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Comparison of mitochondrial transplantation by using a stamp-type multineedle injector and platelet-rich plasma therapy for hair aging in naturally aging mice - 27/10/20

Doi : 10.1016/j.biopha.2020.110520 
Han-Chiang Wu a, b, c, Xing Fan a, b, c, Chung-Hsuan Hu a, b, c, Yi-Chun Chao d, Chin-San Liu d, e, f, Jui-Chih Chang d, , Yang Sen a, b, c,
a Department of Dermatology, the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Anhui, Hefei 230032, China 
b Key Laboratory of Dermatology, Anhui Medical University, Ministry of Education, Hefei, Anhui, 230032, China 
c Inflammation and Immune Mediated Diseases Laboratory of Anhui Province, Hefei 230032, China 
d Department of Vascular and Genomic Center, Changhua Christian Hospital, Changhua 50094, Taiwan 
e Department of Neurology, Changhua Christian Hospital, Changhua 50094, Taiwan 
f School of Chinese Medicine, Graduate Institute of Integrated Medicine, Research Center for Chinese Medicine and Acupuncture, China Medical University, Taichung 40447, Taiwan 

Corresponding author at: Department of Dermatology, Anhui Medical University, The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University, 218 Jixi Road, Shushan District, Anhui, Hefei 230032, China.Department of DermatologyAnhui Medical UniversityThe First Affiliated Hospital of Anhui Medical UniversityHefei CityAnhui230022China⁎⁎Corresponding author at: Department of Vascular and Genomic Center, Changhua Christian Hospital, 135 Nanhsiao Street, Changhua 50094, Taiwan.Department of Vascular and Genomic CenterChanghua Christian Hospital135 Nanhsiao StreetChanghua50094Taiwan

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Graphical abstract




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Highlights

Increase of hair regrowth in rank order is P-Mito, PRP and Mito treatments.
Dermal collagen production is increased equivalently in P-Mito and PRP groups.
Only mitochondrial graft significantly increases the thickness of subcutaneous fat.
Pep-1-conjugation facilitates transdermal penetrating of mitochondria in skin.
P-Mito is as effective as PRP in skin anti-aging treatments.

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Abstract

The mechanism of hair loss caused by aging is related to mitochondrial dysfunction. Pep-1-mediated mitochondrial transplantation is a potential therapeutic application for mitochondrial disorders, but its efficacy against hair aging remains unknown. This study compared platelet-rich plasma (PRP) therapy with mitochondrial transplantation for hair restoration and examined the related regulation in naturally aging mice. After dorsal hair removal, 100‐week‐old mice received weekly unilateral injections of 200 μg of allogeneic mitochondria-labeled 5-bromo-2′-deoxyuridine with (P-Mito) or without Pep-1 conjugation (Mito) or human PRP with a stamp-type electric injector for 1 month. The contralateral sides were used as corresponding sham controls. Compared with the control and corresponding sham groups, all treatments stimulated hair regrowth, and the effectiveness of P-Mito was equal to that of PRP. However, histology revealed that only P-Mito maintained hair length until day 28 and yielded more anagen follicles with abundant dermal collagen equivalent to that of the PRP group. Mitochondrial transplantation increased the thickness of subcutaneous fat compared with the control and PRP groups, and only P-Mito consistently increased mitochondria in the subcutaneous muscle and mitochondrial DNA copies in the skin layer. Therefore, P-Mito had a higher penetrating capacity than Mito did. Moreover, P-Mito treatment was as effective as PRP treatment in comprehensively reducing the expression of aging-associated gene markers, such as IGF1R and MRPS5, and increasing antiaging Klotho gene expression. This study validated the efficacy of mitochondrial therapy in the restoration of aging-related hair loss and demonstrated the distinct effects of PRP treatment.

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Abbreviations : Mito, P-Mito, PRP, HF, mtDNA

Keywords : Mitochondrial transplantation, Pep-1, Platelet-rich plasma, Hair growth, Aging mice


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