Epidermis-Erneuerung: Wichtige Funktion von Interleukin-38 entdeckt

Eine Studie der Universität Genf, Schweiz, hat einen Mechanismus aufgedeckt, mit dem Interleukin-38 Kondensate bildet, die offenbar bei der Hauterneuerung eine wichtige Rolle spielen.

Die Mechanismen, die der Hauterneuerung zugrunde liegen, sind noch wenig bekannt. Interleukin-38 (IL-38), ein Protein, das an der Regulierung von Entzündungsreaktionen beteiligt ist, könnte hier einen entscheidenden Beitrag leisten. Ein Team der Universität Genf (UNIGE) hat es zum ersten Mal in Form von Kondensaten in Keratinozyten, den Zellen der Epidermis, beobachtet. Das Vorhandensein von IL-38 in diesen Aggregaten ist in der Nähe der Hautoberfläche, die dem Luftsauerstoff ausgesetzt ist, verstärkt. Dieser Prozess könnte mit der Einleitung des programmierten Keratinozyten-Todes, einem natürlichen Vorgang in der Epidermis, zusammenhängen. Die Studie, die in „Cell Reports“ veröffentlicht wurde, könnte neue Perspektiven für die Erforschung der menschlichen Epidermis und der sie betreffenden Krankheiten eröffnen.

„Die Art und Weise, in der sich die Epidermis ständig erneuert, ist gut dokumentiert. Die Mechanismen, die diesen Prozess steuern, sind jedoch noch immer nicht vollständig verstanden“, erklärt Gaby Palmer-Lourenço, außerordentliche Professorin an der medizinischen Fakultät der UNIGE und Hauptautorin der Studie.

Eine unerwartete Rolle

IL-38 ist für seine Rolle bei der Regulierung von Entzündungsreaktionen bekannt, und sein Vorhandensein in Keratinozyten wurde früher mit der Aufrechterhaltung des Immungleichgewichts der Haut in Verbindung gebracht. „In Keratinozyten in vivo haben wir festgestellt, dass IL-38 Kondensate bildet, spezialisierte Proteinaggregate mit spezifischen biochemischen Funktionen, ein Verhalten, das für dieses Protein nicht bekannt war“, berichtet Gaby Palmer-Lourenço. Noch interessanter ist, dass die Menge an IL-38 in diesen Kondensaten umso größer war, je näher die Keratinozyten an der Hautoberfläche lagen.

Reaktion auf oxidativen Stress

Die Blutgefäße enden in der unter der Epidermis liegenden Hautschicht. Daher ist die Menge an Sauerstoff, die den Keratinozyten zur Verfügung steht, in den basalen Schichten der Epidermis geringer als in den oberen Schichten, die direkt der uns umgebenden Luft ausgesetzt sind. Doch obwohl er für die Aufrechterhaltung der Zellfunktionen notwendig ist, verursacht Sauerstoff auch oxidativen Stress, indem er freie Radikale bildet, reaktive Moleküle, die die Zelle gefährden. „Wir konnten zeigen, dass oxidativer Stress unter Laborbedingungen tatsächlich zur Kondensation von IL-38 führt“, bestätigt Alejandro Díaz-Barreiro, Postdoktorand an der UNIGE-Fakultät für Medizin und Erstautor der Studie.

„Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass die zunehmende Sauerstoffkonzentration in der Nähe der Epidermisoberfläche die Bildung von Proteinkondensaten fördert und den Keratinozyten signalisiert, dass sie sich an der richtigen Stelle befinden, um in den Zelltod einzutreten“, so Palmer-Lourenço weiter. Diese Hypothese liefert neue Hinweise zur Entschlüsselung der Mechanismen der epidermalen Erneuerung. Sie könnte auch den Weg für ein besseres Verständnis der pathologischen Mechanismen ebnen, die bestimmten Hautkrankheiten wie Psoriasis oder Atopischer Dermatitis zugrunde liegen. Diese Fragen werden von der Forschergruppe in künftigen Studien weiter untersucht.

Alternative zu Tiermodellen

Díaz-Barreiro arbeitet bereits am nächsten Schritt: „In dem Modell, das wir bisher verwendet haben, wurden die Auswirkungen von oxidativem Stress künstlich in einer einzigen Schicht von Keratinozyten induziert, ein Szenario, das sich von der tatsächlichen Situation in der Haut unterscheidet. Wir entwickeln daher ein neues experimentelles System zur Anwendung von Sauerstoffgradienten auf die in vitro rekonstituierte menschliche Epidermis. In diesem Modell wird nur die Hautoberfläche der Umgebungsluft ausgesetzt, während die anderen Schichten geschützt sind. So können wir die Auswirkungen von oxidativem Stress auf die Erneuerung der Epidermis im Detail untersuchen.“ Da dieses neue System eine präzisere Analyse menschlicher Zellen ermöglicht, bietet es eine Alternative zu Tiermodellen, die häufig für die Untersuchung von Hautbiologie und -krankheiten verwendet werden.