Aufnahme, intracellulärer Transport und Abbau exogenen Proteins in Keratinocyten

Summary

This paper details investigations on the uptake, intracellular transport, and degradation of exogenous proteins by epidermal cells utilizing peroxidase as an electron microscopic tracer substance. The following observations were made:

• 1. Immediately after injection into the skin the tracer protein permeates the epidermis filling the intercellular spaces.

• 2. Two hours after injection the keratinocytes start to engulf the exogenous protein utilizing endocytic mechanisms. Peroxidase is incorporated into micropinocytotic vesicles and into large phagosomes which, subsequently, are transferred into central portions of the cells. Fusions of phagosomes result in the formation of large paranuclear cavities containing the engulfed tracer protein. Finally, peroxidase is also found within multivesicular bodies. Protein uptake may exceed the holding capacities of the cells and may lead to cytolysis.

• 3. During the process described above increasing quantities of acid phosphatase can be demonstrated within the phagosomes which contain the internalized protein. Obviously, the phagosomes are transformed into phagolysosomes in which the resorbed protein becomes subject to degradation mechanisms.

• 4. It is concluded that epidermal cells are capable of heterophagy. Therefore, apart from their ability to synthesize proteins they also possess considerable resorptive capacities. Keratinocytes possess an efficient lysosomal system which secures the degradation of the phagocytosed material.

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wird über die Aufnahme von exogenem, in die Haut injiziertem Protein, über seinen intracellulären Transport und seinen Abbau in Epidermalzellen berichtet. Als elektronenmikroskopische Tracersubstanz diente Peroxidase. Folgende Befunde konnten erhoben werden:

• 1. Kurz nach der Injektion dringt das Tracerprotein in die Epidermis ein und erfüllt die Intercellularräume.

• 2. 2 Std nach der Injektion beginnen die Keratinocyten das exogene Protein aus dem Intercellularraum aufzunehmen. Der Eiweißkörper wird mittels mikropino-cytotischer Bläschen und größerer Phagosomen in das periphere Cytoplasma eingeschleust und von hier im weiteren Verlaufe in zentrale Anteile der Zellen transportiert. Durch Konfluenz von Phagosomen entstehen große paranucleäre Hohlräume, die das phagocytierte Tracerprotein enthalten. Schließlich findet sich Peroxidase auch in multivesiculären Körpern. Die Eiweißaufnahme kann das Fassungsvermögen der Keratinocyten übersteigen und zur Cytolyse führen.

• 3. In den vom Tracerprotein erfüllten Phagosomen wird in zunehmendem Maße saure Phosphatase nachweisbar. Phagosomen erfahren demnach eine Umwandlung in Phagolysosomen, in welchen das resorbierte Protein abgebaut wird.

• 4. Epidermalzellen verfügen also über die Fähigkeit der heterophagie. Neben ihrer Eigenschaft, Strukturproteine zu synthetisieren, kommen ihnen beträchtliche resorptive Kapazitäten zu; sie besitzen ein leistungsfähiges lysosomales System, das den Abbau phagocytierter Substanzen gewährleistet.