Dissertation. zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt der

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1 Untersuchung der Ceramide des Stratum corneum in der nicht involvierten Haut bei Neurodermitis- und Psoriasis- Patienten mit Hilfe der AMD-HPTLC und der HPLC/APCI-MS Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg von Hany Farwanah geb. am in Marburg/Lahn Gutachter: Prof. Dr. rer. nat. habil. Dr. h. c. Reinhard Neubert Prof. Dr. med. Dr.-Ing. Jürgen Lademann PD. Dr. med. habil. Johannes Wohlrab Halle / Saale, den Tag der Verteidigung: urn:nbn:de:gbv: [

2 Dank Mein herzlicher Dank gilt Herrn Prof. Dr. Dr. R. Neubert für die Bereitstellung der sehr interessanten Aufgabe sowie für das in mich gesetzte Vertrauen, diese Aufgabe zu bewältigen. Besonders bedanken möchte ich mich bei Herrn Dr. K. Raith, der den experimentellen Teil meiner Arbeit betreute und mich zu jeder Zeit in jeder Hinsicht unterstützte. Bedanken möchte ich mich bei Herrn PD Dr. med. habil. J. Wohlrab und dem Team der Klinik für Dermatologie und Venereologie der Martin-Luther-Universität Halle- Wittenberg, die die klinischen Studien mit den Neurodermitis- und Psoriasis-Patienten organisiert und die Lipidextraktproben zur Verfügung gestellt haben. Mein Dank gilt auch meinen Kollegen des Instituts für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie in Halle, insbesondere Herrn Dipl.-Ing. C. Schmelzer und Herrn C. Brenner. Herrn Reese und seinem Team möchte ich für den Bau des Extraktionsgerätes sowie für deren Hilfe bei der Bewältigung von technischen Problemen danken. Dank sagen möchte ich auch Frau M. Woigk und Frau M. Lackner für die technische Assistenz. Nicht zuletzt möchte ich mich bei meinen Eltern und meiner Frau bedanken, ohne deren unbegrenzte Unterstützung und Geduld vieles nicht möglich gewesen wäre.

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1. EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG ALLGEMEINER TEIL DIE HAUT Aufbau und Funktionen der Haut Das Stratum corneum [SC] Die SC-Lipide Die SC-Ceramide Aufbau, Nomenklatur und quantitative Zusammensetzung der SC-Ceramide Stoffwechsel der SC-Ceramide Bedeutung der SC-Ceramide Hautkrankheiten mit verändertem Ceramidprofil Neurodermitis Psoriasis DIE ANALYTISCHEN METHODEN Dünnschichtchromatographie [TLC] Automatische Mehrfachentwicklung [AMD] Densitometrie Hochleistungsflüssigchromatographie [HPLC] Massenspektrometrie [MS] Ionisationstechniken Analysatoren Detektion LC/MS-Kopplung Evaporative Lichtstreudetektion [ELSD] EXPERIMENTELLER TEIL CHEMIKALIEN GEWINNUNG DER SC-LIPIDE TRENNUNG DER SC-LIPIDE MITTELS AMD-HPTLC UND DEREN DENSITOMETRISCHE QUANTIFIZIERUNG Probenauftragung Automatische Mehrfachentwicklung Visualisierung und densitometrische Detektion TRENNUNG DER SC-CERAMIDE MITTELS NORMALPHASEN-HPLC UND DEREN DETEKTION MIT HILFE DER APCI-MS UND HPLC-ELSD HPLC HPLC/APCI-MS HPLC/ELSD Statistische Auswertung ERGEBNISSE UND DISKUSSION ANALYTIK DER HAUTLIPIDE Extraktionsmethode der SC-Lipide Trennung der SC-Ceramide mittels AMD-HPTLC

4 Inhaltsverzeichnis Trennung der SC-Ceramide mittels HPLC/APCI-MS und HPLC/ELSD Massenspektrometrische Charakterisierung der SC-Ceramide UNTERSUCHUNG DER SC-CERAMIDVERTEILUNG IN NEURODERMITIS- UND PSORIASIS- PATIENTEN VERGLICHEN MIT GESUNDEN PROBANDEN Die densitometrischen Profile Die massenspektrometrischen Profile EIGNUNG DER SC-CERAMIDE IN DEN NICHT INVOLVIERTEN STELLEN BEI NEURODERMITIS UND PSORIASIS FÜR DIAGNOSTISCHE ZWECKE ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK LITERATURVERZEICHNIS ANHANG (VERÖFFENTLICHUNGEN)

5 Abkürzungsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis AMD APCI CE Cer CID CLE EASI ELSD ESI FFA GC/MS GlcCer HPLC HPTLC ID LC m/z MALDI MS MS/MS MS n NP NMF RP PASI Automated Multiple Development (Automatische Mehrfachentwicklung) Atmospheric Pressure Chemical Ionisation (Chemische Ionisation unter Atmosphärendruck) Cornified Envelope (Hornhülle) Ceramid Collision-Induced Dissociation Cornified Lipid Envelope (Kovalent gebundene Lipide an der Hornhülle) Eczema Area and Severity Index (Skala zur Beurteilung des Schweregrades von Neurodermitis) Evaporative light scattering detection (Evaporative Lichtstreudetektion) Electrospray Ionization (Elektrospray-Ionisation) Free fatty acids (Freie Fettsäuren) Gaschromatographie mit massenspektrometrischer Detektion Glucosylceramid High Performance Liquid Chromatography (Hochleistungsflüssigchromatographie) High Performance Thin-layer Chromatography (Hochleistungsdünnschichtchromatographie) Innendurchmesser von HPLC-Säulen Liquid Chromatography (Flüssigchromatographie) Masse/Ladungs-Verhältnis Matrix Assisted Laser Desorption / Ionisation (Matrixunterstützte Laserdesorptions-Ionisation) Mass Spectrometry (Massenspektrometrie) Tandem-Massenspektrometrie Multiple Mass Spectrometry (Mehrfach-Massenspektrometrie) Normal Phase (Normalphasen-) Natural Moisturizing Factor Reversed Phase (Umkehrphasen-) Psoriasis Area and Severity Index (Skala zur Beurteilung des Schweregrades von Psoriasis) 3

6 Abkürzungsverzeichnis SIM SC SCCE SCTE TEWL TLC TOF UV/Vis Selected Ion Monitoring Stratum corneum Stratum corneum Chymotrypsin Enzym Stratum corneum Trypsin Enzym Transepidermal Water Loss (Transepidermaler Wasserverlust) Thin-layer Chromatography (Dünnschichtchromatographie, DC) Time-of-Flight (Flugzeit) Ultraviolett/Visible (Die Lichtdetektion im ultravioletten oder sichtbaren Bereich) 4