Die wellenlängenabhängige Erzeugung von Singulett Sauerstoff im UV-Bereich von 280 bis 400 nm durch endogene Photosensibilisatoren in Lösung und in Hautzellen

• Antragsteller: Dr. Johannes Regensburger
• Fachliche Zuordnung: Dermatologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 234392985

Neben den unbestritten positiven Effekten von Sonnenlicht kann die darin enthaltene UV Strahlung Sonnenbrand, vorzeitige Hautalterung und Hautkrebs verursachen. Zugrunde liegende Schädigungsmechanismen werden in der Regel getrennt in den jeweiligen Spektralbereichen UVA (320-400nm) und UVB (280-320nm) in vitro untersucht und bewertet. UVB Strahlung wird direkt in der DNS absorbiert und verursacht damit Schäden in den Hautzellen durch die Bildung von Cyclobutanpyrimidin Dimeren und Pyrimidin-Pyrimidon-Photoprodukte. Langwellige UVA Strahlung (340-400nm) dagegen wird durch andere Moleküle (endogene Photosensibilisatoren) in den Zellen absorbiert, wobei die absorbierte Energie auf molekularen Sauerstoff übertragen werden kann. Dadurch bildet sich kurzzeitig der hochreaktive Singulett Sauerstoff, der oxidative Schäden und regulatorische Effekte in den Hautzellen verursacht. Erste Untersuchungen haben aber gezeigt, dass diese Trennung in reine Strahlungsabsorption (UVB) und oxidative Schäden (UVA) so nicht aufrecht zu halten ist. Auch UVB-Strahlung kann Singulett Sauerstoff erzeugen, wobei hier unter anderem Vitamine und Fettsäuren die Rolle von endogenen Photosensibilisatoren übernehmen. In welchem Ausmaß UVB Strahlung Singulett Sauerstoff in Hautzellen erzeugt und welche Rolle dies für zelluläre Schädigungsmechanismen spielt, ist noch nicht geklärt. Desweiteren konnte gezeigt werden, dass unter UV Bestrahlung endogene Photosensibilisatoren ihre Fähigkeit erheblich verändern, Singulett Sauerstoff zu erzeugen.Deswegen soll in diesem Projekt in einem ersten Schritt mittels Lumineszenzspektroskopie untersucht werden, inwieweit Singulett Sauerstoff auch bei kürzeren Wellenlängen (280-340nm) unter Mitwirkung noch nicht untersuchter endogener Photosensibilisatoren erzeugt werden kann. Auch soll geklärt werden, ob dadurch bekannte Schädigungsmechanismen in Zellen beeinflusst werden. In einem zweiten Schritt soll untersucht werden, in welchem Ausmaß UV Strahlung die endogenen Photosensibilisatoren bereits während der Bestrahlung chemisch verändert, deren Fähigkeit Singulett Sauerstoff zu erzeugen abschwächt oder sogar verstärkt. Hierfür soll einzeln, sequentiell oder parallel mit UVA bzw. UVB bestrahlt werden. Diese Schritte werden je nach Anforderung in Lösung und an Keratinozyten sowie Fibroblasten in vitro durchgeführt. In einem dritten Schritt wird die Regulation von MMPs, Interleukinen und MAP-Kinasen mit der Erzeugung von Singulett Sauerstoff unter den verschiedenen Bestrahlungsmodalitäten korreliert.Nach Durchführung dieser Schritte sollte geklärt sein, ob und in welchem Ausmaß die Erzeugung von Singulett Sauerstoff im gesamten UV Bereich zu den Zellschäden beiträgt. Zudem soll geklärt werden, inwieweit bei paralleler Bestrahlung mit UVA und UVB (wie beim Sonnenlicht) und der ablaufenden photochemischen Veränderung der endogenen Photosensibilisatoren, die Rolle von Singulett Sauerstoff an den zellulären Schädigungsmustern neu zu bewerten ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen