Untersuchung zur Rolle der Tight Junction Proteine Occludin, Claudin-1 und Claudin-4 in von atopischer Dermatitis veränderter Haut

Abstract

Tight junctions (TJ) sind an der Barrierefunktion der Epidermis beteiligt. Diese Barriere ist in Haut von PatientInnen, die von atopischer Dermatitis (AD) betroffen sind, gestört. Es kommt zu Veränderungen im Auftreten der TJ- Proteine Claudin-1, Claudin-4 und Occludin. In dieser Arbeit wurde das Auftreten dieser Proteine und die funktionelle Hautbarriere in einer norddeutschen Kohorte bei PatientInnen mit AD in nichtläsionaler, läsionaler und in Epidermis von gesunden ProbandInnen untersucht. Die Ergebnisse basieren auf der Untersuchung von 13 gesunden ProbandInnen und 13 PatientInnen mit AD. Zunächst wurde in der Gruppe der PatientInnen der SCORAD (engl.: scoring atopic dermatitis) erhoben und sowohl bei ProbandInnen an gesunder und bei PatientInnen an läsionaler und nichtläsionaler Haut der transepidermale Wasserverlust (TEWL) gemessen und die Hydratation der Epidermis mittels eine Corneometrie bestimmt. Biopsien wurden an läsionalen und nichtläsionen Epidermisbereichen von AD PatientInnen und an gesunder Haut von den ProbandInnen entnommen. Zusätzliche erfolgte bei allen TeilnehmerInnen eine Blutentnahme zur Bestimmung des IgE-Spiegels und zur genetischen Untersuchung der vier häufigsten europäischen Filaggrin-Gen-Mutationen. Anschließend wurde eine Biotinylierung der Epidermis aller entnommenen Stanzen mit dem Tracer Biotin-SH durchgeführt, der nur durch Zwischenräume bis zu einer Größe von 556 Dalton diffundieren kann. Die Proteine Claudin-1, Claudin-4 und Occludin wurden durch immunhistologische Färbung und Immunfluoreszenzmikroskopie (IF) untersucht. Die Epidermis wurde zur Bestimmung der genaueren Lokalisation der Proteine in drei Schichten eingeteilt. Die IF von Occludin zeigte ein vermehrtes Auftreten in läsionaler Epidermis im Vergleich zu gesunder Haut im oberen und mittleren Stratum spinosum. In nichtläsionaler Haut im Vergleich zu gesunder Haut fand sich im Stratum granulosum ein erhöhtes Vorkommen. Auch für Claudin-4 konnte im mittleren Stratum spinosum eine Vermehrung in läsionaler Epidermis im Vergleich zu nichtläsionaler und gesunder Haut beobachtet werden. Im Stratum granulosum hingegen wurde eine Verminderung von Claudin-4 festgestellt. Diese Ergebnisse wurden bisher noch nicht beschrieben. Claudin-1 zeigte in der IF erwartungsgemäß eine generelle Reduktion in der läsionalen Epidermis in allen Schichten. Durch Korrelation des TEWLs mit diesen schichtbezogenen Ergebnissen kann postuliert werden, dass eine Abnahme des Proteins mit der Erhöhung des transepidermalen Wasserverlustes negativ korreliert ist. Außerdem kann vermutet werden, dass bei negativer Korrelation von Claudin-1 und Biotin-SH-Stopps im Stratum granulosum hier eine Beeinträchtigung der Hautbarriere vorliegt. Die Erhöhung des transepidermalen Wasserverlustes und eine Verminderung der Biotin-SH- Stopps tritt erst verstärkt bei einer Schwelle von weniger als 50% Verringerung des Claudin-1s des maximal gemessenen Wertes gesunder Haut auf. Kompensation der Hautbarrierefunktion bei Claudin-1-Verlust ist vermutlich in einem großen Maß möglich.

Tight Junctions (TJ) are involved in the barrier function of the epidermis. This barrier is disrupted in the skin of patients affected by atopic dermatitis (AD). Changes in the occurrence of the TJ proteins Claudin-1, Claudin-4 and Occludin occur. In this study, the occurrence of these proteins and the functional skin barrier in a north German cohort in patients with AD in non- lesional, lesional and in the epidermis of healthy subjects was investigated. The results are based on the examination of 13 healthy volunteers and 13 patients with AD. In the beginning the SCORAD (scoring atopic dermatitis) was recorded in the group of patients and the transepidermal water loss (TEWL) was measured on healthy skin as well as on lesional and non-lesional skin and the hydration of the epidermis was measured by using corneometry. Biopsies were taken from lesional and non-lesion epidermal areas of AD patients and from healthy skin of test subjects. In addition, a blood sample was taken from all participants to determine the IgE level and for the genetic examination of the four most common European Filaggrin gen mutations. The epidermis of the samples was then biotinylated with the tracer Biotin-SH, which can only diffuse through spaces up to a size of 556 Daltons. The proteins Claudin-1, Claudin-4 and Occludin were evaluated by immunohistological staining and immunofluorescence microscopy (IF). The epidermis was examined to determine the precise localization of the proteins in three layers. Occludin IF showed an increased incidence in lesional epidermis compared to healthy skin in the upper and middle Stratum spinosum. In non-lesional skin compared to healthy skin, an increased occurrence was found in the Stratum granulosum. An increase in lesional epidermis in the middle Stratum spinosum was also observed for Claudin-4 compared to non-lesional and healthy skin. In the Stratum granulosum, however, a decrease in Claudin-4 was found. These results have not yet been described. As expected, Claudin-1 showed a general reduction in the lesional epidermis in all layers in the IF. By correlating the TEWL with these layer-related results, it can be postulated that a decrease in protein affects the increase in transepidermal water loss and the barrier of the Biotin-SH. The increase in trans-epidermal water loss and a decrease in the TJ barrier function only occur more intensely at a threshold of less than 50% decrease in Claudin-1 of the maximum measured value for healthy skin. Compensation of barrier function is therefore likely to a large extent. With these results, this study can contribute to a further understanding of the role of TJ proteins Claudin-1, Claudin-4 and Occludin in atopic epidermis.