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Titel:Immunhistochemischer Nachweis von Sulfhydryloxidase und Katalase während der prä- und postnatalen Entwicklung der Rattenhaut
Autor:Mehlhorn, Wagma
Weitere Beteiligte: Seitz, Jürgen (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr:2019
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2019/0139
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2019-01395
DOI: https://doi.org/10.17192/z2019.0139
DDC:610 Medizin, Gesundheit
Titel(trans.):Immunohistochemical localization of sulfhydryl oxidase and catalase during pre- and postnatal development of rat skin

Dokument

Schlagwörter:
keratinization sulfhydryloxidase catalase immunohistochemistry epidermis, Sulfhydryloxidase Katalase Epidermis Keratinisierung Immunhistologie, Keratinisierung Sulfhydryloxidase Katalase Immunhistologie Epidermis

Zusammenfassung:
Der Keratinisierungsprozess der Haut ist ein hochkomplexer Vorgang, bei dem aus den sich ständig teilenden und weiter ausdifferenzierenden basalen Stammzellen ein mechanisch und chemisch stabiler, gegen zahlreiche Umwelteinflüsse und Mikroorganismen schützender Zellverband entsteht. Für die Integrität der Epidermis sind unter anderem Strukturproteine zuständig, die aufgrund ihrer biochemischen Eigenschaften und der zahlreichen Quervernetzungen untereinander und mit anderen Zellbestandteilen der Haut Festigkeit und eine fast vollständige Dichtigkeit gegenüber hydrophilen Substanzen verleihen. Ein wichtiges strukturelles Element bei der Quervernetzung und Verknüpfung der Proteine sind Disulfidbrücken, die zwischen Cysteinresten in den Proteinketten gebildet werden. Die Katalyse der Disufidbrückenbildung in der Epidermis wird der Sulfhydryloxidase (SOX) zugeschrieben, die zu einer Gruppe von Enzymen gehört, die in vielfältiger Form in nahezu allen Organismen zu finden sind. Die Hypothese, dass die Haut-SOX in den Keratinisierungsprozess involviert ist, basiert bisher auf Ergebnissen, die bei Untersuchungen an neugeborenen oder adulten Versuchstieren gewonnen worden sind. Die Evidenz hierfür ist jedoch nicht eindeutig, da einzelne Studien z.B. von fehlendem Nachweis der SOX in der Epidermis bzw. von überwiegendem Vorkommen der SOX in der Dermis oder anderen Hautschichten berichten. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Fragestellung, wo und wann das Enzym in der pränatalen Epidermis zum ersten Mal nachzuweisen ist. Hierzu wird die Haut von pränatalen (ab dem 16. SST) und neugeborenen Ratten mit immunhistologischen bzw. Immunfluoreszenz-Techniken untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die SOX zeitgleich mit den ersten histologischen Anzeichen für eine Keratinisierung (18. SST) in den obersten Schichten der Epidermis nachweisbar ist. In der Epidermis der neugeborenen Tiere war die SOX spezifisch im Stratum granulosum detektierbar. Ferner wurde auch der Ösophagus der Ratte als ein weiteres Beispiel eines verhornenden Epithels mit den gleichen Methoden untersucht. Auch hier war die SOX erstmals mit dem Beginn der Keratinisierung am 18. SST nachweisbar, ebenfalls in den Zellschichten, in denen der Verhornungsprozess stattfindet. Bei dem von der SOX katalysierten Stoffwechselweg fällt H2O2 als Endprodukt an. Andere Autoren stellten zuvor die Hypothese auf, dass u.a. die Katalase auch außerhalb von Peroxisomen an dem Abbau dieses H2O2 beteiligt ist. Basierend auf dieser Hypothese wurden in der vorliegenden Arbeit an den gleichen Präparaten und mit den gleichen Techniken wie oben beschrieben auch das zeitlich erste Auftreten und die genaue Lokalisation der Katalase erforscht. Es konnte gezeigt werden, dass die Katalase in den gleichen Zellschichten wie die SOX auftritt, jedoch mit einer zeitlichen Verzögerung von einem Tag. Zusätzlich war sie unabhängig von der gemeinsamen Lokalisation mit der SOX schon vor dem 18. SST in Peroxisomen schwach detektierbar. Die vorliegenden Untersuchungen konnten somit erstmals zeigen, dass die SOX tatsächlich in zeitlichem Zusammenhang mit dem Keratinisierungsprozess am 18. SST der fetalen Differenzierung der Rattenhaut auftritt. Die zuvor durch andere Autoren aufgestellte Hypothese eines möglichen Zusammenspiels zwischen der Aktivität der SOX und der der Katalase konnte ebenfalls durch die vorliegenden Ergebnisse bekräftigt werden.

Summary:
Keratinization is a highly complex process which leads in the end to a physical barrier for the organism. Post-translational modifications of epidermal proteins help to maintain the structural integrity of the epidermis. This makes the skin firm and impermeable to hydrophilic substances. One essential step during post-translational modification is the cross-linking of sulfhydryl groups within cysteine residues to disulfides. Sulfhydryloxidase (SOX) is an enzyme that is believed to catalyze disulfide bond formation and thereby promote the formation of the organism`s epidermis. The idea that SOX is involved in the keratinization process is so far based on results that have been obtained in studies on neonatal or adult animals. This work focusses on the foetal epidermis and demonstrates where and when the enzyme is first detectable in the prenatal epidermis. For this purpose, skin of prenatal rat at different days of gestational stage and newborn rat was treated with immunohistological and immunofluorescent techniques. SOX was detected at the same time as the first histological signs of keratinization became visible in the uppermost layers of the epidermis. Furthermore SOX was detected specifically in the stratum granulosum of newborn rats. Moreover, rat esophagus was also examined as another example of keratinizing epithelium using the same methods as described above. SOX was detected at the same time with the beginning of keratinization in the cell layers where the cornification process takes place. The reaction catalyzed bei SOX produces H2O2 which is believed to be degraded by catalase (CAT). Thus in this work we study when and where both SOX and CAT are observed during the epidermal differenziation of rat skin. CAT appears in the same cell layers as SOX, but shows a temporal delay of one day. We show - for the first time - that both SOX and CAT are correlatet with the keratinization process starting at day 18 of gestation. Together these results strongly support the hypothesis that SOX plays a key role within the keratinization process and that CAT is involved in the degradation process of the accruing H2O2.


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