk, terwijl in niet-epilated controlemuizen, de haarfollikelen bij telogen voor een langere periode bleven. Vandaar, reageerde de kalme haarfollikel McSCs op epilatie door geactiveerd te worden. Zeven dagen na epilatie werden gepigmenteerde melanocyten niet alleen waargenomen in Rijpe haarbollen maar ook in de dermis, openingen van haarfollikels en de interfolliculaire epidermis (Fig. 2 bis)., Dienovereenkomstig, werden melanocyte-specifieke tellers zoals PMEL17 en TYR ontdekt in de epilatie-veroorzaakte gepigmenteerde gebieden maar niet in controle haarfollikels (Fig. S4A). Bovendien toonden gegevens van western blot aan dat de niveaus van de melanogenese-gerelateerde eiwitten TYRP1 (4,22 ± 0,96 maal, n = 6) en TYR (9,75 ± 2,76 maal, n = 6) beide significant verhoogd werden door epilatie (Fig. S4B en S9). De resultaten suggereren dat epilatie niet alleen McSCs activeert, maar ook regeneratie van melanocyten induceert om interfolliculaire gebieden te bevolken.,

in de rughuid, 7 dagen na epilatie bij P21, was het totale aantal melanocyten in elke haarbol (20 ± 1,9) significant verhoogd vergeleken met fysiologische regeneratie (15,7 ± 1,4) (Fig. 2B)., Dienovereenkomstig waren er ook meer melanosomen in de door epilatie geïnduceerde geregenereerde haarbollen dan in fysiologisch geregenereerde haarbollen (Fig. 2C en Fig. S4C, D). Deze gegevens suggereren dat epilatie McSC hyperproliferatie veroorzaakte tijdens de eerste postnatale haarcyclus. 3 dagen na epilatie was de proliferatiegraad van McSCs inderdaad hoger (86,2 ± 3,5% van de cellen was na epilatie Ki67-positief tegenover 45,6 ± 3,4% van de cellen positief voor Ki67 in de controlegroepen) (Fig. 2D)., Interessant is dat KIT-positieve cellen niet werden gevonden in de epidermis, maar ze bestonden in de haarbollen 1 dag na epilatie en duidelijk aanwezig in de epidermis 3 dagen na epilatie (Fig. 2E en Fig. S5). Het aantal Kit+ – cellen in de epidermis (2,32 ± 0,72/sectie, n = 4) is significant verhoogd in vergelijking met fysiologische epidermis (0,77 ± 0,68/sectie, N = 4) (Fig. 2F). Overeenkomstig werden 7 dagen na het epileren ook gepigmenteerde cellen in de epidermis gevonden (Fig. 2E, F)., Bovendien, de kwantitatieve RT-PCR 7 dagen na het epileren geopenbaard inductie van de vele melanogenesis-gerelateerde genen, met inbegrip van Tyr (2.84 ± 1.13 vouw over controle, n = 3), Tyrp1 (3.89 ± 0,72 de vouw, n = 3), Mitf (3.47 ± 0.38 vouwen, n = 3), Sox10 (2.13 ± 1.13 vouwen, n = 3), Pax3 (3.18 ± 0.43 vouwen, n = 3) en Ednrb (3.28 ± 0.62 vouwen, n = 3) (Fig. S6A). Samen genomen, suggereren deze resultaten dat epilatie mcscs proliferatie, migratie in de epidermis, en stimulatie van het melanogeneseprogramma induceert.,

Epilatie induceert EDN3 expressie in haarfollikels en epidermis

van de genen geïnduceerd door epilatie was EDNRB van bijzonder belang vanwege zijn bekende betrokkenheid bij de regulatie van de melanocytenlijn1, 12. Onlangs, is de uitdrukking van zijn ligands Edn1 en Edn2 gemeld om tijdens fysiologische haaranagen worden verhoogd, maar zijn ligand Edn3 uitdrukking werd niet beà nvloed12. Daarom vroegen we ons af of epilatie van achterharen deze liganden zou induceren., Ter bevestiging van de bovenstaande resultaten, vonden we dat tijdens fysiologische regeneratie, de expressie van Edn1 en Edn2 verhoogd waren in de rughuid bij P26, maar Edn3 expressie vertoonde geen verandering (Fig. 3A en Fig. S11). Verrassend genoeg veroorzaakte epilatie niet alleen de expressie van Edn1 en Edn2, maar ook die van Edn3 (Fig. 3A), waarvan eerder is aangetoond dat het gecodeerde product EDN3 betrokken is bij de ontwikkeling van melanocyten1, 25, 26. Daarom richtten we onze studie op EDN3 en zijn signaalweg. We vonden dat het niveau van EDN3 eiwit significant verhoogd was in de gepilieerde huid (D0, 0.,94 ± 0,2 vouw; D3, 1,81 ± 0,09 vouw; D5, 4,57 ± 0,67 vouw; n = 6) maar bleef laag in controlehuid (d0, 1,25 ± 0,47 vouw; D3, 0,83 ± 0,14 vouw; D5, 1,21 ± 0,2 vouw; n = 6) (Fig. 3B en Fig. S12). De immunohistochemie toonde aan dat op epilatiedag 1, edn3 proteã ne in de huidpapil, epidermis, en secundaire haarkiem werd verhoogd. Op dag 7 werd het ook verhoogd in de openingen van haarzakjes (Fig. 3C). De regio ‘ s met hoge epilatie-geïnduceerde EDN3 niveaus waren in nauw contact met de McSCs in de secundaire haarkiem (sHG) of met haarbol melanocyten., Gebruikend volwassen heterozygote ednrb lacZ /+ muizen, vonden wij toen dat EDNRB in gepigmenteerde melanocyten van haarbollen en in sHG wordt uitgedrukt, gelijkend op de uitdrukking van Dct-lacZ in haarfollikelen (Fig. 3D). Voorts toonden immunostaining gegevens aan dat β-Gal positieve cellen met KIT-positieve cellen in sHG en met MITF-positieve cellen in haarbol (Fig. 3E), wat suggereert dat EDNRB wordt uitgedrukt in McSCs en melanocyten., As expected, 7 days after epilation, western blot analysis and immunostaining data showed that Ednrb-lacZ expression is significantly increased in melanocytes (Figs S6B,C and S13). These results suggest that epilation induces EDN3, which then stimulates its receptor EDNRB to regulate McSCs and melanocytes.

EDN3 staat bekend om zijn effecten op het stimuleren van de groei en differentiatie van melanocytenprecursoren 1, 25, 26., Onlangs, is transgene overexpressie van EDN3 gemeld om haar grijzend veroorzaakt door herhaaldelijk epilation27 te verhinderen, die suggereren dat EDN3 McSCs ook beà nvloedt. Om het effect van EDN3 op McSCs te onderzoeken, hebben we DCT+ cellen geà soleerd uit E16.5 wildtype epidermis en ze gestimuleerd met EDN3 of BQ788 (een ednrb remmer). Zoals in Fig. S7A verhoogt stimulatie met EDN3 significant de proliferatiesnelheid van de DCT+ – cellen (van 43,7 ± 2% tot 61,4 ± 7,5%, n = 5), maar dit effect van EDN3 werd volledig geblokkeerd door BQ788 (26,4 ± 1,56%, n = 5)., Gebaseerd op het feit dat Voor niet-gepigmenteerde cellen DCT een specifieke marker van McSCs is en dat er geen rijpe melanocyten in de E16.5 epidermis4, 28 zitten, suggereert het resultaat dat EDN3/EDNRB vereist is voor MCSC proliferatie.

Ednrb is vereist voor epilatie-geïnduceerde haar-en huidpigmentatie

om het belang van EDNRB-signalering voor epilatie− geïnduceerde huidhyperpigmentatie te evalueren, gebruikten we homozygote ednrb lacZ/lacZ (Ednrb−/ -) muizen. Dergelijke muizen zijn grotendeels vrij van pigmentcellen maar behouden gepigmenteerde vlekken aan de basis van de kop en de staart., Veertien dagen na epilatie in het hoofdgebied werden regenererende haren hyperpigmented bij wildtype muizen (2,41 ± 0,55 maal, n = 5) maar niet bij Ednrb−/− muizen (Fig. 4A, B). Bij niet-gepilateerde Ednrb – / – muizen waren de melaninespiegels van haarschachten lager (0,51 ± 0,06 maal, n = 5) in vergelijking met die in controle wildtype muizen (1,02 ± 0,14 maal, n = 5) (Fig. 4B). Bovendien was de huidrepigmentatie significant toegenomen bij wildtype muizen, maar slechts in geringe mate bij Ednrb−/− muizen (Fig. 4C). De door epilatie geïnduceerde melaninespiegels van de huid waren significant lager bij Ednrb−/− muizen (1,85 ± 0.,79 maal, n = 9) vergeleken met die bij wildtype muizen (5,1 ± 0,62 maal, n = 9). Deze resultaten suggereren dat verwijdering van Ednrb verstoort epilatie-geïnduceerde haar hyperpigmentatie en huid repigmentatie. Bovendien wordt verlies van EDNRB geassocieerd met haar grijzend. De melaninespiegels van gepigmenteerde haarschachten van Ednrb−/− muizen waren verminderd tussen de leeftijd van één maand (0,96 ± 0,1 maal, n = 4) en tot 12 maanden (0,37 ± 0,12 maal, n = 4), in tegenstelling tot hun niveaus in haarschachten van wildtype muizen (1,96 ± 0,17 maal, n = 4 na één maand; 2,15 ± 0,43 maal, n = 4 na 12 maanden) (Fig. S7B).,

om te onderzoeken of EDNRB-signalering vereist is voor epilatie-geïnduceerde hyperpigmentatie in de rughuid, voerden we intradermale injectie van BQ788 uit, na epilatie van wildtype muizen. Zoals in Fig., 4D, terwijl de controle intradermale injectie van NaCl na epilatie hyperpigmentatie van de huid toestond (van 0,23 ± 0,06 vouw tot 1,0 ± 0,15 vouw, n = 3), verminderde de injectie van BQ788 significant de door epilatie geïnduceerde huidpigmentatie (0,76 ± 0,1 vouw, n = 3). Deze bevinding suggereert dat farmacologische verstoring van EDNRB kan blokkeren epilatie-geïnduceerde huid hyperpigmentatie in de rug huid. Al met al suggereren deze gegevens dat EDNRB-signalering vereist is voor epilatie-geïnduceerde hyperpigmentatie.,

EDNRB beïnvloedt MCSC proliferatie in haarfollikels en reguleert melanogenese-gerelateerde genexpressie

om te onderzoeken hoe het gebrek aan Ednrb huidpigmentatie vermindert, analyseerden we histologisch de pigmentatie van haarfollikels op de hoofdhuid (die, zoals vermeld, gepigmenteerd blijft bij Ednrb−/− muizen in tegenstelling tot de rug). Zoals in Fig., 5A, op dag 5 na epilatie, waren haarbollen en haarschachten van Ednrb−/− muizen normaal aanwezig in de hoofdhuid maar waren hypopigmented vergeleken met die van wildtype muizen, die suggereren dat verlies van EDNRB de haarcyclus niet beïnvloedt maar melanocytenaantallen of melaninesynthese in de bol vermindert. 7 dagen na epilatie was het melanosoomaantal van Ednrb−/− muizen namelijk veel lager dan dat van wildtype muizen (Fig. 5B)., Bovendien konden melanocyte-specifieke markers zoals PMEL17 en TYR niet worden gedetecteerd in de dermis, openingen van haarfollikels, of de interfolliculaire epidermis van Ednrb−/− muizen 5 dagen na epilatie, hoewel ze aanwezig waren op lage niveaus in haarbollen (Fig. S7C). Bovendien bleven de MCSC marker KIT en gepigmenteerde melanocyten zelfs 7 dagen na epilatie niet detecteerbaar (Fig. 5C en Fig. S7D). Deze resultaten suggereren dat EDNRB nodig is voor epilatie-geïnduceerde epidermale melanocytenregeneratie.,