人類皮脂腺之脂肪合成及皮質類固醇對皮脂合成之影響

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告

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人類皮脂腺之脂肪合成及皮質類固醇對皮脂合成之影響

Lipogenesis in the human sebaceous gland and effects of glucocorticoids

on sebum production

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計畫類別：V 個別型計畫 □整合型計畫

計畫編號：NSC90－2314－B－006－136－

執行期間：90 年 8 月 1 日至 91 年 7 月 31 日

計畫主持人：許漢銘 共同主持人：陳文杰，蔡瑞真，郭國華，張憲彰 計畫參與人員：陳姝妙 本成果報告包括以下應繳交之附件： □赴國外出差或研習心得報告一份 □赴大陸地區出差或研習心得報告一份 □出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份 □國際合作研究計畫國外研究報告書一份

執行單位：國立成功大學醫學院皮膚科

中 華 民 國 91 年 10 月 31 日

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

計畫編號：NSC90－2314－B－006－136－ 執行期限：90 年 8 月 1 日至 91 年 7 月 31 日 主持人：許漢銘 國立成功大學醫學院皮膚科 共同主持人：陳文杰 國立成功大學醫學院皮膚科 蔡瑞真 國立成功大學醫學院臨藥所 郭國華 高雄醫學大學生物化學研究所 張憲彰 國立成功大學醫功工程研究所 計畫參與人員：陳姝妙 國立成功大學醫學院皮膚科 一、中文摘要 人 類 的 皮 脂 (sebum) 是 由 皮 脂 腺 (sebaceous gland)的皮脂細胞(sebocyte) 經由一連串複雜的分化過程所產生； 皮脂細胞經過增殖、細胞內脂肪的產 生、細胞溶解最後將皮脂排入皮脂腺 導管、毛囊開口、而在皮膚表面形成 一不定形、厚薄不一的脂肪薄膜。目 前已知有許多賀爾蒙及藥物會改變脂 肪腺細胞的增殖及分化，但是皮膚科 領域最常使用之皮質類固醇對脂腺細 胞的作用，則尚不清楚。方法：本研 究是以無毛鼠之動物實驗及培養之皮 脂細胞來釐清皮質類固醇對皮脂合成 之 影 響 。 結 果 ： 無 毛 鼠 在 0.064% betamethasone dipropionate 作用下，其 皮脂腺變小，單位面積內脂腺來源的 wax ester 顯著減少，培養之脂腺細胞 亦呈現相同之變化。同時與皮脂腺細 胞之分化有關之 PPAR 基因的調控則 被抑制。結論：我們的結果顯示皮質 類固醇會抑制皮脂的產生，此結果是 否與皮質類固醇外用劑使用後皮膚變 的乾燥有所關聯，值得做進一步之探 討。 關鍵詞：皮脂，皮脂腺，皮脂細胞， 皮質類固醇，分化 Abstract

The sebum flow dynamics results from a multistep process of sebocyte differentiation starting with sebocyte

proliferation, intracellular lipid synthesis, cell lysis in the sebaceous duct, storage of sebum in the follicular reservoir, discharge through the follicular opening and finally forming an amorphous sheet of variable thickness on the skin surface. Varieties of hormones or drug have been shown to modulate sebaceous gland proliferation and differentiation. However, the effect of glucocorticoid on sebaceous glands is still unknown. Methods: We have developed a murine model using hairless albino mice and culture of sebaceous gland cell line to measure the effects of glucocorticosteroid on sebum production. Results: The results show that topical application of 0.064% betamethasone dipropionate on hairless mice led to a significant decrease in the size of sebaceous gland and in the amount of wax ester. Similar result was observed on culture of sebocyte. Conclusion: Our results show that glucocorticoid inhibit the production of sebum.

Keywords: Sebum, sebaceous gland, sebocyte, corticosteroid, differentiation

二、緣由與目的 皮脂在皮膚表面形成一層非 定形的脂肪薄膜[1]，它是由皮脂腺的 皮脂細胞(sebocyte)經由一連串複雜的 增殖、分化及分泌過程所形成；皮脂 的成分以 triglycerides(60%), wax

esters(20%), squalene(10%)三者為主， 但是在脂腺導管輸送過程中，部分 triglycerides 由於細菌之作用而分解成 free fatty acid；有關人類皮脂確實的生 理作用及其在疾病中所扮演的角色目 前尚有諸多不明之處，已知痤瘡形成 的主要原因之一是皮脂的過度分泌 [2]，而皮脂在角質層的含水量上亦扮 演一正面之角色[3]，皮膚表面的脂肪 酸亦被認為有抗菌功能，皮脂組成成 分之異常與脂漏性皮膚炎有相關性 [4]；有許多物質會對皮脂腺有顯著影 響，例如常見的一些清潔劑、乳化劑、 有機溶劑及雄性賀爾蒙，尤其是睪固 酮及還原睪固酮會促進皮脂細胞增生 及皮脂分泌[5]，相反的，有些藥物如 retinoids[6,7]，finasteride[8]及存於漢方 中的 alkaloids， flavonoids 及 triterpenoids[9]則對皮脂腺有抑制之現 象，至於臨床上最常使用之皮脂類固 醇，雖然它們對表皮角化細胞及角質 層脂肪之抑制已有定論[10]，但是有關 它們對皮脂腺之作用，甚少被提及， 一般只知道在口服或外用皮質類固醇 時會出現痤瘡樣皮疹，至於其機轉並 不清楚；鑑於皮質類固醇在臨床上之 頻繁使用，及其在痤瘡形成、皮膚乾 燥及感染上所可能扮演之角色，對以 上在人體及動物之觀察，實有必要進 一步由細胞學及分子生物學之觀點去 探討其作用之機轉。 近十年來對於脂肪細胞的分化及 脂肪生成過程的瞭解有相當的進展， 特別是對其基因學上的調控方面 [11]，其中 CAAT/enhancer binding protein (C/EBPs)及 peroxisome proliferator- activated receptors(PPAR) 兩類的 transcription factors 在脂肪合 成的基因控制上被認為扮演非常重要 的角色。於分化過程中，許多轉錄因 子(transcription factors)次序性的相互 作用將可誘發以及引導最終的分化， 如上所述這些轉錄因子中以 C/EBP 及 PPAR 最重要；其中 C/EBPα與分化 過程的活化以及分化終期狀態的維持 有關[12]，C/EBPα在大多數脂肪特殊 基因(adipocyte-specific genes)的轉錄 開始前就已經出現。PPAR 又可分為 PPA Rα、PPARδ、PPARγ，其中以 PPARγ最具脂肪特異性，在脂肪組織 或脂肪細胞株的表現最強，在其他組 織細胞則很弱，甚至不表現。影響人 類和老鼠脂肪細胞分化的是以 PPAR γ2 為主。本實驗計畫中有關皮質類固 醇對皮脂細胞之基因調控及增殖、分 化的影響是以培養人類皮脂細胞，於 試管內給予不同種類(包括最強之 clobetasol propionate，強度之 betamethasone dipropionate，及最弱之 hydrocotisone)、不同濃度之皮質類固 醇，於處理前後，分離並抽取皮脂細 胞 mRNA，藉由 RT-PCR 的方法測定 C-EBPs 以及 PPARs 二基因的表現，以 進一步瞭解皮質類固醇對脂肪細胞分 化之影響。 三、結果與討論 無 毛 鼠 在 0.064% betamethasone dipropionate (BD)外用軟膏及其基劑每 天塗抹一次作用下，經 6 星期，以 H&E 染色，在連續切片下，以光學顯微鏡 計算脂腺之最大直徑，結果顯示脂腺 之最大直徑由 121μm(基劑組)變成 92.8μm(BD 組)(P＜0.001)；進一步以 酵素作用，將表皮與真皮分離，在 SEM 下觀察無毛鼠脂腺之三度空間結構， 結果顯示脂腺之最大直徑由 57.8μ m(基劑組)變成 36.59μm(BD 組)(P＜

0.001)；由以上之觀察皮脂腺在皮質類 固醇作用下其體積會變小，至於使用 SEM 觀 察 組 其 大 小 明 顯 低 於 使 用 H&E 組，最有可能之原因在於 SEM 處 理過程中經過完全脫水及真空乾燥， 因此組織之縮小比 H&E 處理來得明 顯。以 HPTLC 分析皮脂腺特異性脂肪 時，可見 BD 組之 wax ester 含量在六 星期後減為基劑組之 0.36(P＜0.001)。 由以上之動物實驗證實皮質類固醇外 用劑會抑制皮脂腺及皮脂的產生。進 一步在培養之人類皮脂腺細胞，可觀 察 到 相 同 之 結 果 ； 以 1×10-5 M 之 clobetasol propionate 培養 7 天後，在 nile red 染色下觀察皮脂腺細胞內脂肪 顆粒，可見其數目與對照組比較時呈 現顯著之減少；進一步淬取細胞之脂 肪 ， 以 HPTLC 加 以 分 析 ， 可 見 以 1×10-5M 之 clobetasol propionate 及 betamethasone 培養 7 天後，人類皮脂 腺 細 胞 內 之 squalene 、 wax ester 、 triglyceride、free fatty acid 等與皮脂有 關之脂肪呈現顯著的減少，此種結果 與 動 物實 驗呈現 一致 性之結 果； 以 RT-PCR 進一步測定與脂肪細胞之分 化及脂肪之合成有關之基因調控，結 果顯示 PPAR1 及 PPAR2 之 mRNA 表 現 在 clobetasol propionate 及 betamethasone 作用組有減少之現象， 其他 組別 ，包括 PPAR、PPAR、 C/EBP、C/EBP、C/EBP、C/EBP 之 mRNA 表現則無顯著差異；以上之 結果顯示皮質類固醇可能經由對皮脂 腺細胞 PPAR 基因的調控而達到抑制 皮脂的產生。臨床上皮脂有一些功能 被提出，包括保濕、抗細菌及黴菌， 過度產生時會導致痤瘡的發生；而皮 質類固醇外用劑的使用會出現皮膚乾 燥，細菌及黴菌感染的發生率增加， 以上結果顯示皮脂的減少可能在上述 情況扮演部分之角色；至於皮質類固 醇外用劑使用中，常會出現痤瘡，已 知痤瘡產生的原因之一被認為與皮脂 的過度產生有關，本計畫之結果與目 前已知之觀念有互相矛盾之處，有待 進一步之探討。 四、計畫成果自評 本計畫於執行期限內完成之工作項目 包括：(一)確立皮質類固醇會抑制皮脂 的產生；(二)探討此種抑制之分子機 轉，可能經由對皮脂腺細胞 PPAR 基因 的調控。至於皮質類固醇使用下皮脂 的減少所扮演之臨床意義以及是否尚 有其他基因也參與上述之調控，則有 待進一步之研究。

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