모낭 재생에서의 줄기세포 메커니즘

📜오늘 우리가 살펴볼 연구는?

Lee, J. H., & Choi, S. (2024). Deciphering the molecular mechanisms of stem cell dynamics in hair follicle regeneration. Experimental & Molecular Medicine, 56(1), 110–117. https://doi.org/10.1038/s12276-023-01151-5

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🧬피부 부속 기관에 대하여 

우리의 피부는 온도 변화, 방사선 노출, 병원체 침입 등 외부 자극으로부터 신체를 보호하는 주요 역할을 해요. 이러한 피부는 부속 기관이 있는데, 이에 대해 좀 더 알아보기로 해요!

🤔피부 부속 기관이 뭐야?

피부 부속 기관이란,

모낭, 피지샘, 땀샘 등 장벽 기능을 수행하고 있는 것으로 이러한 피부 부속 기관 중 모낭은 피부에서 가장 많이 연구된 기관이에요.

모낭에는 활발하게 분열하는 progenitor cell이 있어요.

그리고 이 cell은 분화하여 모낭줄기세포(Hair Follicle Stem Cell, HFSC)를 포함한 다양한 세포로 발달해요.

👒 모발의 기능과 중요성

우리의 모발은 생각보다 생물학적으로 다양한 역할을 담당하고 있어요. 

어떤 기능이 있는지 한 번 살펴볼까요?

1️⃣ 피부 표면에 따뜻한 공기를 가두어 외부의 차가운 온도로부터 단열층을 생성하여 피부 온도의 급격한 변화를 방지

2️⃣ 한 직사광선의 노출로 인한 피부 표면의 손상을 방지

3️⃣ 유해 물질이 피부에 직접 닿는 것을 방지하고 물리적 자극으로부터 완충 

4️⃣피부의 신경계와 함께 촉각을 느끼는 기능

이처럼 피부의 모발은 중요한 "보호" 역할을 담당하지만, 모낭이 손상될 경우 복구될 방법은 아직 없어요.  

그러나! 최근에는 마우스 모델, 3D 프린팅 배양기법, 피부 오가노이드 기술 등을 바탕으로 모낭을 생성하는 방법과 모낭 재생 기술이 개발되고 있다고 하니, 미래에는 사람의 모낭을 재생하는 기술이 발달하지 않을까요?

🌞모낭 성장 주기 (Hair follicle growth cycle)

모낭은 생애동안 성장기(anagen), 퇴행기(catagen), 휴지기(telogen)의 주기를 반복해요.

실제로 사람 두피의 성장기는 보통 2~6년, 마우스의 피부는 약 2주정도 지속돼요.

만약 스트레스 자극에 의해 휴지기가 길어지면 '휴지기 탈모'가 일어날 수 있고, 노화에 의해 모낭의 휴지기가 길어지면 모발이 빠지는 '노화 탈모'도 일어나는 것으로 보고되었어요!

1️⃣ 성장주기에 따른 모낭줄기세포의 변화

모낭줄기세포는 휴지기에 모낭의 bulge영역과 hair germ영역에 위치해요.

또한 성장기 초반을 제외하고는 대부분 휴지 상태를 유지하다가 hair germ영역-> bulge 영역 순서로 모낭줄기세포가 활성화돼요.

2️⃣ 성장주기에 따른 멜라닌줄기세포의 변화

멜라닌줄기세포는 피부에서 멜라닌을 생성하는 분화된 멜라닌세포를 만들어요.

멜라닌 세포의 경우 모낭 주기동안 대부분 휴지기에 있으며 성장기에 멜라닌 세포로 분화되어 모간(Hair shaft)의 색을 만들어요!

특히, 멜라닌 줄기세포와 멜라닌 세포는 자외선을 포함한 다양한 자극에 민감하다는 특징을 가지고 있어요

🌟 모낭줄기세포 니쉬(Hair follicle stem cell niche)

❓ 모낭줄기세포 니쉬란?

성체줄기세포들은 줄기세포니쉬(stem cell niche)라고 불리는 주변 환경에서 다양한 조절 신호를 받고 있어요. 

즉 모낭줄기세포 니쉬란, 모낭줄기세포가 위치하고 있는 특별한 미세 환경이며 이 니쉬는 모낭줄기세포의 재생과 분화를 조절하는 역할을 담당해요.

😎 모낭줄기세포 니쉬의 구성요소

모낭 기저막 세포, 모유두 세포, 혈관 내피 세포, 신경세포, 면역 세포 등이 있어요.

이러한 다양한 세포들이 상호 작용하며 HFSCs의 기능을 조절하면서 모발 생성 및 재생에 핵심적인 역할울 하는 것이죠!

🪮 모낭면역특권과 모발 성장 및 재생

💊 모낭면역특권(Hair Follicle Immune Privilege, HF-IP)이 뭐야?

모낭면역특권이란, 

모낭이 외부 면역 체계로부터 공격받지 않고 안전하게 성장할 수 있도록 보호하는 특수한 메커니즘을 뜻해요.

즉! 모낭에게 공격받지 않는 특권이 있는 것이랍니다.

🤨 모낭면역특권의 중요성

모낭면역특권이 중요한 이유를 살펴볼까요?

모낭이 공격받지 않는 특권인 '모낭면역특권'이 붕괴되면 염증세포가 모낭을 공격해서 다양한 종류의 탈모가 발생하게 돼요. 

실제로 탈모증(Alopecia Areata,AA)에서 모낭은 퇴행기와 휴지기로 전환되어 성장기 모낭의 비율이 감소한다고 해요.

💉 모낭면역특권의 작용 기전

1️⃣ 모낭면역특권이 있는동안 모낭줄기세포가 있는 Bulge영역, hair bulb영역에서 MHC Class1, 2가 감소해요

MHC Class 1,2는 펩타이드 조각을 T세포에 제시하여 면역반응을 유도하는 역할을 담당하기 때문에 이들이 감소하면 면역반응도 감소하겠죠?

2️⃣ 모낭줄기세포 영역의 CD200 발현이 증가하여 면역세포반응을 억제하는 면역 억제 신호 환경이 조성돼요.

CD200이란, 면역 반응을 억제하는 단백질로 면역 세포 표면에 발현되어 면역 억제 신호를 전달해요. 

3️⃣ 모낭에서 생성되는 α-MSH, TGF-β1/2, IGF-1, MIF 등의 매개체들이 CD8+ T 세포와 자연살해세포를 억제해요. 

이러한 기전들이 협력해서 면역계가 모낭을 공격하지 못하는 '모낭면역특권'이 형성됩니다! 

📍이번 연구를 통해 알게 된 것

이번 연구를 통해 피부 줄기세포와 niche의 다양한 조절을 연구했으며,

이러한 줄기세포와 niche는 면역 기능 장애, 노화, 대사 변화, 스트레스 등의 영향을 받음을 확인했어요. 

논문에서는 피부 중 모낭에 초점을 두어 연구했지만, 모낭 외에도 노화 niche 조절자를 확보하고 제어할 수만 있다면 피부 노화를 극복할 수 있을 것으로 기대돼요.

🖊️ 작성자 : 박효원 (hyowon1460@konkuk.ac.kr)

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