Etablierung eines humanen 3D Hautmodells für Pemphigus

Abstract

Pemphigus-Erkrankungen sind seltene schwerwiegende Autoimmunerkrankungen der Haut und/ oder Schleimhäute. Es kommt zur Bildung von Autoantikörpern gegen Desmoglein (DSG) 1 und/ oder DSG 3. DSG ist ein wichtiger Bestandteil von Desmosomen, welche für die Zelladhäsion innerhalb der Epidermis sorgen. Der Verlust der intraepidermalen Zell-Zellkontakte der Keratinozyten, wird als Akantholyse bezeichnet. PX43 ist ein gut etabliertes Einzelkettenfragment, welches DSG 1 und DSG 3 im Hautorgankulturmodell (HSOC) für Pemphigus vulgaris (PV) bindet und somit eine Akantholyse verursacht. Das Ziel dieser Arbeit ist ein humanes dreidimensionales (3D) Hautmodell für Pemphigus zu etablieren. Für die Herstellung der humanen 3D Haut wurden humane Keratinozyten und Fibroblasten aus gespendeten Hautstücken, welche von elektiven plastischen Operationen stammen, isoliert, kultiviert und vermehrt. Zu Beginn der Herstellung der 3D Haut wurde eine künstliche Dermis aus Fibroblasten und Kollagen Typ 1 geschaffen, auf diese wurden die Keratinozyten gesät und es wurde ein Air liquid interface geschaffen. Nach weiteren acht Tagen wurde die Applikation von PX43 und von intravenösen Immunglobulin (IVIG) als Negativkontrolle durchgeführt. Wir wählten drei unterschiedliche Routen aus, um die beste Applikationsweise zu finden. Es wurden 20 µL PX43-Lösung bzw. IVIG-Lösung in das Medium der 3D Haut, auf die 3D Haut und in die 3D Haut via Injektion appliziert. Anhand der Hämatoxylin-Eosin (HE) Färbung und der indirekten Immunfluoreszenzfärbungen (IIF) wurden die 3D Häute charakterisiert und das Expressionsmuster von DSG 1 und DSG 3 sichtbar gemacht. Die Ausprägung beider DSG konnte überlappend in den basalen Schichten und DSG 3 zusätzlich im apikalen Bereich der Epidermis detektiert werden. Dass PX43 nach Applikation vor allem in den basalen Schichten der Epidermis bindet, konnte durch die direkte Immunfluoreszenzfärbung gezeigt werden. Als Resultat von PX43 in der 3D Haut sahen wir einen Adhäsionsverlust in der apikalen Epidermis. Anhand der Desmoglein-Kompensations-Theorie kann der Adhäsionsverlust apikal und das Ausbleiben der suprabasalen Spaltbildung aufgrund der überlappenden Expression beider DSG erklärt werden. Es ergab sich durch die IIF-Färbungen Anhalt dafür, dass die 3D Häute aus zu weit ausdifferenzierten Keratinozyten bestehen. Dies wird zukünftig durch die Wahl jüngerer Spender*innen modifiziert. In Zukunft kann das humane 3D Hautmodell für Pemphigus in Kombination mit medikamentösen Therapien getestet werden. Wir haben ein humanes 3D Hautmodell für Pemphigus etabliert, welches für ein verbessertes Verständnis der Pathogenese sorgt und viel Potential als alternatives Modell zum HSOC für PV birgt.