Untersuchung des Einflusses und der Funktion unterschiedlicher Ceramidsubspezies auf die Nanostruktur und die Dynamik von Stratum corneum Lipidmodellsystemen

• Antragsteller: Professor Dr. Gerald Brezesinski; Professor Dr. Bodo Dobner; Professor Dr. Daniel Huster, Ph.D.; Professor Dr. Reinhard Neubert
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232323064

Ceramide sind eine einzigartige Lipidklasse, die sich strukturell von anderen Lipidklassen deutlich unterscheidet. Die Kopfgruppen der Ceramide sind nur wenig polar, der hydrophobe Bereich wird immer von zwei unterschiedlichen Kohlenwasserstoffketten gebildet, wobei eine Kette relativ lang sein kann. Interzelluläre Ceramide stellen den wesentlichen Bestandteil für die Barrierefunktion des Stratum corneum (SC) dar. Wie diese physiko-chemisch variablen und dermatologisch interessanten Lipide Einfluss auf die strukturelle Organisation des SC und damit auf die epidermale Barrierefunktion nehmen, ist weitgehend unbekannt. Das Phasen- und Mischungsverhalten einzelner Ceramidspezies und physiologisch relevanter SC-Lipidsysteme wurde bisher nur sporadisch untersucht. Innerhalb des geplanten Gemeinschaftsprojektes soll der Einfluss der einzelnen Ceramidsubklassen auf die supramolekulare Struktur der SC-Lipidmatrix systematisch untersucht werden. Die geplanten Experimente werden mit einem innovativen Methodenspektrum entscheidend zur Klärung der Frage beitragen, welche Ceramidsubklassen für die Barrierefunktion des SC substanziell sind und damit zur Verstärkung der epidermalen Barriere führen. Insbesondere soll die Rolle der polaren Kopfgruppe der Ceramide (Anzahl und Position der Hydroxylgruppen) studiert werden. Des Weiteren soll untersucht werden, welche Moleküle zur Verbesserung der Wirkstoffpenetration durch diese Barriere eingesetzt werden können. Durch die Expertise der Arbeitsgruppen (AG) Huster und Brezesinski werden im geplanten Gemeinschaftsprojekt erstmals Arbeiten zur molekularen Dynamik der Ceramide (AG Huster) in Modell-Bilayern und Untersuchungen zur Wechselwirkung der Kopfgruppen der Ceramide mit relevanten Penetrationsenhancern (AG Brezesinski) ermöglicht. Bisherige Arbeiten zur Nanostruktur an Ceramiden und ceramidhaltigen SC-Modellmembranen (AG Neubert) werden hier-durch substantiell erweitert. Es soll in die Arbeiten die Molekulardynamik Simulation (molecular dynamic simulation, MD simulation) als theoretische Methode integriert werden, die sich in Vorarbeiten bestens zur Bestätigung der experimentellen Befunde bewährt hat. Für die Arbeiten sind sowohl spezifisch deuterierte als auch perdeuterierte Ceramide essentiell, die aufwändig durch die AG Dobner synthetisiert werden müssen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Beteiligte Person: Dr. Mikhail Kiselev