Immunhistochemische Charakterisierung nicht-melanozytärer Hauttumore anhand mono- und polyklonaler Antikörper der Hitze-Schock-Proteine HSP27, HSP32, HSP70, HSP72, HSP73 und Metallothionein

Degenhardt, Ulrike; Mittermayer, Christian

doi:822

Immunhistochemische Charakterisierung nicht-melanozytärer Hauttumore anhand mono- und polyklonaler Antikörper der Hitze-Schock-Proteine HSP27, HSP32, HSP70, HSP72, HSP73 und Metallothionein

Degenhardt, Ulrike (Author)

2003

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Ulrike Degenhardt

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2003

UmfangIV, 111 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2003

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Mittermayer, Christian (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2003-05-06

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-8227
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/62007/files/Degenhardt_Ulrike.pdf

Einrichtungen

Medizinische Fakultät (510000-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Medizin (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Hitzeschockproteine sind eine Gruppe ubiquitärer und hoch-konservierter Eiweiße, denen zahlreiche Funktionen in der intrazellulären Protein-Synthese, -Faltung, -Reparatur, im Protein-Abbau und in der Regulation von Proliferations-, Differenzierungs- und Apoptosevorgängen zugesprochen werden. Ihre Expression kann durch verschiedene Umweltbedingungen, die eine Gefahr für das Überleben der Zelle bedeuten (Hyperthermie, Hypoxie, Schwermetalle, Ischämie, Entzündung, etc.), induziert werden. Metallothionein ist ein zysteinreiches Metallo-Protein. Mit den Hitzeschockproteinen hat es die weite Verbreitung in pro- und eukaryontischen Spezies und die Induzierbarkeit durch diverse Stressfaktoren gemeinsam. In der vorliegenden Studie wurde das Expressionsmuster der Hitzeschockproteine HSP27, HSP32, der HSP70-Familie und Metallothioneins in fünf Gruppen nicht-melanozytärer Hauttumoren sowie in normaler Haut immunhistochemisch untersucht. Die gewählten Tumorklassen spiegeln eine Gradierung zunehmender Malignität und unterschiedlicher Ätiologien keratinozytärer Veränderungen wider, so dass sich eine breite Datengrundlage zur Beurteilung von Proliferations-, Differenzierungs- und Entartungsprozessen ergab. Trotz einiger Studien zu HSP27, HSP72 und HSP73 in der Epidermis existieren keine vergleichbar umfassenden Untersuchungen zu Hitzeschockproteinen in Hauttumoren. Die untersuchten Hitzeschockproteine zeigten in den gefärbten Tumoren und Hautabschnitten spezifische Expressionsmuster, so dass mit dieser Studie zu einer weiteren Differenzierung und besserem Verständnis ihrer Funktionen beigetragen werden konnte. Die konstitutive Expression von HSP27 in menschlichen Keratinozyten konnte in vivo belegt werden und seine Expression in den Nervenscheiden und Skelettmuskeln der Dermis erstmals gezeigt werden. Für die zentrale Funktion von HSP27 in Wachstums- und Differenzierungsprozessen finden sich in den untersuchten Hauttumoren zahlreiche Hinweise. Eine fortschreitende keratinozytäre Entdifferenzierung aufgrund chronischer UV-Exposition führt zu einer reduzierten oder unregelmäßigen HSP27-Expression. Da sich in morphologisch unauffälligen Bereichen in Tumornähe zum Teil Veränderungen in der HSP27-Expression zeigten, eignet sich HSP27 möglicherweise als früher Marker von Differenzierungsstörungen. Das Expressionsmuster des HSP32-Antigen ließ keine Rückschlüsse auf eine Assoziation mit Proliferation oder Differenzierung zu. In der HSP70-Familie zeigte sich HSP73 als zuverlässiger Differenzierungsmarker, dessen in normaler Haut sehr spezifisches Färbeverhalten in sämtlichen Tumoren charakteristische Unregelmäßigkeiten zeigte. Die morphologischen Kennzeichen der aktinischen Keratose spiegelten sich auf molekularbiologischer Ebene in einer reduzierten und unregelmäßigen HSP- und Metallothionein-Expression wider. Die untersuchten Verrucae vulgares ließen keine wesentliche Abweichung ihrer Antigenverteilung von normaler Haut erkennen. Bei den Basaliomen und Spinaliomen fiel häufig eine fokale Reaktivität einzelner Tumorbereiche auf, HSP72 und Metallothionein markierten hier zum Teil speziell die Invasionsfront des Tumors. Zusammenfassend ist zu sagen, dass mit der vorliegenden Studie zu einem verbesserten Verständnis der vielfältigen Funktionen von Hitzeschockproteinen und Metallothionein beigetragen werden konnte. Vielversprechende klinische Anwendungen von Hitzeschockproteinen zeichnen sich in der Entwicklung von Krebsvakzinen und in der gezielten Modifikation von Stressreaktionen in verschiedenen Geweben ab.

Heat-shock-proteins are a group of ubiquitous and highly-preserved proteins and are attributed numerous functions in the intracellular synthesis, folding, repairing and degeneration of proteins as well as in regulating cellular proliferation, differentiation and apoptosis. Their expression is inducible by various conditions that present a danger to the survival of cells, such as hyperthermia, hypoxia, heavy metals, ischemia, inflammation etc. Metallothionein is a cysteine-rich metallo-protein. In accordance with heat-shock-proteins metallothionein is inducible by various stress factors and occurs widely spread through prokaryotic and eukaryotic species. In this study the distribution of heat-shock-proteins Hsp27, Hsp32, the Hsp70-family and metallothionein in five groups of non-melanocytic skin tumours and normal skin was examined by immune-histochemistry. The tumour entities were chosen to present increasing levels of malignancy and different aetiologies of keratinocytic aberrations in order to obtain a broad field of data to evaluate proliferation, differentiation and malformation. In spite of a publications on Hsp27, Hsp72 and Hsp73 expression in epidermal tissue there are no comparably detailed studies on heat-shock-proteins in skin tumours. The heat-shock-proteins used in this series showed specific patterns of expression in the examined tumours and skin samples and a deepened and more detailed understanding of their individual functions was retrieved from this study. The constitutive expression of Hsp27 in human keratinocytes was proven in vivo and its expression in perineurium and skeletal muscle of the dermis was demonstrated. In the examined skin tumours we found strong evidence for the significant role of Hsp27 in cell growth and proliferation. An increasing keratinocytic malformation induced by exposition to UV light leads to a reduced or irregular Hsp27 expression. As some of these changes in Hsp27 expression also were noticeable in morphological unchanged skin surrounding the tumours Hsp27 may present an early marker of a disturbed cell differentiation. The expression of the Hsp32 antigene showed no pattern associated with either proliferation or differentiation. Within the Hsp70 family Hsp73 is a reliable marker of differentiation, whose specific staining pattern in normal skin is characteristically altered in all tumours. The morphological characteristics of actinic keratosis are reflected on a molecular level by a reduced and irregular hsp and metallothionein expression. The verrucae vulgares in this study showed no signifikant alteration in their antigene distribution compared to normal skin. In several basaliomas and spinaliomas a focal reactivity of distinct tumour areas was evident, Hsp72 and metallothionein partially highlighted specifically the invading parts of the tumour. In summary this study contributes to a better understanding of the numerous functions of heat-shock-proteins and metallothionein. Promising clinical applications of heat-shock- proteins dawn in the development of cancer vaccines and in the targeted modification of stress reactions in different tissues.

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