Der Schutz vor der Einwanderung von Immunzellen ist einerseits unter physiologischen Bedingungen wichtig für die Integrität immunprivilegierter Organe, andererseits aber auch (mit)entscheidend für die Pathogenese maligner Tumoren. Vor diesem Hintergrund wurde LEEP-CAM (Lymphocyte Endothelial EPithelial-Cell Adhesion Molecule) untersucht, ein Adhäsionsmolekül, welches in der Epidermis und den dermalen Blutgefäßen in normaler Haut konstitutiv exprimiert wird. Durch immunhistochemische Untersuchungen wurde im ersten Teil der Arbeit gezeigt, dass LEEP-CAM in Basalzellkarzinomen, Plattenepithelkarzinomen und Keratoakanthomen der Haut deutlich vermindert oder gar nicht exprimiert wird. Die verminderte Expression war mit fehlender Infiltration von T-Lymphozyten in das Tumorgewebe assoziiert, was insbesondere durch zwei hinsichtlich ihrer LEEP-CAM-Expression unterschiedenen Populationen von Keratoakanthomen nahe gelegt wurde. Die Hypothese, dass LEEP-CAM in die epidermale Rekrutierung aktivierter T-Zellen involviert ist, wurde durch funktionelle Stamper-Woodruff-Experimente (Adhäsion aktivierter T-Lymphozyten an Gewebe-Gefrierschnitte) mit Basalzellkarzinomen und psoriatischer Haut gestützt. Durch metabolische Markierung mit 35(S)-Methionin und anschließende Radioimmunpräzipitation sowie durch durchflusszytometrische Untersuchungen an kultivierten Zellen wurde gezeigt, dass LEEPCAM in transformierten Keratinozyten im Vergleich zu normalen Keratinozyten deutlich vermindert synthetisiert und exprimiert wird. In zwei komplementären murinen Karzinogenese-Modellen wurde die Assoziation der verminderten LEEP-CAM-Expression mit Entdifferenzierung und invasivem Wachstum der Tumorzellen untermauert. Insgesamt kann experimentelle Evidenz für die Hypothese, dass die Herabregulation der LEEP-CAM-Expression ein (Teil)-Mechanismus ist, durch welchen sich invasiv wachsende Tumoren den Angriffen des Immunsystems entziehen können, präsentiert werden. Im Weiteren wurde die Expression und Funktion von LEEPCAM im Keimepithel des Hodens (als ein Beispiel für ein immunprivilegiertes Gewebe) untersucht. Durch immunhistochemische Untersuchungen wurde die konstitutive Expression von LEEP-CAM in den Sertoli-Zellen des Keimepithels nachgewiesen. Mittels Immun-Elektronenmikroskopie wurde dann die Lokalisation an desmosomalen Strukturen sowie entlang der Zellmembran gezeigt. Im Hinblick auf die Funktion von LEEP-CAM wurde in modifizierten Stamper-Woodruff-Experimenten erstmals gezeigt, dass aktivierte T-Lymphozyten an das Keimepithel des Hodens binden können und dass diese Adhäsion durch LEEP-CAM-gerichtete Antikörper inhibiert werden kann. Damit ist LEEP-CAM das erste Molekül, für welches direkte experimentelle Evidenz eine mögliche Rolle bei der testikulären Lymphozyten-Rekrutierung belegt. Dies könnte Relevanz für die Pathogenese von Orchitiden, den häufigsten Ursachen männlicher Infertilität, haben. / Under physiologic conditions protection of invading immune cells is on one hand important for integrity of immune-privileged organs and on the other hand crucial for the pathogenesis of malignant tumors. In the current thesis LEEP-CAM (Lymphocyte Endothelial Epithelial-Cell Adhesion Molecule), an adhesion molecule which is expressed in the epidermis and dermal blood vessels was investigated. In immunohistochemical stains LEEP-CAM expression was dramatically reduced or absent in basal cell carcinoma, squamous cell carcinoma or keratoacanthoma. Reduced expression was associated with lack of infiltrating T-lymphocytes in the tumor tissue, which was especially obvious in keratoacanthoma. The hypothesis that LEEP-CAM is involved in epidermal recruiting of activated T cells was verified by functional Stamper-Woodruff experiments (adhesion of activated T lymphocytes to frozen tissue sections) for basal cell carcinoma and psoriasis. By metabolic labeling with 35-S-methionin and subsequent radioimmuno-precipitation and additional FACS analysis we could demonstrate, that LEEP-CAM synthesis and expression was reduced in transformed keratinocytes in comparison to primary keratinocytes. The association of reduced LEEP-CAM expression with differentiation and invasive tumor growth was confirmed in two complementary murine carcinogenesis models. In summary, reduced expression of LEEP-CAM may be a mechanism by which invasive tumors are capable of escaping the immune surveillance. In the second part of the thesis, expression and function of LEEP-CAM in the testis was investigated. Constitutive expression of LEEP-CAM was identified immunhistochemically in Sertoli cells. By immunoelectron microscopy LEEP-CAM was localized to desmosomal structures and along the cell membrane. Functional analysis by modified Stamper-Woodruff experiments demonstrated the capability of activated T-lymphocytes to bind to germinal tissue of human testis. This adhesion could be blocked by anti-LEEP-CAM-antibodies. Our studies suggest that LEEP-CAM may the first molecule which is involved in lymphocyte testicular recruitment. This may be relevant for the pathogenesis of orchtitis.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Expression von Angiotensinogen, Renin, Angiotensin-Converting-Enzym (ACE) und von den Agiotensin-Rezeptoren AT1 und AT2 in humaner Haut untersucht, um zu sehen, ob humane Haut ein lokales Gewebe Renin-Angiotensin-System (RAS) besitzt und fähig ist, Angiotensin II (Ang II) zu synthetisieren sowie welche physiologische Rolle Ang II in humaner Haut haben könnte. Außerdem wurde das Expressionsmuster von Angiotensinogen, Renin und ACE in gesunder humaner Haut mit dem in Psoriasis, Basaliom und Spinaliom (SCC) verglichen, um einen Einblick in pathophysiologische Funktionen des RAS zu gewinnen. Mit Hilfe von RT-PCR konnten alle Komponenten des RAS in vitro auf mRNA Ebene in kultivierten primären Keratinozyten, Melanozyten, dermalen Fibroblasten und dermalen mikrovaskulären Endothelzellen (MVEC´s) nachgewiesen werden, mit einer Ausnahme: Melanozyten scheinen keine AT2-Rezeptoren zu exprimieren. Immunhistochemische Untersuchungen zeigten die Expression aller Komponenten auf Proteinebene in Epidermis und dermalen Gefäßwänden in Gewebeschnitten humaner Haut. Zusätzlich erfolgte der Nachweis von Ang II in kultivierten Keratinozyten mittels enzymatischen immunometrischen Assays. Während Angiotensinogen, Renin und ACE bei immunhistochemischen Untersuchungen an Gewebeschnitten gesunder menschlicher Haut in allen Epidermalschichten gleichmäßig verteilt waren, zeigte sich bei der Psoriasis eine deutliche Betonung der unteren Epidermalschichten. Immunhistochemische Untersuchungen von Basaliomen erbrachten eine verminderte Expression von Angiotensinogen und Renin innerhalb der Tumornester. ACE wurde in den Tumorzellen noch weniger exprimiert. In immunhistochemischen Untersuchungen von Spinaliomen färbten sich die Tumorzellen deutlich homogen an. Die Experimente haben gezeigt, dass alle Komponenten des RAS in enger Lokalisation in menschlicher Haut vorkommen und dass folglich ein lokales Gewebe RAS in humaner Haut existiert sowie dass humane Haut fähig ist, Ang II ohne Zufuhr weiterer Komponenten und ohne regulatorische Einflüsse aus der Zirkulation zu synthetisieren. Eine mögliche physiologische Rolle von Ang II könnte die Regulation von Keratinozyten-Proliferation und –Differenzierung über seine Rezeptoren sein. Bezüglich der pathophysiologischen Rolle haben die Untersuchungen eine Fehlregulation des kutanen RAS in Epidermis psoriatisch veränderter Haut gezeigt, welches ein Hinweis auf eine pathogenetische Rolle des RAS bei der gestörten Keratinozyten-Proliferation und –Differenzierung sein könnte. Das Expressionsmuster in den untersuchten Tumoren war uneinheitlich, weshalb eine Interpretation der Rolle des RAS in kutanen Tumoren ohne weitere Untersuchungen kaum möglich erscheint. 1 / The present study was designed to elucidate whether a local tissue renin-angiotensin system (RAS) is expressed in human skin, whether cutaneous cells are able to autonomously synthesise angiotensin II (Ang II), and to get a first insight into a putative physiological role of Ang II in this location. For this purpose, the expression of angiotensinogen, renin, angiotensin-converting enzyme (ACE) and of the angiotensin receptors AT1 and AT2 was examined in human skin samples and in diverse cutaneous cells in primary culture on mRNA- and protein-level. Furthermore, the study compared the expression pattern of angiotensinogen, renin and ACE in healthy human skin with that in psoriasis, basal cell carcinoma (BCC) and squamous cell carcinoma (SCC) to look for possible differences between healthy and diseased skin. Using mRNA derived from cultured primary keratinocytes, melanocytes, dermal fibroblasts and dermal microvascular endothelial cells (MVECs), all components of the RAS could be demonstrated by RT-PCR except for AT2 receptors in melanocytes. Immunohistochemical stainings of cryostat sections of human skin revealed the expression of all components at protein level within the epidermis and in dermal vessel walls. In addition, the presence of Ang II in cultured keratinocytes and their supernatants could be proven by enzyme immunometric assay giving strong evidence for the ability of keratinocytes to autonomously synthesise Ang II. Regarding the comparison of RAS expression in healthy versus diseased skin, expression of angiotensinogen, renin and ACE was altered in all dermatoses examined. While in normal skin, RAS components were distributed equally and homogenously throughout all layers of the epidermis, in psoriatic skin their expression was more intense in the basal epidermal layers and less intense in the upper layers. In BCC sections, expression of angiotensinogen and renin was down-regulated, and tumour cells stained negatively for ACE. In SCC cryostat sections, tumour cells stained positively for all RAS components with an intensity comparable to normal skin. Taken together, the experiments revealed that a local tissue RAS exists in human skin, and that human skin is able to autonomously synthesise Ang II without any supply of components from the circulation. The physiological role of Ang II in normal skin may comprise the regulation of keratinocyte proliferation and differentiation. Concerning a putative pathophysiological role of Ang II in skin, this study provides evidence for a deregulation of the RAS in psoriatic skin and in BCC pointing to an involvement of the RAS in the pathomechanisms of these dermatoses. 1