Exprimierte Gene

Mit der RT-PCR wird die mRNA verschiedener Targetgene innerhalb eines Gewebes nachgewiesen, wobei es sich um eine Momentaufnahme des jeweiligen Gewebes handelt. Die unterschiedlich starke Stabilisierung oder Degradierung der mRNA führt dabei zu spezifischen Halbwertszeiten der einzelnen mRNAs. Zusätzlich kann eine mögliche Proteinbindung die Translation behindern, weshalb vom mRNA-Gehalt nicht unmittelbar auf den Proteingehalt geschlossen werden darf. Aus diesen Gründen wurde die Nasenschleimhaut nicht nur auf der Genexpressionsebene, sondern auch auf der Protein- und Metabolismusebene untersucht. Die Beobachtung, dass teilweise mRNA nachgewiesen wurde, aber kein Protein detektierbar war (wie beispielsweise im Fall der Cytochrome 3A4 und 3A5), zeigt, dass geringe mRNA-Mengen physiologisch möglicherweise ohne große Bedeutung sind (Koskela et al., 1999). Da die untersuchte Nasenschleimhaut von unterschiedlichen Spendern stammte, die verschiedene Genotypen besitzen und unterschiedlichen Umwelteinflüssen unterliegen, war es zu erwarten, dass die einzelnen Gene bei den verschiedenen Personen unterschiedlich stark exprimiert bzw. teilweise auch gar nicht exprimiert waren. So waren unter den untersuchten Cytochromen nur CYP 1B1, 2A6/7, 2A13, 2B6, 2C8 und 2S1 bei allen Spendern exprimiert, während die übrigen Cytochrome bei mindestens einer der insgesamt 22 Patienten nicht exprimiert waren.

Im Anschluss an diese allgemeinen Erläuterungen wird die Expression der einzelnen Gene diskutiert.

Genexpressionsergebnisse werden häufig als Verhältnis zu stabil exprimierten Housekeeping-Genen dargestellt. Oft werden hierfür GAPDH oder CyclophillinA eingesetzt. Da GAPDH mit einer statistischen Signifikanz von p<0,05 in der menschlichen respiratorischen Nasenschleimhaut bei Rauchern und Nicht-Rauchern unterschiedlich stark exprimiert war, konnte es als interne Bezugsgröße nicht verwendet werden. Auch Deindl et al. (2002), Prieto-Alamo et al. (2003) und

Tricario et al. (2002) haben bereits in vorherigen Studien gezeigt, dass die Expression des häufig verwendeten Housekeeping-Genes GAPDH innerhalb verschiedener Gewebe des Menschen teilweise erheblich variiert und somit nicht immer als interner Standard geeignet ist. Auch CyclophillinA wurde auf die Eignung als Housekeeping-Gen untersucht. Zwar war der beobachtete Unterschied mit p = 0,076 statistisch nicht signifikant, jedoch wurde aufgrund der Nähe zum Signifikanzniveau (p<0,05) auf eine Korrektur der Werte durch CyclophillinA ebenfalls verzichtet, so dass die Genenxpressionsergebnisse absolut dargestellt wurden.

Aus der Enzymfamilie des Cytochrom P450-Systems konnten hier neben den bereits bei anderen Spezies in der Nasenschleimhaut nachgewiesenen CYP-Isoformen der 1A-, 2A-, 2B-, 2C-, 2E-, 3A- und 4B-Subfamilie (Longo et al., 2000; Thornton-Manning et al., 1997) zusätzlich die Expression von CYP 1B1, 2F1, 2J2 sowie des erst kürzlich beschriebenen CYP 2S1 mittels RT-PCR gezeigt werden. Dagegen war das in Leber und Niere vorkommende CYP 4A11 (Baker et al., 2003; Cummings et al., 2000; Savas et al., 2003) nicht in der menschlichen Nasenschleimhaut exprimiert. Über das Vorhandensein von CYP 4A11 in anderen respiratorischen Geweben des Menschen ist bislang auch nichts bekannt. Im Folgenden werden die Ergebnisse im einzelnen diskutiert.

Das durch AhR-Liganden in nahezu jedem untersuchten Gewebe induzierbare CYP 1A1 (Hukkanen, 2000) ist in der menschlichen respiratorischen Nasenschleimhaut offensichtlich nicht konstitutiv exprimiert, wohl aber durch Zigarettenrauch induzierbar. So war es bei 60 % der Raucher exprimiert, während es bei keinem der Nicht-Raucher nachweisbar war. Eine CYP 1A1-Enzyminduktion nach Zigarettenrauchexposition konnten Wardlaw et al. (1998) auch in der Nasenschleimhaut von Ratten beobachten. Auch in Untersuchungen an respiratorischem Gewebe der menschlichen Lunge erwies sich Zigarettenrauch als potenter Induktor (Anttila et al., 2000; Mollerup et al., 1999; Willey et al., 1997), wobei quantitative RT-PCR-Messungen eine höhere Induktion bei weiblichen als bei männlichen Rauchern belegen (Mollerup et al., 1999). Bei den hier durchgeführten Versuchen war CYP 1A1 bei insgesamt vier weiblichen im Gegensatz zu nur zwei männlichen Rauchern induziert, was in Übereinstimmung mit den Beobachtungen von Mollerup et al. (1999) an der menschlichen Lunge steht. Interessanterweise war der Unterschied zwischen der Raucher- und der Nicht-Raucher-Gruppe auch nur bei den weiblichen Personen statistisch signifikant.

Im Vergleich zu CYP 1A1 ließ sich das zweite Mitglied der CYP 1A-Subfamilie - CYP 1A2 - bei keinem der Spender (n=22) nachweisen. Auch in der menschlichen Lunge konnte CYP 1A2 bislang

noch nicht detektiert werden (Shimada et al., 1996; Thum and Borlak, 2000; Wheeler et al., 1990).

Nach Hukkanen (2000) wird CYP 1A2 strikt leberspezifisch exprimiert, da bisher noch kein CYP 1A2-Protein in extrahepatischen Geweben nachgewiesen wurde. Im Gegensatz zur Nasenschleimhaut des Menschen ist CYP 1A2 in der Nasenschleimhaut der Ratte konstitutiv exprimiert (Longo et al., 2000). Daher liegt der Schluss nahe, dass die Ergebnisse von Tierversuchen nicht unkritisch auf den Menschen übertragen werden können.

Mit einer Signifikanz von p<0,00006 konnte für CYP 1B1 eine statistisch hochsignifikante Induktion für Raucher ermittelt werden. Auch diese Beobachtung steht in Einklang mit Untersuchungen an der menschlichen Lunge (Willey et al., 1997).

Die CYP 2A-Subfamilie beinhaltet beim Menschen die Mitglieder CYP 2A6, 2A7 sowie 2A13, von denen sich bislang nur CYP 2A6 und 2A13 als katalytisch aktiv erwiesen haben (Su et al., 2000).

CYP 2A13, das unter allen untersuchten Geweben am stärksten in der Nasenschleimhaut exprimiert ist (Su et al., 2000), ließ sich bei allen Patienten, nicht jedoch in der menschlichen Leber nachweisen.

Dies bestätigt die früheren Ergebnisse von Koskela et al. (1999) und Su et al. (2000), die ebenfalls CYP 2A13 nur in der Nasenschleimhaut nachweisen konnten. Im Gegensatz zu CYP 2A13 war CYP 2A6/7 zusätzlich auch in der Leber nachweisbar. Auch dies steht in Einklang mit den Beobachtungen von Koskela et al. (1999) und Su et al. (2000). Die CYP 2A-Isoformen des Menschen sind hinsichtlich ihrer Nukleotidsequenz zu > 83% mit CYP 2A3 der Ratte, CYP 2A4 und 2A5 der Maus sowie CYP 2A10 und 2A11 des Kaninchens identisch (Ding et al., 1994; Peng et al., 1993). Sie sind somit homolog zum Cytochrom P450 NMa des Kaninchens, welches zuerst in nasalen Mikrosomen entdeckt und erst später als CYP 2A10 und 2A11 definiert wurde. Das NMa ist eines der Hauptcytochrome in der Nasenschleimhaut des Kaninchens. Es metabolisiert mit hoher Aktivität zahlreiche Substrate (Ding and Coon, 1990; Peng et al., 1993), weshalb sich Untersuchungen an der Nasenschleimhaut bei verschiedenen Spezies auf die Homologe der CYP 2A-Subfamilie konzentrieren.

Übereinstimmend mit Beobachtungen an respiratorischem Gewebe der menschlichen Lunge (Willey et al., 1997) konnten bei dem Cytochrom 2B6 auch in der Nasenschleimhaut keine Unterschiede zwischen Rauchern und Nicht-Rauchern beobachtet werden. Auch die Mitglieder der CYP 2C-Subfamilie zeigten weder Raucher-, noch Geschlechtsunterschiede, jedoch mussten bei der RT-PCR von CYP 2C8, 2C9 und 2C19 sehr hohe Zyklenzahlen verwendet werden (jeweils 39 Zyklen), um

überhaupt Transkripte amplifizieren zu können. Die Frage, ob derart geringe mRNA-Mengen zu einer nennenswerten Proteintranslation führen und damit physiologisch von Bedeutung sind, haben bereits Koskela et al. (1999) diskutiert. Im Gegensatz zu den zuvor genannten Isoformen ließ sich CYP 2C18 bereits mit 33 Zyklen amplifizieren, war aber nur bei 19 der insgesamt 22 Personen nachweisbar. Bezogen auf die mRNA-Expression scheint CYP 2C18 in der menschlichen Lunge eine abundante Isoform der CYP 2C-Subfamilie zu sein (Zhu-Ge et al., 2002), was wiederum in Einklang mit meinen Untersuchungen an der respiratorischen Nasenschleimhaut steht. Obwohl bislang wenig über spezifische CYP 2C18-Substrate bekannt ist (Zhu-Ge et al., 2002) und CYP 2C18-Protein im Gegensatz zu CYP 2C8, 2C9 und 2C19 in der Leber bisher nicht nachgewiesen wurde (Gerbal-Chaloin et al., 2001; Hukkanen, 2000; Zhu-Ge et al., 2002), sind mit heterolog exprimiertem CYP 2C18-Protein einige Substrate identifiziert worden, die CYP 2C18 als Mitglied der CYP 2C-Subfamilie metabolisiert und die meist auch von den anderen Isoformen verstoffwechselt werden. Hierzu zählen Tolbutamid (Hukkanen, 2000; Zhu-Ge et al., 2002), Sulfaphenazolderivate (Ha-Duong et al., 2001), Bisphenol A (Niwa et al., 2001), all-trans-Retinolsäure (Marill et al., 1999), Diclofenac (Mancy et al., 1996; Bort et al., 1999) und Omeprazol (Hukkanen, 2000; Karam et al., 1996).

Das ebenfalls zahlreiche Arzneistoffe metabolisierende CYP 2D6-Protein ist durch eine große interindividuelle Variabilität in der metabolischen Aktivität gekennzeichnet (Charlier et al., 2003;

Endrizzi et al., 2002; Muller et al., 2003). Begründet wird dies durch genetische Polymorphismen, die zu unterschiedlichen Metabolisierungs-Typen führen. Der Nachweis von CYP 2D6-Transkripten kann dabei durch Amplifikate der Pseudogene CYP 2D7P und CYP 2D8P behindert werden (Endrizzi et al., 2002). Das Fehlen einer spezifischen Bande in Höhe der zu erwartenden 332 bp und das Auftreten mehrerer größerer Fragmente in meinen Untersuchungen könnte auf diese Weise erklärt werden (siehe Abbildung 20 auf Seite 51).

Mit Ausnahme dreier Nicht-Raucher war das in der Leber durch Alkohole induzierbare CYP 2E1 bei allen Spendern nachweisbar. Da über den Alkoholkonsum der getesteten Personen nichts bekannt ist, kann somit auch die Frage nach der Induzierbarkeit von CYP 2E1 in der respiratorischen Nasenschleimhaut nicht beantwortet werden. Während Mace et al. (1998) berichten, dass CYP 2E1 in nur 50 % der untersuchten Lungenproben exprimiert ist, konnte in der menschlichen Nasenschleimhaut CYP 2E1 bei 86% der Spender nachgewiesen werden (19 von 22

Patienten). Unterschiede in der CYP 2E1-Expression zwischen Rauchern und Nicht-Rauchern bzw.

Männern und Frauen konnten nicht festgestellt werden.

Die CYP 2F-Subfamilie ist durch wenige Isoformen charakterisiert und wird selektiv in der Lunge und nur gering bis gar nicht in der Leber exprimiert (Carr et al., 2003; Chen et al., 2002; Ding and Kaminsky, 2002, Nishimura et al., 2003). Mit Ausnahme einer Nicht-Raucherin konnte CYP 2F1 in der respiratorischen Nasenschleimhaut bei allen Probanden nachgewiesen werden, während nach 33 Amplifikationszyklen CYP 2F1-Transkripte in der Leber nicht detektierbar waren. Meine Untersuchungen belegen somit, dass es sich bei CYP 2F1 tatsächlich um ein überwiegend in respiratorischen Geweben exprimiertes Cytochrom P450 handelt. Da CYP 2F1 eine ganze Reihe luftgetragener Verbindungen, besonders jene aus dem Zigarettenrauch (Chen et al., 2002), zu reaktiven und potentiell pneumotoxischen Metaboliten aktiviert (Chen et al., 2002; Carr et al., 2003), ist zu vermuten, dass diese reaktiven Metaboliten auch in der menschlichen respiratorischen Nasenschleimhaut gebildet werden, da die Nasenschleimhaut im Rahmen der In- und Exspiration ebenfalls mit luftgetragenen Substanzen in Kontakt kommt.

Das abundant in cardiovasculären Geweben exprimierte und am Arachidonsäure- sowie Linolsäuremetabolismus beteiligte CYP 2J2 (King et al., 2002; Yang et al., 2001) konnte auch in der untersuchten menschlichen Nasenschleimhaut nachgewiesen werden. Männer waren dabei durch eine stärkere Expression als Frauen charakterisiert (p<0,004). Auch in der menschlichen Lunge wird CYP 2J2 exprimiert (Zeldin et al., 1996). Der Einfluss des Geschlechts auf die CYP 2J2-Expression in der Lunge ist jedoch unbekannt.

Das erst im Jahr 2002 entdeckte CYP 2S1 ist innerhalb der CYP 2-Familie eng mit CYP 2A6, 2A13 und 2B6 verwandt (Rivera et al., 2002) und zeigt hohe Expressionsraten in Trachea, Lunge, Magen, Dünndarm und Milz (Rylander et al., 2001). In der menschlichen alveolarepithelialen Lungenzelllinie A549 konnte CYP 2S1 durch 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-Dioxin (TCDD) induziert werden. Daher vermuten Rivera et al. (2002), dass dieses Enzym eine bedeutende Rolle im Karzinogenmetabolismus der Lunge spielt. Meine Untersuchungen belegen, dass CYP 2S1 auch in der menschlichen respiratorischen Nasenschleimhaut exprimiert wird. Dabei könnte die beobachtete Enzyminduktion bei Rauchern (p<0,05) als erwartete Antwort auf die Zigarettenrauchexposition interpretiert werden und steht damit in Einklang mit den Beobachtungen von Rivera et al. (2002).

Interessanterweise war die CYP 2S1-Induktion nur bei weiblichen Rauchern statistisch signifikant (p<0,03).

Aus der CYP 3A-Subfamilie, deren Mitglieder etwa die Hälfte aller gebräuchlichen Arzneistoffe metabolisieren (De Luca et al., 2001; Hukkanen, 2000), wurden die Isoformen CYP 3A4, 3A5 und 3A7 untersucht. Erwartungsgemäß konnte Amplifikate der fetalen Form, CYP 3A7, weder in der Leber, noch in der Nasenschleimhaut nachgewiesen werden, was den Untersuchungen von Anttila et al. (1997) an der menschlichen Lunge entspricht. Dagegen war CYP 3A4, welches zwischen 30 – 40 % (Hukkanen, 2000) und 60 % (De Luca et al., 2001) des Gesamtcytochromgehaltes der Leber ausmacht, nicht nur in der Leber, sondern auch in 20 der 22 Nasenschleimhautproben exprimiert.

CYP 3A5, die Haupt-CYP 3A-Form der Lunge (Anttila et al., 1997; Hukkanen et al., 2003), war bei insgesamt 19 Patienten nachweisbar. Allerdings waren für den mRNA-Nachweis 39 (CYP 3A4) bzw. 38 (CYP 3A5) Amplifikationszyklen notwenig, so dass erneut die Frage nach der physiologischen Bedeutung derartig geringer mRNA-Mengen aufkommt (Koskela et al., 1997), zumal auch im ergänzenden Western blot weder CYP 3A4-, noch 3A5-Protein nachgewiesen wurde. Vergleicht man die benötigte Anzahl an Zyklen, so scheint in nasalem respiratorischen Gewebe CYP 3A5 die stärker exprimierte Form zu sein. Dies entspricht den Untersuchungen an pulmonalem respiratorischen Gewebe. Dort konnten Anttila et al. (1997) CYP 3A4- in nur 20 % der Proben und CYP 3A5-mRNA in allen Proben nachweisen. Die Beobachtung von Hukkanen et al. (2003), dass Rauchen zu einer verminderten CYP 3A5-Expression in der menschlichen Lunge führt, konnte für die menschliche Nasenschleimhaut nicht bestätigt werden, steht aber in Einklang mit Untersuchungen bronchialer Biopsien von Rauchern und Nicht-Rauchern (Borlak et al., 2004).

CYP 4B1, welches u.a. die ω-Hydroxylierung von Laurinsäure katalysiert (Imaoka et al., 2001), war mit Ausnahme einer Nicht-Raucherin bei allen Patienten nachweisbar, nicht jedoch in der Leber.

Dies steht in Einklang mit den Untersuchungen von Nhamburo et al. (1989) und Nishimura et al.

(2003), die CYP 4B1-Transkripte nur in der menschlichen Lunge amplifizieren konnten.

Von den Flavinhaltigen Monooxygenasen (FMOs), welche bereits in der respiratorischen und olfaktorischen Nasenschleimhaut von Ratten nachgewiesen wurden (Reed, 1993), ließen sich die untersuchten Isoformen FMO 2, FMO 3 und FMO 5 bei allen Spendern detektieren. Dabei zeigte nur FMO 2, bei der es sich um die Hauptform Flavinhaltiger Monooxygenasen in der Säugetierlunge handelt (Dolphin et al., 1998; Krueger et al., 2002), einen statistisch signifikanten Unterschied zwischen Rauchern und Nicht-Rauchern in Form einer verminderten Genexpression selektiv bei den männlichen Rauchern. Dass der beobachtete Unterschied auch tatsächlich einen Einfluss auf den

Metabolismus von Arzneistoffen und anderen Xenobiotika ausübt, ist dabei aber unwahrscheinlich, da FMO 2 für ein verkürztes und damit katalytisch inaktives Protein codiert (Dolphin et al., 1998;

Furnes et al, 2003; Whetstine et al., 2000). Das Fehlen von FMO 2-mRNA in der Leber ist zuvor auch schon von Dolphin et al. (1998) berichtet worden.

Neben den Flavinhaltigen Monooxygenasen war in der menschlichen Nasenschleimhaut auch die Epoxid-Hydrolase (EH) bei allen 22 Patienten nachweisbar, was die zuvor von Gervasi et al. (1991) und Green et al. (2001) berichteten EH-Enzymaktivitäten in der menschlichen Nasenschleimhaut bestätigt. Auch bei der Ratte (Bond, 1983; Faller et al., 2001), bei der Maus (Reed, 1993) und beim Hund (Bond et al., 1988) konnten EH-Aktivitäten in der Nasenschleimhaut gezeigt werden, ebenso wie in der menschlichen Lunge (Faller et al., 2001). Im pulmonalen Gewebe wurde dabei kein Unterschied in der EH-Expression zwischen Rauchern und Nicht-Rauchern festgestellt (Willey et al., 1997). Dies entspricht wiederum meinen Beobachtungen an nasalem Gewebe des Menschen.

Reaktive Epoxide, die auch aus einigen polyzyklischen aromatischen Hydrocarbonen (PAHs) des Zigarettenrauchs gebildet werden können und die sich als potente Karzinogene erwiesen haben (Hecht, 2002; Hukkanen et al., 2000; Rubin, 2001), können durch die Epoxid-Hydrolase in weniger reaktive und leichter konjugierbare Metaboliten hydrolysiert werden, die somit leichter eleminierbar sind (Seidegard and Ekstrom, 1997). Über diese detoxifizierende Wirkung der Epoxid-Hydrolase besitzt die respiratorische Nasenschleimhaut des Menschen zumindest gegenüber einigen im Zigarettenrauch enthaltenen Prokarzinogenen einen Schutzmechanismus.

Darüber hinaus konnten in der respiratorischen Nasenschleimhaut verschiedene Isoformen der Glutathion S-Transferase nachgewiesen werden. Bereits zuvor hatten Aceto et al. (1989), Gervasi et al. (1991), Green et al. (2001) und Krishna et al. (1995) das Vorhandensein dieser Enzymfamilie in der menschlichen Nasenschleimhaut metabolisch bzw. immunhistochemisch nachgewiesen. Die von Krishna et al. (1995) gemachte Beobachtung einer geschlechtsabhängigen GST α-Expression in der Regio olfactoria, nicht jedoch in der Regio respiratoria konnte in meinen Untersuchungen für die respiratorische Nasenschleimhaut bestätigt werden. Interessanterweise war dabei aber eine geschlechtsabhängige Reaktion auf das Rauchen zu beobachten. So wies die Gruppe der Raucher insgesamt geringere GST α2-Transkriptmengen auf. Bei Betrachtung der Geschlechter zeigte sich jedoch, dass dieser Unterschied nur bei den männlichen Personen statistische Signifikanz erlangte (p<0,002). Da die GST α2 über die Konjugation reaktiver Phase I-Metaboliten detoxifizierend und somit zytoprotektiv wirkt (Dreij et al., 2002; Pietsch et al., 2003; Turesky et al., 2003), kann

vermutet werden, dass – verminderter Proteingehalt und verminderte metabolische Aktivität vorausgesetzt - Raucher schlechter vor derartigen Substanzen geschützt sind. Da sich die GST α2 darüber hinaus als aktiv gegenüber einigen Kanzerogenen, die aus den Inhaltstoffen des Zigarettenrauchs gebildet werden, erwiesen hat (Dreij et al., 2002), kann zusätzlich angenommen werden, dass Raucher ein erhöhtes Risiko nasaler Tumoren besitzen. Hinweise über den Zusammenhang zwischen Zigarettenkonsum und Tumoren der Nasenschleimhaut sind zumindest zahlreich gegeben (Benninger, 1999; Ding and Kaminsky, 2002; Feron et al., 2001; Hildesheim et al., 2001; Talmi et al., 2002).

Die Uridindiphosphat-Glucuronyl-Transferase 1A1 (UGT 1A1) konnte auch bei einer maximalen Zahl von 39 Amplifikationszyklen nur bei sechs Patienten nachgewiesen werden, wobei die ermittelten durchschnittlichen Lichtwerte dieser sechs Amplifikate nur 7,3 % vom Lichtwert der Positivkontrolle (humane Leber) betrugen. Dies erklärt die fehlende UGT-Aktivität in der menschlichen Nasenschleimhaut bei Gervasi et al. (1991) unter Verwendung von 1-Naphthol, einem spezifischen UGT 1A1-Substrat (Dean et al., 2002). Die Beobachtung, dass mit 39 Amplifikationszyklen teilweise Transkripte nachgewiesen werden konnten, dies aber zu keiner messbaren metabolischen Aktivität führt, stützt wiederum die These von Koskela et al. (1999), dass gering exprimierte Gene physiologisch weniger von Bedeutung sind.

Im Gegensatz zu UGT 1A1 war die auch als olfaktorische UGT bezeichnete UGT 2A1 (Jedlitschky et al., 1999) bei sämtlichen Spendern in der respiratorischen Nasenschleimhaut exprimiert, nicht jedoch in der Positivkontrolle (humane Leber). Das Fehlen von UGT 2A1-Transkripten in der menschlichen Leber hatten zuvor auch schon Jedlitschky et al. (1999) beobachtet. Mit diesen Untersuchungen konnte zusätzlich zur bekannten UGT 2A1-Expression in der Regio olfactoria (Jedlitschky et al., 1999) diese Expression nun erstmalig auch in der Regio respiratoria der menschlichen Nasenschleimhaut gezeigt werden, weshalb die Bezeichnung olfaktorische UGT nicht mehr korrekt erscheint.

Da die transkriptionelle Regulation der oben genannten Enzyme u.a. über Transkriptionsfaktoren und nukleäre Rezeptoren erfolgt, wurde die Genexpression von AhR, CAR β, LXR α, PXR, PPAR α und PPAR γ mituntersucht. Wenngleich zum Verständnis der Regulationsmechanismen weitergehende Untersuchungen notwendig sind, können die ermittelten Expressionen regulatorischer Transkriptionsfaktoren einen Beitrag zum verbesserten Verständnis der hier beobachteten

Genexpressionsprofile liefern. Da für die nasalen Schleimhäute der Ratte gewebsspezifische Regulationsmechanismen postuliert werden (Bereziat et al., 1995; Longo and Ingelman-Sundberg, 1993; Longo et al., 2000; Wardlaw et al., 1998) und sich dies auch beim Menschen abzeichnet (Carayol et al., 2002), sollten die für andere Gewebe bekannten Regulationsmechanismen nicht unkritisch auf die menschliche Nasenschleimhaut übertragen werden.

Bei weiblichen Spendern war der Pregnenolone X Rezeptor (PXR) signifikant stärker exprimiert als bei männlichen (p<0,005). Geschlechtsabhängige Unterschiede in der Genexpression wurden mit Ausnahme von CYP 2J2 jedoch bei keinem der untersuchten Enzyme beobachtet.

Interessanterweise war bei männlichen Patienten CYP 2J2-mRNA signifikant erhöht. Der geschlechtsspezifische Unterschied zwischen PXR und CYP 2J2 konnte jedoch durch Korrelation der Genexpressionsbefunde nicht erklärt werden. PXR ist ein wichtiger Faktor für die Regulation der Cytochrome der 3A-Subfamilie (Hukkanen, 2000; Kliewer et al., 1999; Waxman, 1999) sowie der Cytochrome 2C8 und 2C9 (Hukkanen, 2000). Auch hier war keine Übereinstimmung im Expressionsprofil mit genannten Targetgenen feststellbar.

Die PPARs spielen eine wichtige Rolle in der Karzinogenese (Cajaraville et al., 2003; Valles et al., 2003; Vanden Heuvel et al., 2003). Es ist daher nicht verwunderlich, dass PPAR γ bei Rauchern induziert war.

Bestandteil der transkriptorischen Regulation der CYP 1-Familienmitglieder ist der Aryl hydrocarbon-Rezeptor (Hukkanen, 2000; Seubert et al., 2002; Waxman, 1999), dessen Expression in der menschlichen respiratorischen Nasenschleimhaut erstaunlicherweise erheblich von den Expressionen der Mitglieder der CYP 1-Familie abwich. Während die Genexpression des Ah-Rezeptors unabhängig von der Zigarettenrauchexposition war, wurde CYP 1A1 bei 60 % der Raucher exprimiert, CYP 1A2 dagegen überhaupt nicht. CYP 1B1 wiederum war bei Rauchern hoch signifikant (p<0,00006) induziert. Gewebsspezifische Regulationsmechanismen, wie sie bereits bei der Ratte beobachtet wurden (Bereziat et al., 1995; Longo and Ingelman-Sundberg, 1993;

Longo et al., 2000; Wardlaw et al., 1998), scheinen somit auch auf die menschliche Nasenschleimhaut übertragbar zu sein.

Um herauszufinden, ob die beobachteten Unterschiede in der Genexpression zwischen Rauchern und Nicht-Rauchern bei CYP 1A1, CYP 1B1, CYP 2S1, FMO 2, GST α2 und PPAR γ mit

entzündlichen Schleimhautveränderungen zusammenhängen, wurden die als Entzündungsmediatoren bekannten Cytokine IL-1β (Grellner, 2002; Haspolat et al., 2002; Jones et al., 2003; Ruan et al., 2003), IL-6 (Grellner, 2002; Jones et al., 2003), IL-8 (Beeh et al., 2003; Jones et al., 2003) und TNF α (Grellner, 2002; Haspolat et al., 2002; Jones et al., 2003) in die Untersuchungen miteinbezogen. Bei allen Patienten waren die Entzündungsmediatoren in unterschiedlicher Ausprägung exprimiert, was aufgrund des medizinischen Vorberichts (chronische Entzündung bzw.

allergische Rhinitis) auch zu erwarten war. Signifikante Unterschiede zwischen Rauchern und Nicht-Rauchern konnten jedoch bei keinem der Cytokine in der menschlichen Nasenschleimhaut nachgewiesen werden, weshalb auch nicht von entzündungsbedingten Unterschieden in der Expression genannter Gene auszugehen ist.