Mit Rotwurzelsalbei gegen Ichthyosen

Rotwurzelsalbei (Salvia miltiorrhiza Bunge, Lamiaceae, s. Abb. 1) wird traditionell in der Therapie von kardiovaskulären Erkrankungen wie koronare Herzkrankheit, Hyperlipidämie oder cerebrovaskulären Veränderungen angewendet [1]. Die kardioprotektive Wirkung wird auf die enthaltenen Salvianol-Säuren A und B zurückgeführt [2]. Als weitere, sehr lipophile Inhaltsstoffe, konnten mit den Tanshinonen eine Gruppe von Diterpenen in der Wurzel identifiziert werden, die in einer biosynthetischen Abfolge über den Acetat-Mevalonatweg gebildet werden (Abb. 2): Cryptotanshinon (CTS), Tanshinon I, Tanshinon II A/B sowie Dihydrotan­shinon. Tanshinone werden als potenzielle Therapeutika in der Krebsforschung [3 – 5] sowie in der Behandlung von hypertrophem Narbengewebe [6] und der Psoriasis [7] diskutiert. Im Münsteraner Forschungsprojekt zeigte sich, dass lipophile Drogenextrakte – und insbesondere das isolierte Cryptotanshinon – unerwartet vielversprechende Effekte auf die Differenzierung humaner Hautzellen (Keratinozyten) zeigten. Daher wird nachfolgend kurz auf die Haut­neubildung und die terminale Keratinozyten-Differenzierung eingegangen.

Der Prozess der terminalen Differenzierung

Wundheilung lässt sich vereinfacht in die Phasen der Blutstillung, Inflammation, Hautzellproliferation und -differenzierung unterteilen. Insbesondere die Keratinozyten-Differenzierung ist wichtig für die Bildung einer intakten epithelialen Barriere. Therapeutisch ist dieser Schritt allerdings bisher noch kaum beeinflussbar. Der Ort der Keratinozyten-Differenzierung ist die Epidermis, ein hoch organisiertes und stark strukturiertes, mehrschichtiges Plattenepithel, welches Schutz vor mechanischen und chemischen Umwelteinflüssen bietet. Innerhalb der Epidermis werden die epidermalen Zellen gebildet und von neu entstehenden Kera­tinozyten an die Hautoberfläche geschoben. Dabei durchwandern diese die unterschiedlichen Subschichten der Epidermis und durchlaufen im Rahmen der terminalen Differenzierung den Wandel von stark proliferierenden Keratinozyten zu hoch differenzierten, verhornten und in späten Stadien nicht mehr lebensfähigen sogenannten Korneozyten. Dieser Prozess stellt somit eine Form des programmierten Zelltodes via terminaler Differenzierung dar, welcher jedoch von dem Prozess der Apoptose abzugrenzen ist.

Im Stratum basale, der tiefsten Schicht der Epidermis, sind die Zellen vollständig teilungsfähig und bilden das nötige Zellmaterial, um die Epidermis intakt zu halten. In der nachfolgenden Stachelzellschicht, dem Stratum spinosum, verlieren die Keratinozyten ihre Fähigkeit sich zu teilen und bekommen, bedingt durch zusätzliche desmosomale Verknüpfungen, eine stachelig scheinende Form. Im Stratum granulosum, benannt nach den Keratohyalin-Granula, welche sich im Cytoplasma bilden, entsteht der cornified envelope, eine „verhornte Hülle“, dessen Ausbildung mit einer Nukleolyse und Proteolyse der meisten Organellen einhergeht. Das Stratum corneum stellt die voll ausgebildete Barriere der Epidermis dar, welche den Körper gegen äußere Einflüsse und epidermalen Wasserverlust schützt. Diese Schicht besteht aus kernlosen, differenzierten, dicht vernetzten Keratinozyten, den Korneozyten, mit einem vollständig ausgeprägten cornified envelope. Im Laufe ihres Wandels zu Korneozyten, bilden die Keratinozyten eine komplexe Barriere (Abb. 3), an deren Bildung eine Vielzahl an Strukturelementen beteiligt ist. Zu den Wichtigsten gehören:

• Keratine: Sie gehören zu den Strukturproteinen und bilden in Form von Keratin-Filamenten zusammen mit den Aktin-Filamenten und Microtubuli das Zytoskelett [9]. In proliferierenden Keratinozyten, die sich im Stratum basale befinden, kommen in erster Linie die Keratine KRT5 und KRT14 vor [8]. Während der Differenzierung der Keratinozyten zu Korneozyten wird das KRT5- und KRT14-­Filamentpaar gegen KRT1 und KRT10 ausgetauscht [9].
• Involucrin: Das membranständige Gerüstprotein stellt ein elementares Bindeglied zwischen den Struktur­proteinen der sich ausbildenden Hornschicht dar und dient zudem als Verknüpfungspunkt für Lipide mit einem Schwerpunkt auf Ceramiden, welche durch die Barriere bis an die Zelloberfläche reichen [10].
• Loricrin: Das Gerüstprotein lagert sich auf das zuvor gebildete Grundgerüst der anderen Differenzierungsprote­ine auf. Bindungen an small prolin-rich proteins (SPR) verstärken das Loricrin-Gerüst durch weitere Querver­netzungen. Die dabei entstehende ungeordnete Struktur gewährleistet eine ausreichende Elastizität gegenüber mechanischer Belastung des cornified envelopes.
• Filaggrin: verbindet und reorganisiert die intermediären Keratin-Filamente (KRT1 und KRT10), was zur Folge hat, dass die Zelle im Zuge der Umwandlung zu Korneozyten ihre typische flache Form bekommt.

Verantwortlich für die Verknüpfung der verschiedenen Strukturproteine und Lipide des cornified envelopes sind Transglutaminasen (TGM), Enzyme, die durch den intra- und extrazellulären Calcium-Spiegel gesteuert werden. Störungen in der Funktion oder Ausbildung dieser Enzyme können zu Dysfunktion der Hornschicht führen, wie bei der lamellären Ichthyose, die einen großen Anteil am ichthyotischen Formenkreis einnimmt [11].

Neben der komplexen Protein-Matrix, die sich im Zuge der terminalen Differenzierung ausbildet, spielen auch lipophile Komponenten wie Ceramide, Cholesterol oder Fettsäuren eine Rolle im Aufbau der Hautbarriere. Der lipophile Anteil der Barriere ist dabei maßgeblich beteiligt, wenn es um die Vermeidung von epidermalem Wasserverlust geht. ω-Hydroxyceramide durchziehen den cornified envelope und bilden an seiner Oberfläche den lipid envelope. Ein Teil der Ceramide wird dabei durch Transglutaminasen kovalent an Involucrin gebunden. Die Funktion und Elastizität der Barriere wird somit von den lipophilen Bestandteilen maßgeblich mitgeprägt [10].

Rotwurzelsalbei-Extrakt und Cryptotanshinon inhibieren die Bildung der differenzierungsspezifischen Keratine KRT1 und KRT10 sowohl auf Gen- als auch auf Protein-Ebene durch eine Beeinflussung des Transforming-growth-factor-beta-(TGFβ-)Signalwegs. Als molekulares Target wurde das Protein FKBP1A gefunden. Dieses Zielprotein von Cryptotan­shinon wurde mittels des sogenannten DARTS-Verfahrens (DARTS = Drug Affinity ­Response Target Stability Assay) in Kombination mit verschiedenen Verfahren der Bioinformatik identifiziert (siehe Kasten „Target fishing“). Der ausführliche experimentelle Ablauf ist in Abbildung 4 dargestellt. FKBP1A hat unter physiologischen Bedingungen die Funktion eines sogenannten Chaperons und ist somit an der Faltung und Steuerung von Proteinen beteiligt. Es hat zudem die Aufgabe, den TGFβ-Rezeptor in einem inaktiven Zustand zu halten, solange der endogene Ligand (TGFβ) nicht zugegen ist. FKBP1A ist darüber hinaus auch der Bindungspartner des Immunsupressivums Tacrolimus. Im Gegensatz zu dem FKBP1A-Hemmstoff Tacrolimus wird die enzymatische Aktivität des Proteins durch Cryptotanshinon jedoch nicht inhibiert, sondern die Aktivität wird gesteigert. Abbildung 5 verdeutlicht in einem stark vereinfachten Signalweg die Effekte von Cryptotanshinon auf die Keratinozyten-Differenzierung: CTS-aktiviertes FKBP1A hält den TGFβ-Rezeptor auch in Anwesenheit seines Liganden im inaktiven Zustand. Die verminderte Rezeptor-Ansprechbarkeit führt zu einer reduzierten Aktivierung der Proteine CTNNB1 und LEF1, welche für die KRT1-Expression mit verantwortlich sind. Da KRT1 und KRT10 als korrespondierendes Protein-Paar co-exprimiert werden, kommt es zu einer reduzierten Ausprägung beider Strukturfilamente. Andere Differenzierungsmarker wie Fillagrin, Involucrin, Loricrin und Transglut­aminase werden nur sehr geringfügig durch Cryptotanshinon beeinflusst. Das bedeutet, dass die terminale Differenzierung per se in der Zelle nicht zum Erliegen kommt, sondern lediglich die Bildung der differenzierungsspezifischen Keratine inhibiert wird.

Da die Keratinisierung durch Cryptotanshinon und Rotwurzelsalbei-Extrakt mehr oder weniger vollständig inhibiert wird, schließt sich eine Anwendung in der Wundbehandlung aus. Auch die Verwendung bei Psoriasis, die eine Hyperproliferation von Keratinozyten mit ungenügender Ausbildung des cornified envelopes darstellt, ist somit nicht begründbar. In psoriatischem Gewebe kommt es zu einer Reduktion der TGFβ-Rezeptordichte sowie zu einer Steigerung der TGFβ-Konzentration im Blutplasma [12, 13]. Eine Inhibition der verbliebenen TGFβ-Rezeptoren würde vermutlich das Krankheitsbild verschlechtern. Gegen eine Therapie der Psoriasis spricht auch, dass nach aktueller Leitlinie Tacrolimus und Sirolimus zur Behandlung eingesetzt werden können. Cryptotanshinon würde hier dem Effekt entgegenwirken, was ebenfalls für eine Verschlechterung des Krankheitsbildes sprechen würde.

Eine denkbare Einsatzmöglichkeit findet sich jedoch in der Therapie der keratinopatischen Ichthyosen, bei denen es durch einen Gendefekt zu einer Überexpression der Zyto­keratine 1 und/oder 10 kommt. Diese Form der Ichthyose zählt zu den sehr seltenen Subformen des ichthyotischen Formkreises. Therapiestandards sind bisher eine hochintensive, mehrmals täglich notwendige Hautpflege um die Austrocknung der gestörten Hautbarriere zu minimieren, sowie die Therapie mit topischen und gegebenenfalls auch systemischen Retinoiden. Für den Einsatz von Retinoiden konnte ebenfalls eine Reduktion der Zytokeratine 1 und 10 festgestellt werden, was ihren Einsatz in der Therapie der keratinopatischen Ichthyose rechtfertigt [14]. Cryptotanshinon könnte hier das bisher eher limitierte Therapiespektrum sinnvoll ergänzen. Eine topische Anwendung von Cryptotanshinon wäre ein sinnvoller Applikationsweg, da das stark lipophile niedermolekulare Molekül die Hautbarriere gut penetrieren sollte. Auch eine Kombination mit Retinoiden erscheint plausibel, um synergistische Effekte ausschöpfen zu können und das gestörte Hautbild näher an seinen physiologischen Zustand zu bringen. |