Ageing-related molecular changes of the skin on the protein level: an immunohistochemical study

Abstract

Introduction: Our planet hosts an ageing community. Ageing is a complex process that results in dysfunction or a decline of function of many systems. Skin ageing is the most apparent form of ageing and could reflect ageing of inner organs. Being a mirror of the body, skin is a major target of ageing research. Methodology: Immunohistochemistry was used to evaluate molecular changes at the protein level for some of the molecules involved in different possible mechanisms of the ageing process, namely the innate immunity signalling, tumorigenesis, inflammation and the stress response regulation systems. Skin samples used in this study were obtained from the skin of 42 healthy individuals of different ages. The expression of the investigated molecules (corticotropin-releasing hormone, corticotropin-releasing hormone receptors 1 and 2, corticotropin-releasing hormone-binding protein, peroxisome proliferator-activated receptors-alpha, gamma and delta, Toll-like receptor 4, interleukins 6 and 8) was localized in the skin using immunohistochemistry and evaluated using a semiquantitative evaluation method. Results: The molecules studied were expressed in almost all skin compartments and exhibited significant ageing-associated changes in epithelial tissues, mostly in the sebaceous glands, the sweat glands and the epidermis. Ageing-associated up-regulation was detected for corticotropin-releasing hormone-binding protein, corticotropin-releasing hormone receptor 1 and peroxisome proliferator-activated receptor delta, interleukin 6 and IL-8. Moreover, ageing-associated down regulation was detected for Toll-like receptor 4 and peroxisome proliferator-activated receptor alpha. Conclusion: This study could explain a part of the physiology of the ageing process. The results obtained confirmed the presence of independent neuroendocrine system, innate immunity and lipid metabolism systems in the skin. They also indicated an interaction between different pathways of ageing, namely defective stress and down-regulated innate immunity responses and activation of the tumorigenesis pathway, especially apparent in the sebaceous glands.

Einleitung: Unser Planet beherbergt eine alternde Gesellschaft. Alterung ist ein komplexer Prozess, der den Niedergang der Funktion oder eine Dysfunktion vieler Systeme beinhaltet. Die Hautalterung ist die offensichtlichste Form der Alterung und könnte die Alterung der inneren Organe widerspiegeln. Als Spiegel des Körpers ist die Haut ein wichtiges Ziel für die Altersforschung. Methodik: Immunhistochemische Untersuchung sollten die molekularen Veränderungen einiger Moleküle der verschiedenen möglichen Alterungsprozessmechanismen auf Proteinebene bewerten. Solche Mechanismen sind nämlich die angeborenen Signalwege der Immunität, die Tumorentstehung, Entzündungen und die Regelsysteme der Stressreaktion. Die Hautproben dieser Arbeit wurden von 42 gesunden Personen unterschiedlichen Alters gewonnen. Die Expression der untersuchten Moleküle (Corticotropin freisetzendes Hormon, Corticotropin freisetzendes Hormon-Rezeptoren 1 und 2, Corticotropin freisetzendes-Hormon-Bindungsprotein, Peroxisom-Proliferator-Aktivierte Rezeptoren-alpha, gamma und delta, Toll-like Rezeptor 4, Interleukin 6 und 8) wurden in der Haut mit einer semiquantitativen Bewertungsmethode lokalisiert und bewertet. Ergebnisse: Die untersuchten Moleküle wurden in fast alle Hautkompartimente nachgewiesen. Eine signifikante alterungsbedingte Änderung der Expression in epithelialen Geweben, insbesondere in den Talgdrüsen, Schweißdrüsen und der Epidermis wurde bemerkt. Eine alterungsbedingte Steigerung der Expression wurde für Corticotropin freisetzendes-Hormon-Bindungsprotein, Corticotropin freisetzendes Hormon-Rezeptor 1 und Peroxisom Proliferator-aktivierte Rezeptor-delta, Interleukin 6 und Interleukin 8 bemerkt. Darüber hinaus wurde für den Toll-like-Rezeptor 4 und den Peroxisom-Proliferator-Aktivierte Rezeptor-alpha eine alterungsbedingte Herunterregulierung festgestellt. Schlussfolgerung: Die erhaltenen Ergebnisse zeigen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Alterungswegen, nämlich einer fehlerhaften Stressreaktion und einem abwärtsregulierten Signalwege der angeborenen Immunität und einer Aktivierung der Tumorgenese-Signalwege, besonders deutlich in den Talgdrüsen.