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Topische Glukokortikoide (GCs) sind wirksam bei Therapie von entzündlichen Hauterkrankungen. Durch ihr Nebenwirkungspotential (z.B. Induktion von Hautatrophie) ist ihr Einsatz jedoch begrenzt. Für die Medikamentenentwicklung ist die Bestimmung des atrophogenen Potenzials neuer Verbindungen daher von großer Bedeutung. Derzeit stehen dafür keine prädiktiven in vitro Modelle zur Verfügung. Ziel dieser Arbeit war daher die Etablierung solcher Modelle. Es wurden kutane Zelltypen (3T3-Zellen, Rattenfibroblasten, HaCaT-Zellen, humane Keratinozyten [NHEK] und Fibroblasten) und Vollhautmodelle (CellSystems AST-2000 und Phenions FTSM) untersucht. Atrophie-Marker, die Proliferation, Kollagen-Metabolismus und Epidermisdicke betreffend, wurden auf mRNA-, Protein- bzw. zellulärer Ebene gemessen. Außerdem wurden mittels Genexpressionsanalysen von GC-behandelter Nagerhaut neue potenzielle Marker identifiziert, deren Regulation in vitro jedoch nicht bestätigt werden konnte. Nach Pilotexperimenten wurden 3 Modelle ausgewählt und für Evaluierungsexperimente mit Referenz-GCs behandelt: 1). MMP1, -2, -3 und -9 mRNA-Expression in NHEK, 2). COL1A1 und COL3A1 mRNA-Expression in 3T3-Zellen, 3.) Epidermisdicke, Kollagen- und MMP-Synthese in FTSM. Die Messparameter der 3 Modelle erwiesen sich als dosisabhängig reguliert und korrelierten mit dem atrophogenen Potenzial der GCs. Schließlich wurde die Prädiktabilität der 3 in vitro Modelle für die in vivo Situation im Nager analysiert. In allen 3 in vitro Systemen induzierte die Behandlung mit einem selektiven GC-Rezeptor-Agonisten weniger atrophogene Effekte als das Referenz-GC. Ähnliche Ergebnisse wurden auch in vivo im Rattenhautatrophie-Modell gefunden. Zusammenfassend wird eine Kaskade von 3 in vitro Modellen empfohlen, um das atrophogene Potential von GC-Rezeptor-Liganden zu bestimmen. Der tatsächliche prädiktive Wert für die klinische Situation sollte in weiteren Studien untersucht werden. / Topical glucocorticoids (GCs) are effective for the therapy of inflammatory skin diseases. However, their use is limited by their side effect potential, with skin atrophy being the most prominent one. Thus, determining the atrophogenic potential of novel compounds is of importance for drug development. Currently, there are no according predictive in vitro models available. The aim of this study was to establish such atrophy models. Rodent and human cutaneous cell types (3T3 cells, rat fibroblasts, HaCaT cells, human keratinocytes [NHEK] and fibroblasts) and human full-thickness skin equivalents (CellSystems AST-2000 and Phenions FTSM) were investigated. Atrophy markers related to proliferation, collagen metabolism and epidermal thickness were measured on mRNA, protein and cellular level, respectively. Additionally, by gene expression profiling of GC-treated rodent skin novel potential markers were identified, but subsequently not confirmed in vitro. After pilot studies 3 models were selected and treated with reference GCs for evaluation experiments: 1.) MMP1, -2, -3 and -9 mRNA expression in NHEK, 2.) COL1A1 and COL3A1 mRNA expression in 3T3 cells, 3.) epidermal thickness, collagen and MMP synthesis in FTSM. The read out parameters of all 3 test systems turned out to be regulated dose-dependently and correlated with the atrophogenic potential of the GCs. Finally, the predictability of the 3 recommended in vitro test system for the rodent in vivo situation was analyzed. In all 3 in vitro test systems, the treatment with a novel selective GC receptor agonist induced less atrophogenic effects than the reference GC clobetasol. Indeed, similar results were found in the hr/hr rat skin atrophy model. In summary, a cascade of 3 in vitro models is recommended to be applied for the characterization of the atrophogenicity of GC receptor ligands. Further experiments are necessary to eventually demonstrate the true predictability of these models for the clinical situation.

Chronisches Nierenversagen kann zu einem endgültigen Funktionsverlust der Nieren führen. Nierenersatztherapien bleiben dabei die einzigen lebensrettenden Behandlungsmaßnahmen. Der globale Bedarf an Nierenorganen übersteigt jedoch bei weitem die Anzahl verfügbarer Spenderorgane. Humane induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSC) stellen eine vielversprechende Quelle für die Generierung funktioneller Nierenzellen dar. Die hiPSC-abgeleiteten Nierenzellen könnten zukünftig für zelluläre Ersatztherapien verwendet werden. Innerhalb dieser Arbeit sollten die aus hiPSC-abgeleiteten Nierenzellen auf ihre Immunogenität überprüft werden. Dafür wurden hiPSC-Linien, reprogrammiert aus primären Urinzellen gesunder Spender, generiert. Die hiPSC wurden daraufhin in renale Vorläuferzellen (IM-Zellen) und proximale Tubuluszellen (PT-Zellen) differenziert. Die immunphänotypische Analyse ergab eine generell verminderte Expression immun-relevanter Gene verglichen zu adulten Urinzellen. Für die Immunigenitätsbestimmung wurden die Nierenzellen jeweils mit autologen oder allogenen Zellen des peripheren Blutes (PBMCs) kokultiviert. Die IM- sowie PT-Zell-Kokulturen mit PBMC gesunder Spender sowie von Patienten mit diabetischer Nephropathie ergaben keine Proliferation autoreaktiver sowie allogener T-Zellen, im Vergleich zu primäre Urinzellen mit gleichen HLA-Merkmalen. Des Weiteren wiesen IM- und PT-Zellen aktive immunsupprimierende Eigenschaften auf. Diese konnten in langzeit-kultivierten PT-Zellen nicht mehr beobachtet werden. Zusätzlich zeigten die hiPSC-abgeleiteten Nierenzellen eine Anfälligkeit gegenüber autologe sowie allogene natürliche Killerzellen (NK-Zellen). Diese Studie ergab erstmalig Einblicke in die Dynamiken der T- und NK-Zell-Antworten renal differenzierter hiPSC. Die hier gewonnenen Erkenntnisse können für die Entwicklung zukünftiger Therapien beitragen, um eine sichere Transplantation von hiPSC-abgeleiteten Nierenzellen, selbst im allogenen System, zu ermöglichen. / Kidneys are essential for numerous vital processes. Chronic damage can lead to end stage renal disease with the requirement of kidney replacement therapies. Kidneys are nowadays the most frequently transplanted human organs, however, the transplant demand is far exceeding the number of available donations. Human induced pluripotent stem cells (hiPSC) represent a promising alternative approach for the generation of functional renal differentiated cells suitable for autologous cell replacement therapies (CRT). Yet, the immunogenic potential of hiPSC and their progenies are among the major concerns. This study aimed to analyze immunogenic effects of hiPSC-derived renal cells in autologous and allogeneic settings in vitro. Therefor, primary urinary cells (pUC) from healthy donors were reprogrammed into hiPSC, which were differentiated into renal progenitors (IMC) and into proximal tubular cells (PTC). Immune-phenotypic characterization revealed overall reduced expression of immune-relevant genes in hiPSC and renal derivatives compared to pUC. Co-culture experiments of IMC or PTC with either autologous or allogeneic peripheral blood mononuclear cells of healthy donors or patients with diabetic nephropathy revealed no induction of T cell proliferation in comparison to pUC cells with the same HLA-types. IMC and PTC showed immunomodulatory effects on allogeneic T cell proliferation. These immunosuppressive capacities were lost in long-term cultivated PTC. hiPSC-derived renal cells showed to elicit autologous as well as for allogeneic natural killer cells (NK cells). This study provided insights about the immunogenic properties of hiPSC-derived renal cells. In vitro experiments revealed new hints about the dynamics of T- and NK cell responses dependent on the differentiation status of hiPSC-derived renal cells. These data show translational potential for the development of future CRT strategies aiming safe transplantation of hiPSC-derived renal cells across HLA barriers.

In den humanen Leukozyten-Antigenen (HLA) wird die wichtigste genetische Ursache von rheumatoider Arthritis gesehen. Es wurden bisher mehrere Mechanismen beschrieben, wie diese HLA-Moleküle die Entstehung und den Verlauf der Erkrankung beeinflussen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die differentielle Expression von HLA-DRB-Genen in unterschiedlichen Antigen-präsentierenden Zellen als möglicher Mechanismus untersucht. Dabei wurden strukturelle Unterschiede zwischen den Promotoren des krankheitsassoziierten HLA-DR4-Haplotyps und den neutralen Haplotypen DR7 und DR9 eingehender betrachtet. Allen drei Haplotypen ist gemein, daß sie das DRB4-Gen als zweites funktionelles DRB-Gen tragen, wobei das DRB4-Gen entweder den DRB4A oder den -B-Promotor besitzt. Um den Einfluß einzelner Promotorelemente auf die mit dem Luziferase-Assay bestimmten Transkriptionsaktivitäten näher zu untersuchen, wurde mit Hilfe der surface plasmon resonance die Bindung der Transkriptionsfaktoren aus den Zellkernlysaten von der humanen Monozytenzellinie THP-1 und von der humanen B-Lymphom-Zellinie BJAB an die unterschiedlichen S-, X-, Y-, CCAAT- und TATA-Boxen analysiert. Es konnte gezeigt werden, daß die unterschiedliche Expression von DRB4A und DRB4B durch die ubiquitäre TATA-Box vermittelt wird. Dagegen wurde die INF-gamma-Stimulation der HLA-DR-Expression von THP-1- aber auch von BJAB-Zellen durch die für die HLA-DR-Promotoren spezifische X-Box vermittelt. Bei der Analyse von DR4-, DR7- und DR9-positiven Patienten einer bereits gut charakterisierten RA-Kohorte stellte sich heraus, daß der DRB4B-Promotor, welcher im Vergleich zu DRB4A eine höhere transkriptionelle Aktivität besitzt, mit einem schweren Krankheitsverlauf assoziiert ist, so daß eine erhöhte HLA-DR-Expression den Krankheitsverlauf negativ zu beeinflussen scheint. / Disease associated human leukocyte antigen (HLA) genes have been identified in humans where they are assumed to promote the susceptibility and/or progression of rheumatoid arthritis. Several mechanisms have been described how these HLA haplotypes impact on the disease. Among them the differential expression of HLA-DRB molecules in different types of antigen-presenting cells, which was investigated here in detail. The promoters of the disease associated HLA-DR4 to the neutral DR7 and DR9 haplotypes were analyzed for sequence polymorphisms resulting in functional differences. All three haplotypes carry as a second functional DRB gene the DRB4 gene, which is regulated by the DRB4A or -B promoter. To determine the impact of the promoter elements on the transcriptional activities measured by luciferase assay the surface plasmon resonance technology was employed. To this end, nuclear extracts from the monocytic cell line THP-1 and from the B lymphoma cell line BJAB were used to analyze their binding to the various S-, X-, Y-, CCAAT-, and TATA boxes. It could be demonstrated that the differential expression of DRB4A and -B was regulated via the ubiquitous TATA box. By contrast, the INF-gamma stimulation of HLA expression in THP-1 and BJAB was mediated via the unique X box. Analyzing the DR4, DR7 and DR9 positive patients of an RA cohort, the DRB4B promoter, which has a higher transcriptional activity than the DRB4A promoter, is associated with radiographic progression of RA. This data is thus indicative of an impact of elevated HLA-DR expression on the progression of the disease.

Die in dieser Arbeit isolierten und hochaufgereinigten, humanen dermalen Mastzellen wurden mit UVB, UVA-1 und PUVA-1 bestrahlt und anschließend entweder mit Substanz P oder anti-IgE stimuliert. Dadurch sollten Einblicke in die unterschiedlichen Wirkmechanismen der bei zahlreichen mastzellassoziierten Erkrankungen eingesetzten UV Licht Therapie gewonnen werden. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit lag in der Erforschung der Histamin-, Tryptase- und Zytokinfreisetzung von menschlichen Mastzellen. Zusätzlich wurde die Expression von Lysosomen-assoziierten Membran Proteinen (LAMPs) auf der Oberfläche dieser Zellen untersucht. Im Gegensatz zu der durch UV Licht induzierbaren spontanen Histaminfreisetzung zeigte sich die anti-IgE stimulierte Histaminausschüttung durch UVB, UVA-1 und PUVA-1 signifikant und dosisabhängig inhibierbar. Auch die durch Substanz P stimulierten Mastzellen gaben nach UVA-1 Bestrahlung deutlich weniger Histamin ab. Demgegenüber blieb die sezernierte Menge des Mediators nach UVB und PUVA-1 konstant. Analog zu den erhobenen Histaminergebnissen konnte eine signifikante Inhibition der anti-IgE induzierten Tryptasefreisetzung nachgewiesen werden. Ebenso zeigte sich eine signifikante Verringerung, der innerhalb von vierundzwanzig Stunden basal freigesetzten Menge an Interleukin-6 und Interleukin-8, nach UV Bestrahlung. Die spontane Ausschüttung vom Tumornekrosefaktor-a verblieb in dem Untersuchungszeitraum auf sehr geringem Niveau, so dass eine relevante Beeinflussung durch UV Licht nicht stattfand. Des weiteren konnte eine vermehrte basale Expression von CD107a und CD63 auf der Mastzellmembran durch UV Bestrahlung demonstriert werden. Auch die anti-IgE induzierte Mehrexpression der LAMPs konnte bei den drei Bestrahlungsarten nachweisbar supprimiert werden. Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass die Auswirkungen der UV Licht Therapie auf Mastzellen sehr komplex sind. Zu beachten ist, dass unter physiologischen Bedingungen nicht nur isolierte Mastzellen, sondern auch weitere bestrahlte Zellverbände eine Veränderung erfahren. Erst durch das Zusammenspiel aller Zellen lassen sich Rückschlüsse auf Krankheitsbilder und die anzuwendende Therapien ziehen. Letztendlich soll diese Arbeit dazu beitragen, dass das Verständnis der unterschiedlichen Wirkungen von UV Licht begriffen und so ein sinnvolles und gezieltes Einsetzen im klinischen Alltag ermöglicht wird. / For all experiments highly purified dermal mast cells were used. The aim of the current study was to systematically investigate the effects of UVB, UVA-1 and PUVA-1 on skin derived human mast cells. Baseline and stimulated release of histamine, tryptase and of the proinflammatory cytokines IL-6, IL-8 and TNF-a were examined. Furthermore, the CD 107a and CD 63 surface levels in UV treated cells were investigated representing two members of lysosome associated membrane proteins which were found to appear on mast cell surface during degranulation. Prior treatment with UV resulted in a striking suppression of the anti-IgE induced release of preformed mediators such as histamine and tryptase in a dose dependent manner. This inhibition was accompanied by a diminished, anti-IgE mediated increase in CD 107a and CD 63 surface expression. In sharp contrast, UV-light slightly preactivates mast cells as indicated by a marginal but statistically significant direct UV-caused histamine release. Theses findings matched the observation of slightly enhanced CD 107a and CD 63 surface levels in UV treated but unstimulated cells. After UVA-1 treatment the histamine release of substance P stimulated mast cells is statistically significant reduced which contrasts to the unchanged liberation of this preformed marker after UVB and PUVA-1 irradiation. Furthermore the release of mediators that are not or only partially preformed was examined. In the present study all types of UV-irradiation inhibits baseline IL-6 and IL-8 secretion from mast cells. The very low baseline level of TNF-a remained unaffected. Taken together, the present findings identify cutaneous human mast cells as important targets of UV-induced immunomodulation. They help explain both the dose-dependent adverse effects of UV-light and the beneficial and desired antiinflammatory effects during therapy.

Sphingolipide sind eine wichtige Klasse von Lipiden, die nicht nur als Strukturmoleküle von Bedeutung sind sondern auch in Signaltransduktionsprozessen eine wichtige Rolle spielen. Insbesondere die Sphingolipidmetaboliten Ceramid, Sphingosin und Sphingosin-1-phosphat sind an zellulären Prozessen wie Differenzierung, Apoptose, Proliferation und Inflammation beteiligt. Sphingomyelinasen üben daher als katabole Enzyme des Sphingolipidstoffwechsels eine wichtige Funktion aus. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Expression und Reinigung der rekombinanten humanen sauren Sphingomyelinase sowie ausgewählter varianter Formen des Enzyms, die verschiedene Subtypen der Niemann-Pick-Erkrankung widerspiegeln. Die Kinetiken und weitere Parameter der erhaltenen Enzyme wurden nach Michaelis-Menten bestimmt. Durch Gabe der rekombinanten Enzyme zu metabolisch radiomarkierten (NPA -/-) Fibroblasten wurde die Stimulation des Sphingolipidmetabolismus nachverfolgt. Mittels FT-IR Spektroskopie gelang die Bestimmung und Quantifizierung von Sekundärstrukturelementen im Wildtypenzym und den varianten Formen. Darüber hinaus wurde in SPR-Messungen die biomolekulare Interaktion der sauren Sphingomyelinase mit dem Krebstherapeutikum Siramesin untersucht. Siramesin, welches als Inhibitor der sauren Sphingomyelinase wirkt, induziert selektiv in Krebszellen den lysosmalen Zelltod. In diesem Zusammenhang wurde die saure Sphingomyelinase als potentielles Zielmolekül für Krebstherapien identifiziert. / Sphingolipids are an important class of lipid molecules. Beyond their structural role, they also serve as bioactive signalling entities. Sphingolipid metabolites like ceramide, sphingosine and sphingosine-1-phosphate are involved in many cellular processes including differentiation, apoptosis, proliferation, inflammation and intracellular trafficking. In this context, sphingomyelinases are of special interest. The present work focuses on the expression and purification of recombinant human acid sphingomyelinase and selectively chosen variant forms of the enzyme, representing prominent Niemann-Pick disease types. Subsequently the biochemical parameters of all obtained enzymes were determined by Michaelis-Menten kinetics. In order to asses the stimulation of sphingolipid metabolism metabolically radiolabeled (NPA -/-) cells were treated with the recombinant enzymes. Based on FT-IR spectroscopy, structural components of the acid sphingomyelinase and its variants, were determined and quantified. Furthermore SPR-experiments were performed to analyse the biomolecular interaction of immobilized acid sphingomyelinase and the anticancer agent siramesine. Siramesine acts as an inhibitor on acid sphingomyelinase, thereby triggering cancer-specific lysosomal cell death. In this context the human acid sphingomyelinase was identfied as a target for cancer therapy.

In der humanen Magenschleimhaut regulieren eine Vielzahl von Interaktionen zwischen verschiedenen Zellpopulationen die Verdauung und die Überwachung von Infektionen. Epithelzellen in der Schleimhaut differenzieren in spezialisierte Zelltypen, die schützenden Mukus, Magensäure, Verdauungsenzyme oder Hormone produzieren. Eine Infektion mit Helicobacter pylori kann die Gewebehomöostase fehlregulieren, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass an der Infektionsstelle ein Magengeschwür, ein Adenokarzinom oder letztendlich Magenkrebs auftritt. In dieser Arbeit wird die Entwicklung eines neuartigen in vitro Kulturmodells für humane primäre Magenepithelzellen, die sogenannte Mukosoidkultur, gezeigt. Die Mukosoidkulturen sind repräsentativ für Epithelbarrieren und rekapitulieren die meisten Funktionen der menschlichen Magenschleimhaut in vivo, einschließlich der Schleimproduktion, und ermöglichen eine langfristige und stabile Kultivierung von Epithelzellen sowie Infektionsstudien mit H.pylori. Mukosoidkulturen aus Corpus wurden verwendet, um die Nischenfaktoren zu untersuchen, die die Differenzierung von Oberflächenepithelzellen, Hauptzellen und Parietalzellen fördern. EGF erwies sich zusammen mit BMP/Noggin als ein wichtiger Regulator bei der Differenzierung. Stromazellen sind Teil der Lamina propria der Magenschleimhaut. Über die Wechselwirkung mit dem Epithel unter homöostatischen Bedingungen und bei bakteriellen Infektionen mit H.pylori ist nur sehr wenig bekannt. Die Co-Kultur von humanen primären Stromazellen des Magens mit Epithelzellen unter Verwendung des Mukosoidkultur-Modells zeigte die aktive Signalübertragung zwischen beiden Zelltypen auf. Darüber hinaus wurden Mukosoidkulturen erfolgreich mit H.pylori infiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass Stromazellen aktiv mit Cytokin- und Chemokinexpression auf eine epitheliale Infektion reagieren. Gleichzeitig erhöhten Stromazellen die NFκB-gesteuerte Entzündungsreaktion in Epithelzellen. / In the human gastric mucosa, multiple interactions between different cell populations regulate digestion and surveillance of infections. Epithelial cells in the mucosa differentiate into specialized cell types to produce protective mucins, gastric acid, digestive enzymes or hormones. Infection with Helicobacter pylori dysregulates the tissue homeostasis increasing the chance to develop a gastric ulcer, adenocarcinoma or ultimately gastric cancer at the site of infection. In this thesis, the development of a novel in vitro culture model for human primary gastric epithelial cells, called the mucosoid culture, is shown. The mucosoid cultures are representative of epithelial barriers and recapitulate most of the functions of the human gastric mucosa in vivo, including mucus production, and allow long-term and stable cultivation of epithelial cells as well as infection studies with H.pylori. Corpus derived mucosoids were used to investigate the niche factors that promote the differentiation of foveolar cells, chief cells, and parietal cells. EGF was found to be a major regulator in differentiation together with BMP/Noggin. Stromal cells are part of the lamina propria of the gastric mucosa. Very little is known about the interaction with the epithelium under homeostatic conditions and during bacterial infections with Helicobacter pylori. The co-culture of human primary gastric stromal cells with epithelial cells using the mucosoid culture model demonstrated the active signaling between both cell types. Furthermore, mucosoid cultures were successfully infected with H. pylori. The results revealed that stromal cells actively respond to epithelial infection with cytokine and chemokine expression. Concurrently stromal cells increased the NFκB-driven inflammatory response in epithelial cells.

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

Der nach Leberoperation und -transplantation auftretende Ischämie-/ Reperfusionsschaden (I/R) und die konsekutive Inflammation des Lebergewebes stellen ein bedeutendes klinisches Problem dar. In der vorliegenden Arbeit wurden Einflüsse der warmen und kalten Ischämie (100% N2 bei 37°C bzw. 4°C) sowie der Exposition inflammatorischer Zytokine und Endotoxin (IL-1beta, 10 U/ml; IFN-gamma, 100 U/ml; TNF-alpha, 500 U/ml; LPS, 5 µg/ml) auf die Expression der Hämoxygenase-1 (HO- 1) mRNA und seines Proteins, einem Vertreter der Hitze-Schock-Proteine mit potentiell antioxidativer Wirkung, in humanen Hepatozytenprimärkulturen untersucht. Warme und kalte Ischämie stimulierten die HO-1 mRNA Expression in humanen Hepatozyten nach 0,5 bis 1h. Das HO-1 Protein wurde über 0,5-6h maximal exprimiert. Der Zellschaden, gemessen an der AST und LDH Freisetzung unter ischämischen Bedingungen wurde insbesondere nach 24 h beobachtet. Nach Zytokinexposition wurde die höchste Expressionsrate der mRNA durch IFN-gamma hervorgerufen, gefolgt von TNF-alpha, LPS und IL-1beta. Jedes einzelne Zytokin stimulierte die HO-1 mRNA Expression nach 0,5 h, erreichte ein Maximum nach 3 h und fiel nach 6 h ab. Nach Stimulation mit einem Zytokinmix (CM; IFN-gamma, TNF-alpha, IL-1beta, LPS) trat ein Maximum der HO-1 mRNA Expression erst nach 6 h ein, wobei ein signifikanter Zellschaden nach 12 h beobachtet wurde. Die HO-1 mRNA und Proteinexpression war nach Exposition von 6 h des Sauerstoffperoxides (H2O2, 200- 1000 µM) erhöht. Die HO-1 mRNA und Proteinexpression war nach S- nitrosoacetylpenicillamin (0.5 mM) Exposition, einem NO Donator, für 3-12 h verstärkt. Nach Cobalt-protoporphyrin (CoPP, 1µM) Exposition, einem potenten HO-1 Induktor, wurde eine erhöhte mRNA- und Proteinexpression beobachtet. Dass CoPP die HO-1 mRNA- und Proteinneusynthese induziert, konnte durch die selektive Blockade mit Actinomycin D und Cycloheximide bewiesen werden. Die Neusynthese konnte ebenfalls unter warmer und kalter Ischämie gezeigt werden. Hemin (10 µM), ein weiterer Induktor der HO-1, induzierte die HO-1 mRNA nach 3 h und das Protein nach 6 h. Die HO-1 Enzymaktivität wurde mittels Bilirubinbildung und Messung des Fe2+ Gehalts der Zellen bestimmt. Bei der Bilirubinbildung wurde die höchste Aktivität nach warmer Ischämie gemessen, gefolgt von kalter Ischämie, CM und der Kontrollgruppe. Die intrazelluläre Fe2+ Messung ergab ebenfalls die höchste Enzymaktivität nach warmer Ischämie. Die Vorbehandlung humaner Hepatozyten mit CoPP (1-50 µM) für 8 h, schützte die Zellen teilweise vor einer warmen und kalten Ischämie. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass die pharmakologische Induktion der HO-1 somit bei großen allgemeinchirurgischen Eingriffen, wie der Leberteilresektion oder der Transplantation, einen protektiven Effekt entfalten könnte. / Hepatic injury induced by ischemia/ reperfusion (I/R) and inflammation following surgeries or transplantations creates important clinical problems. In this study, the effect of inflammatory conditions such as cytokine/ endotoxin exposure (IL-1beta, IFN-gamma, TNF-alpha, LPS), warm and cold ischemia on HO-1 mRNA and protein, a member of heat shock proteins, was investigated. It was observed that IFN-gamma caused the highest HO-1 mRNA expression, followed by TNF-alpha, LPS and IL- 1beta. Each stimuli increased HO-1 mRNA expression after 0.5 h, peaked at 3 h and decreased after 6 h. Highest HO-1 protein expression was observed after 0.5 to 1 h of stimulation with IFN-gamma, which was followed by LPS, TNF-alpha and IL-1beta. The peak of HO-1 expression using all four stimuli (CM) was after 6 h. CM caused a significant increase in LDH and AST after 12 h. Warm and cold ischemia stimulated HO-1 mRNA expression in human hepatocytes at 0.5-1 h. HO-1 protein expression had its maximum between 0.5-6 h. Cellular damage measured as the release of LDH and AST was significant after 24 h. Mimicking oxydative stress, hepatocytes were exposed to 200-1000 µM H2O2 for 6 h which also showed an increased HO-1 mRNA and protein expression. HO-1 mRNA and protein expression revealed an increase after SNAP exposure at 3-12 h. Results with CoPP (10 µM), a potent inducer of HO- 1, displayed an increase in HO-1 mRNA and protein expression. It was proved, that CoPP induced new synthesis of mRNA and protein by its blocking agents such as actinomycin D and cycloheximide, respectively. Hemin (10 µM), another inducer of HO-1, triggered HO-1 mRNA expression after 3 h and protein expression after 6 h. The HO-1 enzyme activity was measured by bilirubin production after exposure to CM, as well as warm and cold ischemia. The highest enzyme activity was found after warm ischemia, followed by cold ischemia, CM and then by the control group. Fe2+ content of the cells, used as another method to judge HO-1 activity, confirmed our findings. Pre-treatment of human hepatocytes with different concentrations of CoPP (1-50 µM) protect cells against warm or cold ischemia. Therefore, we conclude that pharmacological induction of HO-1 may have therapeutic potential under inflammatory conditions such as seen during liver resection or liver transplantation.

Life is the common denominator for all beings. Unless individuals are taught to be careful about how they deal with it, great harm could be caused to the whole ontological order. Life therefore is a public property for which precepts had to be established to guard against any misuse. This guarantees that life and its processes are used to everyone's advantage. The Community has put itself in position as the monitor of the processes of life. To it belongs the right to distribute, regulate and even withdraw life as different situations would warrant. The community is both the promulgator and the judge over vital matters. The individuals are taught to be conscientious in dealing with life. In making choices the individuals have to be conscious of the historical experiences of the community and be disposed to being influenced by it. Hence the Community becomes the Conscience and Guide. / Religious Studies and Arabic / M.Th. (Religious Studies)