Katrin Radant

Digitale Bildanalyse von Proliferations- und Differenzierungsmarkern in der Epidermis gesunder, entzündlich veränderter oder aktinisch geschädigter Haut

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Medizin (Dr. med.) vorgelegt der Medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 15.12.2008

Abstract
Einleitung: Digitale Bildanalyseverfahren werden in jüngster Zeit zunehmend eingesetzt, um immunhistochemisch angefärbte Strukturen zu quantifizieren. Der Vorteil, der sich gegenüber manuellen Zählverfahren abzeichnet, ist eine aufgrund des relativ geringeren Arbeits- und Zeitaufwandes besonders ökonomische Datenerhebung. Sowohl bei der Digitalisierung als auch bei der Entwicklung und Anwendung solcher Verfahren sollten jedoch bestimmte Grundregeln beachtet werden, da sonst leicht Methodenartefakte entstehen, die die Qualität der Messungen negativ beeinflussen können. Auf wesentliche Grundregeln wird in der Arbeit näher eingegangen.
Methodik: Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Quantifizierung der Expression von Proliferations- und Differenzierungsmarkern in gesunder Haut (n=20), entzündlich veränderter (Psoriasis vulgaris n=22, Lichen ruber n=23) und aktinisch geschädigter Haut (aktinische Keratosen n=18) mit Hilfe eines digitalen Bildanalyseverfahrens. Dabei wurden Serienschnitte paraffineingebetteter Haut mit Antikörpern gegen den Proliferationsmarker Ki-67 und mit Antikörpern gegen die Differenzierungsmarker Filaggrin, Cytokeratin 10 und Involucrin inkubiert und angefärbt. Zudem wurde in weiteren Serienschnitten die Expression eines kürzlich in der Epidermis nachgewiesenen ionotropen Glutamatrezeptors vom Typ des N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptors (NMDA-Rezeptor) untersucht. Die digitale Bildanalyse erfolgte unter Verwendung der Software Adobe Photoshop® und Image Processing Tool Kit®.
Ergebnisse und Diskussion: Mit der verwendeten Methode konnten die in der Literatur beschriebenen typischen Verteilungsmuster der genannten Proliferations-und Differenzierungsmarker in den unterschiedlichen Diagnosen größtenteils repliziert werden. Deshalb ist anzunehmen, dass die Expression der verwendeten immunhistochemischen Marker mit dieser Methode zuverlässig quantifiziert werden kann. Ein Zusammenhang zwischen der Ausprägung des NMDA-Rezeptors und der Expression der einzelnen Marker ließ sich nicht herstellen, es zeigte sich jedoch eine deutlich verminderte Expression des NMDA-Rezeptors bei Auftreten einer Parakeratose.

Introduction: During the last years digital image analysis has been more and more applied to quantify structures identified by immunostaining. The digital image analysis is less time consuming and operator intensive than manual counting procedures for tissue quantification. To prevent mistakes certain rules should be considered in image digitalisation, development and use of such methods. The most important of these rules are discussed in this study.
Method: The study is focused on the quantification of different markers of keratinocyte proliferation and differentiation in cases of healthy skin (n=20), inflammatory skin diseases (psoriasis vulgaris n=22, lichen planus n=23) and actinic skin diseases (aktinic keratosis n=18). Serial sections of paraffine embedded skin samples were incubated with monoclonal antibodies against the proliferation marker Ki-67 and the differentiation markers filaggrin, cytokeratin 10 and involucrin. Furthermore the expression of an ionotrope glutamate receptor of the type N-methyl-D-aspartate (NMDA) was analysed which was detected in epidermis recently. The software Adobe Photoshop® and Image Processing Tool Kit® were used for digital image analyses.
Results and conclusion: With the method developed in this study typical distribution patterns of the above mentioned proliferation and differentiation markers could be shown in accordance with former results reported in the literature. Therefore the digital procedure seems to deliver reliable results of the expression of the used immunohistochemical markers. We could not found any relations between the expression of the NMDA receptor and the different markers. Nevertheless the expression of this receptor was significantly decreased in cases of parakeratosis.

Keywords:
Digitale Bildanalyse, Ki-67, Filaggrin, Cytokeratin 10, Involucrin

Digital image analysis, Ki-67, filaggrin, cytokeratin 10, involucrin

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Referat, Verzeichnis der Abkürzungen und Symbole (I-V)
1. Einleitung und Problemstellung (1-15)
2. Fragen und Ziele der Arbeit (16)
3. Material und Methoden (17-33)
4. Ergebnisse (34-51)
5. Diskussion (52-62)
6. Zusammenfassung (63-64)
7. Literatur (65-68)
8. Anhang (69-75)
9. Thesen (76-77)
Publikation