Zusammenspiel solarer Spektren und Melanomentstehung

Obgleich kürzlich einige wesentliche Fortschritte in der Behandlung von Patienten mit metastasiertem Melanom gelungen sind (z.B. Vemurafenib, Ipilimumab) ist die Prognose dieser Patienten weiterhin sehr ungünstig. Umso wichtiger erscheint daher neben der Früherkennung die Vorbeugung. Ein wesentliches Problem bei der Vorbeugung ist jedoch, dass die Ursachen des Melanoms noch nicht hinreichend verstanden werden. So ist im Gegensatz zum Plattenepithelkarzinom der Haut der genaue Zusammenhang zwischen Sonnenexpositionen und Melanomentstehung noch nicht klar. Fast alle bisherigen Studien beschäftigten sich mit der Wirkung einzelner Teile des Sonnenlichtes und hier vor allem mit der Wirkung des ultravioletten (UV) Lichtes auf die menschliche Haut. Im Gegensatz soll als alternativer Ansatz im vorliegenden Projekt untersucht werden, welche Auswirkung das Zusammenspiel von einzelnen Bestandteilen des Sonnenlichtes auf den programmierten Zelltod (Apoptose), DNA-Schaden, und DNA-Reparatur in menschlichen Melanozyten hat. Die bösartige Entartung von Melanozyten gilt als Voraussetzung für die Entstehung von Melanomen. Konkret soll der Einfluss von langwelligem UV-Licht (UVA) auf durch mittelwelliges UV-Licht (UVB) verursachte Apoptose, DNA-Schaden und DNA-Reparatur untersucht werden. Gleichermaßen soll der Einfluss von Infrarotstrahlung auf durch mittelwelliges UV-Licht (UVB) verursachte Apoptose, DNA-Schaden und DNA-Reparatur erforscht werden. Obwohl Infrarotstrahlung der Hauptbestandteil des auf die Erdoberfläche treffenden Sonnenlichtes darstellt, ist über den Effekt von Infrarotstrahlung auf die menschliche Haut bisher nur sehr wenig bekannt. Außerdem soll der Effekt von Infrarot-, UVA-, und UVB Strahlung auf die Melanomentstehung in C57BL/6 Mäusen untersucht werden. Von den aus dem Projekt gewonnen Daten könnten wichtige Schlüsse auf den Zusammenhang zwischen Sonnenlicht und Melanomentstehung gewonnen werden.

Das optische Spektrum der Sonne auf der Erdoberfläche erstreckt sich von der Ultravioletten (UV) Strahlung (die sich auf der Erdoberfläche aus dem langwelligen UVA und dem kurzwelligen, energiereicheren UVB zusammensetzt) über sichtbares Licht bis zur Infraroten (IR) Strahlung. Bis vor kurzem hat sich die Forschung auf UV Strahlung konzentriert und es konnte ein ursächlicher Zusammenhang zwischen UV Belastung der Haut und der Entstehung vieler Formen von weißem Hautkrebs nachgewiesen werden. Eine mögliche wechselseitige Beeinflussung zwischen UVA, UVB, und auch IR Strahlung wurde im Rahmen dieser Studien aber nicht berücksichtigt, obgleich sonnenexponierte Haut stets einer Mixtur dieser Strahlungen ausgesetzt ist. Erst seit relativ kurzer Zeit weiß man, dass auch IR Strahlung Vorgänge in Zellen und Geweben auslösen kann, die unabhängig von der wärmenden Wirkung von IR sind. Dies ist insofern von großem Interesse, als die Haut bei Einwirkung von natürlichem Sonnenlicht nicht nur mit UV Strahlung, sondern stets auch mit einer weitaus größeren Menge an IR Strahlung konfrontiert wird. Nach den Keratinozyten sind Melanozyten die zweithäufigst vorkommende Zellart der menschlichen Oberhaut (Epidermis). Bösartig veränderte Melanozyten gelten als Vorläuferzellen von Melanomen (schwarzer Hautkrebs), die immer noch zu einer der gefährlichsten Hautkrebsformen zählen, insbesondere wenn sie nicht früh genug diagnostiziert werden. Der Zusammenhang zwischen Sonneneinwirkung auf die Haut und Melanom wird derzeit noch nicht so gut verstanden wie jener zwischen Sonne und vielen Formen von weißem Hautkrebs. In diesem Projekt wurden der kombinatorische Effekt von IR Strahlung und UVB als auch von UVA und UVB auf primäre menschliche Melanozyten untersucht. Es zeigte sich, dass IR Strahlung Melanozyten vor UVB-induzierten programmiertem Zelltod (Apoptose) schützt und IR Strahlung alleine die Apoptose-Rate von Melanozyten nicht verändert. Andererseits hat IR Strahlung keinen Einfluss auf die Reparatur von UVB-induzierten DNA Schaden IR Strahlung scheint daher das Überleben von Melanozyten mit UVB-induziertem DNA Schaden zu fördern und könnte auf diesem Wege Einfluss auf die Entstehung von Melanomen nehmen. UVA hatte hingegen keinen Einfluss auf die UVB-induzierte Apoptose von Melanozyten, minderte jedoch die Reparatur von UVB-induziertem DNA Schaden. Im Endeffekt erleichtert also neben IR Strahlung auch UVA das Überleben von Melanozyten mit UVB-induziertem DNA Schaden. Zusammenfassend zeigen wir, dass sowohl IR Strahlung wie auch UVA zur Entstehung von Melanomen beitragen könnten, da beide das Überleben von Melanozyten mit DNA Schaden erleichtern. Unsere Erkenntnisse können zum Verständnis der Entstehung von Melanomen und zur Entwicklung neuer vorbeugender Strategien beitragen.