Untersuchungen zur Expression der Paraoxonasen 1, 2 und 3 in Keratinozyten

Babucke, Sarah

Obwohl der Mensch in ständigem Kontakt zu Mikroorganismen steht, kommt es nur in Ausnahmefällen zu Infektionen. Die Haut hat verschiedene Eigenschaften und Strategien entwickelt diesen Bedrohungen von außen effektiv zu begegnen und sich vor Schäden zu schützen. Hierzu gehören neben mechanischen und physikalischen Mechanismen auch die sog. antimikrobiellen Proteine (AMP), die eine bedeutende Rolle bei der angeborenen Abwehr darstellen. Paraoxonasen sind drei Enzyme einer Genfamilie, die im Verdacht stehen, als Teil der angeborenen Abwehr zu fungieren. Ihre Laktonaseaktivität befähigt sie, Acyl-Homoserinlaktone abzubauen. Acyl-Homoserinlaktone sind Kommunikationsmoleküle, die einer großen Anzahl gramnegativer Bakterien als Signalsysteme dienen, mit denen die Mikroorganismen die Ausbildung von Virulenzfaktoren und Biofilmen steuern. Über die soge-nannten Quorum-Sensing-Signalsysteme (QS) koordinieren Bakterien ihre Aktivitäten und bilden so synergistisch agierende Gemeinschaften. Eine Reihe von Quorum-Sensing spal-tenden Enzymen konnten bereits in Pro- und Eukaryonten identifiziert werden. Es ist möglich, dass die Paraoxonasen PON1, PON2 und PON3 ebenfalls als Quorum-Sensing spaltende Enzyme, sogenannte Quorum-Quenching-Enzyme, agieren und so den Organismus im kontinuierlichen Kampf gegen Infektionen unterstützen. Eine Expression von Paraoxonasen in verschiedenen humanen Geweben war zu Beginn der Arbeit bereits bekannt. Über eine mögliche Expression in primären Keratinozyten lagen je-doch noch keine Erkenntnisse vor. Ziel der Arbeit war die Untersuchung einer möglichen PON-Expression in primären Keratinozyten. Hierzu wurden humane Keratinozyten zuerst sorgfältig aus menschlichen Vorhäuten isoliert, aufgearbeitet, kultiviert und anschließend mit den entsprechenden Zytokinen, Bakterienüberstände von Pseudomonas aeruginosa oder durch die QS-Moleküle 3OC12-HSL stimuliert.Zum indirekten Expressionsnachweis der PON-Enzyme wurde mRNA aus den primären Keratinozyten isoliert und mittels reverser Transkription in cDNA umgeschrieben. Durch kon-ventionelle PCR und „real-time“-PCR wurde dann die Genexpression der PON-Enzyme untersucht. Eine PON1-Expression durch primäre Keratinozyten konnte nicht beobachtet werden. Es zeigte sich hingegen eine hohe PON2-Expression sowie eine moderate PON3-Expression. Bei konstanter PON2-Synthese durch primäre Keratinozyten konnte eine Induk-tion oder Hemmung der PON2-Expression weder durch von außen auf die Zellen gegebenes IL17, IL-1 Beta, TNF-Alpha, IL-1-Alpha, TGF-Alpha, IFN-Gamma noch durch Bakterienüberstände von Pseudomonas aeruginosa oder durch die QS-Moleküle 3OC12-HSL provoziert werden. Durch immunhistologische Anfärbung von Paraffinschnitten und Kryoschnitten menschlicher Haut konnte PON2 auf Proteinebene nachgewiesen werden. Die immunhistologischen Prä-parate zeigten außerdem eine PON2-Expression in den Sebozyten der Talgdrüsen und in den Epithelien ekkriner Schweißdrüsen. Diese PON2-Bildung ließ sich ebenfalls auf RNA- bzw. cDNA-Ebene durch Versuche mit Sebozytenkulturen nachweisen. Auch hier konnte eine Expressionsinduktion oder Hemmung durch von außen auf die Zellkulturen gegebenes TNF-Alpha, IL-1Beta oder IL-17 nicht beobachtet werden. Die vorliegenden Ergebnisse sprechen für eine konstitutive PON2-Expression in primären Keratinozyten und in Sebozyten. Eine Beteiligung von PON2 an der angeborenen Abwehr der Haut ist als sehr wahrscheinlich anzusehen.

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Babucke, Sarah: Untersuchungen zur Expression der Paraoxonasen 1, 2 und 3 in Keratinozyten. 2010.

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