The role of proteins implicated in skin steroidogenesis in acne vulgaris development

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Acne vulgaris belongs to androgen-dependent diseases where androgens cause sebaceous gland hypertrophy with a subsequent enlargement of sebum production.

Aims. Determination of the expression profile of steroidogenesis-related proteins in normal skin and skin of patients with acne.

Material and methods. Immunohistochemical assay was carried out to characterize TSPO, StAR, CYP11A1, and 3â-hydroxysteroid dehydrogenase expression in skin of patients with acne vulgaris and in normal skin.

Results. Expression levels of a protein TSPO which is involved in a steroidogenesis-limited step was increased in mature sebocytes of acne vulgaris patients. StAR, CYP11A1, and 3â-hydroxysteroid dehydrogenase immunovisualization was found both in normal skin and in the skin of acne patients.

Conclusions. The revealed alterations in expression of steroidogenesis-related protein in acne skin may indicate not only the conversion of steroids produced by external steroidogenesis organs but elevated steroids local production as well. The fact may account both for sebaceous gland hyperplasia and inflammation sustenance in skin.

About the authors

Andrey K. Kirichenko

Krasnoyarsk State Medical University named after Professor V.F. Voyno-Yasenetsky

Email: krasak07@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3014-4457
SPIN-code: 4662-0833
Scopus Author ID: 57224609252

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Partizanа Zheleznyakа str., 1, 660022, Krasnoyarsk

Yaroslavna V. Bardetskaya

Krasnoyarsk State Medical University named after Professor V.F. Voyno-Yasenetsky

Email: byvkgpu@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5795-1371
SPIN-code: 5669-2537
Scopus Author ID: 57210701173

MD, Cand. Sci. (Med.), Assistant Professor

Russian Federation, Partizanа Zheleznyakа str., 1, 660022, Krasnoyarsk

Yuliya A. Fefelova

Krasnoyarsk State Medical University named after Professor V.F. Voyno-Yasenetsky

Email: fefelovaja@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2089-6022
SPIN-code: 9210-6780
Scopus Author ID: 6505574312

Dr. Sci. (Biol.), Assistant Professor

Russian Federation, Partizanа Zheleznyakа str., 1, 660022, Krasnoyarsk

Kseniya V. Kotova

Krasnoyarsk State Medical University named after Professor V.F. Voyno-Yasenetsky

Email: ksuhry@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9868-5017

Assistant Lecturer

Russian Federation, Partizanа Zheleznyakа str., 1, 660022, Krasnoyarsk

Victoriya O. Tokmakova

Research Institute of Problems of North Federal Research Center “Krasnoyarsk Science Center” of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: viktoriatok@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5054-4781

Resident

Russian Federation, Partizanа Zheleznyakа str., 3G, 660022, Krasnoyarsk

Tatyana G. Ruksha

Krasnoyarsk State Medical University named after Professor V.F. Voyno-Yasenetsky

Author for correspondence.
Email: tatyana_ruksha@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8142-4283
SPIN-code: 5412-2148
Scopus Author ID: 23009925600

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Partizanа Zheleznyakа str., 1, 660022, Krasnoyarsk

References

  1. Кубанов А.А., Сысоева Т.А., Бишарова А.С., Мерцалова И.Б. Аспекты патогенеза и современной терапии акне. Лечащий врач. 2016;(11):30–38 [Kubanov AA, Sysoeva TA, Bisharova AS, Metrsalova IB. Aspects of pathogenesis and up-to-date therapy of acne. Lechashiy Vrach 2016;(11):30–38. (In Russ.)]
  2. Wolterink RGJK, Wu GS, Chiu IM, Veiga-Fernandes H. Neuroimmune interactions in peripheral organs. Annu Rev Neurosci. 2022;45:339–360. doi: 10.1146/annurev-neuro-111020-105359
  3. Papadopoulos V, Miller WL. Role of mitochondria in steroidogenesis. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2012;26(6):771–790. doi: 10.1016/j.beem.2012.05.002
  4. Monica Shih MC, Huang CCJ, Chu HP, Hsu NC, Chung BC. Embryonic steroids control developmental programming of energy balance. Endocrinology. 2021;162(12):bqab196. doi: 10.1210/endocr/bqab196
  5. Galano M, Li Y, Li L, Sottas C, Papadopoulos V. Role of Constitutive STAR in Leydig Cells. Int J Mol Sci. 2021;22(4):2021. doi: 10.3390/ijms22042021
  6. Ruksha TG. Peculiarities of expression of proteins associated with steroidogenesis in skin cell. Cell and Tissue Biology. 2009;3(4):330–334. doi: 10.1134/S1990519X0904004X
  7. Багрец А.Н., Кузнецов В.А., Рукша Т.Г. Изменение уровня 21-гидроксилазы в клетках кожи больных акне. Сибирский медицинский журнал. 2013;(7):51–53 [Bagreс AN, Kuznetsov VA, Ruksha TG. Change in level of enzyme 21-hydroxylase in skin cells of patients with acne. Sibirskij medicinskij zhurnal. 2013;(7):51–53. (In Russ.)]
  8. Багрец А.Н., Кузнецов В.А., Рукша Т.Г. Антиоксидантный статус и экспрессия цитохрома P50scc. Сибирский медицинский журнал. 2013;(1):63–65 [Bagreс AN, Kuznetsov VA, Ruksha TG. Antioxidant status and expression of cytochrome P450scc in epidermal keratinocytes of patients with acne. Sibirskij medicinskij zhurnal. 2013;(1):63–65. (In Russ.)]
  9. Eichenfield DZ, Sprague J, Eichenfield LF. Management of acne vulgaris: a review. JAMA. 2021;326(20):2055–2067. doi: 10.1001/jama.2021.17633
  10. Kurokawa I, Layton AM, Ogawa R. Updated treatment for acne: targeted therapy based on pathogenesis. Dermatol Ther (Heidelb). 2021;11(4):1129–1139. doi: 10.1007/s13555-021-00552-6
  11. Fritsch M, Orfanos CE, Zouboulis CC. Sebocytes are the key regulators of androgen homeostasis in human skin. J Invest Dermatol. 2001;116(5):793–800. doi: 10.1046/j.1523-1747.2001.01312.x
  12. Mannervik B, Ismail A, Lindström H, Sjödin B, Ing NH. Glutathione transferases as afficient ketosteroid isomerases. Front Mol Biosci. 2021;8:765970. doi: 10.3389/fmolb.2021.765970
  13. Williams HC, Dellavalle RP, Garner S. Acne vulgaris. Lancet. 2012;379(9813):361–372. doi: 10.1016/S0140-6736(11)60321-8
  14. Smith KR, Thiboutot DM. Thematic review series: skin lipids. Sebaceous gland lipids: friend or foe? J Lipid Res. 2008;49(2):271–281. doi: 10.1194/jlr.R700015-JLR200
  15. Poirier D. 17beta-Hydroxysteroid dehydrogenase inhibitors: a patent review. Expert Opin Ther Pat. 2010;20(9):1123-1145. doi: 10.1517/13543776.2010.505604
  16. Cong TX, Hao D, Wen X, Li XH, He G, Jiang X. From pathogenesis of acne vulgaris to anti-acne agents. Arch Dermatol Res. 2019;311(5):337–349. doi: 10.1007/s00403-019-01908-x
  17. Lee SE, Kim JM, Jeong MK, Zouboulis CC, Lee SH. 11-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 is expressed in human sebaceous glands and regulates glucocorticoid-induced lipid synthesis and toll-like receptor 2 expression in SZ95 sebocytes. Br J Dermatol. 2013;168(1):47–55. doi: 10.1111/bjd.12009
  18. Nast A, Rosumeck S, Erdmann R, Alsharif U, Dressler C, Werner RN. Methods report on the development of the European evidence-based (S3) guideline for the treatment of acne — update 2016. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2016;30(8):e1–e28. doi: 10.1111/jdv.13783
  19. Ruksha T, Aksenenko M, Papadopoulos V. Role of translocator protein in melanoma growth and progression. Arch Dermatol Res. 2012;304(10):839–845. doi: 10.1007/s00403-012-1294-5
  20. Rao A, Douglas SC, Hall JM. Endocrine disrupting chemicals, hormone receptors, and acne vulgaris: a connecting hypothesis. Cells. 2021;10(6):1439. doi: 10.3390/cells10061439
  21. Cappel M, Mauger D, Thiboutot D. Correlation between serum levels of insulin-like growth factor 1, dehydroepiandrosterone sulfate, and dihydrotestosterone and acne lesion counts in adult women. Arch Dermatol. 2005;141(3):333–338. doi: 10.1001/archderm.141.3.333
  22. Zhang C, Chinnappan M, Prestwood CA, Edwards M, Artami M, Thompson BM, et al. Interleukins 4 and 13 drive lipid abnormalities in skin cells through regulation of sex steroid hormone synthesis. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021;118(38):e2100749118. doi: 10.1073/pnas.2100749118
  23. Багрец А.Н., Кузнецов В.А., Рукша Т.Г. Повышение концентрации 3-гидроксистероиддегидрогеназы в клетках кожи больных вульгарными угрями. Российский журнал кожных и венерических болезней. 2013;(5):62–64 [Bagrec AN, Kuznetsov VA, Ruksha TG. Rossijskij zhurnal kozhnyh i venericheskih boleznej. 2013;(5):62–64. (In Russ.)]
  24. Arora MK, Seth S, Dayal S. The relationship of lipid profile and menstrual cycle with acne vulgaris. Clin Biochem. 2010;43(18):1415–1420. doi: 10.1016/j.clinbiochem.2010.09.010
  25. Cho SH, Choi MH, Sim WY, Lee WY, Chung BC. Metabolic alterations of DHEA and cholesterol sulphates in the hair of patients with acne measured by liquid chromatography-mass spectrometry. Exp Dermatol. 2010;19(7):694–696. doi: 10.1111/j.1600-0625.2010.01094.x
  26. Arriba M, Ezquieta B. Molecular Diagnosis of Steroid 21-Hydroxylase Deficiency: A Practical Approach. Front Endocrinol (Lausanne). 2022;29:13:834549. doi: 10.3389/fendo.2022.834549

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Steroidogenesis scheme. DHEA — Dehydroepiandrosterone, CYP11A1 — cytochrome P450 side chain cleavage, 3HSD — 3-hydroxisteroid dehydrogenase, CYP21 — 21 hydroxylase

Download (2MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. TSPO expression in epidermis of normal skin, ×100

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. StAR immunovisualization in sebocytes of patients with acne, ×400

Download (4MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Visualization of cytochrome CYP11A1+ cells in human epidermis of control group: homogeneous pattern of staining through epidermal layers, ×200

Download (1MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Weak staining for cytochrome CYP11A1 in sebaceous gland of a control, ×400

Download (4MB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Sebaceous gland of acne vulgaris patient: presence of cytochrome CYP11A1+ cells in mature sebocytes, ×400

Download (5MB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Expression of 3β-hydroxisteroid dehydrogenase in normal skin, ×100 (а) and in sebaceous gland of patient with acne vulgaris, ×400 (б)

Download (378KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Kirichenko A.K., Bardetskaya Y.V., Fefelova Y.A., Kotova K.V., Tokmakova V.O., Ruksha T.G.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».