Abstract Haarfollikel stellen eine Unterbrechung der kontinuierlichen Barriere der Haut dar. Als Reservoir für topisch applizierte Substanzen, aber auch für eine mikrobielle Kolonisation ist u. a. das Infundibulum ein Ort intensiver Interaktion mit Umweltfaktoren. Antimikrobielle Peptide wie β-Defensine sind wichtige Abwehr- und Botenstoffe und haben zusätzliche regulatorische Funktionen. Ziel dieser Arbeit war es, die Expressionsmuster von β-Defensinen in Vellus (VHF)- und Terminalhaarfollikeln (THF) vergleichend zu analysieren und hieraus Schlussfolgerungen bezüglich weitergehender biologischer Funktionen zu ziehen. Haarfollikel-tragende Gewebeschnitte menschlicher Haut des behaarten Kopfes und der Retroaurikularregion wurden mittels immunhistochemischer und immunfluoreszierender Färbungen hinsichtlich der Expression der β-Defensine hBD-1, hBD-2, hBD-3 untersucht. Insgesamt wurden 148 Kryostatschnitte beurteilt (hBD-1 = 51, hBD-2 = 54, hBD-3 = 43). Die Auswertung der Lokalisation und Intensität der Färbungen erfolgte semiquantitativ unter Berücksichtigung der anatomischen Schicht des Follikels sowie der Tiefe der Kompartimente in der Haut, unterteilt in Infundibulum, Isthmus, infraseboglandulären und suprabulbären Bereich, Haarbulbus und Talgdrüse. In Bereichen, in denen von einer hohen immunologischen Aktivität ausgegangen werden kann, fanden wir in unserer Untersuchung eine entsprechend starke konstitutive Expression der drei β-Defensine, so in der distalen äußeren Wurzelscheide (ÄWS), um den Haarkanal herum und im Bereich der Einmündung der Talgdrüsengänge. Im Weiteren ergab sich ein deutlich differenziertes Bild. Eine maximale Expression von hBD-3 fand sich in der ÄWS im proximalen Follikel. Im Gegensatz dazu ließen sich hBD-1 und hBD-2 vorwiegend im distalen Follikel nachweisen. In der inneren Wurzelscheide des Haarfollikels wurden die drei β-Defensine in allen Haartypen sehr ausgeprägt exprimiert, aber mit unterschiedlichen Verteilungen. Als Besonderheit war in der Medulla (THF) eine stärkere Expression von hBD-1 und hBD-2 zu finden. Auch in der fibrösen Hülle und in der Grenzzone zwischen der äußeren und inneren Wurzelscheide konnte eine starke Immunfärbung von hBD-3 dargestellt werden. Sowohl in VHF als auch in THF wurden alle untersuchten β-Defensine exprimiert. Obwohl die Größendimensionen der Follikeltypen sehr unterschiedlich sind und eine unterschiedliche mikrobielle Kolonisierung angenommen werden muss, fanden sich keine grundsätzlichen Unterschiede in den Expressionsmustern. Die Funktion der Expression der immunstimulatorischen Moleküle hBD-1, hBD-2 und hBD-3 im distalen Haarfollikel entspricht der aus der interfollikulären Epidermis bekannten Funktion im Rahmen der natürlichen Immunabwehr. Die Expression von hBD-2 sowie hBD-3 in klar definierten Kompartimenten der tieferen Haarfollikelabschnitte weist neben der antimikrobiellen auf eine zusätzliche regulatorische Funktion hin. Molekulare Verknüpfungen mit Signalwegen, die u. a. an der Aufrechterhaltung des bulbären Immunprivilegs beteiligt sind, sind beschrieben, so dass die vorliegenden Befunde wichtige Anknüpfungspunkte für weitergehende Untersuchungen ergeben.
Abstract (englisch) Hair-follicles constitute disruptions of the continuous skin-barrier. Being a reservoir for topically applied substances but also for microbial colonization the infundibulum serves as a place of intensive interaction with environmental factors. Antimicrobial peptides like β-defensines are important defence- and messenger-molecules with regulative functions. The aim of this thesis was to compare the expression-pattern of β-defensines in vellus (VHF)- and terminal hair-follicles (THF) to draw conclusions regarding additional biological functions. Tissue-sections bearing hair-follicles of human hairy scalp and of the retroauricular area were analyzed for the expression of the β-defensines hBD-1, hBD-2 und hBD-3 using immunohistochemic and immunofluorescent stainings. A total of 148 cryosections were assessed (hBD-1=51, hBD-2=54, hBD-3=43). The semiquantitative evaluation of the localization and intensity of the stainings includes the anatomical layer of the follicle and the depth of the skin compartment, segmented into infundibulum, isthmus, infra-sebaceousglandular and supra-bulbar areas, hair- bulb and sebaceous gland. In areas of presumably high immunological activity i. e. in the distal part of the outer root sheath (ORS), around the hair- channel and near the junction of the sebaceous gland-ducts we detected a high constitutive expression of the three β-defensines. Further examinations revealed a more differentiated pattern. The highest expression of hBD-3 was found in the ORS of the proximal follicle, whereas hBD-1 und hBD-2 could be predominantly detected in the distal follicles. The three β-defensines were strongly expressed in the inner root-sheat of the hair-follicle of all hair- types, but with different distributions. As a special feature there was a stronger expression of hBD-1 and hBD-2 in the medulla. Additionally a strong immunological staining of hBD-3 was detected in the fibrotic cover and in border-zone between outer and inner ORS. All examined β-defensines were expressed in VHF as well as in THF. In spite of the different size dimension of the follicle-types and the presumably different microbial colonization no principal differences in the expression-patterns could be found. The function of the expression of the immunstimulatory molecules hBD-1, hBD-2 und hBD-3 in the distal hair-follicles is equivalent to the one in the interfollicular epidermis within the scope of the natural immune-defence. The expression of hBD-2 and hBD-3 in clearly defined compartments of deeper hair-follicle-parts refers to a regulative function beyond the antimicrobial properties. Molecular links to signal-pathways which are involved in the maintenance of the bulbar immune-privilege are described, revealing important links for further studies.
