インスリン様成長因子-Iによる紫外線B線照射前後の影響からの一次ケラチノサイトの救出

Insulin-like growth factor-I rescue of primary keratinocytes from pre- and post-ultraviolet B radiation effects.

• Melisa J Andrade
• Kapaettu Satyamoorthy
• Zee Upton
• Derek R Van Lonkhuyzen

抄録

紫外線B線（UVBR）は、表皮ケラチノサイトにおける光電子の形成を誘導し、細胞機能に影響を与え、悪性化に寄与する可能性がある。インスリン様成長因子I（IGF-I）は、UVBR誘導損傷に対するケラチノサイトの保護に寄与している。これまでの研究で、外因性IGF-IやUVBR前の皮膚線維芽細胞調整培地は、その損傷防止効果により、アポトーシスの防止、細胞周期の進行の調節、フォトレイオンの除去に影響を与えることで、一次ケラチノサイトの保護に寄与することが示されているが、UVBR後のIGF-Iの有効性については、十分な検討がなされていない。2Dおよび3D光生物学的皮膚モデルを用いて、IGF-IポストUVBRによる一次ケラチノサイトの光損傷からの救出能力を検討した。照射されたケラチノサイトの細胞機能に対するUVBR前後のIGF-Iの光保護効果を調べた。IGF-IのUVBR前後の塗布は、UVBRに対するケラチノサイトの生存、アポトーシス、細胞周期の進行、およびダメージ除去反応を変化させることがわかった。特に、UVBR後のIGF-I塗布は、すべての皮膚モデルにおいて、ケラチノサイトの生存率の増加を促進し、アポトーシスを防止し、細胞周期の進行をシフトさせ、光損傷を減少させることが明らかになった。さらに、IGF-I 投与後のUVBRでは、シグナル伝達カスケードの活性化に顕著な違いが認められた。以上の結果から、IGF-I治療は、これまで知られていた光損傷の予防効果に加えて、UVBR後に行うことで、日やけや光損傷に対する効果的な治療法の開発に役立つ可能性があることが示唆された。

Ultraviolet B radiation (UVBR) induces the formation of photolesions in epidermal keratinocytes, potentially affecting cellular function and contributing towards malignant transformation. Insulin-like growth factor-I (IGF-I) contributes to protection of keratinocytes against UVBR-induced damage. Studies have shown that exogenous IGF-I or dermal fibroblast conditioned media pre-UVBR contributes to protection in primary keratinocytes by preventing apoptosis, modulating cell cycle progression and affecting photolesion removal through its damage preventative effects, however, the efficacy of IGF-I post-UVBR has not been sufficiently addressed. Using 2D and 3D photobiology skin models, the ability of IGF-I post-UVBR to rescue primary keratinocytes from photodamage was investigated. The photoprotective effect of IGF-I, both pre- and post-UVBR on cellular functions of irradiated keratinocytes was examined. IGF-I application, either pre- or post-UVBR, was found to alter keratinocyte survival, apoptosis, cell cycle progression and damage removal responses to UVBR. In particular, IGF-I application post-UVBR was found to promote increased keratinocyte survival, prevent apoptosis, shift cell cycle progression and reduce photodamage in all the skin models. Furthermore, marked differences were observed in activation of signalling cascades upon IGF-I treatment post-UVBR. Taken together, these findings indicate that in addition to a previously known photodamage preventative effect, IGF-I treatment post-UVBR has a photoreparative role suggesting it may hold potential in the development of effective remedial strategies against sunburns and photodamage.

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