Molekulární faktory vývoje chlupových folikulů

Mgr. Barbora Veselá, Ph.D.

Doctoral thesis

Molecular factors controlling development of hair follicles

Abstract:

Chlupové folikuly jsou orgány odvozené z ektodermu, jejichž vývoj je řízen epitelo-mesenchymovou interakcí. Během života organismu podstupují cyklické fáze růstu, programované buněčné smrti a klidu. Obnova chlupových folikulů je dána aktivací somatických kmenových buněk. Z klinického hlediska jsou chlupové folikuly významné díky pravidelnému stádiu fyziologické apoptózy a přítomností kmenových buněk ektodermálního původu. Cílem této práce bylo metodami molekulární histologie vytvořit expresní analýzu molekulárních faktorů podílejících se na vývoji a růstu chlupových folikulů na modelovém organismu myši a detekovat nové molekuly, které dosud nebyly popsány v souvislosti s těmito procesy. Práce se zaměřila na transkripční faktory z rodiny Myb a jejich souvislost s aktivací kmenových buněk a na apoptotickou i neapoptotickou expresi proteinů z rodiny Bcl-2, Fas-ligandu a kaspáz. U Myb proteinů bylo prokázáno, že se uplatňují při vývoji chlupových folikulů, ale jejich exprese není totožná s výskytem buněčné proliferace. Navíc byl protein c-Myb detekován i v nediferencovaných buňkách opouštějících niche kmenových buněk. Při detekci exprese molekul spojených s apoptózou byly nalezeny nové faktory, které zatím nebyly u chlupových folikulů popsány. U proteinů sloužících jako apoptotické induktory (Bim, Puma, FasL, Bnip3L) byla objevena neapoptotická lokalizace v tkáni a byly nalezeny během morfogeneze chlupových folikulů. Z terapeutického hlediska může mít důležitou úlohu objev aktivace kaspázy-7 v neapoptotických keratinocytech chlupových folikulů a kožních mastocytech. Kaspáza-7 se podílí na exekučním stádiu apoptózy, ale má důležitou roli během zánětu a byla popsána také při procesech diferenciace. Její významná úloha v kůži je podpořena faktem, že u deficientních jedinců bylo nalezeno signifikantně zvýšené množství mastocytů. Směry aktuálního výzkumu chlupových folikulů si kladou za cíl vyvinout léčbu onemocnění způsobujících ztrátu vlasů a využít kmenových buněk v metodách tkáňového inženýrství. Nutným předpokladem pro indukci obnovy růstu vlasů u člověka je znalost komplexních molekulárních drah, které jsou v těchto strukturách aktivovány.

Abstract:

Hair follicles are ectoderm-derived organs controlled by epithelia-mesenchymal interaction. During the life of an organism, hair follicles undergo cyclic stages of growth, programmed cell death and resting period. Self-renewal of hair follicles results from the activation of somatic stem cells. Hair follicles are relevant models in the clinical field because of the regular stage of physiological apoptosis and the presence of ectodermal stem cells. The aim of this thesis is to analyse the expression profile of molecular factors involved in development and growth of mouse hair follicles using the methods of molecular histology and find new candidate molecules which have not been described in these processes yet. The experimental work was focused on the involvement of Myb transcription factors in stem cells activation and also on apoptotic and non-apoptotic expression of Bcl-2 family proteins, Fas-ligand and caspases. Mybs were shown to be involved in the development of hair follicles but their expression was not overlaping with cell proliferation. Moreover, c-Myb was detected in undifferentiated cells leaving the stem cell niche. The examination of apoptosis-related molecules revealed new molecular factors in relation to hair follicles. Apoptotic inductors, such as Bim, Puma, FasL and Bnip3L, were localised also in non-apoptotic cells and their distribution was observed during hair follicle morphogenesis. Presence of activated caspase-7 in non-apoptotic hair follicle keratinocytes and skin mast cells can have an importance in therapeutic approaches. Caspase-7 belongs to apoptotic executors but it also plays a role during inflammation and cell differentiation. Significantly increased amount of skin mast cells in caspase-7 deficient animals supports the relevancy of caspase-7 in the skin. Development of hair loss treatments and application of stem cells in tissue engineering are main fields on recent hair follicle investigations. Comprehension of complex molecular pathways activated in these structures is the prerequisite for induction of hair renewal.

Keywords

apoptóza, diferenciace, chlupové folikuly, kaspázy, kmenové buňky, kůže, vývoj, Apoptosis, Caspases, Development, Differentiation, Hair follicles, Skin, Stem cells

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 10. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 27. 11. 2015
• Supervisor: prof. RNDr. Eva Matalová, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. Jana Šmardová, CSc., prof. MVDr. František Tichý, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Molecular and Cellular Biology