Dokument: Die Rolle des Arylhydrokarbon Rezeptors bei der UVB-induzierten Apoptose
| Titel: | Die Rolle des Arylhydrokarbon Rezeptors bei der UVB-induzierten Apoptose | |||||||
| Weiterer Titel: | Role of aryl hydrocarbon receptor in UVB-induced apoptosis | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=27396 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20131129-093724-7 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Frauenstein, Katrin [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Krutmann, Jean [Gutachter] Prof. Dr. Hegemann, J. H. [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Arylhydrokarbon Rezeptor, Apoptose, Hautkrebs, UVB-Strahlung | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Ultraviolette (UV) Strahlung, insbesondere der UVB-Anteil, gehört zu den wichtigsten Umweltfaktoren, die zur Entwicklung von Nicht-Melanom-Hautkrebs (NMSC) führen kann. Zum Schutz vor der Entstehung von UVB-induzierten Mutationen leiten Keratinozyten mit irreparablen DNA-Schäden die Apoptose ein. Eine Erhöhung der Apoptoserate ist in den meisten Fällen mit einer verstärkten Beseitigung geschädigter Zellen und somit einer Hemmung von Initiation und Progression von Tumorerkrankungen der Haut verbunden. Kürzlich konnte gezeigt werden, dass der Arylhydrokarbon Rezeptor (AHR), ein wichtiger Regulator des Fremdstoffwechsels, eine bedeutende Rolle in der UVB-Stressantwort von Keratinozyten spielt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, neue Funktionen des AHR in der UVB-Stressantwort von humanen Keratinozyten zu identifizieren. In den verwendeten stabil transfizierten AHR-knockdown Keratinozyten (NCTC-shAHR) war im Vergleich zu den Leervektor-Kontrollzellen (NCTC-EV) der AHR-Signalweg eindeutig gehemmt. So konnte neben einer verminderten UVB-mediierten Induktion der bekannten AHR-Zielgene CYP1A1 und COX2, erstmals auch eine Beteiligung des AHR an der UVB-vermittelten Modulierung von IL-6 und PAI-2, zwei wichtigen Mediatoren der epidermalen Stressantwort, aufgezeigt werden. Die Hemmung des AHR mittels shRNA-Technik oder chemischen Inhibitors führte zu einer erhöhten Apoptoserate in UVB-induzierten humanen NCTC Keratinozyten. Diese anti-apoptotische Funktion des AHR konnte auch in einem entsprechenden SKH-1 Mausmodell beobachtet werden. Mechanistische Untersuchungen ergaben eine verminderte basale Expression von E2F1 und seinem Zielgen Checkpoint Kinase 1 (CHK1) in NCTC-shAHR Zellen. Durch eine Überexpression von E2F1 oder CHK1 in NCTC-shAHR Zellen konnte eine Reduktion der UVB-induzierten Apoptoserate auf Kontrollniveau erreicht und somit die Bedeutung von E2F1 und CHK1 für die anti-apoptotische Wirkung des AHR belegt werden. In weiterführenden Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Cyclin-dependent Kinase 2 (CDK2)-abhängige Autoregulation von E2F1 durch eine verstärkte Expression des endogenen CDK2-Inhibitors p27KIP1 in NCTC-shAHR Zellen unterbunden wird. Der identifizierte anti-apoptotische AHR-E2F1-CHK1-Signalweg könnte ein neuer Angriffspunkt hinsichtlich der NMSC-Prävention darstellen. Die Beobachtung, dass eine Hemmung des AHR ebenso die Apoptoserate von epithelialen Tumorzellen in der Gegenwart eines genotoxischen Chemotherapeutikums erhöhte, könnte darüber hinaus zur Entwicklung von neuen Behandlungsstrategien bei NMSC beitragen.Ultraviolet (UV) radiation, especially its UVB part, is the most important factor contributing to the development of non-melanoma skin cancer (NMSC). Exposure of keratinocytes to UV radiation results in initiation of apoptosis, a protective mechanism that eliminates cells harbouring DNA damage. A modulation of this process may influence the initiation and progression of UV-induced skin cancer. A few years ago, it was shown that the aryl hydrocarbon receptor (AHR), a ligand-activated transcription factor well known for its role as mediator of dioxin toxicity, is a critical regulator of UVB stress response in skin.
The aim of this work was to identify new functions of the AHR in human NCTC 2544 keratinocytes, an established non-tumorigenic in vitro model for keratinocyte biology. In stable transfected AHR-knockdown keratinocytes (NCTC-shAHR) AHR signaling was significantly repressed compared to the respective empty vector control cells (NCTC-EV). Between UVB-irradiated NCTC-EV cells and keratinocytes with impaired AHR signaling, there were significant alterations in the expression of PAI-2 as well as IL-6, two critical factors in the UVB response of keratinocytes and skin cancer biology. Both shRNA-mediated and chemical disturbance of AHR signaling resulted in a significantly higher apoptosis rate after UVB exposure, indicating that the AHR serves an anti-apoptotic function in human keratinocytes. Accordingly, epidermal cell death was more pronounced in UVB-exposed AHR-deficient than AHR-proficient SKH-1 hairless mice. The underlying molecular mechanism involves a loss of expression of E2F1 and its target gene checkpoint kinase-1 (CHK1), two critical components of the DNA damage response. Ectopic overexpression of both E2F1 and CHK1 in AHR-knockdown keratinocytes diminished the observed sensitization to UVB-induced apoptosis. Further mechanistic studies indicated that the AHR represses basal p27KIP1 expression to maintain E2F1 and CHK1 expression. The identified AHR-E2F1-CHK1 axis as a novel anti-apoptotic pathway in human keratinocytes could represent a putative target for chemoprevention of NMSC. The apoptosis-sensitizing effect of AHR inhibition was not restricted to non-tumorigenic keratinocytes but enhanced the susceptibility of keratinocyte-derived carcinoma cells to undergo apoptosis in response to a genotoxic agent, too. These findings indicate that inhibition of the AHR may also be a suitable approach to enhance the effectiveness of genotoxic chemotherapeutics in the treatment of NMSC. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Sonstige Einrichtungen/Externe » An-Institute » Institut für Umweltmedizinische Forschung (IUF) an der HHU | |||||||
| Dokument erstellt am: | 29.11.2013 | |||||||
| Dateien geändert am: | 29.11.2013 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 30.10.2012 | |||||||
| Datum der Promotion: | 17.01.2013 |
