Salz auf unserem Hautmodell

16. August 2016
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Sonnenstrahlen schädigen die ungeschützte Haut und verändern aufgetragene Substanzen, sodass diese toxisch wirken. Am künstlichen Hautmodell wird das phototoxische Potenzial gemessen. Ein weiteres hilft, Selbstbräuner mit hauteigener Pigmentförderung zu finden.

Wer im Sommer ohne Sonnenschutz in der Sonne badet, riskiert einen Sonnenbrand. Doch Sonnenstrahlen können die Haut nicht nur direkt schädigen. Manche Substanzen in Arzneimitteln oder Kosmetika, aber auch in Heilpflanzen wie Johanniskraut oder Pflanzenextrakte wie Bergamottöl können toxisch auf die Haut wirken, wenn UV-Licht mit im Spiel ist.

Phototoxizität nennen Experten das Phänomen. Es beruht darauf, dass eine Substanz Lichtenergie aufnimmt und dabei chemisch verändert wird. Erst die veränderte Substanz wirkt toxisch auf die Haut, die mit Rötung, Schwellung oder mit Entzündungen reagieren kann – ähnlich wie bei einem Sonnenbrand. Ob eine Substanz phototoxisch wirkt, können Firmen mit einem In-vitro-Testverfahren am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB untersuchen lassen.

Phototoxische Substanzen – Wirkung wie ein Sonnenbrand

Das Testverfahren wird an einem In-vitro-Hautmodell durchgeführt, das die Fraunhofer-Forscher aus menschlichen Hautzellen in speziellen Kulturgefäßen aufbauen. Für die Untersuchung des phototoxischen Effekts kommt ein Epidermismodell zum Einsatz, das aus einer vollständig ausgebildeten Oberhaut besteht. „Wenn wir menschliche Keratinozyten, also die typischen Hautzellen der Epidermis, in unsere Platten aussäen und im Labor kultivieren, bilden diese eine künstliche Oberhaut – mit all ihren natürlichen Schichten“, erläutert Diplom-Biologin Sibylle Thude, die das Prüfverfahren in die Akkreditierung geführt hat. „Nach oben hin bildet sich auch die typische Hornschicht, die als wichtige Barriere gegen Austrocknung und Umwelteinflüsse wirkt“.

Wenn das Epidermismodell nach zwei Wochen ausgereift ist, träufeln die Forscher für den Phototoxizitätstest eine Testsubstanz auf das Hautmodell und bestrahlen es anschließend mit einer definierten, aber nicht toxischen UV-Strahlendosis. Danach können sie untersuchen, ob die Hautzellen noch leben oder geschädigt wurden. „Hierzu schauen wir uns die Hautmodelle zuerst unter dem Mikroskop an“, erklärt Thude. Jede Probe wird zudem mit einem spektrometrischen Test untersucht, mit dem sich das Ausmaß der Schädigung exakt quantifizieren lässt. Der Test beruht darauf, dass Enzyme nur in noch lebenden Zellen aktiv sind und die Testsubstanz zu einem farbigen Produkt umwandeln. „Wenn die Vitalität des Hautmodells um mehr als 30 Prozent im Vergleich zu einem mit der Testsubstanz behandelten, aber unbestrahlten Modell reduziert wurde, stufen wir die Testsubstanz als phototoxisch ein“, so Prüfleiterin Thude. Das Testverfahren ist für wässrige Lösungen und Öle validiert, an die OECD-Richtlinie 432 und das INVITTOX-Protokoll 121 angelehnt und durch die Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS) begutachtet.

Selbstbräuner mit Sonnenschutz

Ein weiteres Hautmodell hilft Substanzen zu finden, welche die Melaninproduktion der Haut ankurbeln. Solche Substanzen sind beispielsweise für neuartige Selbstbräuner von großem Interesse, da sie die Haut nicht nur tönen, sondern auch einen körpereigenen UV-Schutz aufbauen. Um solche Substanzen zu identifizieren, hat die Forscherin das Epidermismodell um einen weiteren Zelltyp, die Melanozyten, erweitert. Melanozyten übernehmen in der menschlichen Haut eine wichtige Schutzfunktion: Bei Sonneneinwirkung bilden sie das Pigment Melanin, das schädliche UV-Strahlung adsorbiert und so Sonnenbrand vorbeugt. „Bestrahlen wir das pigmentierte Hautmodell mit UV-Licht, so können wir direkt eine erhöhte Melaninproduktion messen“, erläutert Thude. Genauso messen die Forscher melanogene Substanzen: Bei der Substanz L-Dihydroxy-phenylalanin etwa, einer Vorstufe des Melanins und als melanogene Substanz bekannt, reagierte das Modell mit einer erhöhten Melaninsynthese.

Genauso gut können hautaufhellende Substanzen, etwa um Altersflecken auf den Händen zu kaschieren, auf ihre Wirkung Melanin zu zerstören überprüft werden.

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Dermatologie, Medizin

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1 Kommentar:

Manfred Lothar Dietwald
Manfred Lothar Dietwald

Hyperizin des Johanniskrautes ist zuerst bei Rindern wegen seiner Phototoxizität aufgefallen und dann kritiklos auf den Menschen projiziert worden. In meiner langjährigen Tätigkeit als Apotheker und als Sammler für Johanniskrautöl habe ich zwar darauf hingewiesen, aber nie einen Krankheitsverlauf nach Sonnenexposition festgestellt. Weitaus gefährlicher für den Menschen sind Bestandteile des Riesenbärenklau, die mehrere Wochen Beschwerden auslösen.

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