Expression und Lokalisation von Tight Junction-assoziierten Proteinen in menschlichen Haarfollikeln

Abstract

Tight Junctions sind barriereformende interzelluläre Verbindungen, die selektiv Zellen versiegeln und den parazellulären Transport kontrollieren. Sie sind schon lange in einschichtigen Epithelien bekannt, in mehrschichtigen Epithelien, wie der Epidermis wurden sie erst kürzlich beschrieben. Der Haarfollikel, ein Hautanhangsgebilde, besteht aus vielen epithelialen Schichten, die zum Teil in die Epidermis übergehen. Unsere Hypothese war, dass, wenn Tight Junctions eine Rolle bei der Barrierefunktion der Haut spielen, diese kontinuierlich sein müssen, d.h. sowohl in der Epidermis als auch in den Hautanhangsgebilden vorhanden sein und ineinander übergehen müssen. Deshalb wurden die Expression und Lokalisation von Tight Junction-assoziierten Proteinen in humanen, anagenen Haarfollikeln untersucht. Des Weiteren wurde die Lokalisation mit Markerproteinen anderer Zell-Zell-Verbindungen, d.h. Adhärenzverbindungen und Desmosomen, verglichen. Mit Hilfe der RT-PCR Technik konnte aus epilierten Haarfollikeln die mRNA für die Tight Junction-assoziierten Proteine Occludin, Protein ZO-1, Claudin 1, 4, 7, 8, 10, 11, 12 und 16 nachgewiesen werden. Anhand der Immunfluoreszenzmikroskopie konnten die Tight Junction-assoziierten Proteine Occludin, Protein ZO-1, Claudin 1, 4, 12 und 17 lokalisiert werden. Ihre Verteilung ist bezüglich der unterschiedlichen Schichten und der unterschiedlichen Proteine heterogen. Es konnten potentielle Tight Junction Strukturen – eine Koexpression mehrerer Tight Junction-assoziierter Proteine – in unterschiedlichen Schichten festgestellt werden: In der Companion Zellschicht der oberen zentralen und Isthmus-Region und im Stratum granulosum des Infundibulums – das sind die ersten „lebenden Kontaktstellen“ für Substanzen, die über den parazellulären Weg über den Haarfollikel in den Körper penetrieren, sowie in der Henle (und Huxley) Schicht, besonders an der Grenze zur Companion Zellschicht, d.h. an der Grenze zwischen innerer und äußerer Wurzelscheide. Tight Junctions tragen vermutlich zum engen Kontakt zwischen den Wurzelscheiden bei. Man kann somit vermuten, dass Tight Junctions eine Rolle bei der architektonischen Stabilität der Haarfollikel und ihrer Barrierefunktion spielen. Tight Junctions bilden eine kontinuierliche Barriere sowohl in der Epidermis als auch in den Hautanhangsgebilden.

Tight Junction-assoziierte Proteine befinden sich im Haarfollikel (vergleichbar zur Epidermis) in enger räumlicher Nähe zu Desmosomen und scheinen zumindest teilweise mit Adhärenzverbindungsproteinen kolokalisiert zu sein. Die Mikroarchitektur der Zellverbindungen ist im Haarfollikel ähnlich wie die der Epidermis. Die morphologische und biologische Bedeutung dieser Entdeckung und die mögliche Bedeutung der Tight Junctions in Haarfollikeln u.a. bezüglich der follikulären Penetration werden diskutiert.

Tight junctions (TJ) are barrier-forming intercellular junctions selectively sealing cells and controlling the paracellular pathway. They have been well-characterized in simple epithelia and endothelia but have only recently been described in stratified epithelia such as epidermis, oesophagus and oral mucosa. Various epithelial layers which are partly in morphogenic continuity with the epidermis and develop therefrom during early fetal life, build the human hair follicle. The barrier function of these epithelial layers seems to be important for the universal continuity of the barrier represented by the skin. We show the presence of the TJ proteins ZO-1, occludin, and various claudins in the hair follicle and demonstrate their impressive heterogeneous distribution pattern within a given stratum as well as within its different epithelial layers. Coexpression of the various TJ proteins, arguing for typical TJ structures, can be observed especially in cell layers facing the hair shaft and the stratum corneum, and in addition at the border between the outer and inner root sheaths. Usually they are found in close proximity to desmosomal and adherens junction proteins. The morphological and biological importance of these findings and the possible roles of TJ in hair follicles, e.g. in follicular penetration, are discussed.