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GD — Gesellschaft für Dermopharmazie e.V.
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Ausgabe 1 (2015) |
Dermopharmazie aktuell
Möglichkeiten und Grenzen von Antioxidantien
Bei einem Symposium der GD wurden
neue Forschungsergebnisse präsentiert
Bericht von Dr. Thomas Müller-Bohn, Süsel
Im Rahmen der 18. Jahrestagung der GD Gesellschaft für Dermopharmazie vom 7. bis 9. April 2014 in Berlin richtete die GD-Fachgruppe Dermatopharmakologie und -toxikologie ein Symposium aus, bei dem aus dermopharmazeutischer Sicht die physiologische Bedeutung von freien Radikalen sowie die Möglichkeiten und Grenzen von Antioxidantien beleuchtet wurden. Antioxidantien gleichen den oxidativen Stress aus, der durch vielfältige Effekte entstehen kann. Wenn die Antioxidantien-Balance stimmt, könnten Zellschädigungen, vorzeitige Hautalterung und die Entstehung von Hauttumoren verhindert werden, erklärte die Leiterin der Fachgruppe, Privatdozentin Dr. Martina Meinke, Berlin, zur Eröffnung des Symposiums. Wie dies gelingt, erläuterten vier Referenten in ihren Vorträgen zu ganz unterschiedlichen Facetten des Themas. Dabei wurde deutlich, dass viele Erkenntnisse über die Effekte von Antioxidantien davon abhängen, wie diese Stoffe in der Haut gemessen werden können.
Eine neue Sichtweise zur Bedeutung von freien Radikalen vermittelte Professor Dr. Leonhard Zastrow, Monaco, der anhand von Forschungsergebnissen auf die Existenz einer kritischen freien Radikalkonzentration schließt. Dies sei eine neue Körperkonstante, die eine Grenze zwischen erwünschten und unerwünschten Effekten der freien Radikale angibt.
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Nach Erkenntnissen von Professor Dr. Leonhard Zastrow, Monaco, gibt es eine Konzentrationsgrenze zwischen erwünschten und unerwünschten Effekten von freien Radikalen. In dieser kritischen freien Radikalkonzentration sieht er eine neue Körperkonstante. |
Freie Radikale zeigen
ambivalente Effekte
Hintergrund dieser Forschung ist die Ambivalenz der freien Radikale. Die Sauerstoffatmung ist seit über zwei Milliarden Jahren ein wesentlicher Teil der Evolution. Doch sie führt zur Entstehung von freien Radikalen, denen die Organismen ebenso ausgesetzt sind wie dem Sonnenlicht und der sonstigen Strahlung aus dem Weltall.
Dosisabhängig entstehen durch die Bestrahlung mit jeder Wellenlänge zwischen 280 und 1600 Nanometern „primäre“ reaktive Sauerstoffspezies und „sekundäre“ Lipidradikale, die auch bei der Sauerstoffatmung in den Mitochondrien anfallen. Ein Ergebnis der Anpassung an diese Bedingungen ist beispielsweise, dass der Mensch bei der Vitamin-D-Synthese auf freie Radikale angewiesen ist, aber auf eine Überdosis mit einem Erythem und langfristig womöglich sogar mit einem Hauttumor reagiert.
Damit stellt sich die Frage, ob die freien Radikale stets sowohl nützlich als auch schädlich sind oder ob dazwischen eine Grenze existiert. Diese Grenze sieht Zastrow beim Menschen in der Vitamin-D-Synthese, denn das Erythem entsteht oberhalb einer Strahlendosis, die für die Bildung von Vitamin D notwendig ist. Bei einem Viertel der minimalen Erythemdosis würden 3,5·1012 Radikale pro Milligramm Haut gebildet und auch toleriert, so Zastrow.
Das Schadensrisiko hängt
von der Radikalkonzentration ab
An dieser theoretisch hergeleiteten Grenze fand er einen „Sprung“ in der Relation zwischen der Energiedosis und der Zahl der entstehenden Radikale. Dies habe er durch Messungen im UVA/UVB-, im UV/VIS- und im VIS-Bereich festgestellt.
Außerdem kehre sich an dieser Grenze das Mengenverhältnis zwischen reaktiven Sauerstoffspezies und Lipidradikalen um. Erstere überwiegen unterhalb, letztere oberhalb der Grenze. Daraus folgert Zastrow, dass oberhalb der Grenze das antioxidative Verteidigungssystem überwunden sei und eine Schadenskaskade in Gang gesetzt werde.
Neben menschlicher Haut untersuchte er auch frische Schweineleber und fand bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht dieselben Effekte an derselben Grenze. Zastrow betrachtet die Grenze von 3,5·1012 Radikalen pro Milligramm daher als eine universelle Körperkonstante, die „gute“ und „böse“ Radikaldosen trennt.
Allerdings stehen den Radikalen Antioxidantien gegenüber, die das Gleichgewicht verschieben können. Zudem wurde in der Diskussion zu Zastrows Vortrag deutlich, dass ein guter UV-Schutz der Haut die Warnwirkung des Erythems abschalten kann, sodass dann zu viele Radikale durch sichtbare Strahlung entstehen können.
Antioxidantien schützen die
Haut vor freien Radikalen
Details zu den schützenden Effekten von Antioxidantien stellte Privatdozentin Dr. Martina Meinke, Berlin, vor. Mit Antioxidantien wird versucht, Sauerstoffradikale zu neutralisieren und so auch die Haut vor Schäden zu bewahren.
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Privatdozentin Dr. Martina Meinke, Berlin, wies mit Hilfe der Elektronen-Spin-Resonanz-Spektroskopie nach, dass Antioxidantien sowohl nach oraler als auch nach topischer Applikation das antioxidative Potenzial der Haut erhöhen können. |
Das antioxidative Potenzial der Haut kann heute mit der Elektronen-Spin-Resonanz-Spektroskopie in vivo gemessen werden. Mit Hilfe dieses Verfahrens fand Meinke heraus, dass oral applizierte Antioxidantien in physiologischer Konzentration das antioxidative Potenzial der Haut um die Hälfte erhöhen können.
In den von Meinke durchgeführten Studien zeigte sich, dass wasserlösliche Antioxidantien schnell in die Haut eindringen. So erreichte Vitamin C bei regelmäßiger Gabe spätestens nach zwei Wochen eine Sättigungskonzentration.
Lipophile Antioxidantien, wie die in Grünkohlextrakt enthaltenen Carotinoide, erreichen die Haut dagegen langsamer. Nach vier Wochen stieg die Carotinoid-Konzentration an und war nach acht Wochen weiter erhöht, hatte aber bis dahin noch keine Sättigung erreicht. Doch nach acht Wochen entstanden bei Bestrahlung im VIS/NIR-Bereich im Vergleich zur Kontrollgruppe deutlich weniger Radikale.
Die Ursache für die unterschiedlich lange Zeitdauer, in der sich wasser- und fettlösliche Antioxidantien in der Haut anreichern, sieht Meinke in den verschiedenen Transportwegen der Substanzen. Lipophile Antioxidantien erreichten die Haut langsamer, weil sie den komplizierteren Weg über die Schweißdrüsen und das Sebum zurückzulegen hätten.
Schutzeffekte zeigen sich
auch bei topischer Applikation
In einer weiteren Studie untersuchte Meinke den antioxidativen Schutzeffekt von dem im Johanniskraut enthaltenen Wirkstoff Hyperforin bei topischer Applikation. Nachdem Probanden vier Wochen lang regelmäßig eine hyperforinreiche Creme auf den Unterarm aufgetragen hatten, konnte eine Schutzwirkung dokumentiert werden, die durch In-vitro-Untersuchungen am Schweineohr bestätigt wurde.
Aus diesen Ergebnissen folgerte Meinke, dass die topische Anwendung von Antioxidantien den Schutz der Haut vor freien Radikalen deutlich verbessern kann. Dabei komme es wesentlich auf die Regelmäßigkeit der Applikation an. Einen noch besseren Schutz biete die kombinierte topische und orale Anwendung von Antioxidantien.
Antioxidantien sind nicht
nach Belieben austauschbar
Antioxidantien sind nicht nach Belieben austauschbar, sondern bilden speziell in der Haut ein Netzwerk, das in seiner Gesamtheit für antioxidativen Schutz sorgt, erläuterte Professor Dr. Christoph Schempp, Freiburg. Ein gewisses Maß an oxidativem Stress sei jedoch vorteilhaft, denn antioxidative Effekte würden beispielsweise als ein Mechanismus zur Entstehung von Multipler Sklerose diskutiert.
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Professor Dr. Christoph Schempp, Freiburg, stellte die Vielfalt der in Pflanzen vorkommenden Antioxidantien vor. Sie seien auf dem Vormarsch und böten noch viele Anwendungsmöglichkeiten sowohl für Nahrungsergänzungsmittel als auch für topische Präparate. |
Die praktisch relevanten Antioxidantien sind Naturstoffe. Sie stammen meist aus Pflanzen und werden vielfach als Nahrungsmittel oder Gewürze zugeführt. Dies lässt sich aus der Evolution erklären, weil grüne Pflanzen die für sie lebensnotwendige Photosynthese nur im Sonnenlicht betreiben und daher dem oxidativen Stress nicht entgehen können.
Ein besonders hohes antioxidatives Potenzial biete das im Johanniskraut enthaltene Hyperforin. Da durch das ebenfalls im Johanniskraut enthaltene, bei Menschen phototoxisch wirkende Hypericin Singulet-Sauerstoff entsteht, benötigte gerade diese Pflanze ein wirksames Antioxidans zur Neutralisierung der Radikale.
Die Natur bietet eine Vielfalt
an antioxidativen Stoffen
An diversen Beispielen beschrieb Schempp die Vielfalt der antioxidativen Effekte von Pflanzeninhaltstoffen. Polyphenole würden über die Radikalfänger-Eigenschaften hinaus weitere Effekte auslösen. So vermindere α-Glykosylrutin aus dem Pagodenbaum nach siebentägiger Anwendung eine polymorphe Lichtdermatose.
Sehr gut erforscht sei Grüntee-Extrakt. Er verhindere ein Erythem, wenn er vor der Bestrahlung aufgetragen werde. Pinienrindenextrakt werde zur Prävention UV-induzierter Tumore eingesetzt. Der Amlabaum (Phyllanthus emblica) enthalte als Hauptwirkstoffe Gallocatechine, die auch in höheren Konzentrationen keine prooxidativen Effekte zeigten.
Das in vielen Nahrungsergänzungsmitteln eingesetzte Resveratrol aus Trauben induziere Silent-Information-Regulator-Gene (SIRT) und hemme den Transkriptionsfaktor NFκB. Gegen ein UV-induziertes Erythem würden Diterpenphenole aus Salbei ebenso gut wie eine einprozentige Hydrocortison-Creme wirken.
Doch alle diese Effekte sieht Schempp nur als Beispiele für einen großen Trend. Seines Erachtens sind Antioxidantien weiter auf dem Vormarsch und böten noch viele Anwendungsmöglichkeiten sowohl für Nahrungsergänzungsmittel als auch für dermale Produkte.
Der Gehalt an Antioxidantien
in der Haut ist sehr variabel
Viele Erkenntnisse über die dermalen Effekte von Antioxidantien hängen davon ab, wie diese Stoffe in der Haut gemessen werden können. Carotinoide wurden früher überwiegend invasiv mit HPLC und Massenspektroskopie erfasst. Doch Professor Dr. Dr.-Ing. Jürgen Lademann, Berlin, entwickelte gemeinsam mit Partnern ein Resonanz-Raman-Spektrometer, mit dem die Carotinoid-Konzentration in der Haut auch nicht invasiv bestimmt werden kann.
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Für Professor Dr. Dr.-Ing. Jürgen Lademann, Berlin, ist die Carotinoid-Konzentration in der Haut ein Marker für gesundes Leben. Sie lässt sich heute mit Hilfe eines speziellen, von Lademann und Partnern entwickelten Raman-Spektrometers nicht invasiv messen. |
Tests an etwa 5.000 Probanden hätten gezeigt, dass die Konzentration verschiedener Antioxidantien individuell wie ein Fingerabdruck einzelner Menschen ist. Darüber hinaus schwanken die Konzentrationen mit den Jahreszeiten. Frisches Gemüse sorgt im Sommer und Herbst für höhere Werte. Menschen, die sich subjektiv krank fühlen, weisen oft geringere Konzentrationen auf.
Zudem sinken die Werte nach Partys mit viel Alkohol und wenig Schlaf. So wurde in einer Studie gezeigt, dass nach dem Trinken von 100 Millilitern Wodka die minimale Erythemdosis abnimmt, also schneller ein Sonnenbrand entsteht. Um dies auszugleichen, seien vier Tage mit gesunder Ernährung nötig. Doch auch geringe Mengen Alkohol würden zu oxidativem Stress führen.
Als Durchbruch bezeichnete Lademann eine Studie an 50-Jährigen, bei der eine Korrelation zwischen dem Lycopingehalt der Haut und der Hautrauigkeit festgestellt wurde. Auch die Hautalterung sei bei Personen, die langfristig einen gesunden Lebensstil pflegten, deutlich reduziert. Doch bremste Lademann die Erwartungen und erklärte: „Keiner isst sich jung.“ Vorhandene Falten ließen sich nicht durch Ernährungsmaßnahmen reduzieren.
Die Ernährung beeinflusst
das antioxidative Potenzial
Besonders interessant war eine von Lademann präsentierte Schulstudie. Dabei wurde das antioxidative Potenzial in der Haut der Schüler während eines Monats bei normalem Lebensstil gemessen. Anschließend sollten sich die Schüler einen Monat lang gesund ernähren und auf Alkohol und Nikotin verzichten. Daraufhin entstand unter den Schülern eine Art Wettbewerb um die besten Werte, woraufhin sich die bereits guten Ausgangswerte weiter verbesserten.
Das erstaunlichste Ergebnis war für Lademann jedoch, dass sich die Werte nach weiteren sechs Monaten nochmals verbesserten, obwohl die erneute Messung nicht angekündigt worden war. Offenbar hatte das Ergebnis die Schüler überzeugt und zu einem gesunden Lebensstil angeregt.
Weiterhin erwähnte Lademann Untersuchungen aus Korea, bei denen gezeigt wurde, dass die Konzentration an Antioxidantien mit dem Stressniveau korreliert. Aus dieser Erkenntnis folgerte er, dass das antioxidative Potenzial durch das Zusammenwirken von Ernährung und Stress beeinflusst wird. Etwas Stress sei durchaus vorteilhaft, doch es komme auf das Maß an.
Weiterhin merkte Lademann an, dass mit der Nahrung nicht zu viel Antioxidantien zugeführt werden könnten, höhere Konzentrationen in Nahrungsergänzungsmitteln unter Umständen allerdings problematisch seien. Offenbar suche sich der Körper aus der Nahrungsvielfalt die nötigen Substanzen heraus. Man solle daher das Essen nach dem eigenen Geschmack wählen, empfahl Lademann.
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