表皮成長因子は、サイクリンD1のアップレギュレーションとp16のダウンレギュレーションに関連するERKおよびAKTシグナル伝達経路の表皮成長因子受容体を介した活性化を通じて、毛包由来間葉系幹細胞の増殖を誘導します。

高度な増殖能力と完全な分化能の維持は、幹細胞ベースの再生医療の開始に必要なステップです。私たちの最近の研究では、上皮成長因子 (EGF) が多系統分化能を維持しながら毛包由来間葉系幹細胞 (HF-MSC) の増殖を有意に増強することが示されました。しかし、根本的なメカニズムは依然として不明です。ここでは、HF-MSC の増殖における EGF の役割を調査しました。HF-MSC を単離し、EGF の存在下または非存在下で培養しました。免疫蛍光染色、フローサイトメトリー、細胞化学、およびウェスタンブロッティングを使用して、増殖、EGF 受容体 (EGFR) に関連する細胞シグナル伝達経路、および細胞周期の進行を評価しました。HF-MSC は、間葉系幹細胞の表面マーカーを示し、脂肪細胞、軟骨細胞、骨芽細胞への三系統分化能を示しました。EGF は、HF-MSC の増殖と EGFR、ERK1/2、および AKT リン酸化 (p-EGFR、p-ERK1/2、および p-AKT) を時間および用量依存的に有意に増加させましたが、STAT3 リン酸化は増加させませんでした。EGFR 阻害剤 (AG1478)、PI3K-AKT 阻害剤 (LY294002)、ERK 阻害剤 (U0126)、STAT3 阻害剤 (STA-21) は、EGF 誘導性の HF-MSC 増殖を有意にブロックしました。さらに、AG1478、LY294002、および U0126 は、p-EGFR、p-AKT、および p-ERK1/2 の発現を有意に減少させました。EGF は、G1 期の HF-MSC を S および G2 期にシフトしました。同時に、サイクリンD1、リン酸化Rb、およびE2F1の発現が増加しましたが、p16の発現は減少しました。結論として、EGF は EGFR/ERK および AKT 経路を通じて HF-MSC の増殖を誘導しますが、STAT-3 を通じては誘導しません。G1/S 移行は、サイクリン D1 の上方制御と p16 発現の阻害によって刺激されました。

The maintenance of highly proliferative capacity and full differentiation potential is a necessary step in the initiation of stem cell-based regenerative medicine. Our recent study showed that epidermal growth factor (EGF) significantly enhanced hair follicle-derived mesenchymal stem cell (HF-MSC) proliferation while maintaining the multilineage differentiation potentials. However, the underlying mechanism remains unclear. Herein, we investigated the role of EGF in HF-MSC proliferation. HF-MSCs were isolated and cultured with or without EGF. Immunofluorescence staining, flow cytometry, cytochemistry, and western blotting were used to assess proliferation, cell signaling pathways related to the EGF receptor (EGFR), and cell cycle progression. HF-MSCs exhibited surface markers of mesenchymal stem cells and displayed trilineage differentiation potentials toward adipocytes, chondrocytes, and osteoblasts. EGF significantly increased HF-MSC proliferation as well as EGFR, ERK1/2, and AKT phosphorylation (p-EGFR, p-ERK1/2, and p-AKT) in a time- and dose-dependent manner, but not STAT3 phosphorylation. EGFR inhibitor (AG1478), PI3K-AKT inhibitor (LY294002), ERK inhibitor (U0126), and STAT3 inhibitor (STA-21) significantly blocked EGF-induced HF-MSC proliferation. Moreover, AG1478, LY294002, and U0126 significantly decreased p-EGFR, p-AKT, and p-ERK1/2 expression. EGF shifted HF-MSCs at the G1 phase to the S and G2 phase. Concomitantly, cyclinD1, phosphorylated Rb, and E2F1expression increased, while that of p16 decreased. In conclusion, EGF induces HF-MSC proliferation through the EGFR/ERK and AKT pathways, but not through STAT-3. The G1/S transition was stimulated by upregulation of cyclinD1 and inhibition of p16 expression.