構造細胞および皮膚の細胞外マトリックスに対するヒアルロニダーゼの用量および時間依存の効果

はじめに：ヒアルロン酸（ヒアルロン酸; HA）は、皮膚の細胞外マトリックス（ECM）の必須成分です。HA分解酵素ヒアルロニダーゼ（Hyal）は、HA-代謝に非常に関与しています。しかし、分子レベルと細胞レベルでの皮膚のHA-hyal相互作用に関する情報はほとんどありません。 目的：構造細胞と皮膚のHAメタボリズムに対するヒールの用量依存および時間依存性分子および細胞の効果を分析する。 材料と方法：チップベースのゲノム全体の発現分析（Affymetrix®GeneChipPrimeview™ヒト遺伝子発現アレイ）、定量的リアルタイムPCR分析、酵素結合免疫吸着アッセイ（ELISA）、免疫組織化学（DAB）、およびin vitroの創傷性創傷治癒アッセイを実施して、HAおよびヒアル（ウシヒアルロニダーゼ、ハイレイズ「デッサウ」）の用量依存性および時間系統効果を、in vitroおよびヒト皮膚サンプルのin vivoにおける一次ヒト角化細胞に対する正常なヒト線維芽細胞（NHDF）に及ぼす効果を評価しました。 結果：ゲノム全体の発現分析により、HAおよびヒアル処理NHDFのHAシンターゼ（HAS）の最大1.8倍の変化のアップレギュレーションが明らかになりました。HAとHYALは、皮膚創傷治癒のためのin vitroモデルで創傷閉鎖を著しく加速しました。Hyal誘発性NHDFでのHAS1およびHAS2 mRNA遺伝子発現。興味深いことに、低濃度のHYAL（0.015 U/mL）は、中程度（0.15および1.5 U/mL）と高濃度（15 U/mL）のHYALと比較して、HASの誘導が大幅に高くなりました。この観察結果は、0.015 U/mLのヒアルで観察された最高濃度で、ヒアル処理NHDFの条件付けされた上清でELISAによって測定されたHAの濃度の増加に対応していました。最後に、最大48時間のin vivoでHyalとインキュベートしたヒト皮膚サンプルの免疫組織化学分析により、低濃度のHyal（0.015 U/ml）がHAの顕著な蓄積をもたらしたのに対し、高濃度のHYAL（15 U/mL）が低下することが示されました。真皮HAレベル。 結論：Hyalは、皮膚の構造細胞だけでなく、HAメタボリズムに複数の効果を発揮する生物活性酵素です。我々の結果は、Hyalが創傷治癒を促進し、皮膚の構造細胞におけるHA合成の用量依存性誘導を誘導することを示しています。ここでは、興味深いことに、HASおよびHAの最も重要な誘導が、最も低い濃度のHYALで観察されました。

INTRODUCTION: Hyaluronic acid (hyaluronan; HA) is an essential component of the extracellular matrix (ECM) of the skin. The HA-degrading enzyme hyaluronidase (HYAL) is critically involved in the HA-metabolism. Yet, only little information is available regarding the skin's HA-HYAL interactions on the molecular and cellular levels. OBJECTIVE: To analyze the dose- and time-dependent molecular and cellular effects of HYAL on structural cells and the HA-metabolism in the skin. MATERIALS AND METHODS: Chip-based, genome-wide expression analyses (Affymetrix® GeneChip PrimeView™ Human Gene Expression Array), quantitative real-time PCR analyses, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), immunohistochemistry (DAB), and in vitro wound healing assays were performed to assess dose-dependent and time-kinetic effects of HA and HYAL (bovine hyaluronidase, Hylase "Dessau") on normal human dermal fibroblasts (NHDF), primary human keratinocytes in vitro and human skin samples ex vivo. RESULTS: Genome-wide expression analyses revealed an upregulation of HA synthases (HAS) up to 1.8-fold change in HA- and HYAL-treated NHDF. HA and HYAL significantly accelerated wound closure in an in vitro model for cutaneous wound healing. HYAL induced HAS1 and HAS2 mRNA gene expression in NHDF. Interestingly, low concentrations of HYAL (0.015 U/ml) resulted in a significantly higher induction of HAS compared to moderate (0.15 and 1.5 U/ml) and high concentrations (15 U/ml) of HYAL. This observation corresponded to increased concentrations of HA measured by ELISA in conditioned supernatants of HYAL-treated NHDF with the highest concentrations observed for 0.015 U/ml of HYAL. Finally, immunohistochemical analysis of human skin samples incubated with HYAL for up to 48 h ex vivo demonstrated that low concentrations of HYAL (0.015 U/ml) led to a pronounced accumulation of HA, whereas high concentrations of HYAL (15 U/ml) reduced dermal HA-levels. CONCLUSION: HYAL is a bioactive enzyme that exerts multiple effects on the HA-metabolism as well as on the structural cells of the skin. Our results indicate that HYAL promotes wound healing and exerts a dose-dependent induction of HA-synthesis in structural cells of the skin. Herein, interestingly the most significant induction of HAS and HA were observed for the lowest concentration of HYAL.