Die Bedeutung der nikotinischen Acetylcholinrezeptoren in atopischer Dermatitis

Abstract

Die Haut besitzt ein cholinerges System, welches aus Acetylcholin (ACh) synthetisierenden Enzymen sowie aus Transportern und Rezeptoren für ACh besteht. In der Haut finden sich hohe Konzentrationen von ACh. Dieses wird von Keratinozyten, Nervenfasern, ekkrinen Drüsen, Zellen des Gefäßendothels und von Leukozyten freigesetzt und kann dann an die muskarinischen (MR) und nikotinischen ACh Rezeptoren (nAChR) auf Kerationzyten, dermalen Fibroblasten und Drüsenzellen binden. Die Stimulation dieser Rezeptoren spielt eine große Rolle für die Motilität, das Wachstum und die Differenzierung der Kerationzyten und Fibroblasten.In der Haut von Patienten die an atopischer Dermatitis (AD) leiden, zeigen sich Veränderungen in diesem System. Es konnte gezeigt werden, dass die Haut dieser Patienten eine höhere Konzentration von ACh enthält und dass die sensible Antwort auf ACh gegenüber der gesunden Haut verändert ist.Um herauszufinden welche Rolle die nAChR in der Pathogenese der AD spielen, wurde die mRNA-Expression und die Lokalisation der neuronalen nAChR-a-Untereinheiten in Hautbiopsien von läsionaler und non-läsionaler AD-Haut sowie von gesunden Probandenmittels real-time RT-PCR und Immunhistochemie untersucht. Die immunhistochemischen Daten zeigten, dass die nAChR-a-Untereinheiten 3, 5, 7, 9 und 10 in vielen neuronalen und non-neuronalen Zellen der gesunden und der AD-Haut vorhanden sind. Zusätzlich konnten einzelne Untereinheiten zum ersten Mal in Nervenfasern und Blutgefäßen der Haut nachgewiesen werden. In der real-time RT-PCR konnten wir außerdem die mRNAs der Untereinheiten 3, 5, 7, 9 und 10 nachweisen. Dabei zeigte sich eine von der Entzündungsreaktion unabhängige, reduzierte mRNA-Expression der a-Untereinheiten 3, 7, 9 und 10 in läsionaler wie non-läsionaler Haut von AD-Patienten. Im Vergleich zwischen läsionaler und non-läsionaler AD-Haut konnten Unterschiede für die mRNA-Expression der Untereinheiten 3, 9 und 10 gezeigt werden. Ein signifikanter Unterschied in der Expression der a9-Untereinheit war nur dann zu erkennen, wenn die Biopsie von AD-typischen Lokalisationen wie der Ellen- und Kniebeuge entnommen wurde. Die Erhöhung der mRNA-Expression der a3-Untereinheit in der läsionalen Haut war mit einer vermehrten Anzahl an a3-positiven Keratinozyten in der Epidermis verbunden. Für die a-Untereinheiten 9 und 10 zeigte sich unterdessen eine gegenläufige Regulation zwischen mRNA-Expression und immunhistochemischen Ergebnissen.Im Vergleich zwischen intrinsischem, extrinsischem und gemischtem AD-Typ sowie zwischen Geschlecht und Rauchern/Nichtrauchern konnten in unserer Studie keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Expression von nAChR-a-Untereinheiten festgestellt werden.Obwohl sich in der AD-Haut eine generelle Verminderung der mRNA-Expression der a-Untereinheiten 3, 7, 9 und 10 gegenüber der Haut von gesunden Kontrollprobanden zeigte, konnten Veränderungen auf Proteinebene nur für die läsionale AD-Haut festgestellt werden.Während die Veränderungen in der läsionalen AD-Haut auch eine Folge der Inflammation sein können, weist die generelle Verminderung der mRNA-Expression in der AD-Haut auf eine höhere Anfälligkeit für Störungen der Hautbarrierefunktion sowie für Triggerfaktoren von Entzündung und Ekzem hin. The skin contains a cholinergic signalling system which consists of synthesizingenzymes, transporters and receptors for acetylcholine (ACh). High amounts of ACh are present in the skin, and ACh, synthesized and released from keratinocytes, nerve fibres, eccrine glands, vascular endothelial cells and leukocytes, interacts with muscarinic (MR) and nicotinic ACh receptors (nAChR) on keratinocytes, skin fibroblasts, sebocytes and eccrine glands. Receptor stimulation is important for motility, growth and differentiation of keratinocytes and fibroblasts.The cutaneous cholinergic system is modulated in atopic dermatitis (AD). Theskin of AD patients contains higher amounts of ACh and shows changes in thesensitivity to ACh.To understand the role of nAChR in the pathogenesis of AD we investigatedthe mRNA-expression and localisation of neuronal nACHR-alpha-subunits in AD byreal-time RT-PCR and immunohistochemistry using biopsies from lesional andnon-lesional areas of AD skin and skin biopsies from healthy control persons. Our immunohistochemical data demonstrate the presence of the nAChR-a-subunits 3,5, 7, 9 and 10 in a variety of neuronal and non-neuronal cells of healthy and ADskin and provide the first description of individual subunits in the skin vasculature and nerve fibres. The mRNAs for the alpha-subunits 3, 5, 7, 9 and 10 were detected in healthy and AD skin. mRNA-Expression of the subunits 3, 7, 9 and 10 was generally reduced in the skin of AD patients. Differences in the subunit-mRNA levels between lesional and non-lesional skin were obtained for the alpha-subunits 3, 9 and 10 with reciprocal changes of the mRNA levels of the alpha3- and alpha10-subunits. An increase of the alpha-subunit mRNA was present in lesional areas of the cubital and popliteal region. The higher alpha3-mRNA level of lesional areas was accompanied by an increased number of alpha3-immunoreactive keratinocytes in the lesional epidermis.Immunohistochemical alterations in the lesional AD-skin were also foundfor the alpha-subunits 9 and 10, but unlike 3 immunohistochemistry and PCR of these subunits showed reciprocal results. No differences in the mRNA-expression of the alpha-subunits could be found between the groups of extrinsic, intrinsic or mixed AD-types, between gender and smoker/non-smoker.Even though AD-skin showed a general reduction of mRNA-levels of the alpha-subunits 3, 7, 9 and 10, regardless if it was lesioned or non-lesioned, alterations on protein-level were only found in the lesional AD-skin. While the diversification in lesional AD-skin could be a result to the inflammation, the general decrease of mRNA-levels in AD-skin might contribute to a higher susceptibility to triggers of inflammation, eczema and changes in skin s barrier function.