Atopic dermatitis is one of the most common chronic dermatological diseases with a prevalence of 10–20% in children and of 1–3% in adults. Previous studies have demonstrated a correlation between AD and an abnormal expression of skin barrier genes in both lesional and non-lesional skin. Various studies have also highlighted the pivotal role of the cytokines of IL-1 family in the pathogenesis of AD. Furthermore, it has been reported that an acute barrier disruption leads to an increase of TEWL and alters the expression of structural skin barrier proteins. Additionally, skin irritation caused by tape stripping promotes skin immunoreactivity by inducing the expression of inflammatory mediators including members of IL-1 family. In this thesis, the expression of skin barrier genes and cytokines of the IL-1 family in lesional, non-lesional AD skin and healthy skin was studied. The main aim was to investigate the role of acute skin barrier disruption (caused by repeated tape stripping) on the expression of barrier genes and IL-1 cytokines in the human epidermis. The mRNA and protein expression of skin barrier genes (such as claudin-1, filaggrin, loricrin) as well as of IL-1 cytokines (e.g. IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-33) were evaluated in skin samples by using qRT-PCR and immunohistochemistry. Our results show that the tight junction protein Cldn-1 (at mRNA and protein levels) was down-regulated in lesional and non-lesional AD skin in comparison with the healthy skin. The mRNA expression of IL-18 was not altered in lesional and non-lesional skin of AD patients versus HC, but the IL-18 protein levels were higher in lesional and non-lesional AD skin than in healthy skin. Skin barrier disruption by tape stripping led to an increase of the mRNA expression of Cldn-1 (not statistically significant) and to a decrease of mRNA expression of filaggrin and loricrin in AD patients. In addition, after skin barrier disruption the mRNA levels of IL-18 remained unchanged, but the IL-18 protein levels were higher (not statistically significant) in AD patients. In conclusion, expression of skin barrier genes and members of the IL-1 family are altered in lesional and non-lesional skin from AD patients and upon skin irritation. The challenge for the future is to better understand the molecular pathways that regulate epidermal TJ in atopic skin and to define better the IL-1-mediated signalling cascades involved in AD. This approach may provide novel therapeutic approaches in AD.
Die atopische Dermatitis ist eine der häufigsten chronisch entzündlichen Hauterkrankungen (Prävalenz in Industrieländern: 10–20% aller Kinder und 1–3% der Erwachsene). Frühere Studien zeigen eine Assoziation zwischen der AD und einer veränderten Genexpression von Strukturproteinen in läsionaler and nicht-läsionaler atopischer Haut. Verschiedene Studien deuten auch auf eine zentrale Rolle von Zytokinen der IL-1-Familie in der Pathogenese der AD hin. In klinischen Studien konnte gezeigt werden, dass die akute Störung der Hautbarriere zu einem Anstieg TEWL führt und die Expression der Strukturproteine beeinflusst. Die Hautirritation nach Tesafilm-Abriss (Tape stripping) fördert die Immunreaktivität und induziert die Expression von Entzündungsmediatoren, einschließlich der Zytokine der IL-1-Familie. Im Rahmen dieser Promotionsarbeit wurde die Expression von epidermalen Strukturproteinen und Botenstoffen der IL-1 Zytokin-Familie vergleichend zwischen betroffener und nicht betroffener Haut von AD Patienten sowie gesunder Haut untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt war die Untersuchung des Einflusses einer akuten Störung der Hautbarriere (verursacht durch wiederholten Tesafilm-Abriss) auf die Expression der Strukturproteine und die IL-1-Zytokine in der Epidermis. In Hautproben von rekrutierten Patienten wurde die mRNA- und Proteinexpression von Strukturproteinen (wie Claudin-1, Filaggrin, Loricrin) sowie der IL-1-Zytokine (z. B. IL-1α, IL-1β, IL-18, IL-33) mittels qRT-PCR und Immunhistochemie bestimmt. Zusätzlich wurde der TEWL vor dem Tesafilm-Abriss, direkt nach dem Tesafilm-Abriss und drei Stunden nach dem Tesafilm-Abriss bei den AD Patienten und der Kontrollgruppe gemessen. Die Ergebnisse der vorliegenden Promotionsarbeit zeigten, dass die mRNA- und Proteinexpression des Tight Junction-Proteins Claudin-1 in läsionaler und nicht läsionaler atopischer Haut im Vergleich zu gesunder Haut herunterreguliert war. Die mRNA-Expression von IL-18 zeigte keine Veränderung in läsionaler und nicht-läsionaler atopischer Haut im Vergleich zu der gesunden Haut. Jedoch wurde eine erhöhte IL-18 Proteinexpression in läsionaler und nicht-läsionaler atopischer Haut verglichen mit der gesunden Haut festgestellt. Weiterhin zeigte sich bei AD-Patienten eine Zunahme (nicht statistisch signifikant) der Genexpression von Claudin-1 und eine Abnahme der Genexpression von Filaggrin und Loricrin nach Tape stripping. Interessanterweise war die Genexpression von IL-18 stabil, jedoch wurde eine erhöhte Proteinexpression von IL-18 (nicht statistisch signifikant) bei AD Patienten vor versus nach Tape stripping festgestellt. Zusammenfassend findet sich eine veränderte Expression von epidermalen Strukturproteinen und der Zytokine der IL-1-Familie als Alarmsignatur nach einer Hautirritation in atopischer Haut. Die Regulation der Strukturproteine nach Hautirritation und die IL-1-vermittelten Signalkaskaden sollten zukünftig genauer untersucht werden. Ein besseres Verständnis der pathophysiologischen Grundlagen der AD stellt die Basis für die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze dar.
