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Dissertation

Autor(en): Stefanie Schoepe
Titel: Investigations of in vitro test systems for the detection of Glucocorticoid-induced skin atrophy as a tool in drug discovery
Gutachter: Hans-Dieter Volk; Khusru Asadullah; Jürgen Lademann
Erscheinungsdatum: 12.08.2009
Volltext: pdf (urn:nbn:de:kobv:11-100100181)
Fachgebiet(e): Biowissenschaften, Biologie
Schlagwörter (ger): Hautatrophie, Glukokortikoid, in vitro Testsystem, humane Keratinozyten, 3T3 Mausfibroblasten, Vollhautmodell
Schlagwörter (eng): skin atrophy, glucocorticoid, in vitro test system, human keratinocytes, 3T3 mouse fibroblasts, full-thickness skin model
Einrichtung: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Lizenz: Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung (CC BY NC ND)
Zitationshinweis: Schoepe, Stefanie: Investigations of in vitro test systems for the detection of Glucocorticoid-induced skin atrophy as a tool in drug discovery; Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 12.08.2009, urn:nbn:de:kobv:11-100100181
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Abstract (ger):
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.
Abstract (eng):
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.
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Generiert am 25.07.2014, 03:40:12