Das dermale Kompartiment von Altersflecken und die Wirkung von Advanced Glycation End Products (AGEs) auf dermale Fibroblasten

In der vorliegenden Arbeit wurden die Veränderungen der Altershaut untersucht, wobei ein Schwerpunkt auf der morphologischen Analyse von Altersflecken lag. Im Mittelpunkt stand hierbei das dermale Kompartiment der Lentigo senilis, zu dem bisher nur wenige Daten existieren. Im Rahmen einer klinisch...

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Main Author: Ünver, Nadime
Contributors: Elsässer, Hans-Peter (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2008
Klinische Zytobiologie und Zytopathologie
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:In der vorliegenden Arbeit wurden die Veränderungen der Altershaut untersucht, wobei ein Schwerpunkt auf der morphologischen Analyse von Altersflecken lag. Im Mittelpunkt stand hierbei das dermale Kompartiment der Lentigo senilis, zu dem bisher nur wenige Daten existieren. Im Rahmen einer klinischen Studie wurden Biopsien aus Altersfleckarealen verschiedener Spender durch elektronenmikroskopische, histologische sowie immunhistochemische Methoden im Vergleich zur Umgebungshaut analysiert. In Übereinstimmung mit der Literatur zeigten sowohl qualitative als auch quantitative Analysen in nahezu allen Altersfleckarealen einen erhöhten Melaningehalt in der Epidermis sowie eine Verlängerung der Reteleisten. Die Hypothese, dass die Verlängerung der Reteleisten auf eine Hyperproliferation zurückzuführen ist, konnte nicht bestätigt werden. In den Reteleisten der Läsionen zeigte sich eine geringere Anzahl proliferierender Zellen im Vergleich zur periläsionalen Haut. In der Dermis der meisten Altersfleckareale fand sich eine signifikant höhere Zahl granulierter, pigmenthaltiger Zellen. Die weiteren Analysen ergaben, dass das enthaltene Pigment Melanin darstellt, welches innerhalb von Membranen zu teilweise riesigen Komplexen zusammengefasst war. Diese wiesen strukturell starke Ähnlichkeit mit den in den Keratinozyten lokalisierten Melanosomenkomplexen auf. Allerdings blieb ungeklärt, auf welchem Weg das Melanin in die Zellen gelangte. Es konnte weder ein Abtropfen von freiem Melanin aus der Epidermis, noch der Übertritt epidermaler melaninhaltiger Zellen in die Dermis beobachtet werden. Durch weitere Untersuchungen wurde dokumentiert, dass dermale, melaninhaltige Zellen ultrastrukturell unterschiedliche Morphologien besaßen, die keinen Rückschluss auf einen bestimmten Zelltyp zuließen. Mit Hilfe immunhistochemischer Analysen konnte jedoch gezeigt werden, dass es sich bei diesen Zellen hauptsächlich um Faktor XIIIa positive, dermale Dendrozyten handelt. Neben der epidermalen Hyperpigmentierung und der Verlängerung der Reteleisten wurde somit als weiteres Charakteristikum der Lentigo senilis das Vorkommen einer erhöhten Zahl melaninhaltiger, FXIIIa positiver Zellen in der Dermis beschrieben. Der zweite Teil der Arbeit konzentrierte sich auf Untersuchungen zu so genannten Advanced Gylcation End Products (AGEs), die durch die nicht-enzymatische Reaktion von Proteinen mit reduzierenden Zuckern entstehen. AGEs akkumulieren altersabhängig in der Haut und sind dort wahrscheinlich nicht nur Indikatoren, sondern möglicherweise auch Promotoren der Hautalterung. Daher wurde in in vitro Experimenten die Wirkung von AGEs auf Fibroblasten, den zentralen Zelltyp der Dermis, analysiert. In den ersten Untersuchungen zeigte sich, dass AGE-BSA, welches als Modell-AGE verwendet wurde, keinen Einfluss auf die Proliferation oder den programmierten Zelltod von Fibroblasten besitzt. In einer Microarray-basierten Genexpressionsanalyse wurden primäre dermale Fibroblasten vier junger und vier alter Spender verglichen. Hierbei konnten 30 Gene identifiziert werden, die nach der Behandlung der Fibroblasten sowohl junger als auch alter Spender mit AGE-BSA differenziell reguliert wurden. Die differenzielle Genexpression zweier Kandidatengene, der Hämoxygenase 1 (HO-1) und der NADPH Oxidase 4 (NOX4) wurde durch die anschließenden Validierungen in dermalen Fibroblasten weiterer Spender bestätigt. Bei der HO-1 handelt es sich um ein Enzym mit antioxidativen Eigenschaften, wohingegen die NOX4 pro-oxidativ wirkt. Es konnte gezeigt werden, dass die AGE-vermittelte Induktion der HO-1 durch die Zugabe von Glutathion, einem Antioxidanz, verhindert wird. Die Inkubation von dermalen Fibroblasten mit Hämin, der Vorstufe des HO-1 Substrates, führte dagegen zu einer vermehrten HO-1 Genexpression. Durch die gleichzeitige Behandlung mit AGE-BSA und Hämin konnte dieser Effekt noch verstärkt werden. Dies wies darauf hin, dass AGEs den Redoxstatus dermaler Fibroblasten beeinflussen und zu einer differenziellen Expression von Genen führen, die an der Regulation des zellulären Redox-Gleichgewichts beteiligt sind. Die Expression der NOX4 mRNA in dermalen Fibroblasten veränderte sich weder durch eine ektopische Expression noch durch einen siRNA vermittelten Knockdown der HO-1. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass die Regulation der NOX4 Genexpression vor der HO-1 Induktion oder unabhängig von ihr erfolgt. Eine Überexpression der NOX4 führte zu einer Zunahme der Proteinmenge von p22phox, einer regulatorischen Untereinheit von NADPH Oxidasen. Hierbei zeigten sich jedoch keine Veränderungen auf mRNA Ebene. Die Analysen deuteten darauf hin, dass die Regulation von p22phox posttranskriptional oder auf Proteinebene erfolgt. Mit Hilfe von Immunfluoreszenzanalysen konnte p22phox sowohl in den Mitochondrien als auch im Kern dermaler Fibroblasten nachgewiesen werden. In zusätzlichen Experimenten erfolgte die Kultivierung dermaler Fibroblasten auf glycierten Kollagengelen, wobei Veränderungen der Zellmorphologie beobachtet wurden. Im Vergleich zu Fibroblasten auf unbehandelten Gelen besaßen sie eine breitere Form mit zahlreichen so genannten Stressfasern. Des Weiteren zeigten sich auf glycierten Gelen aktinhaltige, globuläre Zellfragmente in der Zellperipherie. Durch Kontraktionsassays wurde demonstriert, dass die Glycierung von Kollagen zu einer erhöhten Festigkeit der Gele führt, die eine Komprimierung durch dermale Fibroblasten erschwert. Die rasterelektronenmikroskopische Analyse ergab weiterhin, dass die Modifikation der Kollagenfasern durch AGEs das Einwandern der Zellen in die Gele verhinderte.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2008.0422