Dokument: Signal Transduction Pathways Induced by the Anti-Psoriatic Drug Anthralin in Cultured Human Keratinocytes

Titel:	Signal Transduction Pathways Induced by the Anti-Psoriatic Drug Anthralin in Cultured Human Keratinocytes
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2630
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20031002-000630-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Beyerle, Astrid [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,28 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Dr. h.c. Ruzicka, Thomas [Gutachter] Prof. Dr. Dr. Nürnberg, Bernd [Gutachter]
Stichwörter:	Anthralin, Signaltransduktion, MAP-Kinase, c-jun-N-terminale Proteinkinase, EGF-Rezeptor, humane Keratinozyten, periphere Blut mononukleäre Zellen, Lipidperoxidation, Reaktive Sauerstoff Speziesanthralin, signal transduction, MAP kinase, c-jun-N-terminal protein kinase, EGF-receptor, human keratinocytes, peripheral blood mononuclear cells, lipid peroxidation, reactive oxygen species
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Der genaue zelluläre Wirkmechanismus des Anthralins, eines der wirksamsten topischen Antipsoriatika, ist trotz zahlreicher wissenschaftlicher Untersuchungen in den letzten Jahrzehnten noch nicht vollständig aufgeklärt. In der vorliegenden Arbeit wurden daher in der humanen Keratinozytenkultur Signaltransduktionswege nach Anthralin-Exposition untersucht; bei spezifischen Fragestellungen außerdem der Einfluss von Anthralin auf periphere mononukleäre Blutzellen (PBMC). Es konnte gezeigt werden, dass Anthralin deutliche Effekte auf humane Keratinozyten (HK) und PBMC ausübt, indem es eine starke Induktion der Lipidperoxidation (LPO) bewirkt und zeit- und konzentrationsabhängig die c-jun-N-terminal-Protein-Kinase-Signal-Kaskade (JNK) aktiviert, einen v.a. durch Stress induzierten Signaltransduktionsweg. Die Induktion der LPO wurde innerhalb weniger Minuten beobachtet; halb-maximale LPO-Messwerte wurden in PBMC mit 10-fach niedrigeren Anthralin-Konzentrationen als in HK erreicht (0,3 μM versus 3 μM). Im Vergleich zu HK wurde eine JNK-Aktivierung in PBMC schon bei einer ungefähr 40-fach niedrigeren Anthralin-Dosis demonstriert (5 μM versus 200 μM). In beiden Zelltypen wurde die JNK-Aktivierung durch ausgewählte Inhibitoren der LPO (N-Acetylcystein, Ascorbinsäure-6-Palmitat, n-Propylgallat) verhindert. Die vorliegenden Ergebnisse identifizieren Anthralin damit als einen starken Induktor der JNK-Aktivierung in HK und PBMC und zeigen weiterhin, dass die JNK-Aktivierung durch LPO vermittelt wird. Dies ist eine der ersten und sehr membrannah liegenden zellulären Antworten, die bisher im Zusammenhang mit Anthralin nachgewiesen wurden. Die höhere Sensitivität der PBMC für Anthralin deutet weiterhin darauf hin, dass die Wirkung des Anthralins, zumindest teilweise, durch stress-induzierende Effekte auf PBMC vermittelt wird. Als weitere Signaltransduktionsmechanismen, die eine wichtige Rolle im Rahmen zellulärer Proliferation und des Zellüberlebens spielen, wurden die Phosphorylierung des Epidermalen Wachstumsfaktor Rezeptors (EGFR) sowie die Aktivierung der extrazellulär regulierten Kinasen (ERK1 und ERK2) in HK nach Anthralin-Behandlung untersucht und eine zeit- und konzentrationsabhängige Aktivierung nachgewiesen. Es konnte gezeigt werden, dass dieser Vorgang durch reaktive Sauerstoff-Spezies als wichtige membrannah liegende Mediatoren vermittelt wird: 1) Mittels eines spezifischen in vitro Messansatzes wurde eine zeitabhängige Bildung von Wasserstoffperoxid (H2O2) nachgewiesen. 2) Es besteht eine Korrelation zwischen zeitabhängigem Anstieg der Anthralin-induzierten EGFR-Phosphorylierung und der H2O2-Bildung. 3) Strukturell voneinander unabhängige Antioxidantien inhibieren die Anthralin-induzierte ligandenunabhängige EGFR-Phosphorylierung. Diese Ergebnisse identifizieren H2O2 somit als wichtigen Mediator für die ligandenunabhängige Phosphorylierung des EGFR und die Induktion nachfolgender Signaltransduktionskaskaden nach Anthralin-Behandlung. Over years of research, it has been reported that anthralin, one of the most efficacious topical psoriasis treatments, inhibits key cellular enzymes, exerts antiproliferative and antirespiratory activity, demonstrates cytotoxic capacity and shows effects on mitochondria, inhibits DNA replication and repair synthesis and changes keratinocyte differentiation. In addition, modulation of skin phagocyte activity and suppression of immune responses have been reported following anthralin exposure. Furthermore, it has been observed that anthralin treatment results in altered cell-surface receptor functioning. To further elucidate anthralin?s effects and biochemical mechanisms of action, signal transduction pathways were investigated in human keratinocytes (HK) and in specific experiments in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) after anthralin treatment. It was demonstrated that anthralin exerts potent effects on keratinocytes and mononuclear cells through strong induction of lipid peroxidation and c-jun-N-terminal protein kinase (JNK) activation, a stress-induced signal transduction pathway. Lipid peroxidation was observed rapidly within minutes, and half-maximal levels of lipid peroxidation were reached at a 10-fold lower concentration of anthralin for PBMC versus normal keratinocytes. JNK activation was detected in PBMC at an approximately 40-fold lower anthralin dose compared to keratinocytes. In both cell types, selected inhibitors of lipid peroxidation prevented JNK activation. These findings identify anthralin as a novel and potent inducer of JNK activation and demonstrate that JNK activation is mediated, at least in part, by lipid peroxidation which is among the earliest and most proximate, membrane-related responses to anthralin yet described. To further investigate signal transduction mechanisms involved after anthralin treatment, the epidermal growth factor receptor/extracellular regulated kinase1/2 (EGFR/ERK1/2) pathway that plays a critical role in cellular proliferation and cell survival was examined. Anthralin treatment induced time- and concentration-dependent phosphorylation of EGFR and ERK1/2 activation in primary human keratinocytes. Several lines of evidence show that this process is mediated by reactive oxygen species. First, anthralin induces time-dependent generation of H2O2 as assessed by a specific in vitro assay. Second, a correlation was found between time-dependent increase in anthralin-induced EGFR phosphorylation and H2O2 generation. Third, several structurally different antioxidants inhibited EGFR phosphorylation induced by anthralin. The epidermal growth factor receptor-specific tyrosine kinase inhibitor PD153035 abrogated anthralin-induced EGFR phosphorylation and activation of ERK1/2. These findings establish the following sequence of events: 1) H2O2 generation, 2) epidermal growth factor receptor phosphorylation, and 3) extracellular-regulated kinase activation. These data identify anthralin-induced reactive oxygen species, and more specifically H2O2, as an important upstream mediator required for ligand-independent epidermal growth factor receptor phosphorylation and downstream signaling.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	02.10.2003
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	08.08.2003
Datum der Promotion:	08.08.2003