日皮会誌:95 (7), 771-778, 1985 (昭60)
男性型脱毛症毛根部の酵素化学的研究:
抜去毛のglycolytic enzyme, acid hydrolase, transglutaminase
そしてorni thine decarboxylase活性について
長谷川 健 二 政 本 幸 三
要 旨
男性型脱毛症患者と健常人の抜去毛の酵素動態にっ
き比較検討した.男性型脱毛症患者毛根部のDNA,蛋
白量は側頭部,前頭部,頭頂部の順に低下を示すが各
部位のDNA/蛋白比は健常人のそれと同等,且つ一定
値であった.脱毛を起しやすい頭頂部と前頭部ではエ
ネルギー代謝に関与している糖代謝酵素の著しい活性
低下がみられるにもかかわらず,角化に関与している
acid hydrolaseとtransglutaminase活性に変動は認
められない.このことは男性型脱毛症における毛根部
細胞内変化として細胞数の減少とエネルギー産生の低
下があげられ,角化は正常に進行していると推測させ
た.
緒 言
男性型脱毛症はMale pattern baldness (M.P.B),
Androgenic alopecia, Common baldnessなど種々の
同義語で呼ばれ,その発症には遺伝因子と男性ホルモ
ンが大きな役割を果していると考えられているが,そ
の作用機序は不明である.
動物およびヒト毛根部の酵素化学的研究として,こ
れまでエネルギー産生系酵素1)2)角化過程に関与する
酵素3)゛7),男性ホルモソ代謝系酵素8)~lo)に関するもの
がある. Unoら1)2)はヒトのCommon baldness と同様
の症状を呈するStump-tailed macaqueの毛包部の炭
化水素,アミノ酸,脂肪酸代謝系酵素の活性はヘアー
サイクル,毛包のサイズの大きさに依存し, anagen毛
鞘がtelogenの2倍の活性を示すこと,脱毛部のvel-
サンスター株式会社基礎研究部
Kenji Hasegawa and Yukimitsu Masamoto :
Studies on enzyme activitiesin the hair root in
male pattern baldness : Glycolytic enzyme, acid
hydrolase, transglutaminase and omithine decar-
boxylase activitiesof plucked hair roots.
昭和59年9月20日受付,昭和60年1月10日掲載決定
別刷請求先:(〒569)大阪府高槻市朝日町3番1号
サンスター株式会社基礎研究部 政本幸三
lus anagen follicleのglycolytic enzymeは高い活性
を保持していることから毛包細胞の変性が認められな
いと報告している. Hattori and Ogawa"はC3Hマウ
スを用いた実験において,毛成長期皮膚と毛包におい
て角化過程に関与するornithine decarboxylase
(ODC), transglutaminase (TGase), alkaline phos-
phatase活性の特異的な上昇を見出している. Ta-
kayasu and Adachi"はanagenの頭髪はtelogenに
くらべ高い5α・reductase活性を示すのに対し,陰毛,
服毛では両者に差かないとしている.またSchweikert
and Wilson""はbaldnessの個体の毛包は前頭部では
non-baldnessの個体のそれよりも有意に高い5α-
reductase活性を示すことを見出している.これらの
研究はいずれも毛の生長過程における毛包内酵素活性
の変動と男性ホルモンとの関係を検討したものである
が, M.P.Bについて健常人(H.P)と比較検討した報
告は少い.
本研究では日本人のM.P.Bの前頭部,頭頂部そして
側頭部のanagen抜去毛につき4種の酵素系を測定し
た.すなわちエネルギー産生系に関与する解糖系酵素,
lactate dehydrogenase (LDH), glucose・6-phosphate
dehydrogenase (G6PDH), TCA cycle の酵素である
isocitrate dehydrogenase (ICDH),角化機転の最終段
階に関与する酵素TGase,毛包細胞の増殖に関与する
と考えられる酵素ODC,細胞機能の恒常性及び角化に
関与するライソソーム酵素, acid phosphatase (AC
Pase), N-acetyl-β, D-glucGsaminidase (β-NAG),β-
glucuronidase (β・gin)そしてcatepsin D (Cat D)
の活性を測定し,健常人のそれと比軽検討し, M.P.B
の成因につき興味ある知見を得たので報告する.
実験材料と方法
1. hair root extractの調製法
Ben Halimら11)の分類によるIIおよびIII型の
24~70歳のM.P.BIO名と24~54歳のH.PIO名の側頭
部,前頭部そして頭頂部の3部位よりanagen毛を抜
去した. plucked hair sheath を除去したhair root を
772 長谷川健二 政本 幸三
Table 1 Substrates and media used for the assay of individual glycolytic enzyme
G6PDH LDH ICDH
substrate
coenzyme
buffer
others
hairroot extract
incubation time
2mM G-6-P Na
0.3mM NADP
40mM Tris-HCl(pH8.6)
2.5mM MgCU
0.5mM EDTA
0.05% BSA
40μ1
2hr
lmM Pyruvate Na
2mM NADH
40mM Tris-HCKpH 7.5)
0.05% BSA
8μ1
lhr
33mM IsocitrateNa
O.lmM NADP
40mM Tris-HCKpH 7.9)
20mM Nicotinamide
0.25mM MnCL
0.05% BSA
40μ1
2hr
A11 enzymes were assayedin totalvolume 200ul at 37℃.
The NADPH or theNAD formed was measured using fluorospectrophotometerat theemissionwavelength
of 460nm,with excitationat 360nm.
Table 2 Substrates and media used for the assay of individual acid hydrolase
AcPase β-NAG β-gin catD
substrate
buffer
others
hair root extract
incubation time
0.5mM 4-MU-P
50mM CitrateNa (pH4.8)
0.05% BSA
10μ1
lhr
0.5mM4-MU-NAG
50mM CitrateNa (pH4.8)
0.05% BSA
10μ1
lhr
0.5mM 4-MU-gln
50mM CitrateNa (pH5.2)
0.05%BSA
50μ1
2hr
0.5% acid-denaturedhemoglobin
50mM CitrateNa (pH3.2)
0.05%BSA
100μ1
3hr
AcPase,β-NAG and β-ginwere assayed in totalvolume of 200μ1and cat D of 500μlat 37℃.
Liberated 4-MU of AcRase, β-NAG and β・ginwas measured using fluorospectrophotometerat the emission
wavelength of 450nm, with excitationat 362nm. `
TCA solublepeptidesof enzyme reaction of catD was measured at the emission wavelength of 475nm, with
excitationat 390nm.
4-MU-P ; 4-methylumbelliferyl-phosphate
4-MU-NAG;4-methyliimi3elliferyl-N-acetyトβ-D-glucopyranoside
4-MU-gln ; 4-methylumbelliferyトβ-D-glucuronide
試験管に入れ,10本あたりO.IMリソ酸緩衝液加生理
食塩水(pH7.4)lmlを添加し,超音波細胞破砕器(大
岳製作所5021型)で水冷下5watt 5分づつ3回超音波
処理したものをhair root eχtractとした.
2. acid・denatured hemoglobinの調製法
7.5gのbovine hemoglobin (Sigma製Type H)に
105mlの蒸留水を加え完全に溶解後, 45nilの1N塩酸
を添加し,37℃,30分間イソキュベートした.1N水酸
化ナトリウムでpH3.2に調製後,蒸留水を加え, 270ml
とし,さらに30mlの0.2Mクェソ酸緩衝液(pH3.2)
を添加して, acid-denatured hemoglobin を作成した.
3. casein溶液の調製法
1.5gのcaseinを70ml蒸留水, 10ml, 0.2N水酸化ナ
トリウムで溶解し, O.IN塩酸でpH9.0に調製後,蒸留
水を加え全量を100mlとした.
4.蛋白質の定量法
Lowry法12)にしたがい,標準品としてbovine
serum albumin (半井化学製, Fraction v)を用い測
定した.今回の実験に用いた毛根部の蛋白量は1本あ
たり平均16.2μg (8.28~26.7)であり,本法で十分測
定することが可能であった.
5. DNAの定量法
Santoianniら13)の方法を改良した. hair root
extract 250μIに水冷0.6Nトリクロル酢酸250μI加
え,沈漬を真空下で乾燥後, 1.5N 3,5-diaminobenzoic
acidC半井化学製)O.lml添加,60℃,30分間反応させ
た.さらに0.6N過塩酸を加え反応を停止させ,生成物
の蛍光強度は分光蛍光光度計(Shimadzu RF・510)を
20
10
^Doj
jTBu
jad
uT3-:toa;d
6rf
0
男性型脱毛症の酵素化学的研究
NB Bトー---{
?EKPORAL
NB Bトー--→
FRONTAL
NB B→
VERTEX
Fig.I Comparison ofμgprotein per hair root in three regions between nonbald
(NB) and bald men (B). Vertical bars represent土S.E.・**p<0.001 **pく
0.01 *pく0.02
○
0
100J
JTBLl
JSd
VNQ
ST7
773
ト匹こ二心≒
Fig. 2 Comparison ofμg DNA per hair root in three regions between nonbald
(NB)and bald men (B). Vertical bars represent土S.E. ・p<0.01
用い, emisson 520nin, excitation 405nm で測定した. 200μIで反応させた.生成したNADPH,NADは分光
標準品としてCalf thymus DNA (Sigma製)を用い 蛍光光度計を用い, emission 460nm, excitation 360
だ. nmで測定した.
6. glycolytic enzyme活性の測定法 7. acid hydrolase活性の測定法
Table 1に測定方法を示した.G6PDH14),ICDH15) Table 2に測定方法を示した. AcPase”\ β`
は補酵素としてNADP,LDH16)はNADHを用い全量 NAGI'),β-gln'≪は基質として4・methylumbelliferone
774
30
2
0
V≫n
Srf 23d
覧
10
0
長谷川健二 政本 幸三
NB l KB B BB l ← → ←
TEMPORAL FSONTAL VERTEX
Fig. 3 Comparison ofμg protein perμgDNA in three regions between nonbald
(NB) and bald men (B).
誘導体を用い全量200μ1で反応させ,生成した4-meth-
ylumbelliferoneは分光蛍光光度計によりemission
450nm, excitation 362nmで測定した。Cat D19)は基
質として0.5% acid-denatured hemoglobinを用い全
量500μ1で反応させた.トリクロル酢酸可溶性ペプチ
ドは0.3% fluorescamine dioxane溶液と反応させ,
emission 475nm, excitation 390ninの波長で測定し
た.
8. TGase活性の測定法
TGase活性測定はOgawa and G01dSmith2o)の方法
に準じた. lOmM塩化カルシウム, 0.5mM EDTA,
50mM dithiothreitol, 0.3mg/inl casein, 0.3mM non・
labelled putrescine ・HCl, 0.2μCi〔1, 4-"C〕putres-
cine・HCl (0.0378mM)にhair root extract 0.1ml
を加え,全量0.5mlとし,37℃,6時間反応後Casein
への〔14C〕putrescineの取り込みカウントをBeck-
man LS-233で測定した.
9. ODC活性の測定法
ODCの活性はMorrison and GOldsmith21)の方法に
準じた. 0.5mM EDTA, 5mM dithiothreitol,O.lmM
pyridoxal phosphate, 0.05% BSA含有50mMトリス
塩酸緩衝液(pH 7.0), 1.29mM non-labelled
ornithine・HCIそして0.08μCiDL-〔1-14C〕omithine・
HCl (0.0171mM)にhair root extract 0.2ml加え,
37℃,15時間反応させ,生成した14C02をBeckman
LS-233で放射活性を測定した.
結 果
1.M.P.BとH.Pの毛根部蛋白量及びDNA量
毛根部の大きさと酵素の比活性を類推するため抜去
Table 3 Comparison of glycolytic enzyme activ-
itiesin three regions between nonbald and bald
men
enzyme regionnonbald men(n=10) bald men(n=10)
activitiesit土SD activities#士SD
G6PDH
LDH
ICDH
temporal
frontal
vertex
temporal
frontal
vertex
temporal
frontal
vertex
1.88士0.61
1.97士0、70
1.93士0.40
10.3土3.0
10.4土3.0
10.1士2.2
1.51士0.21
1.62土0.37
1.59土0.29
1.62士0.55
0.84土0.58-
0.23土0.27"
9.45士1.77
7.90+ 2.81
4.85士3.37*゛
1.65土0.33
1.40土0.62
0.62士0.47"
# Enzyme activitieswere expressed as nanoraoles per hoぽper
microgram protein.
・p<0.01
・・p<0.001
毛の蛋白量とDNA量を測定した.
H.P毛根部の蛋白量は1本あたり側頭部で22.4
μg,前頭部16.8μg,そして頭頂部18.4μgと前頭部が
やや低い値を示したが統計的に有意差を認めなかった
(Fig. 1).
M.P.Bでは,側頭部で13.1μg,前頭部8.16μgそして
頭頂部50.9μgを示し,側頭部の毛根1本あたりの蛋白
量は頭頂部のそれに比し有意に高い値を認めた。また
H.Pとの比較では3部位ともに有意な蛋自量の減少
を認めた。
H.P毛根部のDNA量は1本あたり側頭部で0.583
μg,前頭部0.435μg,そして頭頂部0.500μgであり部
位間に差を認めなかった(Fig. 2).
男性型脱毛症の酵素化学的研究
Table 4 Comparison of acid hydrolase activitiesin three regions
between nonbald and bald men
enzyme regionnonbaldmen(n=10) baldmen(n=10)
activities#士SD activities士SD
AcPase
β-NAG
β■gin
cat D
temporal
frontal
vertex
temporal
frontal
vertex
temporal
frontal
vertex
temporal
frontal
vertex
1.57土0.38
1.62士0.28
1.56士0.38
0.665士0.111
0.672土0.124
0.682士0.149
0.00872士0.00197
0.00966士0.00248
0.00901土0、00212
3.49士1.12
3.33士0.84
3.51士1.40
1.71士0.36
1.58土0.38
1.27士0.52
0.740士0.186
0.642土0.269
0.718士0.365
0.0101±0.0023
0.0102士0.0030
0.0126士0.0097
4.20土1.07
3.34士0.90
4.U士1.78
# Enzyme activitieswere eχpressedas nanomoles per hour per microgram
protein.
M.P.Bでは側頭部0.521μg,前頭部0.367μg,そして
頭頂部0.279μgを示し,側頭部の毛根1本あたりの
DNA量は頭頂部のそれに比し有意に高い値を認め
た.またH.Pとの比較では頭頂部で有意なDNA量の
減少を認めた.
H.PとM.P.Bの側頭部,前頭部そして頭頂部の蛋白
量/DNA量比は,いずれの部位においても28前後の値
を示し,有意差を認めなかった(Fig. 3).
2. Glycolytic enzyme活性
H.PとM.P.Bの毛根部G6PDH, ICDH, LDHの酵
素活性を測定した(Table 3).
H.Pでは側頭部,前頭部そして頭頂部の3酵素それ
ぞれの比活性(nmoles/hr/μg)には部位間に差は認め
られなかった.
一方M.P.Bでは側頭部,前頭部そして頭頂部の
G6PDHの比活性は1.62, 0.84, 0.23, LDHの比活性
は9.45, 7.90, 4.85,そしてICDHは1.65, 1.40, 0.62
であった.3酵素の比活性はいずれも側頭部がもっと
も高く,次いで前頭部,頭頂部の順であった.特に頭
頂部の比活性は側頭部と前頭部のそれに比し有意な低
下を認めた.
H.PとM.P.Bの比較では脱毛の起りにくい側頭部
において,各酵素とも有意差を認めなかったが,脱毛
の生じている前頭部においてG6PDH,頭頂部におい
てG6PDH, LDH,そしてICDHが有意な活性低下を
示した.
775
Table 5 Comparison of activitiesof transglu・
taminase and omithine decarboxylase in
three regions between nonbald and bald men
enzyme regionactivities#士SD
nonbald men (n = 10) baldmen
(n=10)
TGase
ODC
temporal
frontal
vertex
temporal
frontal
vertex
0.646土0.0817
0.574士0.0846
0.627±0.0520
N.D.
N。D,
N.D.
0.653士0.0868
0.556土0.0908
0.472士0.102
N.D.
N.D.
N.D.
#:Enzyme activitieswere eχpressed as picomoles per
hour per microgram protein.
N.D.:not detected
3. Acid hydrolase活性
H.PとM.P.Bの毛根部AcPase,β・NAG,β-ginそ
してCat D 活性につき測定した(Table 4).
H.Pの側頭部,前頭部そして頭頂部の4酵素それぞ
れの比活性(nmoles/hr/μg)には部位間に差は認めら
れなかった.またM.P.Bの3部位についても部位間に
有意差は認められなかった.
H.PとM.P.Bの比較ではacid hydrolase活性に有
意差はなく, M.P.B毛根部のacid hydrolase 活性に異
常は認めなかった.
4. TGaseとODC活性
H.PとM.P.Bの毛根部のTGase, ODC活性を測定
しだ(Table 5).
776 長谷川健二 政本 幸三
H.Pの側頭部,前頭部そして頭頂部のTGaseの比
活性(p moles/hr/μg)は部位間に有意差を認めなかっ
た.
M.P.Bの3部位の比活性は側頭部,前頭部,頭頂部
の順に低下傾向を示したが部位間に有意差は認めな
かったバ
したが有意差を認めなかった.
0DC活性は今回のhair root extract量では測定す
ることかできなかった.
考 察
M.P.Bは前頭部あるいは頭頂部よりhair cycleの
短縮とterminal hair からvellus hairへの移行が同時
に進行するため,外観上脱毛現象を呈する.本研究の
目的は脱毛か起こりにくい側頭部と脱毛の起こり易い
前頭部と頭頂部における酵素動態を測定し,健常人の
それと比較することによりM.P.B発症の原因追求を
試みることにある.
M.P.B毛根部の蛋白量はH.Pに比し,側頭部と前頭
部で約1/2,頭頂部で1/3の低値を示した.またDNA量
についても頭頂部で約1/2の低値を示した.しかし蛋白
量/DNA量比はH.PとM.P.Bでほぼ同値を示してお
り, M.P.Bのterminal hair からvellus hairへの移行
にともなう毛根部の変化として細胞数の減少と毛包サ
イズの縮少が示唆された.
Glycolytic enzymeの動態について,今回の実験結
果は, M.P.BではH.Pに比し前頭部と頭頂部で
G6PDHの著しい活性減少また頭頂部でLDHと
ICDHの減少を認め, M.P.B毛根部のエネルギー産生
系の異常を示唆させた.一方Unoら1)がstump tailed
macaqueを用いた実験において, hairy area のtermi・
nal anagen とbald area のvellus anagen で乾燥重量
あたりglycolytic enzyme比活性に差は認めなかった
と報告し, AdachiとUn022)は64歳男性のhairy area
とbald areaの抜去毛の外毛根鞘について, hexo-
kinaseとG6PDH活性を測定し, bald areaの活性低
下は認めなかったと報告している.著者らの実験結果
と彼らのそれとの相違は比活性の測定が乾燥重量あた
りであること,前処理,毛根部の採取部位の違いが関
係しているのかもしれないが詳細は不明である.今回
の結果では,特にM.P.Bの前頭部におけるG6PDHの
低下が著明であるが,一方,毛包のG6PDHはdehy-
droepiandrosterone, cAMPにより阻害あるいは活性
化されるという報告があり8)23>2'l)今後これらの内在性
物質に関する研究も必要と考えられる.
Acid hydrolase は表皮の基底層,穎粒層に分布し,
その機能は核等の細胞内穎粒の消失機構に関与してい
ると考えられている25)26)著者らはanagenから
telogenへの移行は毛根部のphagocytosisか活発化
し, autolysisが生じると考え, M.P.Bではhair cycle
が短縮されることからacid hydrolase活性に何らか
の異常があると推測し, AcPase,β-NAG,β-gin, Cat
Dの活性を測定したが,いずれもH.PとM.P.Bの間
に活性差はなく,また部位閲に有意な差は認めなかっ
た.また, MierとVan Den Hurk27)は表皮のβ・
NAG:β-gin :AcPase :Cat D 比が1 :0.38 :
6.77 : 0.015であると報告している.これに対し著者ら
のhair root extractの結果は1 :0.013 :2.3:5で
あり,表皮と毛根部の相対的なacid hydrolase 活性に
差異が認められた.特に毛根部におけるCatD活性の
強さが特長である.
TGaseは表皮角化の際,ε-(r-glutamyl) lysin架橋
結合により角質細胞膜に不溶性・抵抗性高分子蛋白を
作ることで知られ,表皮の繊維成分,繊維間物質とな
らびTGaseによる膜の肥厚が角化の重要な要因と考
えられている.毛根部においても, ChungとFolk5)の
発見以後毛成長のmarker enzymeとして注目を集め
ている.著者らの実験ではH.PとM.P.Bの間に活性
差は認められず, M.P.Bにおいても正常に細胞膜の肥
厚が進行していると考えられた.
ODCは細胞増殖を制御する酵素の一つと考えられ
ている.ラット体毛を抜去することにより皮膚のODC
活性は2~10倍上昇すること21)成長期毛包において
特異的に高い活性を示すことが知られてい・る7).著者
らはM.P.B毛包の角化異常を推定し,0DC活性を測
定した.しかし今回の実験条件下ではH.PとM.P.B
のODC活性はいずれも測定できなかった.
以上,本研究において,著者らは4種類の酵素系を
取り上げ,H.PとM.P.Bの毛根部の酵素活性動態を測
定し, M.P.B発症の原因究明を試みた.その結果M.P.
Bにおいて毛包細胞数の減少とエネルギー産生系酵素
の活性低下によるvellus hairへのtransformationと
ヘアサイクルの短縮が推測された.一方, acid hydro・
lase, TGase活性に異常は認められず,直接M.P.Bと
の相関はないと考えられた.
近年M.P.Bの発症原因としてandrogenの中でも5
a・・dihydrotestosteroneの関与が考えられているので,
今後androgenとエネルギー代謝,蛋白合成とがいか
なる関係にあるか検討したい.
男性型脱毛症の酵素化学的研究
まとめ
1.健常男子と男性型脱毛症患者の毛根部の蛋白量,
DNA量, glycolytic enzyme, acid hydrolase, transg・
lutaminase, omithine decarboxylase 酵素活性を前頭
部,頭頂部そして側頭部の3部位につき測定した.
2.蛋白量, DNA量は男性型脱毛症では健常人に比
し減少した.しかし蛋白量/DNA量比に差は認められ
ず細胞数の減少が示唆された.
777
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3.男性型脱毛症の頭頂部と前頭部毛根部のgiy-
colytic enzyme活性は健常人のそれに比し顕著に低
下を示し,エネルギー代謝異常が推測された.しかし
acid hydrolaseとtransglutaminase活性に差は認め
られず,角化は正常に進行していると考えられた.
本研究の一部は第32回日本皮膚科学会中部支部学術集会
および第16回国際皮膚科学会において発表した.
文 献
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