Increased expression of corneodesmosomal proteins in nummular eczema skin

Abstract

Background Nummular eczema, a chronic dermatitis characterized by coin-shaped lesions, was first introduced by Devegie in 1857. Despite its long history, data regarding its corneodesmosomal components are scarcely available in the current literature. Objective To investigate whether the distribution of corneodesmosomal components and surface areas of corneocytes in nummular eczema skin lesions are different from those found in healthy skin. Methods Tape-stripping was used to acquire corneocytes from a disease group (n = 24 cases both lesional and non-lesional skin) and a control group (n = 15). Western blotting and immunofluorescent microscopy were performed. A new protein extraction method was developed. Results Corneodesmosomal proteins and their regulators showed higher levels of expression in nummular eczema-affected skin compared to the skin of healthy subjects, including corneodesmosin, desmoglein-1, desmocollin-1, kallikrein-7, caspase-14, and the lympho-epithelial Kazal-type related inhibitor. The staining patterns in the tape stripped samples were abnormal in the lesional skin of nummular eczema. A dense diffuse pattern was prominent in lesional skin, while in the non-lesional and healthy group, the peripheral pattern with a small expression of the sparse diffuse pattern was noted. Conclusions The tape stripping method revealed the abnormal expression of corneodesmosomal proteins and corneodesmosome staining patterns in the skin lesions of nummular eczema. The corneocytes in nummular eczema were found to be abnormally differentiated. In particular, an increase in the ~30 KDa form of LEKTI in lesional skin appeared to contribute to an increase in the amount of fragmented proteins and a delay in skin desquamation.

화폐상 습진(Nummular eczema)은 특히 다리, 팔뚝 및 손등을 포함하여 수포가 있는 단일 또는 복수의 가려운 동전 모양의 홍반이 나타나는 것이 특징이다. 1845년에 Rayer가 처음 기술하였고, 1857년에 Devegie가 용어를 도입했지만, 오랜 역사에도 불구하고 이 질환에 대한 연구는 매우 적은 편이다. 화폐상 습진은, 빈번하게 발생하지만 그 발생 기전이 명확히 밝혀져 있지 않으므로, 치료 방법도 스테로이드 연고의 도포 정도에 불과하다. 따라서 더 나은 치료방법의 개발을 위해서는 이러한 질환들에 대한 더 깊은 이해가 필요하므로, 본 연구를 통해 화폐상 습진의 발병 기전과 치료 방법 개발을 위한 연구에 대한 기초 지식을 얻고자 한다. 피부 생검은 피부 장벽 기능 뿐만 아니라, 면역학적 변수에 대한 연구에도 사용되지만, 조직을 떼어내는 것에 대한 환자의 부담이 크기 때문에, 보다 위험이 적은 테잎박리법(Tape stripping method)이 다양한 피부질환에서 활용되고 있고, 특히 각질층의 연구에 가치가 있음이 입증되고 있다. 본 연구에서는, 피부 화폐상 습진의 병리학적인 특징을 파악하기 위해, 임상적 특징 관찰, 피부 각질층의 구조 및 관련 단백질의 변화, 테잎박리법을 이용한 비침습적 분석방법 등을 통해 피부 화폐상 습진의 질환에 따른 분자생물학적 변화를 분석하고, 또한 주요 변화의 검출 방법을 확립하여, 이들을 바탕으로 한 질환의 분석 및 진단에의 적용이 가능한지를 확인하고자 하였다. 이를 위해, 24명의 화폐상 습진 환자들과 15명의 정상인들로부터 정상 피부 또는 질환 피부의 각질층을 테잎박리법으로 얻었으며, 이 샘플들을 활용하여 단백질 분석을 수행하기 위해, 단백질 정량과 웨스턴 블랏 분석이 가능한 새로운 단백질 추출 방법을 개발하였고, 이 방법을 이용하여 각질층의 여러가지 단백질들의 발현을 비교 분석하였다. 정상인 및 화폐상 습진 환자들의 각질층에서의 각질교소체(Corneodesmosome) 구성 단백질과 각질 탈락 조절 인자 등(CDSN, DSG-1, DSC-1, KLK-7, Caspase-14, LEKTI)의 단백질 발현 정도를 비교하였을 때, 정상 피부에 비해 환자들의 피부에서 더 높은 발현을 나타냈으며, 특히 많은 경우에, 환자들의 병변 피부에서 환자들의 비병변 피부 또는 정상인들의 건강한 피부와 비교했을 때 앞에서 언급된 단백질들의 발현이 더욱 증가했다. 한편, LEKTI의 발현은 단지 환자들의 병변 피부 샘플에만 발현이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 각질층의 테잎박리샘플에서, 형광면역조직염색법을 이용해 각질교소체 구성 단백질과 각질 탈락 조절 인자 등(CDSN, DSG-1, DSC-1, KLK-7, Caspase-14, LEKTI)의 발현 양상을 관찰하였을 때, 비병변 부위와 정상 피부에서는 일반적으로 잘 알려진 벌집 모양과 유사한 옆방향의 세포경계면에서의 발현 양상을 보였으나, 화폐상 습진 환자의 병변 부위에서 각질교소체의 구성 단백질들의 발현이 전체적 또는 부분적으로 두터워지거나, 옆방향의 세포경계면에서의 발현 뿐만 아니라, 가운데 부분에도 발현이 채워지는 양상을 보였다. 따라서 이러한 결과들을 종합해볼 때, 본 연구에서는, 화폐상 습진의 병변 및 비병변 부위의 각질층에서, 각질교소체 구성 단백질 및 각질 탈락 조절 인자들의 발현 변화가 특징적으로 나타남을 새로이 규명하였으며, 이러한 변화는, 본 연구 수행과정에서 개발한 단백질 추출법을 통한 웨스턴 블롯 분석과 형광면역조직염색법을, 비침습적인 테잎박리 샘플에 적용하여 분석이 가능함을 확인하였다. 이러한 결과는 아토피피부염에서 관찰되는 각질교소체 구성 단백질 및 각질 탈락 조절 인자들의 발현 변화와 상당히 유사하며, 특히 병변에서의 LEKTI의 발현 증가에 따른 각질 탈락 효소들의 활성 억제가 각질교소체 구성 단백질들의 분해를 막아 단백질 양의 증가를 야기하고 각질 탈락을 지연함으로써, 병변에서의 각질 탈락 이상에 기여할 것으로 추정된다.