Hauterkrankungen: Vielschichtiges Zusammenspiel

30. Juli 2013
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Eine aktuelle Studie zeigt, wie das Teilungsverhalten von Hautzellen durch einen spezifischen Rezeptor an der Zelloberfläche (Insulin- und IGF-1-Rezeptor) und ein regulierendes Protein im Zellkern (p63) gesteuert wird.

Die Erkenntnisse der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Carien Niessen von der Klinik für Dermatologie und Venerologie an der Uniklinik Köln sind von Bedeutung für das Verständnis und damit die Therapiemöglichkeiten von Hautkrankheiten wie Hautkrebs, Schuppenflechte, entzündlichen Hauterkrankungen und auch selteneren Krankheiten wie Ichthyosis.

Die Haut dient als Schutzbarriere gegen äußere Einflüsse. Sie besteht aus mehreren Schichten von Zellen, die alle aus der untersten Zellschicht durch Teilung und Differenzierung entstehen. Im Laufe der Zeit schieben sich so ältere Zellen nach oben, während von unten neue Zellen nachgebildet werden. Der Aufbau der Schichten wird durch das Regulatorprotein p63 im Inneren des Zellkerns kontrolliert, indem es die Teilungsrate der unteren Zellen, ihre Differenzierung und Orientierung bestimmt. Einzelne Zellen der unteren Schicht können sich nach oben teilen (asymmetrisch) und so die darüber liegenden Schichten aufbauen. Bislang war nur wenig darüber bekannt, wie genau das Protein p63 diese asymmetrischen Zellteilungen reguliert.

Wie Prof. Dr. Carien Niessen und ihr Team bereits in früheren Studien herausfanden, gibt es an der Oberfläche der Hautzellen einen Rezeptor, der eine wichtige Rolle in der Entstehung neuer Zellen durch die Teilung der in der untersten Schicht liegenden Hautzellen spielt. Dieser Insulin- und IGF-1-Rezeptor (IR/IGF-1) wird durch den zugehörigen Wachstumsfaktor IGF-1 oder in geringerem Ausmaß auch durch Insulin aktiviert. IGF-1 steht für Insulin-like Growth Factor 1, ein Wachstumsfaktor, der von der Leber ins Blut abgegeben wird und an vielen Organen den Stoffwechsel und das Wachstum der Zellen anregt. Seine Benennung erfolgte aufgrund seiner strukturellen Ähnlichkeit zu Insulin.

Wichtiger Schritt

Neue Erkenntnisse gewannen Prof. Niessen und ihr Team nun über das Zusammenspiel des Insulin/IGF-1-Rezeptors, des p63-Regulatorproteins und der sogenannten Forkhead-Proteinen (FoxO-Proteine): Binden die Wachstumsfaktoren oder Insulin an den zugehörigen Insulin/IGF-1-Rezeptor an der Zelloberfläche, löst das eine Reihe von Prozessen im Inneren der Zelle aus, an deren Ende die reguläre Teilung der Zelle steht. Im Detail heißt das, dass das Protein p63 im Zellkern an die DNA anbindet und bestimmte Gene aktiviert, die für die Teilung wichtig sind. Im Zellkern befinden sich zudem auch sogenannte FoxO-Proteine, die an p63 binden können. Durch das Signal des IGF-1-Rezeptors werden diese FoxO-Proteine so modifiziert, dass sie den Zellkern verlassen. Die zur Zellteilung nötigen Gene können aktiviert werden und in der Folge teilt sich die Zelle.

Bleibt jedoch das durch den IGF-1-Rezeptor ausgelöste Wachstumssignal aus, werden die FoxO-Proteine nicht mehr modifiziert und können den Zellkern nicht mehr verlassen. Sie bleiben an das Protein p63 gebunden und unterdrücken die Zellteilung. Als Folge können keine neuen Zellen, die nach oben wandern, gebildet werden. Der normale Schichtaufbau der Haut ist gestört. Für CECAD sind diese Erkenntnisse ein wichtiger Schritt im Verständnis und für die Therapie von schweren Hauterkrankungen wie Krebs oder Schuppenflechte.

Originalpublikation:

Insulin/IGF-1 Controls Epidermal Morphogenesis via Regulation of FoxO-Mediated p63 Inhibition
Carien M. Niessen et al.; Developmental Cell, doi: 10.1016/j.devcel.2013.05.017; 2013

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