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Atopic dermatitis (AD) is one of the most prevalent inflammatory disease among non-fatal skin diseases, affecting up to one fifth of the population in developed countries. AD is characterized by recurrent pruritic and localized eczema with seasonal fluctuations. AD initializes the phenomenon of atopic march, during which infant AD patients are predisposed to progressive secondary allergies such as allergic rhinitis, asthma, and food allergies. The pathophysiology of AD is complex; onset of the disease is caused by several factors, including strong genetic predisposition, disrupted epidermal barrier, and immune dysregulation. AD was initially characterized by defects in the innate immune system and a vigorous skewed adaptive Th2 response to environmental agents; there are compelling evidences that the disorder involves multiple immune pathways. Symptomatic palliative treatment is the only strategy to manage the disease and restore skin integrity. Researchers are trying to more precisely define the contribution of different AD genotypes and elucidate the role of various immune axes. In this review, we have summarized the current knowledge about the roles of innate and adaptive immune responsive cells in AD. In addition, current and novel treatment strategies for the management of AD are comprehensively described, including some ongoing clinical trials and promising therapeutic agents. This information will provide an asset towards identifying personalized targets for better therapeutic outcomes.
The massive infiltration of lymphocytes into the skin is a hallmark of numerous human skin disorders. By co-culturing murine keratinocytes with splenic T cells we demonstrate here that T cells affect and control the synthesis and secretion of chemokines by keratinocytes. While pre-activated CD8\(^+\)T cells induce the synthesis of CXCL9 and CXCL10 in keratinocytes and keep in check the synthesis of CXCL1, CXCL5, and CCL20, keratinocytes dampen the synthesis of CCL3 and CCL4 in pre-activated CD8\(^+\)T cells. One key molecule is IFN-γ that is synthesized by CD8\(^+\)T cells under the control of NFATc1 and NFATc2. CD8\(^+\)T cells deficient for both NFAT factors are unable to induce CXCL9 and CXCL10 expression. In addition, CD8\(^+\)T cells induced numerous type I IFN-inducible “defense genes” in keratinocytes encoding the PD1 and CD40 ligands, TNF-α and caspase-1. The enhanced expression of type I IFN-inducible genes resembles the gene expression pattern at the dermal/epidermal interface in lichen planus, an inflammatory T lymphocyte-driven skin disease, in which we detected the expression of CXCL10 in keratinocytes in close vicinity to the infiltration front of T cells. These data reflect the multifaceted interplay of lymphocytes with keratinocytes at the molecular level.
Die Stabiltät und Integrität der Epidermis beruht zu einem großen Teil auf der intakten Funktion der Desmosomen. Diese fleckförmigen Zellkontakte vermitteln extrazellulär die Haftung zwischen den Keratinozyten durch Desmocadherine und sind intrazellulär über Adaptorproteine im Intermediärfilamentsystem des Zellskeletts verankert. Diese Funktion ist bei der Autoimmunerkrankung Pemphigus gestört, die zu intraepidermaler Blasenbildung durch Akantholyse der Keratinozyten führt. Pemphigus vulgaris (PV) und Pemphigus foliaceus (PF) stellen die beiden Hauptvarianten dar, wobei PV durch Autoantikörper gegen die Desmocadherine Desmoglein (Dsg) 3 und oftmals zusätzlich gegen Dsg 1, PF durch Autoantikörper nur gegen Dsg 1 gekennzeichnet ist. Rho-GTPasen sind zelluläre Regulatorproteine, die das Aktinzytoskelett und verschiedene Zellkontakte beeinflussen. Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit dem Einfluss von Rho-GTPasen bei der Regulation von desmosomal vermittelter Adhäsion. In einem zweiten Teil wurde die Beteiligung von Rho-GTPasen bei den Pemphigusvarianten PV und PF näher charakterisiert. Für den ersten Abschnitt wurden bakterielle Toxine verwendet, die spezifisch Rho GTPasen aktivieren bzw. inhibieren, während für den zweiten Teil IgG-Fraktionen von PV- und PF-Patienten in Kombination mit aktivierenden Toxinen zur Anwendung kamen. Eine Inhibition der drei Hauptvertreter der Rho-GTPasen in kultivierten Keratinozyten und humaner Epidermis führte zu einer Rarefizierung des Aktinfilamentsystems, zu Verlust von membranständig lokalisiertem Dsg 1 und 3 und zu Zelldissoziation sowie zu verminderter Dsg 1 und 3-vermittelter Haftung von Mikroperlen auf der Oberfläche von Keratinozyten. Die Aktivierung der GTPasen resultierte in vermehrter linearisierter Darstellbarkeit von Aktin und Dsg 3 an den Zellgrenzen und einer verstärkten Dsg-vermittelten Haftung. Pemphigus-IgG führten ebenfalls zu Zelldissoziation und Verlust von Dsg-Immunreaktivität in Keratinozytenkulturen, zu Spaltbildung in humaner Epidermis und zum Verlust der durch Dsg 1 und Dsg 3 vermittelten Adhäsion. Dies ging einher mit einer vermehrten Menge an nicht am Zytoskelett verankerten Dsg 3 und wurde durch eine p38MAPK-abhängige Verminderung der Aktivität von Rho A moduliert. Die Aktivierung von Rho A verhinderte die Ausbildung der Pemphigus-induzierten Effekte nahezu vollständig. Zusammenfassend regulieren Rho-GTPasen die desmosomale Haftung in Keratinozyten. Die Daten zeigen weiterhin, dass Pemphigus-IgG durch eine Inhibition von Rho A diese Regulation beeinträchtigt, was zu Schwächung der Zytoskelettverankerung von Desmogleinen und zu Haftungsverlust und Spaltbildung führt. Somit ist Rho A ein wichtiger Faktor der Pemphigus-Pathogenese und stellt einen Erfolg versprechenden Ansatzpunkt zur Entwicklung neuer Therapieoptionen dar.
In Keratinozyten wird sowohl durch UVB als auch durch PUVA-Bestrahlung Apoptose induziert. Wir untersuchten die in Keratinozyten durch UVB, PUVA, UVA und Todesliganden wie TRAIL ausgelösten Apoptosewege näher. UVB und PUVA, nicht aber UVA-Bestrahlung lösen in vitro Keratinozytenapoptose aus. 2-4 h nach UVB beobachteten wir die Aktivierung von Caspasen. Nach PUVA setzt die Aktivierung von Caspasen wesentlich später ein, nämlich erst 12 h nach Bestrahlung. Passend dazu, ist ein Verlust des mitochondrialen Transmembranpotentials 6-8 h nach UVB und 12-14 h nach PUVA detektierbar. Die Überexpression des Proteins Bcl-2 verhindert den Verlust des mitochondrialen Transmembranpotentials und die Caspase-Aktivierung nach UVB, und vermittelt auch einen klonogen Schutz, unabhängig von der Bildung reaktiver Sauerstoffradikale. Im Gegensatz dazu verzögert es den Verlust des Transmembranpotentials und die Caspase-Aktivierung nach PUVA nur und verhindert sie nicht. PUVA-bestrahlte Zellen können sich nicht weiter teilen, sind also durch Bcl-2 nicht klonogen geschützt.