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毛囊皮脂腺单位是皮肤的重要基本结构功能单位,它包括周期循环的毛囊、不断更新的表皮和连续分泌皮脂的皮脂腺。研究表明,毛囊皮脂腺单位在生命周期中不停地进行着自我更新,维持着细胞增殖和分化的平衡,为机体提供最大面积的保护屏障和局部功能维持。此过程涉及到众多分子。环氧合酶(COX)-2作为前列腺素合成过程中的关键限速酶,它催化合成的各种前列腺素参与调节细胞的重要生理功能。但已有研究表明,COX-2是一个诱导性表达的酶,通常在大多数正常组织不表达。流行病学和实验研究显示COX-2的上调与一系列上皮源性肿瘤和炎症反应明确相关,COX-2转基因小鼠也呈现皮脂腺增生、毛囊发育延缓等表型。上述的一些现象提示COX-2在细胞分化中可能起到一定的作用,特别是上皮源性肿瘤和增生的皮脂腺导致的皮脂分泌增多这两个特定现象,因为肿瘤的发生和皮脂腺皮脂的增多都是明显的分化信号(无论是否正常)。另外,COX-2还能在正常脑和肾中持续表达,这就为我们研究COX-2提供了一些新的思路:COX-2的作用可能不只局限在炎症反应和肿瘤发生过程,还能通过其他的方式行使独特的我们不了解的功能。
那么在正常的毛囊皮脂腺单位中COX-2是否存在表达,从而行使功能?假如在毛囊皮脂腺单位中有表达,那么它对毛囊周期、毛囊干细胞有无影响?目前还未见类似的研究报道。
本课题采用免疫组织化学(IHC)和逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)技术研究COX-2在毛囊皮脂腺单位和毛囊周期中的表达,利用基因转染等技术初步研究了体外条件下COX-2基因转染对毛囊干细胞性状的影响,探讨了COX-2在毛囊干细胞中的可能作用,主要结果如下:
1)首次发现COX-2在大鼠正常毛囊皮脂腺单位中存在表达,并检测了它在毛囊皮脂腺单位和毛囊周期中的表达规律。毛囊皮脂腺单位中COX-2仅在表皮基底上层细胞和皮脂腺中,而在毛囊各层细胞中基本未见表达(仅在特化的触须毛囊外根鞘有轻微表达)。研究发现COX-2在毛囊周期各阶段表达区域不变,毛囊本身不表达,但在表皮基底上层细胞都稳定持续强烈表达,在皮脂腺随着皮脂腺的发育增大其表达也逐渐增强.值得注意的是阳性区域细胞均为高度分化细胞。
2)从皮肤组织克隆出COX-2基因全长编码区并亚克隆到真核表达载体pcDNA3.1(+)。测序比对显示序列跟Genebank中提交序列一致。
3)瞬时转染原代培养的毛囊干细胞,COX-2能在毛囊干细胞中高效表达。G418稳定筛选2到4周后,观察到毛囊干细胞出现皮脂腺细胞表型,能检测到皮脂腺细胞特异的上皮膜抗原(EMA)标记分子。
结合毛囊干细胞的迁移分化理论,即毛囊干细胞从bulge区被动员后,能朝下迁移分化维持毛囊的周期循环,向上迁移能形成和维持不断更新的表皮和不断破裂释放脂质的皮脂腺,本研究结果提示COX-2可能参与了毛囊干细胞向皮脂腺细胞迁移分化过程中的命运决定。