DFG-FOR 721

DFG-Forschergruppe FOR 721/2
Molekulare Struktur und Funktion der Tight Junction

Teilprojekt 9

Prof. Dr. Johanna Brandner
Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Venerologie,
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf

Barrierefunktion von Tight Junctions in Keratinocyten, Hautäquivalenten und in der Haut

Die Haut ist eine wichtige Barriere des Körpers, die den unkontrollierten Verlust von Wasser und Elektrolyten sowie das Eindringen von Fremdstoffen verhindert.
Tight Junction (TJ) -Proteine und -Strukturen wurden auch im mehrschichtigen Epithel der Epidermis von Maus und Mensch nachgewiesen. Untersuchungen an Mäusen, denen bestimmte TJ-Proteine in der Epidermis fehlen, zeigen eine Verminderung der epidermalen Barrierefunktion. An kultivierten humanen und murinen Keratinocyten konnte gezeigt werden, dass sie funktionelle TJs mit deutlichem transepithelialen Widerstand und eingeschränkter Permeabilität für molekulare Tracer bilden können. Inwieweit diese Ergebnisse auf die menschliche Epidermis bzw. Haut übertragbar sind, welche Selektivität TJs in Keratinocyten und in der Epidermis aufweisen und welche TJ-Moleküle dabei eine wichtige Rolle spielen, ist noch unklar.

In diesem Projekt soll der Frage nach der Barrierefunktion von keratinocytären TJs für Tracer unterschiedlicher Größe und Ladung und der dafür wichtigen TJ-Proteine nachgegangen werden. Als Modellsysteme werden kultivierte Keratinocyten sowie Hautäquivalente und ex-vivo Hautmodelle gesunder und psoriatischer Haut verwendet. Ein besonderes Augenmerk wird auf die Übertragbarkeit von Ergebnissen aus primären Keratinocytenkulturen auf Hautäquivalente und auf die Haut gelegt.

DFG-Mitarbeiter des Teilprojekts

Dr. Nina Kirschner

Publikationen 2010 - 2012 (FOR 721/2)

2013

Kirschner N*, Rosenthal R* (*shared first authorship), Furuse M, Moll I, Fromm M, Brandner JM (2013) Contribution of tight junction proteins to ion, macromolecule, and water barrier in keratinocytes. J. Invest. Dermatol. 133(5): 1161-1169 (IF 6.3) [PubMed] [WebPage] [PDF] [Supplement] For this paper, authors gained the Heinz-Maurer Award for Dermatological Science 2014 (10 T€)

TP9+TP1

Rachow S*, Zorn-Kruppa M* (*shared first authorship), Ohnemus U, Kirschner N, Vidal-y-Sy S, von den Driesch P, Eberle J, Mildner M, Vettorazzi E, Rosenthal R, Moll I, Brandner JM (2013) Occludin is involved in adhesion, apoptosis, differentiation and Ca²⁺-homeostasis of human keratinocytes: implications for tumorigenesis. PLoS One 8(2): e55116 (IF 4.1) [PubMed] [WebPage] [PDF] TP9+TP1

2012

Hahne M, Zorn-Kruppa M, Guzman G, Brandner JM, Haltner-Ukomado E, Wätzig H, Reichl S (2012) Prevalidation of a human cornea construct as an alternative to animal corneas for in vitro drug absorption studies. J. Pharm. Sci. (IF 3.0) 101(8): 2976-2888 [PubMed] [WebPage] [PDF] TP9

Kirschner N, Rosenthal R, Günzel D, Moll I, Brandner JM (2012) Tight junctions and differentiation – a chicken or the egg question? Exp. Dermatol. 21(3): 171-175 (IF 4.2) [PubMed] [WebPage] [PDF] TP9+TP1+TP7

Reviews

Kirschner N, Brandner JM (2012) Barriers and more: functions of tight junction proteins in the skin. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1257: 158-166 (IF 3.2) [PubMed] [WebPage] [PDF] (Review)

2011

Gruber R, Elias PM, Crumrine D, Lin TK, Brandner JM, Hachem JP, Presland RB, Fleckman P, Janecke AR, Sandilands A, McLean WHI, Fritsch PO, Mildner M, Tschachler E, Schmuth M (2011) Filaggrin genotype in ichthyosis vulgaris predicts abnormalities in epidermal structure and function. Am. J. Pathol. 178(5): 2252-2263 [PubMed] [WebPage] [PDF]

Kirschner N, Haftek M, Niessen CM, Behne MJ, Furuse M, Moll I, Brandner JM (2011) CD44 regulates tight junction assembly and barrier function. J. Invest. Dermatol. 131(4): 932-943 [PubMed] [WebPage] [PDF] [Supplements]
Werling AM, Doerflinger Y, Brandner JM, Fuchs F, Becker JC, Schrama D, Kurzen H, Goerdt S, Peitsch WK (2011) Homo- and heterotypic cell-cell contacts in Merkel cells and Merkel cell carcinomas: heterogeneity and indications for cadherin switching. Histopathology 58(2): 286-303 [PubMed] [WebPage] [PDF]

2010

Kirschner N, Houdek P, Fromm M, Moll I, Brandner JM (2010) Tight junctions form a barrier in human epidermis. Eur. J. Cell Biol. 89(11): 839-842 (IF 3.6) [PubMed] [WebPage] [PDF] TP9+TP1

Vockel M, Breitenbach U, Kreienkamp HJ, Brandner JM (2010) Somatostatin regulates tight junction function and composition in human keratinocytes. Exp. Dermatol. 19(10): 888-894 [PubMed] [WebPage] [PDF]
- Reviews
Kirschner N, Brandner JM (2012) Barriers and more: functions of tight junction proteins in the skin. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1257: 158-166 (IF 3.2) [PubMed] [WebPage] [PDF] (Review)
Brandner JM*, Haftek M*, Niessen CM* (*shared first authorship) (2010) Adherens junctions, desmosomes and tight junctions in epidermal barrier function. Open Dermatol. J. 4: 14-20 (DOI: 10.2174/1874372201004010014). [Abstract] [PDF] (Review)
Kirschner N, Bohner C, Rachow S, Brandner JM (2010) Tight junctions: is there a role in dermatology? Arch. Dermatol. Res. 302(7): 483-493 [PubMed] [WebPage] [PDF] (Review)

Vorarbeiten

Kirschner N, Poetzl C, von den Driesch P, Wladykowski E, Moll I, Behne MJ, Brandner JM (2009) Alteration of tight junction proteins is an early event in psoriasis: putative involvement of proinflammatory cytokines. Am. J. Pathol. 175(3): 1095-1106 [PubMed] [WebPage] [PDF]
Eispert AC, Fuchs F, Brandner JM, Houdek P, Wladykowski E, Moll I (2009) Evidence for distinct populations of human Merkel cells. Histochem. Cell. Biol. 132(1): 83-93 [PubMed] [WebPage] [PDF]
Liew CW, Vockel M, Glassmeier G, Brandner JM, Fernandez-Ballester GJ, Schwarz JR, Schulz S, Buck F, Serrano L, Richter D, Kreienkamp HJ (2009) Interaction of the human somatostatin receptor 3 with the multiple PDZ domain protein MUPP1 enables somatostatin to control permeability of epithelial tight junctions. FEBS Lett. 583(1): 49-54 [PubMed] [WebPage]
Brandner JM (2009) Tight junctions and tight junction proteins in mammalian epidermis. Eur. J. Pharm. Biopharm. 72(2): 289-294 [PubMed] [WebPage] [PDF] (Review)
Brandner JM, Zacheja, S, Houdek P, Moll I, Lobmann R (2008) Expression of matrix metalloproteinases, cytokines and connexins in diabetic and non-diabetic human keratinocytes before and after transplantation into an ex-vivo wound healing model. Diabetes Care 31: 114-120.
Ohnemus U, Kohrmeyer K, Houdek P, Rohde H, Wladykowski E, Vidal S, Horstkotte MA, Aepfelbacher M, Kirschner N, Behne MJ, Moll I, Brandner JM (2008) Regulation of epidermal tight junctions during infection with exfoliative toxin-negative Staphylococcus strains. J. Invest. Dermatol 128: 906-916.
Ohnemus U, Willers C, Bubenheim M, Hostkotte, MA, Houdek P, Fischer F, Schmage, P, Moll I, Brandner JM (2008) An ex-vivo oral mucosa infection model for the evaluation of the topical activity of antifungal agents. Mycoses 51: 21-29.
Proksch E, Brandner JM, Jensen JM (2008). The skin: an indispensable barrier. Exp. Dermatol. 17(12): 1063-1072.
Rickelt S, Franke WW, Doerflinger Y, Goerdt S, Brandner JM, Peitsch WK (2008) Subtypes of melanocytes and melanoma cells distinguished by their intercellular contacts: heterotypic adherens junctions, adhesive associations, and dispersed desmoglein 2 glycoproteins. Cell Tissue Res. 334(3): 401-422.
Neub A, Houdek P, Ohnemus U, Moll I, Brandner JM (2007) Biphasic regulation of AP-1 subunits during human epidermal wound healing. J. Invest. Dermatol. 127: 2453-2462.
Brandner JM, Behne M, Hüsing B, Moll I (2006) Caffeine improves barrier function in male skin. Int. J. Cosmet. Sci. 28: 343-348.
Haass NK, Wladykowski E, Kief S, Moll I, Brandner JM (2006) Differential induction of connexins 26 and 30 in skin tumors and their adjacent epidermis. J. Histochem. Cytochem. 54: 171-182.
Sanchez-Hanke M, Kief S, Leuwer R, Koch U, Moll I, Brandner JM (2005) In vitro iso-lation and cell culture of vestibular inner ear melanocytes. Audiol. Neurootol. 10: 191-200.
Smalley KSM, Brafford P, Haass NK, Brandner JM, Brown E, Herlyn M (2005) Upregulated expression of Zonula Occludens (ZO) protein-1 in human melanoma associates with N-cadherin and contributes to invasion and adhesion. Am. J. Pathol. 166: 1541-1554.
Brandner JM, Houdek P, Hüsing B, Kaiser C, Moll I (2004) Connexins 26, 30 and 43: Differences between spontaneous, chronic and accelerated human wound healing. J. Invest. Dermatol. 122: 1310-1320.
Jonsson M, Bjorntorp-Mark E, Brantsing C, Brandner JM, Lindahl A, Asp J (2004) Hash4, a novel human achaetescute homologue found in fetal skin. Genomics 84: 859-866.

Nicht begutachtet

Brandner JM, Poetzl C, Schmage P, Hauswirth U, Moll I (2008) A (leaky?) barrier: Tight junction proteins in skin diseases. Drug Discov. Today: Disease Mechanisms 5(1): e39-e45 (doi:10.1016/j.ddmec.2008.04.007) [WebPage] [PDF]
Brandner JM, Kief S, Wladykowski E, Houdek P, Moll I (2006) Tight Junction proteins in the skin. Skin Pharmacol. Physiol. 19: 71-77.