Die Rolle von Tight Junctions in der Hautbarriere

• Antragstellerin: Professorin Dr. Johanna Maria Brandner
• Fachliche Zuordnung: Dermatologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258499558

Die Epidermis der Haut ist ein mehrschichtiges Epithel, das eine essentielle Funktion als Barriere zum Schutz des Körpers gegen äußere Angriffe, z.B. durch Pathogene oder Umweltstoffe, sowie gegen extensiven Wasserverlust erfüllt. Darüber hinaus muss diese Barriere aber auch für die transdermale Applikation von Medikamenten (drug delivery) überwunden werden. Deshalb ist eine umfassende Kenntnis der Beschaffenheit der Hautbarriere essentiell. Diese Barriere wurde über Jahrzehnte hinweg fast ausschließlich der Lipid-Protein Struktur des Stratum corneum (SC), der obersten Schicht der Haut, zugeschrieben (SC-Barriere). In den letzten Jahren zeigte sich aber, dass auch Tight Junctions (TJs) in der Epidermis vorhanden sind, und dass sie eine zweite Barriere bilden (TJ-Barriere). Diese ist im Stratum granulosum, der Schicht unterhalb des SC, lokalisiert. Im vorliegenden Projekt wollen wir nun den Beitrag der TJs zur Hautbarriere klären. Dazu werden wir in Projektteil (A) die Barrierefunktion der TJs und der Haut für Ionen und Moleküle unterschiedlicher Größe und Polarität von außen-nach-innen (Substanzen werden auf die Hautoberfläche appliziert) und von innen-nach-außen (Substanzen werden von der dermalen Seite appliziert) analysieren und zueinander in Bezug setzen. Es werden dafür in-vitro rekonstruierte humane Haut in verschiedenen Reifungsgraden und ex-vivo Haut verwendet. Um den Beitrag einzelner TJ-Komponenten zu untersuchen, werden einerseits TJ-Proteine (Claudin-1, Claudin-4 und JAM-A) über siRNA herabreguliert, und andererseits TJs über ein Claudin-1-Peptidomimetikum und über eine Claudin-4 spezifische cCPE- (C-terminale Domäne des C.perfringens enterotoxins) Mutante gezielt geöffnet. Experimentelle Daten deuten darauf hin, dass sich die SC-Barriere und die TJ-Barriere gegenseitig beeinflussen können. Somit könnten TJs zur Barrierefunktion der Haut nicht nur durch Ausbildung einer eigenen Barriere, sondern auch zu einem wesentlichen Teil durch ihren Einfluss auf Ausbildung und Aufrechterhaltung der SC-Barriere beitragen. Deshalb ist das zweite Ziel des Projekts (B) die Aufklärung des Einflusses von TJs auf das SC. Wir werden den Einfluss von Claudin-1, Claudin-4 und JAM-A auf das SC in den oben genannten humanen in vitro-Hautmodellen untersuchen und die beteiligten Mechanismen aufklären. Schließlich wollen wir den Beitrag von TJs zu der eingeschränkten Hautbarriere in der pathologisch veränderten Haut von Patienten mit atopischer Dermatitis aufklären (C). Hierzu wird läsionale im Vergleich zu nicht-läsionaler und gesunder Haut untersucht. Zudem werden wir Proben läsionaler Haut vor, während und nach der Behandlung analysieren. Dabei werden Veränderungen der TJ-Proteinmenge und -lokalisation mit der TJ- und Hautbarrierefunktion sowie Krankheitsparametern korreliert. Zur Klärung möglicher Ursachen dieser Veränderungen wird der Einfluss von Cytokinen, die für die atopische Dermatitis relevant sind, in-vitro analysiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professorin Dr. Monika Schäfer-Korting