Arch. Derm. l~es. 253, 195--202 (1975) © by Springer-Verlag 1975
~-Adrenerge Stimulation membrangebundener Adenyleyklase in normaler Epidermis und mangelnde Stimulierbarkeit bei Psoriasis G. Mahrle und C. E. Orfanos Universitiits-Hautklinik (Direktor: Prof. Dr. med. G. K. Steigleder) K61n (BRD) Eingegangen am 14. ~grz 1975 Lack of/3-Adrenergie Stimulation of Membrane B o u n d Adenyl Cyelase in Psoriasis as Compared to N o r m a l Epidermis Summary. Glueagon and/%adrenergic compounds such as 1-isoproterenol stimulated the low activity of an ATP-utilizing enzyme located oll the cell membranes of normal keratinoeytes. Addition of E-antagonist propranolol to the incubation medium prevented the stimulatory effect of 1-isoproterenol. We considered, therefore, the reaction product being due to epidermal membrane-bound adenyl eyelase activity. In psoriatic epidermis the basal adenyl cyelase activity was low, similar to normal epidermis, however, glueagon and 1-isoproterenol failed to stimulate the enzyme activity in psoriasis under the same conditions. It seems, therefore, that the fl-adrenergie-eAMP cascade as a regulatory epidermal control mechanism of induced proliferation is ineffective in this disease.
Zusammen/assung. In der mensehlichen Epidermis wurde erstmalig eytochemiseh in Anwesenheit yon Theophyllin ein ATP-verbrauehendes Enzym nachgewiesen, dessen Aktivit~t dutch Glueagon und 1-Isoproterenol stimulierbar war. Da der /3-Receptorenbloeker Propranolol den Stimulationseffekt des 1-Isoproterenols weitgehend aufhob, seheint die Reaktionssteigerung auf einer Stimulation der epiderm0olen Adenyleyklase-AktivitS~t fiber die fl-Reeeptoren zu beruhen. Unsere Befunde zeigten im einzelnen: 1. Die epidermale Adenyleyklase-Aktivitgt tritt membrangebunden an den Keratinoeyten-Oberfliiehen auf; 2. die Ausgangsaktivitgt epidermaler Adenyleyklase ist in normaler und psoriatiseher Epidermis gering; 3. eine Steuerung der epidermalen Adenyleyklase-Aktivit~t erfolgt fiber die /3-Reeeptoren; l. in der psoriatisehen Epidermis li~13t sieh die Adenyleyklase-Aktivitgt dureh Glucagon und 1-Isoproterenol nicht stimulieren. Es ist daher zu erwarten, dab naeh einem Proliferationsreiz die psoriatisehe Epidermis unfiihig ist, fiber eine /~-Stimulation der gesteigerten mitotisehen Aktivitgt entgegenzuwirken. U n t e r s u c h u n g e n y o n Sutherland u. I~all [9] haben gezeigt, dag die hormonelle Steuerung y o n Gewebszellen fiber das eyelisehe Adenosinmonophosphat (cAMP) als ,,second messenger" erfolgt, cAMP wird dureh das E n z y m Adenyleyklase aus A T P gebildet und n i m m t eine Sehlfisselstellung im Zellstoffweehsel ein. Inwieweit aueh in der mensehliehen H a u t das Vorhandensein eines solehen AdenyleyklaseeAMP-Steuersystems y o n Bedeutung ist, bedarf noeh der weiteren Kl~rung. I m Vergleieh zur gesunden Epidermis wnrde in der psoriatisehen Epidermis ein verminderter cAMP-Gehalt naehgewiesen, der m6glieherweise ffir die Glykogenspeieherung u n d die erh6hte Proliferationsrate psoriatiseher Zellen verantwortlieh ist [10, 11]. Allerdings k o n n t e dieser Befund y o n anderen Autoren nicht bestgtigt werden [1]. Aueh die Frage der Adenyleyklase-Aktivitgt in der psoriatisehen Epidermis und ihre Stimulierbarkeit blieb bisher in bioehemisehen Untersuehungen u m s t r i t t e n [1, 3, 13].
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G. Mahrle und C. E. Orfanos
Wir haben daher mit Hilfe einer eytochemischen Methode, die erfo]greich an Leberzellen, Langerhans-Inselzellen und Endothelzellen angewandt wurde [2, 8,12], die Adenylcyklase-Aktivit~t unter dem Einflul3 verschiedener Stimulatoren und Inhibitoren in gesunder und psoriatischer Epidermis darzustellen versueht. Da wir in frtiheren Untersnchungen strukturelle Membranver&nderungen an den P l a s m a m e m b r a n e n psoriatiseher K e r a t i n o e y t e n naehweisen konnten [7], lag es nahe zu untersuehen, ob auch die Aktivit&t m e m b r a n g e b u n d e n e r E n z y m e , z. B. der Adenyleyklase, beeintr/~eh~igt ist. Die hier erhobenen Befunde best/~rkten uns in der Annahme, dai3 die K e r a t i n o c y t e n - M e m b r a n e n bei Psoriasis nicht nur struktnrell ver~ndert, sondern auch funktionell beeintr/~ehtigt sind. Material und Methode Die Hautproben wurden wie fiblieh mittels Stanzenbiopsie in Lokalan~sthesie (Scandicain* ohne Adrenalin) ~us unbehandelten psoriatischen Efflorescenzen yon drei P~tienten mit Psoriasis und aus der normalen H~ut yon drei gesunden Probanden entnommen. Die Pri~parate wurden in kleine B15eke (
~-Adrenerge Stimulation membrangebundener Adenyleyklase in normaler Epidermis und mangelnde Stimulierbarkeit bei Psoriasis G. Mahrle und C. E. Orfanos Universitiits-Hautklinik (Direktor: Prof. Dr. med. G. K. Steigleder) K61n (BRD) Eingegangen am 14. ~grz 1975 Lack of/3-Adrenergie Stimulation of Membrane B o u n d Adenyl Cyelase in Psoriasis as Compared to N o r m a l Epidermis Summary. Glueagon and/%adrenergic compounds such as 1-isoproterenol stimulated the low activity of an ATP-utilizing enzyme located oll the cell membranes of normal keratinoeytes. Addition of E-antagonist propranolol to the incubation medium prevented the stimulatory effect of 1-isoproterenol. We considered, therefore, the reaction product being due to epidermal membrane-bound adenyl eyelase activity. In psoriatic epidermis the basal adenyl cyelase activity was low, similar to normal epidermis, however, glueagon and 1-isoproterenol failed to stimulate the enzyme activity in psoriasis under the same conditions. It seems, therefore, that the fl-adrenergie-eAMP cascade as a regulatory epidermal control mechanism of induced proliferation is ineffective in this disease.
Zusammen/assung. In der mensehlichen Epidermis wurde erstmalig eytochemiseh in Anwesenheit yon Theophyllin ein ATP-verbrauehendes Enzym nachgewiesen, dessen Aktivit~t dutch Glueagon und 1-Isoproterenol stimulierbar war. Da der /3-Receptorenbloeker Propranolol den Stimulationseffekt des 1-Isoproterenols weitgehend aufhob, seheint die Reaktionssteigerung auf einer Stimulation der epiderm0olen Adenyleyklase-AktivitS~t fiber die fl-Reeeptoren zu beruhen. Unsere Befunde zeigten im einzelnen: 1. Die epidermale Adenyleyklase-Aktivitgt tritt membrangebunden an den Keratinoeyten-Oberfliiehen auf; 2. die Ausgangsaktivitgt epidermaler Adenyleyklase ist in normaler und psoriatiseher Epidermis gering; 3. eine Steuerung der epidermalen Adenyleyklase-Aktivit~t erfolgt fiber die /3-Reeeptoren; l. in der psoriatisehen Epidermis li~13t sieh die Adenyleyklase-Aktivitgt dureh Glucagon und 1-Isoproterenol nicht stimulieren. Es ist daher zu erwarten, dab naeh einem Proliferationsreiz die psoriatisehe Epidermis unfiihig ist, fiber eine /~-Stimulation der gesteigerten mitotisehen Aktivitgt entgegenzuwirken. U n t e r s u c h u n g e n y o n Sutherland u. I~all [9] haben gezeigt, dag die hormonelle Steuerung y o n Gewebszellen fiber das eyelisehe Adenosinmonophosphat (cAMP) als ,,second messenger" erfolgt, cAMP wird dureh das E n z y m Adenyleyklase aus A T P gebildet und n i m m t eine Sehlfisselstellung im Zellstoffweehsel ein. Inwieweit aueh in der mensehliehen H a u t das Vorhandensein eines solehen AdenyleyklaseeAMP-Steuersystems y o n Bedeutung ist, bedarf noeh der weiteren Kl~rung. I m Vergleieh zur gesunden Epidermis wnrde in der psoriatisehen Epidermis ein verminderter cAMP-Gehalt naehgewiesen, der m6glieherweise ffir die Glykogenspeieherung u n d die erh6hte Proliferationsrate psoriatiseher Zellen verantwortlieh ist [10, 11]. Allerdings k o n n t e dieser Befund y o n anderen Autoren nicht bestgtigt werden [1]. Aueh die Frage der Adenyleyklase-Aktivitgt in der psoriatisehen Epidermis und ihre Stimulierbarkeit blieb bisher in bioehemisehen Untersuehungen u m s t r i t t e n [1, 3, 13].
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Wir haben daher mit Hilfe einer eytochemischen Methode, die erfo]greich an Leberzellen, Langerhans-Inselzellen und Endothelzellen angewandt wurde [2, 8,12], die Adenylcyklase-Aktivit~t unter dem Einflul3 verschiedener Stimulatoren und Inhibitoren in gesunder und psoriatischer Epidermis darzustellen versueht. Da wir in frtiheren Untersnchungen strukturelle Membranver&nderungen an den P l a s m a m e m b r a n e n psoriatiseher K e r a t i n o e y t e n naehweisen konnten [7], lag es nahe zu untersuehen, ob auch die Aktivit&t m e m b r a n g e b u n d e n e r E n z y m e , z. B. der Adenyleyklase, beeintr/~eh~igt ist. Die hier erhobenen Befunde best/~rkten uns in der Annahme, dai3 die K e r a t i n o c y t e n - M e m b r a n e n bei Psoriasis nicht nur struktnrell ver~ndert, sondern auch funktionell beeintr/~ehtigt sind. Material und Methode Die Hautproben wurden wie fiblieh mittels Stanzenbiopsie in Lokalan~sthesie (Scandicain* ohne Adrenalin) ~us unbehandelten psoriatischen Efflorescenzen yon drei P~tienten mit Psoriasis und aus der normalen H~ut yon drei gesunden Probanden entnommen. Die Pri~parate wurden in kleine B15eke (
