Kontrolle der kutanen Homöostase durch Keratinozyten mittels der UVB-induzierbaren Transkriptionsfaktoren HIF-1a und AhR

• Antragstellerin: Dr. Sonja Fassbender
• Fachliche Zuordnung: Dermatologie ; Immunologie
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 407582316

Die Haut verfügt über Mechanismen zur Wahrnehmung der Umgebung und zur Einleitung von Adaptionsprozessen an wechselnde Umweltbedingungen. UVB-Strahlung als wichtiger Umweltfaktor löst pro-mutagene DNA-Läsionen aus, aber auch die Synthese von Vitamin D und Serotonin. Anpassungsmechanismen an wiederholte UVB-Bestrahlung beinhalten die Bräunungsreaktion und eine Akanthose. UVB-induzierte Immunsuppression durch akute oder chronische Exposition lindert häufig chronisch-entzündliche Hauterkrankungen, aber erhöht zugleich das Hautkrebsrisiko. Epidermale Keratinozyten als die hauptsächlich von UVB-Strahlung betroffenen Zellen werden stetig aus der Basalschicht erneuert. Sie interagieren mit umliegenden Zelltypen wie Melanozyten, Langerhanszellen und T-Zellen. Die strukturverwandten Transkriptionsfaktoren HIF-1a (Hypoxie-induzierter Faktor 1a) und AhR (Arylhydrocarbonrezeptor) sind beide in Keratinozyten UVB-responsiv und dimerisieren mit dem Co-Faktor ARNT, aber aktivieren unterschiedliche Zielgene bzw. Prozesse. Sie agieren somit als Umweltsensoren. Während HIF-1a eine große Rolle unter Sauerstoffmangel im Gewebe spielt, ist der AhR ein prominenter Aktivator des Fremdstoffmetabolismus. Beide modulieren Immunantworten und regulieren nach UVB-Bestrahlung die DNA-Reparaturaktivität. Ihre Interaktion ist insbesondere in Keratinozyten kaum erforscht. Wir möchten in diesem Projekt untersuchen, in welcher Weise die kombinierte Funktion von HIF-1a und AhR in Keratinozyten relevant für die Regulation der Hautfunktionen unter Homöostase sowie für die Induktion von Immunantworten ist. Hierzu haben wir Keratinozyten-spezifische Doppel-KO-Mäuse („DcKO“) gezüchtet, sowie humane Einzel- und Doppel-KO-HaCaT-Keratinozyten für HIF-1a und AhR generiert. Unsere Vorbefunde zeigen, dass die Haut dieser DcKO-Mäuse im Vergleich zum Wildtyp und Einzel-cKO-Tier mehrere Besonderheiten aufweist, die bei UVB-bestrahlten (Wildtyp ) Tieren erwartbar wären: u.a. Hyperpigmentierung, Akanthose und weniger Langerhanszellen. Daraus folgt die Frage, ob diese Tiere einen vorbestehenden, verbesserten Schutz gegenüber UVB-Strahlung aufweisen oder ob die Hautbefunde Folge von konstant erhöhten Stressantworten sind. Auch wollen wir prüfen, ob die kutane Immunabwehr dieser Tiere in ähnlicher Weise gestört ist wie unter UVB-induzierter Immunsuppression des Wildtyps. Zudem sollen zugrundeliegende intrazelluläre Prozesse identifiziert werden, die in Doppel-KO-Keratinozyten fehlerhaft oder kompensatorisch aktiviert sein könnten. Diese Fragen sollen mittels folgender Ansätze adressiert werden: Einzelzell-Transkriptom-Analysen der Maushaut (Zelltypen, Genexpression), in vivo-Versuche (Vergleich von Immunantworten auf UVB-Bestrahlung und FITC als Modellantigen) sowie Zellkulturversuche (Signalwege in humanen HaCaT-Keratinozyten). So erwarten wir neue Einblicke in die komplexe Regulation der Hautfunktionen unter wechselnden Umwelteinflüssen durch Sensorfunktionen von Keratinozyten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen