Alter Bekannter in neuer Rolle

Haut schützen, Barrieren bilden

Um die Barrierefunktion der Haut zu gewährleisten, bedarf es einer gegenseitigen Regulierung von Verbindungen zwischen Hautzellen und einem Rezeptor für Wachstumsfaktoren.

Zellen in den obersten Hautschichten

Zellen in den obersten Hautschichten bilden enge Verbindungen (grau) aus um den Transport von Molekülen und Wasser zu regulieren. Die Kerne der Zellen sind hier eingefärbt. | Matthias Rübsam

Die Erkenntnisse der Forscher können helfen, die Folgen von entzündlichen Hautkrankheiten sowie der verminderten Hautbarrierefunktion im Alter zu verringern. Der Mechanismus wurde von Wissenschaftlern um Carien Niessen vom Exzellenzcluster CECAD für Alternsforschung in Köln beschrieben. Die Oberhaut ist unser wichtigster Schutz vor der Außenwelt. Unsere Fähigkeit zu überleben, hängt davon ab, dass sie intakt bleibt. Damit diese Barriere aufrechterhalten werden kann, muss jede einzelne Zelle wissen, was sie tut. Besonders schwierig ist dies in der Haut, die sich ständig selbst erneuert. Der Prozess, der dahinter steckt, ist bisher wenig verstanden.

Enge Verbindungen sind entscheidend

Entscheidend für die Bildung der Barriere sind besonders enge Verbindungen zwischen den Zellen. Die sogenannten „tight junctions“ verschließen den Zellzwischenraum und kontrollieren den Transport von Molekülen. Die Anlage für die tight junctions findet sich in allen Schichten der Haut, ausgebildet werden sie dennoch nur in der äußersten Schicht. „Warum das so ist, war bisher ein Rätsel“, so Matthias Rübsam, Hauptautor der Studie. „Mit neuen Mikroskopieverfahren konnten wir zeigen, dass der Rezeptor für einen bekannten Wachstumsfaktor, EGF, bei der Bildung der Barriere eine wichtige Rolle spielt. Eigentlich ist er für die Zellteilung zuständig ist und wurde bisher nur in den unteren Hautschichten beschrieben.“

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Kopplung löst ein Signal aus

Ein weiterer Aspekt hat mit einem neueren Feld der Zellforschung zu tun, der Mechanobiologie. „Ähnlich wie bei einer Zugkupplung, können auch die Zellen über Verbindungen untereinander spüren, ob Zug oder Druck auf ihnen lastet“, führt der Wissenschaftler weiter aus. „Diese Kopplung löst dann ein Signal aus, das den Rezeptor beeinflusst. Das Zusammenspiel des Kopplungsmechanismus´, des Rezeptors und der Barrieremoleküle muss im Gleichgewicht sein.“ Eine Störung dieses Gleichgewichts könnte verschiedene, bekannte Hautkrankheiten wie Neurodermitis oder Schuppenflechte auslösen. Die neue Erkenntnis, dass die Kopplungsmechanik und der Rezeptor zu dem Gleichgewicht beitragen, gibt einen Hinweis darauf, warum gängige, gegen den Rezeptor gerichtete Anti-Tumor-Therapien, starke Nebenwirkungen in der Haut auslösen. Mit diesem Wissen könnten die Folgen von Tumortherapien verbessert werden.

Die Studie, die in enger Zusammenarbeit mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns (Sara Wickström) und Universitäten in Yale (Aaron Mertz) und Tokyo (Masayuki Amagai, Akiharu Kubo) an Mäusen mit Defekten an der Hautbarriere durchgeführt wurde, erschien in der Fachzeitschrift Nature Communications. (idw, red)

 

Literatur:

Matthias Rübsam, Aaron F. Mertz, Akiharu Kubo, et al.: E-cadherin integrates mechanotransduction and EGFR signaling to control junctional tissue polarization and Tight Junction positioning. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-017-01170-7.