hautpflege für hochbetagte - repOSitorium

HAUTPFLEGE FÜR HOCHBETAGTE
Klinische, biophysikalische und mikrobiologische Untersuchungen
an der epidermalen Barriere von Hochbetagten
DISSERTATION
zur Erlangung des Doktorgrades
der medizinischen Wissenschaften
(Dr. rer. medic.)
UNIVERSITÄT OSNABRÜCK
FACHBEREICH HUMANWISSENSCHAFTEN
vorgelegt von
JÜRGEN BLAAK
geb. in NORDHORN.
OSNABRÜCK,
Oktober 2012
Danksagung
Bei allen, die an diesem Projekt beteiligt waren und mich unterstützt haben,
möchte ich mich herzlich bedanken.
Im besonderen Maße danke ich Frau Apl. Prof. Dr. Nanna Y. Schürer für die
Ermöglichung dieser Arbeit und der Betreuung. Sie hat mich für die
Wissenschaft im Allgemeinen und die Dermatologie im Speziellen begeistert.
Für die Übernahme des Zweitgutachtens und die Kooperation als Chefarzt
der Klinik für Geriatrie und Palliativmedizin der Klinikum Osnabrück GmbH
danke ich Herrn Hon. Prof. Dr. Dieter Lüttje ausdrücklich.
Darüberhinaus danke ich Herrn Apl. Prof. Dr. Swen M. John, dem leitenden
Chefarzt
des
Fachgebietes
Dermatologie,
Umweltmedizin
und
Gesundheitstheorie an der Universität Osnabrück für die Bereitstellung der
hautphysiologischen und administrativen Rahmenbedingungen.
Besonderer Dank gilt Herrn Dr. Rainer Wohlfart, dem Leiter der Abteilung
Forschung, Entwicklung und Zulassung der Kneipp-Werke, und seinem
Entwicklungsteam für die vorgeschlagene Thematik und der wertvollen
Unterstützung.
Herrn Dipl. Kfm. Heiko Langheim und den MitarbeiterInnen des
Seniorenheims „Haus am Berg“ in Hasbergen danke ich für die Kooperation
während der zentralen Studienphase meiner Arbeit.
Bei den Probanden, d. h. den Hochbetagten, StudentenInnen und
KollegenInnen möchte ich für die zur Verfügung gestellte Zeit ganz
besonders bedanken.
Für die angenehme Zusammenarbeit über viele Jahre möchte ich mich bei
den Kolleginnen der medizinischen Mikrobiologie des Fachgebietes
Dermatologie, Umweltmedizin und Gesundheitstheorie der Universität
Osnabrück bedanken. Desweiteren danke ich Frau Dr. Gabriele BaronRuppert, Herrn Harald Buck, Herrn Dr. Willi Hoppe, Frau Karin Peter und
Frau Ulrike Vollmer für hautphysiologische, biochemische und
organisatorische Hilfestellungen.
Nicht zuletzt danke ich den Herren Wilfried Blaak und Andreas Peters für
mathematische und software-technische Hilfestellungen, sowie Hans-Kurt
Beyer, Dr. Andre Gysbers und Dr. Olaf Kaup für die Durchsicht der Arbeit
und die hilfreichen Kommentare.
Von ganzem Herzen danke ich meiner Familie und Anna, die an mich
geglaubt und mich während des gesamten Studiums und der
Promotionsphase immer unterstützt haben.
meiner Familie
“No one dies of old skin! No matter how decrepit the integument becomes
after a lifetime of assaults, it continues to perform its primary protective
role....But skin problems abound in the aged!”
(Albert M. Kligman, 1979)
Inhalt
Zusammenfassung
Abstract
I
1
2
Einleitung ........................................................................................... 11
Demographische Alterung ................................................................... 11
Folgen für die Dermatologie ................................................................. 13
II
1
Theoretischer Teil .............................................................................. 15
Die Altershaut ...................................................................................... 15
1.1 Allgemeines ................................................................................. 15
1.2 Klinik der Altershaut .................................................................... 16
1.2.1 Begriffsbestimmung ......................................................... 16
1.2.2 Epidemiologie................................................................... 19
1.2.3 Pathophysiologie .............................................................. 23
1.2.4 Komplikationen................................................................. 24
1.2.5 Pflegemaßnahmen ........................................................... 28
1.3 Physiologie der Altershaut ........................................................... 44
1.3.1 Allgemeines...................................................................... 44
1.3.2 Epidermale Permeabilitätsbarriere ................................... 48
1.3.2.1 Einleitung .................................................................. 48
1.3.2.2 Bildung der interzellulären Lipidmatrix ...................... 49
1.3.2.3 Degradation korneodesmosomaler Proteine ............. 61
1.3.2.4 Funktionelle Veränderungen ..................................... 67
1.3.3 Kutane mikrobielle Besiedlung ......................................... 84
1.3.3.1 Einleitung .................................................................. 84
1.3.3.2 Vertreter der Hautflora .............................................. 85
1.3.3.3 Einflussfaktoren......................................................... 90
Forschungshypothesen........................................................................ 97
2
III
1
2
Experimenteller Teil ........................................................................... 99
Untersuchungsmethoden ..................................................................... 99
1.1 Klinische Untersuchungen ......................................................... 100
1.2 Biophysikalische Untersuchungen ............................................. 101
1.2.1 pH-Metrie ....................................................................... 103
1.2.2 Evaporimetrie ................................................................. 107
1.2.3 Corneometrie ................................................................. 109
1.2.4 Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion .............. 111
1.3 Bestimmung der mikrobiellen Besiedlung.................................. 119
1.3.1 Keimgewinnung.............................................................. 120
1.3.2 Keimzahlbestimmung ..................................................... 122
1.3.3 Keimidentifizierung ......................................................... 123
Forschungsbedingungen ................................................................... 128
3
4
5
IV
1
2
3
2.1 Standardisierung ....................................................................... 128
2.2 Bioethik...................................................................................... 132
2.3 Probandenaufklärung ................................................................ 132
Voruntersuchungen ........................................................................... 132
3.1 Voruntersuchung A .................................................................... 133
3.1.1 Fragestellung ................................................................. 133
3.1.2 Testprodukte .................................................................. 133
3.1.3 Probandenkollektiv ......................................................... 134
3.1.4 Ablauf der Untersuchung ............................................... 135
3.2 Voruntersuchung B .................................................................... 137
3.2.1 Fragestellung ................................................................. 137
3.2.2 Testprodukt .................................................................... 137
3.2.3 Probandenkollektiv ......................................................... 138
3.2.4 Ablauf der Untersuchung ............................................... 138
Hauptuntersuchungen........................................................................ 140
4.1 Hauptuntersuchung A ................................................................ 140
4.1.1 Fragestellung ................................................................. 140
4.1.2 Testprodukte .................................................................. 140
4.1.3 Probandenkollektiv ......................................................... 141
4.1.4 Ablauf der Untersuchung ............................................... 143
4.2 Hauptuntersuchung B ................................................................ 146
4.2.1 Fragestellung ................................................................. 146
4.2.2 Probandenkollektiv ......................................................... 146
4.2.3 Ablauf der Untersuchung ............................................... 147
Statistische Datenauswertung ........................................................... 148
5.1 Deskriptive Statistik ................................................................... 148
5.1.1 Deskriptive Kenngrößen ................................................. 148
5.1.2 Darstellung der Ergebnisse ............................................ 150
5.2 Induktive Statistik ...................................................................... 150
5.2.1 Prüfung auf Normalverteilung......................................... 150
5.2.2 Nicht-parametrische Testverfahren ................................ 152
5.2.3 Korrelationsanalyse ........................................................ 154
5.2.4 Formulierung der statistischen Hypothesen ................... 155
5.2.4.1 Voruntersuchungen ................................................. 156
5.2.4.2 Hauptuntersuchungen ............................................. 158
Ergebnisse ....................................................................................... 160
Vorbemerkungen ............................................................................... 160
Voruntersuchungen ........................................................................... 161
2.1 Voruntersuchung A1 .................................................................. 161
2.2 Voruntersuchung A2 .................................................................. 163
2.3 Voruntersuchung A3 .................................................................. 165
2.4 Voruntersuchung B .................................................................... 168
Hauptuntersuchungen........................................................................ 173
3.1 Hauptuntersuchung A ................................................................ 173
3.2 Hauptuntersuchung B ................................................................ 189
V
1
2
Diskussion........................................................................................ 197
Voruntersuchungen ........................................................................... 197
Hauptuntersuchungen........................................................................ 200
VI
Schlussfolgerungen und Ausblick ................................................. 219
VII
Literaturverzeichnis ......................................................................... 224
VIII Anhang ............................................................................................. 260
1
Abbildungsverzeichnis ....................................................................... 260
1.1 Kapitel I ..................................................................................... 260
1.2 Kapitel II .................................................................................... 260
1.3 Kapitel III ................................................................................... 261
1.4 Kapitel IV ................................................................................... 261
2
Tabellenverzeichnis ........................................................................... 265
2.1 Kapitel II .................................................................................... 265
2.2 Kapitel III ................................................................................... 265
2.3 Kapitel IV ................................................................................... 266
3
Abkürzungsverzeichnis ...................................................................... 267
4
Voruntersuchungen ........................................................................... 269
4.1 Probandenaufklärungen ............................................................ 269
4.2 Datenerfassungsprotokolle ........................................................ 273
4.3 Teststellen ................................................................................. 278
4.4 Tabellen zur deskriptiven Statistik ............................................. 282
4.5 Tabellen zur induktiven Statistik ................................................ 287
5
Hauptuntersuchungen........................................................................ 293
5.1 Probandenaufklärungen ............................................................ 293
5.2 Datenerfassungsprotokolle ........................................................ 297
5.3 Teststellen ................................................................................. 303
5.4 Tabellen zur deskriptiven Statistik ............................................. 304
5.5 Tabellen zur induktiven Statistik ................................................ 311
IX
Eidesstattliche Erklärung ................................................................ 322
Zusammenfassung
Hautpflege
für
Hochbetagte:
Klinische,
biophysikalische
und
mikrobiologische Untersuchungen an der epidermalen Barriere von
Hochbetagten
Der physiologische Stratum corneum (SC) pH-Wert ist von zentraler
Bedeutung für die epidermale Permeabilitätsbarriere (EPB) und die
Hautflora. Physiologisch liegt der SC-pH bei ≤ 5, wohingegen er im Alter bis
auf 6 ansteigt. Als Folge sind Regeneration und Integrität der EPB signifikant
gestört. Zudem verändert sich die Hautflora im Alter quantitativ und qualitativ.
Ob Hautpflegeprodukte mit einem pH-Wert von 4,0 Klinik, Hautphysiologie
und Mikrobiologie der Altershaut beeinflussen, war Gegenstand dieser
Arbeit.
Bereits
durch
einmalige
Applikation
einer
O/W-Emulsion
(pH
4,0)
normalisierte sich der erhöhte Altershaut-pH über 7 Stunden. Um
Langzeiteffekte durch Externa mit pH 4,0 auf die EPB und die Hautflora zu
untersuchen, wurde eine randomisierte, kontrollierte und doppelblinde Studie
durchgeführt. In einem Seniorenheim verwendeten zwei Gruppen von
Hochbetagten
(≥
80
Jahre)
eine
Hautpflegeserie
(Lotion,
Creme,
Waschsyndet) mit jeweils unterschiedlichem pH Wert (Gruppe A: pH 4,0;
Gruppe B: pH 6,0). Nach 7-wöchiger Anwendung reduzierte sich die
Hauttrockenheit in beiden Gruppen. Im Vergleich zum Basiswert verbesserte
sich die epidermale Barriereintegrität in Gruppe A signifikant (p=0,007), blieb
jedoch in Gruppe B nahezu unverändert. In Gruppe B nahm die epidermale
Barrierekohäsion ab (p=0,025), wohingegen die Kohäsion der epidermalen
Barriere in Gruppe A unverändert blieb (p=0,814). Verglichen mit dem
Basiswert kam es in Gruppe A (p=0,004) im Gegensatz zu Gruppe B
(p=0,327)
zu
einer
signifikanten
Verkürzung
der
epidermalen
Barriereregenerationszeit nach experimenteller Schädigung. Die Bestimmung
der Hautflora zeigte in beiden Gruppen eine signifikante Zunahme (p=0,016,
p=0,017) der Gesamtkeimzahl (KbE/cm2 Haut). Außerdem wurde nach der
Anwendung in Gruppe A (100%) bei mehr Probanden eine residente
Mischflora konstatiert als in Gruppe B (88%).
Die langfristige Anwendung von Externa mit einem pH von 4,0 verbesserte
die Funktion der EPB signifikant im Vergleich zu Produkten mit pH 6,0.
Darüber hinaus stabilisierte sich die residente Hautflora und verminderte sich
die Hauttrockenheit in beiden Gruppen. Zusammenfassend ist festzuhalten,
dass Hautpflegeprodukte mit einem pH von 4,0 die Funktion der EPB
verbessern und sich positiv auf die Hautflora bei Hochbetagten auswirken.
Abstract
Skin care for the elderly: Clinical, biophysical and microbiological
investigations on the epidermal barrier of elderly
The physiological stratum corneum (SC) pH regulates epidermal permeability
barrier (EPB) function and skin microbiota. While the physiological SC-pH is
just below 5, in aged skin it is elevated up to 6. As a result, EPB integrity and
recovery is significantly reduced. Furthermore, changes in quantity and
quality of the resident microflora occur in aged skin. We addressed the
question whether acidic skin care shows positive clinical, biophysical and
microbiological effects on aged skin.
Single application of an O/W-emulsion (pH 4.0) leads to normalization of the
increased pH on aged skin over 7 hours. To investigate long-term effects of
pH 4.0 skin care products on EPB function and skin microbiota, a
randomized, controlled and double-blind study was performed. Two groups of
elderly (≥ 80 years), residents of a nursing home, used a range of test
products (cream, lotion, syndet) with different pH values (group A: pH 4.0;
group B: pH 6.0). After 7 weeks of application skin dryness was reduced, but
without significant differences between the groups. Compared to baseline
EPB integrity showed a significant improvement in group A (p=0.007), while
there were no changes in group B (p=0.672). A significant decline (p=0.025)
in barrier cohesion was observed in group B, whereas in group A barrier
cohesion remained stable (p=0.814). Barrier recovery 24 hours after
perturbation increased significantly in group A (p=0.004) compared to
baseline. Barrier recovery in group B was not significant, compared to
baseline (p=0.327). Skin flora evaluation revealed a significant increase in
CFU per cm2 skin in group A (p=0.016) and B (p=0.017). Moreover, after
treatment in group A more subjects (100%) with a mixed resident flora were
determined compared to group B (88%).
Long-term treatment with pH 4.0 skin care products results in a significant
improvement of EPB function compared to subjects, who used the same
products with a given pH of 6.0. In addition, effects on skin dryness and
resident flora are demonstrated, but without significant differences between
the two groups. In summary long-term usage of pH 4.0 skin care products
improves epidermal barrier function including positive effects on skin flora of
the elderly.
I
Einleitung
I
Einleitung
1
Demographische Alterung
1 Demographische Alterung
Die Menschen in Deutschland werden immer älter, d. h. die Zahl der Älteren
hat in den letzten Jahren zugenommen und wird weiter zunehmen (Diepgen
2003). Die Gerontologie unterscheidet in diesem Zusammenhang das „Dritte“
und „Vierte“ Alter (Laslett 1995; Baltes 1999). Das Dritte Alter bezeichnet
Menschen ab dem 60. Lebensjahr, das Vierte Alter beginnt mit dem 80.
Lebensjahr (Baltes 2003). Nachfolgend werden Menschen ab einem
Lebensalter von 80 Jahren als „Hochbetagte“1 bezeichnet (Thieme 2008).
Der demographische Wandel bzw. die demographische Alterung vollzieht
sich schrittweise und entwickelt sich von einer Situation mit niedriger
Lebenserwartung und hoher Geburtenrate und zu einer Situation mit hoher
Lebenserwartung und niedriger Geburtenrate. Bevölkerungswissenschaftler
sprechen von der demographischen Transition (Kinsella und Velkoff 2001).
Somit wird der Altersaufbau insbesondere durch die Entwicklung der
Lebenserwartung (Mortalität) und der Veränderung der Geburtenziffer
(Fertilität) bestimmt. Der dritte demografische Prozess, die Ab- und
Zuwanderung (Migration) spielt in den aktuellen Vorausberechnungen eine
untergeordnete Rolle (Peters et al. 2010). In Deutschland wird seit über 100
Jahren eine zunehmende Lebenserwartung registriert, die beispielsweise
auf eine Verbesserung der medizinischen Versorgung, der Ernährung, der
Hygiene oder der Wohn- und Arbeitssituation zurückgeführt wird. In
Deutschland liegt 2002/2004 die durchschnittliche Lebenserwartung bei
Geburt für Jungen bei 75,9 Jahren und für Mädchen bei 81,5 Jahren. In der
„Annahme mit hohem Anstieg (L2)“ des Statistischen Bundesamtes wird für
Männer bei Geburt im Jahr 2050 eine durchschnittliche Lebenserwartung von
85,4 Jahren und für Frauen von 89,8 Jahren vorausberechnet (Statistisches
Bundesamt 2006). Die Lebenserwartung der europäischen Bevölkerung
steigt ebenfalls weiter an. Für Männer liegt bei Geburt im Jahr 2060 die
durchschnittliche Lebenserwartung in den 27 Staaten der Europäischen
1
Synonyme: „Hochaltrige“ oder „Ganz Alte“ (Baltes 1999)
11
I
Einleitung
1 Demographische Alterung
Union bei 84,5 und für Frauen bei 89,0 Jahren. Die voraussichtlich höchste
Lebenserwartung haben die Menschen in Frankreich (85,1; 90,1), Italien
(85,5; 90,0) und Spanien (84,9; 89,6), wohingegen für die Menschen in
Bulgarien (81,6; 86,5) und Rumänien (81,9; 86,6) die durchschnittlich
geringste
Lebenserwartung
vorausgesagt
wird
(Eurostat
2008).
Die
zusammengefasste Geburtenziffer (totally fertility rate, TFR) lag in den
Jahre 1955 bis 1970 zwischen 2,1 und 2,5 Kindern pro Frau. Seit 1975 liegt
die TFR bei etwa 1,4 Kindern pro Frau und soll laut Vorausberechnung bis
2050 annähernd konstant bleiben (Statistisches Bundesamt 2006). Da die
TFR unter 2,1 (Ersatzniveau) liegt kann eine Generation die nächste
Generation nicht mehr vollständig ersetzen (Peters et al. 2010). Ferner liegt
die Zahl der Gestorbenen in Deutschland seit ca. 40 Jahren höher als die
Zahl der Geborenen. Die Differenz zwischen Gestorbenen und Geborenen
(Geburtendefizit) wird von 144.000 im Jahr 2005 auf 570.000 bis 600.000 im
Jahr 2050 ansteigen, also etwa viermal so hoch sein. Auch in den Staaten
der europäischen Union liegt im Jahr 2060 die Zahl der Geborenen (ca. 4,5
Millionen) unter der Zahl der Gestorbenen (ca. 6,5 Millionen) und die TFR bei
1,68, also ebenfalls unter dem Ersatzniveau (Eurostat 2008).
Die beschriebenen demografischen Prozesse lassen die Anzahl der über 80jährigen in Deutschland deutlich ansteigen. Im Jahre 1960 lag die Zahl der
über 80-jährigen bei 1,2 Millionen, 1980 bei 2,1 Millionen, 1998 bei 2,9
Millionen, 2010 wahrscheinlich bei knapp 4 Millionen und 2020 wird sie
ungefähr 5,3 Millionen betragen (Robert Koch Institut 2002). Für 2050 wird
vorausgesagt, dass die Zahl der Menschen mit einem Alter von über 80
Jahren in Deutschland fast dreimal so hoch sein wird wie heute (Abb. I 1).
Die Zahl der Hochbetagten wird voraussichtlich auf über 10 Millionen im
Jahre 2050 ansteigen (Statistisches Bundesamt 2006).
12
I
Einleitung
2 Folgen für die Dermatologie
Abb. I 1: Bevölkerungszahlen der 65 bis unter 80-jährigen sowie 80-jährigen und
Älteren in den Jahren 2005 bis 2050 (Statistisches Bundesamt 2006)
Die Bevölkerungsentwicklung in den anderen modernen Industriestaaten,
von den Vereinten Nationen definiert als „more developed countries“2,
gestaltet sich vergleichbar zur beschriebenen Situation in Deutschland. So
steigt beispielsweise in der europäischen Union der Bevölkerungsanteil der
über 80-jährigen durchschnittlich von 4,41% im Jahr 2008 auf vermutlich
12,13% im Jahr 2060 (Eurostat 2008). In den USA steigt die Zahl der über
85-jährigen wahrscheinlich von 5,4 Millionen im Jahr 2008 auf 8,8 Millionen
im Jahr 2030 und 19 Millionen im Jahr 2050 (U. S. Census Bureau 2008).
2
Folgen für die Dermatologie
Die demographische Alterung bringt neue Herausforderungen für die Medizin
im Allgemeinen und für die hier fokussierte Dermatologie im Speziellen mit
sich (Diepgen 2003). Hautalterung ist insbesondere ein dermatologisches
und weniger ein kosmetisches Problem.
2
Einteilung der UN-Vollversammlung von 1971: more developed countries (weiterentwickelte Länder); less developed countries (wenig entwickelte Länder), least developed
countries (am wenigsten entwickelte Länder)
13
I
Einleitung
2 Folgen für die Dermatologie
Der veränderte Aufbau der Altershaut und ihre veränderten physiologischen
und
immunologischen
Eigenschaften
gehen
mit
zahlreichen
Hauterkrankungen einher (Weismann et al. 1980; Beauregard und Gilchrest
1987; Smith et al. 2002a; Smith et al. 2002b; Norman 2003b; Norman 2003a;
Smith und Leggat 2005; Norman 2006a; Norman 2006b).
Die Haut des Menschen ist das Organ, an dem Alterungserscheinungen am
deutlichsten sichtbar werden. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse zum
Hautalterungsprozess sind gerade in den letzten Jahrzehnten enorm
gewachsen. Das bessere Verständnis der Alterungsprozesse lässt darauf
hoffen, dass in Zukunft die Entwicklung von speziellen Dermatika und
Pflegeprodukten für die Altershaut optimiert wird (Man et al. 2009).
Der
Markt
für
Pflegeprodukte
der
Altershaut
offenbart
einen
„undurchschaubaren Dschungel an frei erhältlichen „Anti-aging“-Mitteln“
(Williams und Kerscher 2005), wodurch die Auswahl des richtigen Produktes
für Hochbetagte bzw. deren Angehörige sehr erschwert wird. Kerscher et al.
(2005) erwarten, dass durch zunehmende Erforschung physiologischer
Grundlagen
die
Entwicklung
spezieller
Produkte
für
die
Altershaut
vorangetrieben wird. Elsner (2005) bemerkte anlässlich der Hage IV
Dialogtagung, dass „evidenzbasierte Daten zur optimalen Pflege der
Altershaut […] fehlen“ und fordert „in Anbetracht der demographischen
Veränderungen […] mehr unabhängige Forschung auf diesem Gebiet.“ Ziel
dieser Arbeit ist es physiologische und pathologische Erkenntnisse über die
Haut von Hochbetagten zu gewinnen um so einen Beitrag zur Entwicklung
von Pflegeprodukten zur Gesunderhaltung der Altershaut zu leisten.
14
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
II
Theoretischer Teil
1
Die Altershaut
1.1
Allgemeines
Altern
ist
„jedweder
zeitabhängige
Struktur-
und
Funktionswandel
organismischer Systeme“ (Meissner-Pöthig et al. 2004). Anders formuliert ist
das
natürliche
Altern
„eine
Akkumulation
von
Schäden,
die
die
Grundinformation des Lebens, die Desoxyribonukleinsäure (DNS), aber auch
Proteine,
Zucker
und
Lipide
betrifft“
(Schürer
2003).
Natürliche
Alterungsprozesse betreffen alle Organe und physiologischen Prozesse des
menschlichen Organismus, somit auch das größte Organ des Menschen: die
Haut (Boss und Seegmiller 1981). Diese natürlichen Alterungsprozesse, d. h.
die chronologischen nicht pathologischen, Prozesse stehen im Fokus der
vorliegenden Arbeit. Meissner-Pöthig et al. (2004) weisen daraufhin, das der
Gedanke, „dass das Altern eine Krankheit per se sei, die therapiert werden
müsse“ vollkommen falsch ist.
Ziel der Arbeit ist die Prävention3 von Hauterkrankungen, anders formuliert:
die Gesunderhaltung der Altershaut. Im Mittelpunkt steht nicht die Therapie
von altersbedingten Hauterkrankungen, sondern die Vermeidung dieser
durch präventive Maßnahmen. Ebenso wenig geht es um „Anti-Aging“4 oder
„Rejuvenation“5. Die natürliche Erscheinung der Altershaut soll stabilisiert
werden.
3
Der Terminus „Prävention“ (Krankheitsverhütung) wird eingeteilt in primäre (Vermeidung
des Auftreten einer Krankheit), sekundäre (Intervention der Progression und Chronifizierung
einer Krankheit im Frühstadium) und tertiäre (Vermeidung von Folgeschäden einer Krankheit
zu verhindern oder zu vermindern) Prävention. In der vorliegenden Arbeit wird der Terminus
„Prävention“ als „Primärprävention“ verstanden (Wulfhorst 2002; Wulfhorst et al. 2011).
4
Unter Anti-Aging werden Maßnahmen verstanden, „die in den Alterungsprozess eingreifen,
d. h. diesen verhindern, verlangsamen oder sogar umkehren“ (Schürer 2003).
5
Rejuvenation = (Haut)verjüngung
15
II Theoretischer Teil
1.2
1 Die Altershaut
Klinik der Altershaut
1.2.1 Begriffsbestimmung
Man kann nicht von „dem“ klinischen Bild der Altershaut sprechen, sondern
muss eine Differenzierung in extrinsisch und intrinsisch gealterte Haut
vollziehen (Tab. II 1). Die Hautalterung unterliegt extrinsischen (exogen,
vorzeitig, umweltinduziert) und intrinsischen (endogen, physiologisch,
chronologisch) Einflüssen, die sich klinisch und physiologisch unterschiedlich
auswirken.
Die
molekularen
Mechanismen
der
extrinsischen
und
intrinsischen Alterung hingegen sind vergleichbar (Berneburg 2003; Kohl et
al.
2009).
Die
intrinsische
Alterung
soll
auf
Hayflickeffekt,
Telomerenverkürzung, Mutationen der mitochondrialen DNS, verminderte
zelluläre DNS-Reparaturkapazität, erhöhte chromosomale Abnormalitäten,
Genmutationen, oxidativen Zellstress, reduzierte Wachstumsfaktoren und
verminderte Hormonkonzentrationen zurückzuführen sein (Berneburg 2003;
Holtkötter et al. 2005; Puizina-Ivic´ 2008; Kohl et al. 2009; Makrantonaki und
Zouboulis 2010). Extrinsische Hautalterung ist die Folge unterschiedlicher
kumulativer exogener Einflüsse, wie z.B. Tabakrauch, Medikamente, Alkohol,
klimatische Bedingungen, Ozon oder Stäube, (Krutmann 2003; Farage et al.
2008; Kohl et al. 2009). Von größter Bedeutung ist jedoch die Alterung durch
ultraviolette A- und B-Strahlung (A: λ=320-400 nm und B: λ=290-320 nm),
wodurch vorzeitig Prozesse der Hautalterung (Lichtalterung) induziert werden
(Yaar und Gilchrest 2007; Krutmann 2010; Krutmann 2011; Röck und Fischer
2011). Außerdem sind Infrarot-Strahlung (λ=700-1440 nm) (Schieke et al.
2002; Schroeder et al. 2008) und wie kürzlich erst demonstriert auch das
sichtbare Licht (λ=400-700 nm) an der extrinsischen Hautalterung beteiligt
(Liebel et al. 2012). Beide Alterungsprozesse laufen parallel ab, d. h. die
Hautalterung zeigt sich als Kombination, bei der entweder die extrinsische
(z. B. Gesicht, ventraler Unterarm) oder die intrinsische (Glutealregion,
dorsaler Oberarm) Alterung überwiegen kann (Farage et al. 2008; Kohl et al.
2009).
16
II Theoretischer Teil
Die
1 Die Altershaut
Veränderungen
der
intrinsischen
Alterung
sind
natürliche
Alterungsprozesse, die zu einer verdünnt erscheinenden Haut, feinen
Fältchen, verstärkter Trockenheit und verminderter Elastizität führen.
Typische Zeichen der extrinsischen Hautalterung sind tiefe Falten,
Trockenheit und ein lederartig, dickes Erscheinungsbild (Berneburg 2003;
Kerscher et al. 2005).
Tab. II 1: Typische klinische Charakteristika der intrinsischen und extrinsischen
Hautalterung (Kerscher et al. 2005)
Intrinsische Hautalterung
Extrinsische Hautalterung
verdünnt erscheinende Haut
deutliche Verminderung der
Hautelastizität
feine Fältchen („Knitterfältchen“)
durchscheinende vaskuläre
Strukturen
keine Pigmentunregelmäßigkeiten
ggf. Hauteinblutungen, Purpura etc.
erhöhte Verletzbarkeit, verzögerte
Wundheilung
Neigung zu Xerose und Hautrauigkeit
ggf. Irritationen und Rötungen
lederartig gegerbte, oftmals verdickt
erscheinende Haut
Verminderung der Hautelastizität
tiefe Falten und Furchen
gelbliche Verfärbung
fokale Pigmentverschiebungen
Teleangiektasien, Spider-Naevi
ggf. aktinische Präkanzerosen und
Malignome
Neigung zu Xerose und Hautrauigkeit
ggf. Irritationen und Rötungen
Unabhängig von dem zugrunde liegenden Prozess, zeigt sich im Alter das
klinische Bild der „trockenen Haut“ (Xerosis cutis, Xerodermie) (Tab. II 1). Für
Piérard (1987) ist der Terminus „trockene Haut“ basierend auf der zugrunde
liegenden Pathogenese und Symptomatik unzureichend. Der Terminus
„trockene Haut“ ist vielfach definiert, wobei die Definitionen, ganz gleich ob
symptomatisch
oder
ätiologisch
orientiert,
der
Komplexität
der
vorherrschenden Haut-(patho-)physiologie nicht gerecht werden (Rawlings et
al. 2002). Symptomatisch definieren Schürer und Kresken (2000) die
„trockene Haut“ als den „klinischen Zustand einer rauhen, teilweise
ichthyosiform
schuppenden,
leicht
hyperkeratotischen
und
auch
unelastischen Haut“ (Abb. II 1). Eine ätiologische Definition liefert die
Gesellschaft für Dermopharmazie e.V. (2009): Danach beschreibt der Begriff
Xerosis „einen Hautzustand, der gekennzeichnet ist durch verminderte
Feuchtigkeit sowie durch eine verminderte Quantität und/oder Qualität von
Lipiden
und/oder
hydrophilen
Substanzen,
die
dem
natürlichen
17
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Feuchthaltekomplex (Natural Moisturizing Factor, NMF)6,7 zugerechnet
werden. Daher wird dieser Hautzustand zutreffender als hydrolipidarme Haut
bezeichnet“.
Abb. II 1: Klinische Erscheinung der Hauttrockenheit. Leicht trockene, dünne
Altershaut mit leichter Schuppung, Rauigkeit und durchscheinenden Gefäßen (A).
Extrem trockene, dünne Altershaut mit sehr starker Schuppung, sehr starker
Rauigkeit und durchscheinenden Gefäßen (B)
Die zugrunde liegenden Prozesse sind komplex und beruhen nicht
ausschließlich auf der Abwesenheit von Wasser (Schürer und Kresken
2000).
Aus diesem Grund empfiehlt Piérard (1987) trockene Haut über folgende
Qualitäten zu beschreiben:
rau vs glatt
asteatotisch vs seborrhoisch
trocken vs feucht
6
Der Terminus „Natural Moisturizing Factor“ wurden erstmals 1959 verwendet (Jacobi
1959). Die Definition in der Literatur ist nicht eindeutig. Auf der einen Seite wird mit NMF
(Natural Moisturizing Factors; natürliche Feuchthaltefaktoren) jede einzelne Substanz
bezeichnet, dass bedeutet, es gibt unterschiedliche natürliche Feuchthaltfaktoren, wie z. B.
Harnstoff. Nach dieser Definition wäre die Substanz Harnstoff als ein NMF zu bezeichnen
(Schürer und Kresken 2000; Egawa und Tagami 2008; Rawlings 2010). Auf der anderen
Seite wird die Gesamtheit der Substanzen als NMF (Natural Moisturizing Factor; natürlicher
Feuchthaltefaktor/natürlicher Feuchthaltekomplex) bezeichnet. Nach dieser Definition wäre
Harnstoff eine Substanz des NMF (Proksch und Lachapelle 2005; Barco und GiménezArnau 2008; Kerscher 2009). In der vorliegenden Arbeit wird die zuerst genannte Definition
angewendet, d. h. jede Substanz als ein NMF angesehen.
7
s. Theoretischer Teil: II 1.3.2.4 Funktionelle Veränderungen
18
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Darüberhinaus kann das Ausmaß der Xerosis nach Kligman (1978) in vier
Schweregrade eingeteilt werden:
Grad 1: Normale Haut.
Grad 2: Leichte Xerosis, charakterisiert durch kleine Schuppen
trockener Haut und weißliche Dermatoglyphen an den Eckpunkten.
Grad 3: Mittlere Xerosis mit puderartiger Erscheinung durch kleine
trockene Schuppen und vermehrt abschilfernder weißlicher
Dermatoglyphen.
Grad 4: Ausgeprägte Xerosis mit starker Abschilferung großer
trockener Hautschuppen. Die Rauigkeit der Haut wird stark sichtbar.
Außerdem liegt für die Bewertung von Hauttrockenheit und Interventionen
gegen Hautrockenheit eine Leitlinie der „European Group on Efficacy
Measurement of Cosmetics and other Topical Products (EEMCO)“ vor
(Serup 1995)8. Obwohl keine einheitliche Definition der trockenen Haut
vorliegt, herrscht Einigkeit bezüglich der vorliegenden Klinik, da Schuppung,
Rauigkeit und verminderte Elastizität die fundamentalen Charakteristika der
trockenen Haut sind (Piérard 1987; Schürer und Kresken 2000; Rawlings et
al. 2002; Proksch und Lachapelle 2005; Barco und Giménez-Arnau 2008).
1.2.2 Epidemiologie
Trockene Haut tritt bei älteren Menschen, auch als „Senile Xerose“ (Böni und
Burg 2000) oder „Altersxerose“ (Williams und Kerscher 2005) bezeichnet,
vorwiegend an den unteren Extremitäten auf, kann aber auch an den
Händen, dem Rumpf oder anderen Körperstellen vorkommen (Norman
2003a). Untersuchungen von Smith et al. (2002a) zeigen, dass neben den
Beinen vor allem die Unterarme betroffen sind. Eine klinische Untersuchung
an 68 älteren (gesunden) Menschen (50-91 Jahre) zeigt, dass bei ca. 85%
das klinische Bild der Xerosis vorkommt (Beauregard und Gilchrest 1987).
Epidemiologische Untersuchungen in einer taiwanesischen Pflegeeinrichtung
offenbarten bei 232 von 398 (58,3%) trockene Haut (Smith et al. 2002b).
8
s. Experimenteller Teil: III 1.1 Klinische Untersuchungen
19
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Norman (2003a) diagnostizierte in einem Pflegeheim bei 772 von 1556
(49,6%) älteren Menschen das klinische Bild der Xerosis. Die Prävalenz
unter Berücksichtigung des jeweiligen Untersuchungsortes (Setting) ist in
Tab. II 2 zusammengefasst.
Tab. II 2: Übersicht: Prävalenz der Xerosis unter Berücksichtigung des jeweiligen
Settings (modifiziert nach Smith und Leggat 2005)
Setting (Autor)
a
Land
Alter (Jahre)
Prävalenz (%)
USA
Japan
GB
74
60
65
85
48
29
Taiwan
Kanada
USA
76
65-102
81
58
77
20
Taiwan
USA
Singapur
65
65
65-75
14
9
5
b
Häusliches Umfeld
(Beauregard und Gilchrest 1987)
(Hara et al. 1993)
(Droller 1955)
Pflegeeinrichtung/-heim
(Smith et al. 2002b)
(Adam und Reilly 1987)
(Young 1965)
Dermatologische Klinik
(Liao et al. 2001)
(Thompson 1953)
(Yap et al. 1994)
a
b
Lebensalter: arithmetischer Mittelwert oder Altersbereich (Min-Max); Punktprävalenz
Die Prävalenz (Punktprävalenz) der Xerosis schwankt zwischen 85% und
5%. Es wird deutlich, dass die Prävalenz stark vom jeweiligen Setting
abhängt und Xerosis vor allem bei älteren Menschen vorkommt, die im
häuslichen Umfeld oder in Pflegeeinrichtungen leben. Bei älteren Menschen,
die dermatologisch betreut werden manifestiert sich die Xerosis seltener.
Diese Verteilung der Prävalenz erklären Smith und Leggat (2005) nicht,
verweisen jedoch auf frühere Arbeiten (Smith 1995; Smith et al. 2002a; Smith
et al. 2002b) und den darin festgestellten Zusammenhang zwischen
Pflegebedürftigkeit/Bettlägerigkeit/Immobilität und dem Vorkommen von
Hautproblemen und/oder -erkrankungen, wie z. B. Xerosis, Hautinfektion
oder Dekubitus. Die Prävalenz bei Männern und Frauen unterscheidet sich
nicht signifikant (Smith et al. 2002a; Smith et al. 2002b), somit scheint das
Geschlecht kein Risikofaktor der Xerosis zu sein (Thaipisuttikul 1998). Hara
et al. (1993) zeigten, dass bei 95% der über 60-jährigen in den
20
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Wintermonaten Xerosis am Rücken und an den unteren Extremitäten
vorliegt. Das erhöhte Vorkommen der Xerosis im Winter ist auf die
verminderte Luftfeuchtigkeit und extrem hohen Wohnraumtemperaturen
zurückzuführen (Piérard-Franchimont und Piérard 2002; Andersen et al.
2003; Proksch und Lachapelle 2005).
Andersen et al. (2003) konnten die erhöhte Inzidenz der Xerosis im Winter
bei Älteren (63-78 Jahre) klinisch und biophysikalisch nachvollziehen. Die
klinische Evaluation nach entsprechender Leitlinie (Serup 1995) bestätigte
eine signifikante Zunahme der Hauttrockenheit im Winter. Biophysikalisch
konnte eine Verminderung der relativen Hornschichtfeuchte (RHF)9 und eine
signifikante Zunahme des transepidermalen Wasserverlustes (TEWL)10 im
Winter gemessen werden. Außerdem konnte ein erhöhter DesquamationsIndex im Winter ermittelt werden, was wiederum bedeutet, dass eine höhere
Anzahl an Korneozyten mittels Klebefolienabriss (D-Squame) von der
Hautoberfläche entfernt wurde. Aus diesem Ergebnis leiten die Autoren einen
gestörten Zusammenhalt der Korneozyten, mit anderen Worten der
epidermalen
auslösende
Permeabilitätsbarriere
Faktoren sind
Seifen
(EPB)11,
im
oder andere
Winter
ab.
Weitere
Hautreinigungsmittel,
Kosmetika, exzessives Sonnenbaden, bestimmte Medikamente und starke
Reibung, z. B. durch Kleidung (Rawlings et al. 2002; Proksch und Lachapelle
2005; Barco und Giménez-Arnau 2008).
Während einige Autoren die altersbedingte Reduzierung der RHF (Potts et
al. 1984; Gniadecka et al. 1998; Man et al. 2009; Blaak et al. 2011)
bestätigen, finden Andere keine signifikanten Unterschiede (Wilhelm et al.
1991; Chu und Kollias 2011) oder beobachten sogar Gegensätzliches
(Marrakchi und Maibach 2007). Man et al. (2009) zeigten bei Männer und
Frauen an der Stirn eine signifikant erniedrigte RHF in der Altersgruppe > 70
im Vergleich zu 13 bis 70-jährigen. Am volaren Unterarm war der
9
s. Experimenteller Teil: III 1.2.3 Corneometrie
s. Experimenteller Teil: III 1.2.2 Evaporimetrie
11
s. Theoretischer Teil: II 1.3.2 Epidermale Permeabilitätsbarriere
10
21
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Unterschied lediglich zwischen den männlichen Probanden signifikant. Am
Handrücken beschreiben Potts et al. (1984) altersbedingte Unterschiede der
RHF bei 24 bis 63-jährigen männlichen Probanden. Im Gegensatz dazu
zeigte die Untersuchung von Marrakchi und Maibach (2007) am volaren
Unterarm von älteren (73,6 ± 17,4 Jahre)12 Probanden signifikant höhere
RHF-Werte im Vergleich zur jungen (29,8 ± 3,9 Jahre) Vergleichsgruppe.
Wilhelm
et
al.
(1991)
untersuchten
11
Hautbereiche
hinsichtlich
altersbedingter Unterschiede der RHF. Sie fanden keine signifikant
erniedrigten Werte (Ausnahme: palmar) in der Altershaut (70,5 ± 13,8 Jahre)
im Vergleich zur jüngeren Haut (26,7 ± 2,8 Jahre). Auch Chu und Kollias
(2011) stellten in der untersuchten kaukasischen Probandengruppe keine
alters- oder lokalisationsabhängigen Unterschiede hinsichtlich der RHF fest.
Blaak et al. (2011) verglichen die RHF von 21 jungen (24 ± 3 Jahre) mit 21
älteren (82 ± 5 Jahre) Probanden, und konnten zeigen, dass die RHF in
lichtexponierter Altershaut (dorsaler Unterarm) signifikant erniedrigt ist im
Vergleich zur jungen Haut. In überwiegend chronologisch gealterter Haut
(Innenseite des Oberarms) konnten sie keinen signifikanten Unterschied der
RHF zwischen beiden Altersgruppen feststellen. Dieses Ergebnis deckt sich
mit der Untersuchung von Gniadecka et al. (1998), die in extrinsisch
gealterter Haut (Gesäß) mittels Ramanspektroskopie keinen signifikanten
Unterschied zwischen jung (22-29 Jahre) und alt (74-87 Jahre) hinsichtlich
Feuchtigkeitsgehalt und Art der Wasserbindung innerhalb der Hornschicht
(Stratum corneum, SC) gefunden haben. In extrinsisch gealterter Haut
hingegen zeigte sich ein signifikant erhöhter Anteil an ungebundenem
Wasser bei den älteren Probanden. Entsprechend war der Anteil von an
Proteinen gebundenem Wasser signifikant vermindert im Vergleich zum
jungen Kollektiv. Die geringe Bindung von Wasser an Makromoleküle wird
mitverantwortlich gemacht für die klinischen Erscheinungen der trockenen
Haut und Faltenbildung (Waller und Maibach 2006). Erst kürzlich konnte an
älteren (50-75 Jahre) chinesischen Probanden erneut bestätigt werden, dass
sonnenexponierte Probanden eine signifikant verminderte RHF aufweisen im
12
In der vorliegenden Arbeit handelt es bei der Darstellung von Daten in dieser Form um
den arithmetischen Mittelwert (aMW) ± Standardabweichung (SD).
22
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Vergleich zu nicht-sonnenexponierten Probanden. Dieser Unterschied konnte
in der jungen Altersgruppe (19-40 Jahre) nicht nachgewiesen werden (Liu et
al. 2012).
1.2.3 Pathophysiologie
Die physiologische RHF schwankt zwischen 15% (äußere Zellschichten) und
40% (innere Zellschichten) (Warner et al. 1988). Die Verschiebung dieses
Feuchtigkeitsgradienten innerhalb des SC ist ein wesentliches Merkmal der
Xerosis (Rawlings und Matts 2005). Egawa und Tagami (2008) zeigten
mittels Ramanspektroskopie entsprechende altersbedingte Unterschiede in
vivo auf. Am volaren Unterarm weiblicher Probanden ist der Wassergehalt
der Altershaut (59-76 Jahre) im Vergleich zur jungen Haut (22-40 Jahre)
vermindert. Ferner imponiert eine Abflachung der Kurve im Bereich von etwa
5 bis 30 µm Tiefe (Abb. II 2).
Abb. II 2: Feuchtigkeitsgradient innerhalb des Stratum corneum (volarer Unterarm) in
Abhängigkeit vom Lebensalter (Egawa und Tagami 2008)
Mindestens zwei entscheidende Faktoren sind an der Entstehung der
Xerosis beteiligt (Kerscher 2009):
„die Dehydration der Hornschicht durch eine gestörte epidermale
Barrierefunktion mit erhöhtem […] TEWL“
„Störungen der Verhornung von Keratinozyten“
23
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Nach Rawlings et al. (2002) sind folgende Aspekte ursächlich:
Veränderungen der Morphologie des SC
Veränderungen hinsichtlich Lipidgehalt, und/oder -formation
Abbau kornealer Zellverbindungen
Strukturelle Veränderung der Korneozyten
Aktivitätsveränderungen von Proteasen im SC
Veränderungen im Gehalt der NMFs
Entsprechend beschreiben Barco und Giménez-Arnau (2008), Barland et al.
(2005) und Yosipovitch (2005) die Xerosis als Fehlfunktion der EPB.
Zahlreiche strukturelle und funktionelle Veränderungen des SC wurden für
die Altershaut nachgewiesen und werden ausführlich in dem Kapitel zur EPB
beschrieben.
1.2.4 Komplikationen
Die Grenze zwischen Hautveränderung und Hauterkrankung ist oftmals
fließend. Trockene Haut ist in der Population der über 60-jährigen stark
verbreitet (Tab. II 2). Sie kann ein Symptom einer dermatologischen oder
internistischen Erkrankung sein (Schürer und Kresken 2000). Trockene Haut
kann aber auch auf kurz- oder mittelfristigen Einwirkungen, wie z. B.
exzessives Waschen, Medikamente oder ungünstige Witterungsverhältnisse
zurückgeführt werden (Proksch und Lachapelle 2005; Barco und GiménezArnau 2008). Eine leicht trockene Haut im Alter ist eine Hautveränderung, die
nicht zwangsläufig pathologisch ist, aber Unannehmlichkeiten bereiten oder
ein kosmetisches Problem sein kann (Kerscher 2009; Farage et al. 2011).
Kritisch wird es, wenn sich aus einer leichten (temporären) Hauttrockenheit
eine schwere (manifeste) Xerosis entwickelt, die mit Spannen, Brennen,
Rötung,
Fissuren,
Exkoriation,
Schmerzen
und
Juckreiz
(Pruritus)
einhergehen kann und den Weg zum Ekzem ebnet (Rudikoff 1998; Schürer
und Kresken 2000; Barco und Giménez-Arnau 2008).
Die häufigste Ursache von Pruritus im Alter (Pruritus senilis) ist zweifellos die
trockene Haut (Norman 2003a; Dirschka 2005). Pruritus kann durch
24
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
chemische, thermische oder mechanische Reize ausgelöst werden. Pruritus
ist zu verstehen als dermatologisches Missempfinden, das beim Patienten,
im Sinne eines physiologischen Selbstschutzmechanismus, Kratzverhalten
auslöst. Freie Nervenendigungen (Nozizeptoren) werden durch Mediatoren,
wie z. B. Histamin, Acetylcholin oder Bradykinin, erregt und der Reiz in die
sensomotorische Hirnrinde weitergeleitet (Ständer et al. 2003). Obwohl die
genaue
Entstehung
noch
unklar
ist,
scheint
der
verminderte
Feuchtigkeitsgehalt des SC, die verminderte Immunfunktion, die verminderte
Schweiß- und Sebumproduktion und eine gestörte Funktion der EPB im Alter
eine Rolle zu spielen (Patel und Yosipovitch 2010). Häufig kommt hinzu,
dass durch falsche Reinigungspraktiken (z. B. Waschzwang), falsche
Reinigungsprodukte oder Hautpflegeprodukte im Alter die Haut stark entfettet
wird, wodurch der Hautzustand noch weiter in Mitleidenschaft gezogen wird
(Schürer und Kresken 2000; Dirschka 2005; Gelber und Effendy 2005). Eine
weitere Erklärung für die hohe Prävalenz von Pruritus senilis scheint eine
erhöhte Freisetzung von Histamin und eine erhöhte Sensitivität gegenüber
Histamin im Alter zu sein (Guillet et al. 2000). Beschrieben als „itch scratch
cycle“ führt Juckreiz zum Kratzverhalten und erzeugt wiederum stärkeren
Juckreiz, der zu noch stärkerem Kratzverhalten führt (Ikoma et al. 2003).
Diesem circulus vitiosus gilt es mit Hilfe entsprechender Pflegemaßnahmen13
vorzubeugen (Proksch und Lachapelle 2005). Nur so kann man den
Übergang
der
leicht
trockenen
Haut
(Hautveränderung)
in
einen
pathologischen Zustand (Hauterkrankung) unterbinden. Bei ausbleibender
Intervention kann das Kratzverhalten zu Exkoriationen („Kratzstreifen“)
führen. Hieraus können Hautinfektionen (Superinfektionen), Narben oder
dauerhafte Pigmentierungsstörungen resultieren (Hornstein 2002b). Als
weitere Komplikation der trockenen Haut ist das Exsikkationsekzems
(Altersekzematid)
zu
nennen.
Allen
Ekzemerkrankungen
liegen
inflammatorische Prozesse zugrunde. Bei dieser leichten Form des
subtoxisch-kumulativen Ekzems zeigen sich insbesondere an den unteren
Extremitäten Schuppungen und kleine Hornschichteinrisse, die an die
13
s. Theoretischer Teil: II 1.2.5 Pflegemaßnahmen
25
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Craquelierung einer Vase erinnern (Eczéma craquelé) (Schürer und Kresken
2000; Coors 2010). Mit zunehmender Permeabilität des SC können
Allergene leichter penetrieren und Haut-(Ekzem-)erkrankungen begünstigen
(Farage et al. 2010b). Dieser Zustand geht über ein kosmetisches Problem
weithinaus, da sich eine Hauterkrankung manifestiert hat und die
Lebensqualität der Patienten stark beeinträchtigt wird.
Die Erfassung der Lebensqualität dient der Objektivierung von Belastungen
erkrankter Personen und der Bewertung therapeutischer Interventionen. Sie
ist in den letzten zwei Jahrzehnten fester Bestandteil der dermatologischen
Forschung geworden (Augustin et al. 2004; Radtke und Augustin 2007). Es
ist unumstritten, dass Patienten mit Hauterkrankungen häufig unter psychosozialen Beeinträchtigungen leiden (Farage et al. 2010a). Das Gefühl der
Stigmatisierung durch Hauterkrankungen scheint bei jungen Patienten
intensiver zu sein als bei älteren Patienten (Ginsburg 1996). In Bezug auf
schwere Formen von Psoriasis und Atopische Dermatitis konnte jedoch
gezeigt
werden,
dass
ältere
und
jüngere
Patienten
unter
einem
vergleichbaren Stressfaktor leiden (Evers et al. 2005). Die Datenlage zur
Lebensqualitätserfassung
bei
älteren
dermatologischen
Patienten
ist
allerdings dünn, was u. a. darin begründet sein könnte, dass bis heute kein
spezifischer standardisierter Fragebogen zur Erfassung der Lebensqualität
für diese Altersgruppe entwickelt wurde (Farage et al. 2010c). Die aktuelle
Datenlage lässt dennoch den Schluss zu, dass auch ältere dermatologische
Patienten unter psycho-sozialen Belastungen, wie z. B. Depressionen, der
Angst vor Stigmatisierung oder dem Verlust sozialer Kontakte, leiden (Farage
et al. 2010a). Von weiterführendem Interesse sind in diesem Zusammenhang
Untersuchungen zum Einfluss von psychologischem Stress auf die Funktion
der EPB. Es konnte gezeigt werden, dass psychischer Stress die epidermale
Barriereregeneration (Denda et al. 2000; Garg et al. 2001; Muizzuddin et al.
2003) und Barriereintegrität (Choi et al. 2005) vermindert. Eine reduzierte
Funktion der EPB ist wiederum maßgeblich an der Entstehung und
Aufrechterhaltung der Xerosis beteiligt (Barco und Giménez-Arnau 2008).
26
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Darüberhinaus dient eine ausreichende Feuchtigkeit des SC nicht nur einem
geschmeidigen, glatten und gesundem Aussehen der Haut, sondern ist vor
allem essentiell für die biochemischen Prozesse (Rawlings und Harding
2004). Welche Auswirkungen eine ausbleibende Behandlung der Xerosis auf
die physiologischen Prozesse der Epidermis hat, wird bei der Betrachtung
des „dry skin cycle“ von Rawlings und Matts (2005) deutlich (Abb. II 3).
Abb. II 3: Darstellung des „dry skin cycle”. NMF: Natural Moisturizing Factor, SC:
Stratum corneum, TEWL: Transepidermaler Wasserverlust. (Rawlings und Matts 2005)
In diesem Modell werden niedrige Luftfeuchtigkeit und Außentemperatur,
Temperaturveränderungen
durch
Klimaregulierung,
Auswaschung
von
Lipiden und/oder NMF durch oberflächenaktive Substanzen, genetische
Disposition
und
Hautalterung
als
induzierende
Faktoren
(induction)
verstanden.
Durch einen oder mehrere der genannten Faktoren kommt es zur
Hauttrockenheit, die wiederum, ab einem SC Wassergehalt von unter 10%,
die epidermale Elastizität reduziert (Abb. II 3 A). Der TEWL steigt an und
zieht eine weitere Reduktion der RHF nach sich. Findet keine Intervention
statt, folgt nach Rawlings und Matts (2005) eine reduzierte „Geschmeidigkeit“
27
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
und erhöhte „Brüchigkeit“ des SC. Die Prozesse umfassen außerdem den
Verlust von NMF aus den apikalen SC Zelllagen und eine gestörte
Enzymfunktion im SC. Die beschriebenen Vorgänge führen zur Fehlfunktion
der EPB, wodurch es zur weiteren Austrocknung des SC kommt (Abb. II
3 B). Die fehlerhafte Funktion der EPB mündet in eine weitere Kaskade
pathophysiologischer Prozesse. Es setzt eine verstärkte Proliferation der
Keratinozyten und milde Inflammation ein, wodurch die Freisetzung von
Zytokinen und Wachstumsfaktoren vermittelt wird (Abb. II 3 C).
Diese inflammatorische Hyperproliferation wird von Rawlings und Matts
(2005) als Schlüsselfaktor des „dry skin cycle“ angesehen. Die Folge ist eine
gestörte Differenzierung mit folgender fehlerhafter Formation der SC Struktur
(Abb. II 3 D):
Produktion fehlerhafter Korneozyten
Fehlerhafte Lipidprozesse, insbesondere der Ceramidbiochemie
Aktivitätsverminderung der epidermalen Transglutaminase
Reduzierte Synthese von Filaggrin
Weniger NMF
Die induzierte SC Desquamation geht mit einer starken Schuppung und
Verdickung des SC einher (Abb. II 3 F). Durch den Anstieg des TEWL, der
zunehmenden Reduzierung der SC Feuchtigkeit und dem Verlust der
Wasserbindungsfähigkeit münden die pathologischen Prozesse in eine
weitere Runde des „dry skin cycle“. Somit ist die Pathophysiologie der
trockenen Haut nicht als statischer Endpunkt, sondern als Kreislauf zu
verstehen, der sich ohne Intervention selbst aufrecht erhält (Rawlings und
Matts 2005).
1.2.5 Pflegemaßnahmen
Wie eingangs beschrieben steht die Prävention von Hauterkrankungen im
Vordergrund der vorliegenden Arbeit. Kosmetische Maßnahmen im Rahmen
von Anti-Aging, wie die topische Anwendung von Antioxidantien, bleichenden
Substanzen, Hormonen oder Vitamin-A-Säure-Derivaten (Bayerl 2005;
28
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Elsner et al. 2011) sind genauso wenig Gegenstand der Arbeit, wie
chemisches
Peeling
(Schürer
und Wiest
2011),
Chemodenervation,
Augmentation (Schürer 2006) oder Laserbehandlungen (Kaufmann und Beier
2006). Es geht vielmehr um allgemeine Pflegemaßnahmen, die in erster Linie
der Gesunderhaltung der Altershaut dienen. Nach Fitzpatrick (1989) sind die
Schritte zur Behandlung einer Xerosis (1) die Rehydrierung der Haut und (2)
die Aufrechterhaltung der Hydratation.
Allgemeine Maßnahmen
Allgemeine
Hinweise
zur
Gesunderhaltung
der
Altershaut
und
der
Vermeidung einer Xerosis beziehen sich auf die Minimierung aggravierender
Faktoren, der Hautreinigung und der Hautpflege (Schürer und Kresken 2000;
Hornstein 2002a; Proksch und Lachapelle 2005; Williams und Kerscher
2005). Die Hautpflege und Hautreinigung im Alter sollte generell der
Hauttrockenheit, der verstärkten Irritabilität, der Wundheilungsstörung, der
erhöhten
Kälteempfindlichkeit
und
der
verminderten
Immunabwehr
vorbeugen (Hornstein 2002a).
Durch die Hautreinigung werden jedoch nicht nur exogener Schmutz,
Anflugkeime,
Kosmetikreste,
Schweiß,
Sebum
und
abschilfernde
Hautschuppen entfernt (Kindl 2004a), sondern auch wichtige Bestandteile
der Epidermis, wie z. B. Hautoberflächenlipide, epidermale Lipide und
Proteine (Kuehl et al. 2003; Ananthapadmanabhan et al. 2004). Ältere
Menschen verändern selten ihre Waschgewohnheiten, das bedeutet, dass
sie sich im Alter waschen und pflegen, wie in der Jugend (Rudikoff 1998).
Das
ist
problematisch,
denn
„dem
Alter
nicht
angepasste
Hautreinigungsmaßnahmen aggravieren die im Alter vorhandene Neigung zu
trockener Haut“ (Williams und Kerscher 2005). Negative Effekte von Waschund Reinigungslösungen auf Hautoberflächenlipide, epidermale Lipide, RHF,
Hautoberflächen-pH und Hornschicht-pH (Stratum corneum-pH, SC-pH)14,
14
Da der pH-Wert des SC einem Gradienten unterliegt (Öhman und Vahlquist 1994; Hanson
et al. 2002) wird in der vorliegenden Arbeit eine Unterscheidung vom pH-Wert der
Hautoberfläche und der Hornschicht vorgenommen (Schreml et al. 2010).
29
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
SC Struktur und epidermale Barrierefunktion wurden sowohl in vitro als auch
in vivo in den zurückliegenden sechs Jahrzehnten wiederholt nachgewiesen
(Blank und Shappirio 1955; Tronnier et al. 1967; Pösl und Schirren 1986;
Rhein et al. 1986; Bechor et al. 1988; Gehring et al. 1991; Korting et al.
1991b; Post et al. 1992; Mücke et al. 1993; Grunewald et al. 1995; Korting
und Braun-Falco 1996; Gfatter et al. 1997; Tupker et al. 1997; Barel et al.
2001; Okuda et al. 2002; Ananthapadmanabhan et al. 2003; Gloor et al.
2004; Bornkessel et al. 2005; Gunathilake et al. 2007; Moldovan und Nanu
2010; Saad et al. 2012). Die tensidinduzierte Trockenheit der Haut ist bereits
seit Blank und Shappirio (1955) bekannt, die in vitro eine verminderte
Wasserbindungsfähigkeit
beschrieben.
Mit
der
Hornschicht
Infrarotspektroskopie
nach
wurde
Tensidbehandlung
gezeigt,
dass
Natriumlaurylsulfat (NLS)15 massiv mit den SC Lipiden interagiert und das
Vorkommen
der
für
die
epidermale
Barrierefunktion
essentiellen,
orthorhombischen (kristallinen) Lipidphase16 reduziert (Saad et al. 2012). Bei
der tensidinduzierten Hauttrockenheit spielt, neben Tensidgehalt, Tensidart
(Schadenböck 1992) und Gesamtformulierung (Tesmann et al. 2000), auch
der pH-Wert der Lösung eine entscheidende Rolle. Je alkalischer die
Lösung, desto dehydrierender ist der Einfluss auf die Epidermis (Gehring und
Gloor 1990; Gehring et al. 1995). Moldovan und Nanu (2010) untersuchten
die einmalige Anwendung von 6 verschiedenen Hautreinigungsprodukte
(Seifen und Syndets17). Durch die Anwendung der alkalischen Seife kam es
zur Erhöhung des Hautoberflächen-pH, zur Erniedrigung der RHF und zur
Erhöhung des TEWL, interpretiert als Schädigung der epidermalen Barriere.
Gunathilake et al. (2007) konnten zeigen, dass 5 Minuten nach einmaliger
Waschung mit einer Seife (pH 9,0) der Hautoberflächen-pH von 4,9 ± 0,5 auf
6,6 ± 0,4 um 1,7 ± 0,5 Einheiten anstieg, wohingegen die vergleichende
Waschung mit einem leicht sauren Syndet (pH 5,5) einen Anstieg des
Hautoberflächen-pH um 0,8 ± 0,4 Einheiten bewirkte. Sogar reines Wasser
15
Waschaktive Substanz (anionisches Tensid); Synonyme: Natriumdodecylsulfat (NDS),
Sodium lauryl sulfate (SLS), Sodium dodecyl sulfate (SDS)
16
s. Theoretischer Teil: II 1.3.2.2 Bildung der interzellulären Lipidmatrix
17
Syndet: synthetische Detergentien
30
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
erhöht den Hautoberflächen-pH signifikant. Gfatter et al. (1997) berichten von
pH-Verschiebungen nach einmaliger Anwendung von reinem Wasser
(+0,198 Einheiten), alkalischer Seife (+0,453 Einheiten) und leicht saurem
Syndet (+0,291 Einheiten). Die, vom Autor der vorliegenden Arbeit,
gefundenen Angaben zur Verschiebung des Hautoberflächen-pH nach
Hautwaschung liegen zwischen ±0,0 (Bechor et al. 1988) und +3,0 (Mücke et
al.
1993)
Einheiten.
Die
zeitlichen
Angaben
zur
anschließenden
Normalisierung des Hautoberflächen-pH schwanken zwischen 45 Minuten
(Bechor et al. 1988) und 8 Stunden (Post et al. 1992). In einer Untersuchung
zum Einfluss repetitiver Waschungen konnten Grunewald et al. (1995) selbst
12 Stunden nach der letzten Waschung noch signifikante Veränderungen
des Hautoberflächen-pH feststellen. Der pH-Wert der Hautoberfläche und
des SC sind von entscheidender Bedeutung für die Funktion der EPB (Fluhr
und Elias 2002; Rippke et al. 2002; Schmid-Wendtner und Korting 2006).
Darüberhinaus kann die Hautreinigung per se, aber auch durch die
Verschiebung des Hautoberflächen-pH, die mikrobielle Besiedlung der Haut
negativ beeinflussen. Es wurde in vitro und in vivo nachgewiesen, dass das
Wachstum von pathogenen Keimen bei neutralen bis alkalischen pH-Werten
verstärkt ist. Im Gegensatz dazu wird die Normalflora in diesem pH-Bereich
negativ beeinflusst (Holland et al. 1978; Korting et al. 1987a; Lukacs 1990;
Korting et al. 1992; Kurabayashi et al. 2002; Lambers et al. 2006)18. Vor
diesem Hintergrund wird für die Reinigung der Altershaut empfohlen, den
Wasserkontakt zu minimieren. Vollbäder sollen nur selten Anwendung finden
und die Duschzeiten sollen auf das Nötigste beschränkt werden. Es wird
empfohlen, die Wassertemperatur dabei so niedrig wie möglich ein zu
stellen.
Außerdem
sollen
Hautreinigungsmittel
prinzipiell
sparsam
angewendet und komplett abgespült werden. Bei der Auswahl des
Reinigungsproduktes ist auf milde Tenside, wie z. B. Alkylpolyglykoside oder
Cocamidopropyl Betaine (Gottfreund et al. 1994), zu achten. Nach der
Reinigung muss der gesamte Körper eingecremt werden (Hornstein 2002a;
Williams und Kerscher 2005) (Tab. II 3).
18
s. Theoretischer Teil: II 1.3.3 Kutane mikrobielle Besiedlung.
31
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Für die Reinigung der Altershaut wird allgemein die Anwendung von Syndets
mit einen pH-Wert von etwa 5,5 empfohlen. Auf die Anwendung von
alkalischen Seifen soll verzichtet werden (Hornstein 2002a; Williams und
Kerscher 2005). Diese Empfehlung gilt nicht nur für die Altershaut, sondern
ist eine generelle Forderung für die Hautreinigung, also auch für Reinigung
der gesunden jüngeren Haut (Kindl 2004a; Schmid-Wendtner und Korting
2007). Durch eine adäquate Hautreinigung unter Verwendung der optimalen
Externa kann Hauttrockenheit bereits stark minimiert und entsprechende
Beschwerden gelindert werden. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass
Hautreinigungsprodukte für trockene Haut angewendet werden die stark
hydratisierend aber auch mild sind (Ananthapadmanabhan et al. 2004).
Tab. II 3: Maßnahmen zur Hautreinigung im Alter (Williams und Kerscher 2005)
Allgemeine Empfehlungen
-
Wasserkontakt auf das notwendige Maß beschränken
vorzugsweise Duschen; seltener Vollbäder nehmen
(maximal eines pro Woche)
Dauer des Duschbades max. 5-10 min.
Dauer des Vollbades max. 15 min.
möglichst niedrige Wassertemperatur
keine Schaum- oder Salzbäder, sondern Badezusätze auf Ölbasis
sparsame Verwendung von hautreinigungsmitteln
festes Waschstück statt Flüssigprodukt
Hautreinigungsmittel mit saurem pH-Wert verwenden
Seifen vermeiden, stattdessen Syndets mit milden, multifunktionellen
Waschaktivsubstanzen (z. B. Zuckertenside)
alternativ Dusch- bzw. Handwaschöle verwenden
zur Reinigung des Gesichts kann auch auf zur Hautpflege bestimmte O/WEmulsionen zurückgegriffen werden.
Reinigungsmittel auf die nasse Haut auftragen, mit reichlich Wasser
nachspülen
Abspülzeit ≥ doppelte Waschzeit
nicht den gesamten Körper „abschäumen“, sondern nur „kritische“
Körperzonen
gründliches Abtrocknen von intertriginösen Arealen
keine mechanischen Peelingkörper oder Abrasiva verwenden
keine alkoholischen Lösungen/Tonika zur Reinigung der Haut verwenden
potenziell irritierende Inhaltsstoffe meiden
(z. B. Natriumlaurylsulfat, Hydroxysäuren)
Reinigungsprodukte ohne Duft-, Farb- und Konservierungsstoffe verwenden
Eincremen des gesamten Integuments direkt nach dem Baden bzw. Duschen
Bei Hautpflegeprodukten für die trockene Haut (Moisturizer) sollte die
Stabilisierung
des
oberflächlichen
Hydrolipidmantel,
der
epidermalen
Lipidmatrix und der Hornschichtfeuchtigkeit im Vordergrund stehen (Kerscher
32
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
2009). Demzufolge ist das Grundprinzip von Hautpflegeprodukten die
kombinierte Applikation von Fetten (nicht-physiologische und physiologische
Lipide), Feuchtigkeit (Wasser) und wasserbindenden Substanzen zur
Aufrechterhaltung der epidermalen Barrierefunktion (Hornstein 2002a).
Tab. II 4: Hautpflege im Alter (Williams und Kerscher 2005)
Allgemeine Empfehlungen
-
Erhöhung des Hydrolipidgehaltes der Haut
Einlagerung von Lipiden zwischen den Korneozyten
Bildung eines Lipidfilms auf der Hautoberfläche
Reduzierung des transepidermalen Wasserverlustes
Erhöhung der Hydratation des Stratum corneum
Glättung des Hautoberflächenreliefs
leichte Glättung von feinen Fältchen durch diskrete Quellung der Hornschicht
Vermeidung von Austrocknung mit Rhagadenbildung und ggf. Infektionen
Vermeidung von durch Altersxerose ausgelöstem Juckreiz
durch proximalwärts gerichtetes Einmassieren der Pflegeexterna
Verbesserung der Durchblutung und des Lymphabflusses
Stärkung der epidermalen Barrierefunktion
positive Effekte auf das Gesamtbefinden des Menschen (u. a. Verbesserung
der Sinneswahrnehmung, nonverbale Kommunikation, Körperberührung)
Durch die hohe sozio-ökonomische Bedeutung der trockenen Haut, ist der
Markt für topische Produkte zur Pflege sehr groß (Williams und Kerscher
2005; Kerscher 2009). Hornstein (2002a) weist jedoch darauf hin, dass nicht
jedes Produkt zur Pflege der Altershaut geeignet ist, denn bei der Auswahl
der richtigen Pflege ist der individuelle Hautzustand zu beachten.
Darüberhinaus beklagt Hackler (2005) von der Deutschen Seniorenliga e.V.
ein „unterentwickeltes Marktangebot für reife Menschen“. Tab. II 4 zeigt die
wichtigsten Funktionen die topische Pflegeprodukte für die Haut im Alter
erfüllen sollten. Weiterhin wird empfohlen die Altershaut einmal pro Woche
(bei problemloser Haut) bis dreimal pro Tag (bei starker Xerosis)
einzucremen (Williams und Kerscher 2005).
Bei der Auswahl der Emulsionstypen ist zu beachten, dass sowohl lipidreiche
(wasserärmer) Formulierungen (Wasser-in-Öl (W/O)-Emulsionen) und als
auch lipidarme (wasserreiche) Öl-in-Wasser (O/W)-Emulsionen für die
trockene und fettarme Haut geeignet sind. Letztere wirken kühlend, da das
Wasser
aus
der
Emulsion
an
die
Umgebung
abgegeben
wird
33
II Theoretischer Teil
(Verdunstungskälte).
1 Die Altershaut
Außerdem
besitzen
sie
zumeist
ein
gutes
Einziehvermögen, lassen sich aufgrund ihrer Galenik leicht auf der Haut
verteilen und können problemlos großflächig angewendet werden. Für
normale bis leicht trockene Altershaut oder für die Tagespflege können sie
eingesetzt
werden,
wohingegen
lipidreiche
Formulierungen
an
sehr
trockenen Hautarealen und für die Nachtpflege vorzuziehen sind (Schürer
und Kresken 2000; Hornstein 2002a; Williams und Kerscher 2005; Kerscher
2009). Gloor und Gehring (2003) weisen zudem darauf hin, dass
Emulgatoren in hydrophilen Lösungen (O/W-Emulsionen) zu einer Exsikkose
und epidermalen Barriereschädigung führen können. Der Grund dafür ist
vermutlich die Entfernung der Hornschichtlipide durch Emulgatoren, die mit
einer Zerstörung der lamellaren Struktur einher geht.
Tab. II 5: Inhaltsstoffe topischer Pflegeprodukte zur Behandlung der trockenen Haut
(Moisturizer) (modifiziert nach Rawlings et al. 2004)
Hauptgruppe
Feuchthaltefaktoren
(Humectants)
Okklusiva
(Occlusives)
Emollienzien
(Emollients)
Substanz
Glycerol
Lactic acid
Sodium pyrrolidone carboxylic acid
Ammonium lactate
Potassium lactate
Sorbitol
Urea
Petrolatum
Mineral oil
Dimethicone
Caprylic/capric triglyceride
Glycol stearate
Glyceryl stearate
Lanolin
Soy sterol
Sunflower seed oil glycerides
Pflegeprodukte für trockene Haut enthalten hydratisierende/rückfettende
Wirkstoffe, welche in Feuchthaltefaktoren, Okklusiva und Emollienzien
eingeteilt werden (Tab. II 5). Feuchthaltefaktoren sind wasserbindende
(hygroskopische) Substanzen, wie beispielsweise Harnstoff oder Glycerol,
die Wasser im SC binden („inside out“) und Wasser aus der Umgebung
anziehen können („outside in“). Feuchthaltefaktoren tragen so entscheidend
zur Hydratation der Haut bei. Okklusiva (oder Semi-Okklusiva) bilden einen
wasserundurchlässigen Film auf der Hautoberfläche und reduzieren als
34
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Barriere den TEWL, je nach Substanz um 20 bis 98% (Petrolatum). Zu den
Emollienzien zählen Öle oder Fette, die zur Hautglättung beitragen und so
die Hautrauigkeit minimieren (Rawlings et al. 2004).
Harnstoff (Urea, Carbamid) und Glycerol (Glycerin) gehören zu den
wichtigsten dermatokosmetischen Feuchthaltefaktoren und werden seit
Jahrzehnten erfolgreich für die Pflege der trockenen Haut eingesetzt (De
Paepe und Rogiers 2009; Lodén 2009). Harnstoff ist physiologischer
Bestandteil des SC und macht etwa 7% der einzelnen NMF aus (Jassoy
2004). Harnstoffhaltige Pflegeprodukte, üblicherweise mit Konzentrationen
bis zu 12%, haben einen wissenschaftlich anerkannten positiven Einfluss auf
den Wasserhaushalt der Hornschicht (Schürer und Kresken 2000; Proksch
und Lachapelle 2005), reduzieren langfristig den TEWL, begünstigen also die
Funktion der EPB und vermindern die Irritabilität gegenüber NLS (Lodén
1996; Lodén 1997). Zusätzlich wird harnstoffhaltigen Produkten eine
juckreizstillende Eigenschaft bescheinigt (Schürer und Kresken 2000;
Hornstein 2002a; Jassoy 2004). Aktuelle Ergebnisse aus der Arbeitsgruppe
von Jean Krutmann zeigen, dass Harnstoff nicht nur als passiver Metabolit
zur Wasserbindung im SC beiträgt, sondern zusätzlich die Expression von
antimikrobiellen
Peptiden
(AMP),
wie
LL-37
und
β-Defensin,
Harnstofftransportern (UT-A1, UT-A2) und Aquaporinen (AQP3, 7, 9)
stimuliert. Außerdem steigt unter Harnstoff die Synthese der Proteine
Loricrin, Involucrin, Filaggrin und Transglutaminase-1 an, die an der
Formation der Korneozyten im SC bekannt sind. Somit wirkt Harnstoff über
genregulatorische Wege auf die EPB und die mikrobielle Abwehr (GretherBeck et al. 2012). Über die Hydroxylgruppen bindet Glycerol Wasser (Jassoy
2004) und spielt eine entscheidende Rolle bei der Hydratation der
Hornschicht (Barco und Giménez-Arnau 2008). Eine Insuffizienz des
Wasser/Glycerol-Transporters AQP3 führt zu einer verminderten Hydratation
und Elastizität der Haut, sowie einer verlangsamten Regeneration der EPB.
An Mäusen korrigiert topisch appliziertes Glycerol die beschriebenen Folgen
eines verminderten epidermalen Wasser/Glycerol-Transportes (Hara und
Verkman 2003). Glycerol beeinflusst die mechanischen Eigenschaften der
35
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Haut, wie Elastizität, Zugfestigkeit und Spannung, positiv und begünstigt die
Korneodesmolyse und damit die Desquamation19. Es schützt darüber hinaus
vor lipophilen Noxen und Tensiden (Gloor et al. 1998; De Paepe und Rogiers
2009). Dass Glycerol mehr ist als nur ein passiver Feuchthaltefaktor, wird
auch durch den Einfluss auf den Zustand der Lipidmatrix im SC deutlich.
Glycerol ist in der Lage die flüssigkristalline Phase zu stabilisieren und den
Übergang in die festkristalline Phase bei niedriger Luftfeuchtigkeit zu
verhindern (Froebe et al. 1990). Die Kombination mit Harnstoff in einer O/WEmulsion bewirkt zudem eine höhere RHF als die Applikation der
Einzelsubstanzen (Gloor et al. 1997).
Okklusiva sind umstrittene Bestandteile topisch applizierter Pflegeprodukte
(Williams und Kerscher 2005). Auf der einen Seite vermindern Okklusiva, wie
z. B. Petrolatum, Mineralöle oder Paraffine, den Wasserverlust durch
Evaporation über die Haut, denn sie bilden eine hydrophobe Schicht auf der
Hautoberfläche. Außerdem wirken viele Okklusiva als Emollienzien und
reduzieren so die Rauigkeit der Haut (Kerscher 2009). Auf der anderen Seite
sind zahlreiche negative Effekte durch Okklusion nachgewiesen: epidermale
Barriereschädigung,
verlangsamte
epidermale
Barriereregeneration,
Quellung des SC mit Vergrößerung der Interzellularraumes, erhöhte
Penetration von Substanzen, verminderte Lipidsynthese, morphologische
Veränderung von Langerhans-Zellen sowie qualitativ und quantitativ
veränderte Hautflora und Erhöhung des Hautoberflächen-pH (Faergemann et
al. 1983; Hartmann 1983; Grubauer et al. 1989; Mikulowska 1992;
Matsumura et al. 1995; Fluhr et al. 1999; Visscher et al. 2001; Zhai und
Maibach 2001a; Zhai und Maibach 2001b; Zhai und Maibach 2002; Jassoy
2004; Praessler und Fluhr 2005). Durch topische Okklusion mit nichtphysiologischen Lipiden können Signale vermittelt werden, die eine intakte
EPB fingieren, so dass notwendige Reparaturmechanismen ausbleiben
(Elias 2006a). Unter der Blockierung/Minimierung des TEWL, der in diesem
Zusammenhang eine regulatorische Signalwirkung ausübt, sistiert die
epidermale Barriereregeneration (Lee et al. 2006). Zudem kann die extreme
19
s. Theoretischer Teil: II 1.3.2.3 Degradation korneodesmosomaler Proteine
36
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Verminderung des TEWL durch Okklusion eine reduzierte epidermalen
Lipidsynthese nach sich ziehen (Schürer und Kresken 2000). Andere Autoren
halten
wiederum
einen
Okklusionseffekt
durch
Externa
für
eher
unwahrscheinlich, weil ihrer Meinung nach die Emulsion auf der Haut bricht
(Lehmann et al. 1997; Gloor und Gehring 2003).
Bei der Hautpflege im Alter ist der pH-Wert der Pflegeprodukte von
entscheidender Bedeutung. Der Einfluss topischer Pflegeprodukte auf den
Hautoberflächen-pH wurde jedoch nicht so ausführlich untersucht, wie der
Einfluss durch Hautreinigungsprodukte, der schon seit etwa 70 Jahren (Blank
1939a) Gegenstand dermatologischer Forschung ist. Analog stellen viele
Übersichtsartikel zum Hautoberflächen-pH und SC-pH lediglich den Einfluss
von Hautreinigungsprodukten dar (Fluhr und Elias 2002; Rippke et al. 2002;
Schmid-Wendtner und Korting 2006).
Abb. II 4: Hautoberflächen-pH nach Applikation der Testprodukte (A, B, C). Die
Testprodukte A und C führten zu signifikanten (* p < 0,05) Veränderungen des
Hautoberflächen-pH in Woche 1, 2, 3 und 5. A=pH 3,0; B=pH 5,0; C=pH 8,0;
NT=unbehandelte Kontrolle (Kim et al. 2009)
Zweifellos beeinflussen Hautpflegeprodukte, wie Hautreinigungsprodukte,
den Hautoberflächen-pH (Wickett und Trobaugh 1990; Parra und Paye 2003;
Schmid-Wendtner und Korting 2007). Arens-Corell (1998) vermerkt eine
Erhöhung des Hautoberflächen-pH durch alkalische Pflegeprodukte von über
3 Stunden. Eine Untersuchung an 20 jungen Probanden (20-35 Jahre) aus
Korea hatte den hautphysiologischen Einfluss von drei O/W-Emulsionen mit
37
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
unterschiedlichem pH-Wert (pH 3,0, pH 5,0 und pH 8,0) zum Gegenstand. In
einem ersten Schritt wurde nachgewiesen, dass der Hautoberflächen-pH
nach einmaliger Applikation der drei Testprodukte erst nach 28 bis 30
Stunden wieder den Basiswert erreichte. In einem zweiten Schritt erfolgte
eine Anwendung über 5 Wochen (2-mal pro Tag), bei der jede Woche der
Hautoberflächen-pH ermittelt wurde (Abb. II 4). An Tag 7 zeigte sich durch
die Anwendung eine signifikante Erhöhung (Produkt C: pH 8,0) bzw.
Absenkung (Produkt A: pH 3,0) des Hautoberflächen-pH. Nach 5 Wochen
Anwendung betrug der pH-Wert 5,80 ± 0,47 (Produkt C) bzw. 4,71 ± 0,47
(Produkt A) (Kim et al. 2009).
Abb. II 5: SC-pH vor (Baseline) und 10 Minuten nach Applikation des Testproduktes
(pH 4,0) in Abhängigkeit der Klebefolienabrisse, d.h. Stratum corneum Tiefe.
*signifikant (p < 0,05), **hoch-signifikant (p < 0,01) (Schreml et al. 2012)
Eine aktuelle Studie (Abb. II 5) untersuchte den Einfluss einer O/W-Emulsion
(pH 4,0; 10% Glykolsäure) auf den Hautoberflächen- und SC-pH nach
einmaliger Applikation. Es zeigte sich eine signifikante Verminderung des
basalen Hautoberflächen-pH (4,8 ± 0,5) 10 Minuten nach Applikation der
Testemulsion auf 4,1 ± 0,1. Die Absenkung des Hautoberflächen-pH war
auch nach 3 Stunden noch signifikant (4,5 ± 0,3). Die Analyse des SC-pH
mittels Klebefolienabriss nach Produktapplikation zeigte zudem eine
signifikante pH-Absenkung in tieferen Ebenen des SC, d. h. nach 20, 40 und
60 Abrissen, was eine Durchdringung der sauren O/W-Emulsion bis zum
Stratum compactum vermuten lässt (Schreml et al. 2012). Im Rahmen einer
38
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
weiteren Studie an älteren Probanden mit trockenem Hautzustand
(57,6 ± 5,2 Jahre) wurde nicht der Einfluss auf den Hautoberflächen-pH
untersucht, sondern der Effekt zweier O/W-Emulsionen (pH 5,0) auf die
Alkalineutralisationszeit. Durch die 4-wöchige Anwendung (2-mal pro Tag)
beider
Produkte
kam
es
zu
einer
signifikanten
Verkürzung
der
Alkalineutralisationszeit von 5,3 ± 0,6 auf 4,9 ± 0,5 Minuten (Meigel und
Sepehrmanesh 1994). Daher wird analog zu den Empfehlungen zur
Hautreinigung für die Pflege trockener Haut die Anwendung leicht saurer
(pH-hautneutral) Produkte empfohlen (Arens-Corell 1998; Kindl 2004b;
Schmid-Wendtner und Korting 2007).
Empfohlen wird zudem bei der Pflege der Altershaut folgende Inhaltsstoffe zu
meiden (Williams und Kerscher 2005; Kerscher 2009):
potenziell irritierende Substanzen
(z. B. Hydroxysäuren, Natriumlaurylsulfat, Vitamin C)
Substanzen mit hoher allergener Potenz
(z. B. Duft-, Farb- und Konservierungsstoffe)
chemische Lichtschutzfilter
(besser physikalische)
alkoholische Lösungen
(z. B. Franzbranntwein)
Spezielle Maßnahmen
Neben den „klassischen“ Emulsionen W/O und O/W, gibt es so genannte
multiple Emulsionssysteme, wie W/O/W und O/W/O, die jedoch eher selten
zum Einsatz kommen. Weiterhin haben neue Verfahren bei der Herstellung
von Pflegeprodukten zur Entwicklung von nanodispersen Systemen, wie z. B.
Liposomen, Nanoemulsionen oder Lipidnanopartikel, geführt (Daniels 2001;
Daniels 2004). Nanodisperse Systeme können als Vehikel hydrophile und
lipophile Wirkstoffe kontrolliert freisetzen und gezielt zur Erhöhung der RHF
und Verminderung des TEWL beitragen (Daniels 2001). Ihr Einsatz zur
Pflege der Altershaut kann vorteilhaft sein, denn sie verbessern die EPB und
irritieren kaum (Williams und Kerscher 2005).
39
II Theoretischer Teil
Darüberhinaus
wurden
1 Die Altershaut
emulgatorfreie
biomimetische
Formulierungen
entwickelt, so genannte Membrandoppelsysteme, deren Aufbau dem SC
nachempfunden wurde (Kutz 1997; Lautenschläger 2002). Dieses lamellare
System enthält hautverwandte pflanzliche Lipide: Squalan, Phytosterole,
hydriertes Phosphatidcholin und Ceramide (CER, hier: CER NP20). Durch
diese spezielle Zusammensetzung, die in der Lage ist, lamellare Strukturen
aufzubauen und so die Öl- und Wasserphase zu stabilisieren, kann auf die
herkömmlichen Emulgatoren verzichtet werden. Die Phytosterole ähneln in
ihrem Aufbau stark dem in der EPB vorkommenden Cholesterol. CER NP
zeigt einen unterstützenden Effekt auf die Regeneration der EPB, indem es
geschädigte
Bereiche
besetzt
(Lautenschläger 2003). Von zentraler
Bedeutung ist zudem das hydrierte Phosphatidcholin, das sich durch eine
hohe Affinität zur Lipiddoppelschicht der EPB auszeichnet. Phosphatidcholin
kann aufgrund der chemischen Analogie verschiedene CER substituieren
und außerdem Wasser im SC binden (Lautenschläger 2002; Lautenschläger
2006). Die oben erwähnten negativen Effekte hydrophiler Emulgatoren auf
die SC Lipide sollen so vermeidbar sein (Lautenschläger 2002). Außerdem
wurde gezeigt, dass die Lipidphase entsprechender Topika nicht in die vitale
Epidermis und Dermis penetriert, sondern sich im SC stabilisiert (Wohlrab et
al. 2010). Entsprechende Pflegeprodukte eignen sich insbesondere für die
Pflege trockener, sensibler (Lautenschläger 2002; Schöffling 2002; Williams
und
Kerscher
2005),
berufsbelasteter
(Lautenschläger
2001)
und
ekzematöser (Lautenschläger 2003; Wohlrab und Herrmann 2003) Haut.
Darüberhinaus bieten sich derartige Formulierungen auch als Vehikel für
pharmakologische Wirkstoffe, wie z. B. Antiandrogene, an (Valenta und
Janisch 2003).
20
In der vorliegenden Arbeit wird ausschließlich die Nomenklatur der Ceramide nach Motta
et al. (1993) angewendet. Aktuell sind 11 Ceramidklassen mit über 340 Variationen des
humanen SC identifiziert (Masukawa et al. 2008; Masukawa et al. 2009): CER EOS [Cer 1],
CER NS [Cer 2], CER NP [Cer 3], CER EOH [Cer 4], CER AS [Cer 5], CER NH [Cer 6], CER
AP [Cer 7], CER AH [Cer 8], CER EOP [Cer 9], CER NDS [--], CER ADS [--]. In eckigen
Klammern dargestellt, zum Vergleich die Nomenklatur nach dem Nummerierungssystem von
Wertz und Downing (1983).
40
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Auch Proksch und Lachapelle (2005) empfehlen physiologische SC Lipide
(Cholesterol (CHOL), CER und freie Fettsäuren (FFS)) zu applizieren, umso
zur Stabilisierung der bilamellaren Lipidformation im SC beizutragen („inside
out“ Konzept). Abgeraten wird von nicht-physiologischen Lipiden, wie
Petrolatum, im Sinne des klassischen „outside in“ Konzeptes zur Behandlung
der Xerosis. Seit etwa 20 Jahren ist der Einsatz physiologischer Lipide
Gegenstand dermatokosmetischer Forschung (Jass und Elias 1991). Es
wurden unterschiedliche Lipidkombinationen untersucht, wie z. B. CER,
CHOL, Cholesterolester und FFS (Imokawa et al. 1989) oder CER, CHOL
und Palmitat/Linolenat (Yang et al. 1995), bei denen ein positiver Effekt auf
die epidermale Barriereregeneration deutlich wurde. De Paepe et al. (2002)
konnten zeigen, dass eine spezielle Kombination verschiedener CER plus
Cholesterol,
Linolensäure
und
Phytosphingosinen
die
epidermale
Barrierefunktion nach Schädigung (Azeton und NLS) signifikant verbessert
im Vergleich zu einer Emulsion, die lediglich zwei CER beinhaltet oder der
Placebo-Emulsion. Es ist nachgewiesen, dass alle drei physiologischen
Lipide (CER, CHOL, FFS) für eine epidermale Barrierefunktion notwendig
sind und äquimolar (1:1:1) (Man et al. 1993c) oder mit unterschiedlichem
Stoffmengenverhältnis (3:1:1) (Man et al. 1996; Elias et al. 1997) appliziert
werden müssen um die Regeneration der EPB zu verkürzen. Im Gegensatz
dazu geht die Applikation von lediglich ein oder zwei der drei SC Lipide mit
einer verzögerten Regeneration der EPB einher (Man et al. 1993c). Die
topische Applikation von CHOL (Ghadially et al. 1996; Haratake et al. 2000)
beeinflusst die epidermale Barriereregeneration positiv. Darüberhinaus
beschleunigen
CHOL-dominante
(1:3:1)
Externa
die
epidermale
Barriereregeneration der humanen Altershaut (80 ± 5 Jahre) im Vergleich
zum reinen Vehikel (0:0:0) oder einer reinen CHOL-Emulsion (2%)
(Zettersten et al. 1997). Haratake et al. (2000) konnten außerdem belegen,
dass die topische Applikation von Mevalonsäure, einer Zwischenstufe in der
CHOL Biosynthese, der altersbedingt reduzierten Regeneration der EPB
signifikant entgegenwirkt. Auf Basis dieser Ergebnisse entwickelte Elias
(2006a) die Theorie, dass physiologische Lipide im Gegensatz zu nichtphysiologischen Lipiden, das SC penetrieren, im Stratum granulosum (SG)
41
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
durch Endozytose in die Keratinozyten aufgenommen und dort in die
Lipidsynthese eingebunden werden.
Unzählige Wirkstoffe werden und wurden in kosmetischen Produkten zur
Verbesserung der Hautfunktion eingesetzt. Nachfolgend werden lediglich
einige Wirkstoffe aufgeführt, deren Einsatz für die trockene Haut bzw. für die
Altershaut empfohlen wird. Die nachfolgende Darstellung der Wirkstoffe ist
eine Auswahl des Autors der vorliegenden Arbeit auf Basis der aktuellen
Literatur und beansprucht keine Vollständigkeit.
Dexpanthenol wird seit Dekaden als dermatokosmetischer Wirkstoff zur
Wundbehandlung eingesetzt (Meyer-Chlond 2007). Neuere Untersuchungen
haben gezeigt, dass die topische Applikation von Dexpanthenol die Funktion
der EPB verbessert. Durch die 7-tägige topische Anwendung von
Dexpanthenol in einer lipophilen Emulsion konnte die RHF signifikant erhöht
und
der
TEWL
signifikant
vermindert
werden
im
Vergleich
zur
Kontrollemulsion (Gehring und Gloor 2000). Darüberhinaus konnte in einer
randomisierten, kontrollierten Studie nachgewiesen werden, dass eine
dexpanthenolhaltige Creme die Regeneration der EPB nach experimenteller
Schädigung (NLS unter Okklusion) signifikant verkürzt im Vergleich zur
wirkstofffreien Grundlage (Proksch und Nissen 2002).
Viele Autoren empfehlen die Anwendung von Niacinamid (Amid des Vitamin
B3) mittels topischer Pflegeprodukte für die trockene Haut (Bayerl 2005;
Rawlings und Matts 2005; Kerscher 2009; Matts und Rawlings 2009; Elsner
et al. 2011). Niacinamid erhöht die Biosynthese von Involucrin und Filaggrin
in humanen Keratinozyten und trägt so zur Integrität der EPB und Bildung
der NMF bei (Matts und Rawlings 2009). Außerdem regt Niacinamid die
epidermale Lipidsynthese und dermale Kollagenbildung an und vermindert
die Irritabilität gegenüber barriereschädigenden Einflüssen, wie z. B. NLS
(Bayerl 2005; Rawlings und Matts 2005; Elsner et al. 2011).
42
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Als Feuchthaltefaktor wird für die Pflege der Altershaut auch das zu der
Gruppe der kompatiblen Solute gehörende Ectoin empfohlen (Williams und
Kerscher 2005). Ectoin besitzt als polyfunktionaler Wirkstoff eine hohe
Wasserbindungskapazität
Stabilisierungsfähigkeit
und
eine
(Grether-Beck
starke
2011).
zelluläre
Zum
Schutzeinen
und
haben
Untersuchungen gezeigt, dass die 4-wöchige Anwendung einer Emulsion
(Ectoin 2%) im Vergleich zur Kontrollemulsion die RHF signifikant erhöht und
die Hautrauigkeit und Hautschuppung signifikant vermindert (Heinrich et al.
2007). Zum anderen konnte nachgewiesen werden, dass Ectoin schädigende
Einflüsse durch ultraviolette Strahlung, wie z. B. Entzündungsreaktionen,
hemmt (Buenger und Driller 2004). Darüberhinaus erscheint die Anwendung
weiterer Feuchthaltefaktoren, wie z. B. Sorbitol (Williams und Kerscher 2005;
Kerscher 2009), oder Pyrrolidoncarbonsäure (Jassoy 2004; Kerscher 2009)
sinnvoll. Hydroxysäuren, z. B. Milchsäure, Glykolsäure, werden seit den
1970ern (Middleton 1974) in niedrigen Konzentrationen bis 5% (Williams und
Kerscher 2005) als Feuchthaltefaktoren eingesetzt und empfohlen (Harding
et al. 2000; Lodén 2005; Merinville 2009). Für die Altershaut sollten sie
jedoch mit Vorsicht eingesetzt werden, da sie empfindliche Haut reizen
können (Williams und Kerscher 2005). Zur Behandlung der Xerosis
empfehlen Barco und Giménez-Arnau (2008) ferner die „active ingredients“
Allantoin (hydrierend) und α-Bisabolol (hydrierend, antiinflammatorisch,
antibakteriell). Die Gesellschaft für Dermopharmazie kommt in ihrer Leitlinie
„Dermokosmetika zur Reinigung und Pflege trockener Haut“ (2009) überdies
zu einer positiven Bewertung von Arginin, Adenosintriphosphat, Vitamin E,
Betulin, Johanneskrautextrakt und N-Palmitoylethanolamin. Eine Übersicht
von Denda (2009) stellt mögliche Wege vor, wie in Zukunft die Funktion der
EPB, insbesondere die epidermale Regeneration positiv beeinflusst werden
könnte. Eine positive Wirkung auf die Regeneration der EPB haben der
Hauttemperaturbereich von 34 bis 40°C, sichtbares Licht (Rotlicht),
elektrische Potentiale (anionische Polymere, Bariumsulfat), Magnesiumsalze
(Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat), β-Estradiol, Kalziumantagonisten,
Glycinrezeptoragonisten (Glycin, Alanin, Serin), H1- und H2-Antihistaminika,
stressreduzierende Düfte, Inhibition der neuronalen Stickstoffmonoxid43
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Synthase und der Guanylylcyclasen. Diese Faktoren, deren Wirkung z. T.
auch schon durch topische Applikationen nachgewiesen wurde, sollten nach
Denda (2009) zukünftig in der kosmetischen Produktentwicklung eine Rolle
spielen. In welcher Art und Weise, dass lässt Denda (2009) weitestgehend
offen und sieht hier noch großen Forschungsbedarf.
Zusammenfassend sind Emulsionen mit physiologischen Lipiden denen mit
nicht-physiologischen Lipiden vorzuziehen. Die Zugabe von Feuchthaltern
sollte obligat sein. Neben den klassischen Substanzen Glycerin und
Harnstoff, für die polyfunktionale barrierestabilisierende Eigenschaften
nachgewiesen wurden, wurden viele andere Substanzen positiv bewertet.
Die Kombination von unterschiedlichen Wirkstoffe ist empfehlenswert und
sollte in der Zukunft vermehrt formulierungstechnisch umgesetzt werden
(Proksch und Lachapelle 2005; Elsner et al. 2011). Gemeinsam sollte
dermatokosmetischen Produkten zur Behandlung der trockenen Haut ein
positiver Effekt auf die epidermale Barriere sein (Barco und Giménez-Arnau
2008).
Im nächsten Kapitel wird auf die physiologischen Veränderungen der EPB im
Alter eingegangen, denn daraus begründen sich die oben dargestellten
allgemeinen und speziellen Maßnahmen zur Behandlung der trockenen
Altershaut.
1.3
Physiologie der Altershaut
1.3.1 Allgemeines
Die Epidermis ist ein mehrschichtiges verhornendes Plattenepithel und
gliedert sich von innen nach außen in Stratum basale (SB), Stratum
spinosum (SS), SG und SC (Rupec 1980)21. Diese Schichten sind das
21
Anmerkung: SB und SS werden gemeinsam auch als Stratum germinativum (Keimschicht)
bezeichnet. Das Stratum lucidum (Glanzschicht) ist eine weitere, vor allem palmar und
plantar ausgeprägte, Schicht die zwischen SG und SC liegt. Das SC wiederum, lässt sich
histologisch in Stratum disjunctum (aussen, locker) und Stratum conjunctum bzw.
compactum (innen, fest) unterteilen (Kanitakis 2002).
44
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Ergebnis der epidermalen Zellteilung (Proliferation im SB) mit anschließender
Ausreifung (Differenzierung im SS und SG) und spiegeln unterschiedliche
Zeitpunkte der Epidermopoese wider (Houben et al. 2007). Das SC, als
Endstufe der Epidermopoese, stellt die Funktionsschicht dar (Christophers
1980). Das SC erfüllt zahlreiche essentielle Schutzfunktionen (Tab. II 6) und
bildet eine mikrobiologische, physikalische, chemische und immunologische
Barriere (Elias 2006b).
Tab. II 6: Schutzfunktionen des Stratum corneum (modifiziert nach Elias 2005; Elias
2006b)
Funktion
Lokalisation
-
extrazellulär + Korneozyten
Korneozyten
extrazellulär
extrazellulär
Korneozyten
extrazellulär
extrazellulär
extrazellulär + Korneozyten
Korneozyten
unbekannt
unbekannt
Permeabilitätsbarriere
Aktivierung inflammatorischer Prozesse (Zytokine)
SC Integrität / Kohäsion > Desquamation
Antimikrobielle Barriere (angeborene Immunität)
Mechanischer Schutz (Druck- und Scherkräfte)
Ausschluss von toxischen Substanzen
Selektive Absorption
Hydratation
UV-Schutzbarriere
Psychosensorisches Grenzfläche
Thermische Barriere
In einem Übersichtsartikel ergänzt Kligman (2011) die in Tab. II 6 von Elias
zusammengefassten Funktionen des SC noch um weitere Aspekte: (1)
Biosensorische
Funktion
hinsichtlich
meteorologischer
Faktoren,
wie
Luftfeuchtigkeit, (2) Regulation angeborener und erworbener Immunität, (3)
Anreicherungsschicht für Kosmetika und Dermatika, (4) Bildung von NMF, (5)
Inhibition der Karzinogenese und (6) Funktion bezüglich der sozialen
Kommunikation. Von Madison (2003) wird die Barrierefunktion des SC als
„La raison d’être“ der Epidermis bezeichnet und für Proksch et al. (2008) und
Feingold (2007) ist diese Funktion die wichtigste Aufgabe des Hautorgans.
Die EPB ist eine nahezu impermeable Schicht, die einen zu hohen Verlust
von Wasser und wichtigen Elektrolyten
über die Epidermis durch
Verdunstung (Evaporation) verhindert. Ohne EPB wäre terrestrisches Leben
der Säuger nicht möglich (Lee et al. 2006). Ein geringes Maß an Evaporation
bzw. ein Flüssigkeitsgradient von innen nach außen ist jedoch essentiell für
die physiologischen Prozesse im SC. Durch die Struktur der EPB verliert die
45
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Epidermis physiologisch (kontrolliert) Wasser, den TEWL, wodurch die
Hydratation aller epidermalen Schichten und die epidermale Flexibilität
gewährleistet werden (Harding 2004). Ferner ist die Hydration des SC durch
den TEWL eine Voraussetzung für verschiedene enzymatische Prozesse im
Rahmen der epidermalen Formation22 und Desquamation23 (Rawlings und
Matts 2005). Außerdem verhindert die EPB die Penetration24 von
Fremdstoffen in die Epidermis. Wie oben angedeutet, ist die EPB nur
annähernd
impermeable,
so
dass
exogene
Substanzen
bevorzugt
interzellulär aber auch transzellulär oder follikulär das SC passieren und in
die tiefere Epidermis penetrieren können (Schaefer und Redelmeier 1996).
Die antimikrobielle Barriere schützt die Haut vor Infektionen durch pathogene
Keime. Obgleich die Epidermis kontinuierlich pathogenen Mikroorganismen,
wie Viren, Pilzen und Bakterien, ausgesetzt ist, kommt es nur selten zu
Infektionen des Integuments.
Die antimikrobielle Barriere ist Teil des angeborenen Immunsystems und
setzt sich aus verschiedenen Faktoren zusammen:
1. AMP, wie z. B. die kationischen Polypeptide Cathelizidine, Defensine
oder Dermizidine, welche fungizid, viruzid und bakteriozid wirken.
Darüberhinaus aktivieren sie die adaptive Immunabwehr und sind
Mediatoren inflammatorischer Prozesse (Braff und Gallo 2006).
2. Antimikrobielle Lipide oder Lipidkomponenten, die entweder epidermal
synthetisiert werden und über die Differenzierung an die Hautoberfläche
gelangen, oder Bestandteile des Sebum sind über die Infundibuli an die
Hautoberfläche gelangen. Antimikrobiell wirksam sind hydrolytische
Spaltprodukte epidermaler CER, wie z. B. FFS und Sphingosin oder von
22
s. Theoretischer Teil: II 1.3.2.2 Bildung der interzellulären Lipidmatrix
s. Theoretischer Teil: II 1.3.2.3 Degradation korneodesmosomaler Proteine
24
Definitionen: Perkutane Adsorption wird verstanden als reversible Bindung von
Substanzen an Bindungsstellen epidermaler Strukturen. Perkutane Adsorption beschreibt
keinen Prozess, sondern einen Zustand. Dem gegenüber steht die Perkutane Absorption,
die folgendermaßen unterteilt wird: Penetration beschreibt das Eindringen einer Substanz in
eine bestimmte Schicht. Permeation beschreibt die Diffusion einer Substanz von einer
Schicht in eine andere Schicht. Resorption bezeichnet die Aufnahme einer Substanz in das
vaskuläre System (Schaefer und Redelmeier 1996).
23
46
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Triglyzeriden aus dem Sebum, wie z. B. Laurinsäure und Sapiensäure
(Drake et al. 2008).
3. Als
weitere
Peptide
chemotaktische
mit
Zytokine,
antimikrobieller
Wirksamkeit
Adrenomedullin,
werden
Proenkephalin
A,
Neuropeptide, sowie bestimmte Enzyme und Enzyminhibitoren genannt
(Di Nardo und Gallo 2006).
4. Zudem ist durch die physiologische Desquamation eine ständige
Abschilferung von Hornzellen gegeben, wodurch potentiell pathogene
Keime von der Hautoberfläche entfernt werden (Baumann et al. 2009).
5. Der leichte saure Hautoberflächen-pH, seit langem bekannt als
„Säuremantel der Haut“ (Schade und Marchionini 1928a), wirkt sich
ebenfalls negativ auf das Wachstum potentiell pathogener Keime aus
(Fluhr und Elias 2002).
6. Außerdem wird noch der geringe Wassergehalt (Elias 2005) und hohe
Salzgehalt (Baumann et al. 2009) des SC und als Faktor der
antimikrobiellen Barriere genannt.
7. Per se wirkt die mikrobielle Besiedlung der Haut schon antimikrobiell,
denn
die
physiologische
Besiedlung
der
Haut
ist
aufgrund
unterschiedlicher Mechanismen25 ein biologisches Abwehrsystem (Cogen
et al. 2008).
Die Schutzfunktionen des SC bedingen sich gegenseitig, das bedeutet, dass
z. B. eine funktionelle Störung der EPB Auswirkungen auf die antimikrobielle
Barriere haben kann und umgekehrt (Elias 2006b; Lee et al. 2006).
Darüberhinaus scheint die Genregulation beider Schutzfunktionen eng
miteinander verbunden zu sein (Aberg et al. 2008). Im Fokus der
vorliegenden Arbeit stehen die EPB und die physiologische mikrobielle
Besiedlung der Haut als Teil der antimikrobiellen Barriere und nicht die von
Baron und Skazik (2010) postulierte biochemische „zweite Barriere“ der
epidermalen
Basalzellschicht.
Nachfolgend
werden
altersbedingte
funktionelle und strukturelle Veränderungen der EPB und der mikrobiellen
Hautbesiedlung näher beleuchtet.
25
s. Theoretischer Teil: II 1.3.3 Kutane mikrobielle Besiedlung
47
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
1.3.2 Epidermale Permeabilitätsbarriere
1.3.2.1 Einleitung
Das Verständnis vom Aufbau des SC, also der EPB, hat sich über die
Jahrzehnte von den nicht mehr aktuellen metabolisch inaktiven Modellen
„basket weave“ (Christophers und Kligman 1964) und „plastic wrap“
(Scheuplein und Blank 1971) hin zum klassischen „brick and mortar“ Modell
(Elias 1983) entwickelt. Jahrzehnte später ist dieses Konzept für Elias und
Feingold (2006) zwar immer noch aktuell, sie sehen aber jetzt in diesem
Modell lediglich eine anwendbare Metapher, die ein statisches Konzept
darstellt und zu Recht über die Jahre weiterentwickelt wurde. Aus
Untersuchungen der molekularen Anordnung der SC Lipide wurden das
„domain mosaic model“ (Forslind 1994), das „sandwich model“ (Bouwstra et
al. 2000) und das „single gel phase model“ (Norlén 2001) entwickelt.
Alle Modelle beschreiben zentrale Aspekte zur molekularen Anordnung der
Lipide im SC, wobei bis heute keines dieser Modelle eine vollständige
Beschreibung der komplexen SC Struktur für sich beanspruchen kann
(Jungersted et al. 2008). Die molekulare Anordnung der Lipide im SC wird
weiter untersucht (Watanabe et al. 2010; Iwai et al. 2012) und neue Modelle,
wie z. B. von López et al. (2007) entstehen.
Formation und Desquamation des SC stehen in einem empfindlichen
Gleichgewicht, das über zahlreiche Faktoren, wie z. B. dem SC-pH, reguliert
wird (Houben et al. 2007). Dieses Gleichgewicht unterliegt altersbedingten
Störungen. In den nächsten Abschnitten wird daher auf die Bildung der
interzellulären Lipidmatrix (SC Formation) und auf die Degradation
korneodesmosomaler
Proteinstrukturen
Berücksichtigung
altersabhängiger
Anschluss
erfolgt
daran
die
(SC
Desquamation)
Veränderungen
Beschreibung
der
eingegangen.
damit
unter
Im
verbundenen
funktionellen Störungen im Alter.
48
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
1.3.2.2 Bildung der interzellulären Lipidmatrix
Die
epidermalen
Lipide
dienen
nicht
nur
als
(hydrophobe)
Permeabilitätsbarriere, sondern spielen eine bedeutende Rolle im Prozess
der Desquamation und tragen zur mechanischen Stabilität und Kohäsion des
SC bei (Rogers et al. 1996). Das SC unterscheidet sich in seiner
Lipidkomposition von anderen biologischen Membranen (Feingold 2007). Die
zur Formation der EPB notwendigen Lipide werden in der Epidermis
synthetisiert. Basale Keratinozyten nehmen über Low-Density-LipoproteinRezeptoren CHOL auf (Ponec et al. 1992). Da den Keratinozyten im SS der
Zugang zum vaskulären System fehlt, wird hier CHOL de novo aus
Acetyl Coenzym A (CoA) synthetisiert (Feingold et al. 1983; Hedberg et al.
1988).
Initial
wird
aus
drei
Molekülen
Acetyl CoA
ein
Molekül
Hydroxymethylglutaryl Coenzym A (HMG CoA) gebildet. Durch das Enzym
HMG CoA-Reduktase wird in einem zweiten Schritt die Hydroxyfettsäure
Mevalonsäure katalysiert. Bis zur Bildung des CHOL erfolgen in den
Keratinozyten
weitere
Reaktionsschritte
mit
unterschiedlichen
Zwischenprodukten, wie z. B. Squalen (Russel 1992).
Die Synthese von FFS basiert ebenfalls auf der Katalyse von Acetyl CoA,
das
durch
das
Biotin-abhängige
Enzym
Acetyl CoA-Carboxylase
in
Malonyl CoA umgewandelt wird (Slabas et al. 1994). Malonyl CoA wird über
weitere enzymatische Schritte in die lang-kettigen FFS Stearinsäure
(C18:0)26
und
vor
allem
Palmitinsäure
(C19:0)
umgewandelt.
Im
endoplasmatischen Retikulum der Granulozyten erfolgt die Verlängerung zu
sehr lang-kettigen FFS (C20:0 - C28:0) (Wertz 2006) über das so genannte
„fatty acid elongation system“ (Houben et al. 2007).
Die Aminosäure L-Serin und Palmitoyl CoA werden durch die SerinPalmitoyltransferase (SPT) zu 3-Ketodihydrosphingosin kondensiert. Über
weitere Reaktionsschritte entstehen CER und Azylceramide, die wiederum
im Golgi-Apparat durch Sphingomyelinsynthase zu Sphingomyelin und durch
Glukosylceramidsynthase zu Glukosylceramide, Azyl-Glukolsylceramide und
26
FFS: (Anzahl der Kohlenstoffatome : Anzahl der Doppelbindungen)
49
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Epidermoside27 I und II
transferiert werden (Coderch et al. 2003). Die
geschwindigkeitsbestimmenden Enzyme der
kutanen Lipidsynthese sind
HMG CoA-Reduktase (für CHOL), Acetyl CoA-Carboxylase und FettsäureSynthase (für FFS) und SPT (für CER) (Wertz 2006; Houben et al. 2007). Die
Inhibition dieser Schlüsselenzyme, d. h. die Blockade der Synthese von
CER, CHOL (Man et al. 1993b) und FFS (Man et al. 1993a) hat signifikante
Auswirkungen auf die Funktion der epidermalen Barriere.
Die Lipidsynthese unterliegt altersbedingten Veränderungen. Im Vergleich zu
gesunden Mäusen (6-10 Wochen) ist nach Schädigung der EPB mittels
Klebefolienabrisse die epidermale Lipidsynthese in alten (18-24 Monate)
Mäusen
erniedrigt
(Ghadially
et
al.
1996).
Zum
einen
war
die
Gesamtlipidsynthese nach Klebefolienabrissen bei alten Mäusen signifikant
(p < 0,01) erniedrigt. Zum anderen wurden für die einzelnen Lipide folgende
p-Werte ermittelt: CHOL (p < 0,001), CER (p < 0,1) und FFS (p < 0,05). Die
basale
Gesamtlipidsynthese
alter
und
junger
Mäuse
ist
dagegen
vergleichbar. Im Einzelnachweis war lediglich die basale CHOL-Synthese bei
alten Mäusen signifikant (p < 0,005) reduziert. Die Synthese von CER und
FFS war ebenfalls bei alten im Vergleich zu jungen Mäusen erniedrigt,
jedoch nicht signifikant. Darüberhinaus wurde die Enzymaktivität der HMG
CoA-Reduktase ermittelt. Es zeigte sich bei alten im Vergleich zu jungen
Mäusen eine signifikant verminderte Aktivität sowohl basal (p < 0,05) als
auch nach epidermaler Barriereschädigung (p < 0,005). Zusammenfassend
ist die murine epidermale Lipidsynthese im hohen Lebensalter (> 18 Monate)
signifikant reduziert. Diese Reduzierung imponiert insbesondere nach
Schädigung der EPB (Ghadially et al. 1996). Dass sich altersbedingte
Veränderungen der Lipidsynthese erst im hohen Lebensalter manifestieren,
lässt eine spätere Studie der gleichen Arbeitsgruppe ebenfalls vermuten. An
moderat gealterten Mäusen (12-15 Monate) konnte kein signifikanter
Unterschied hinsichtlich der basalen Lipidsynthese von CHOL (p = 0,16) und
FFS (p = 0,54) nachgewiesen werden (Choi et al. 2007).
27
Die chemischen Struktur der Epidermoside Typ I und II ist dargestellt bei Hamanaka et al.
(2001).
50
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Die synthetisierten Lipide werden durch sekretorische Zellorganellen, den
Lamellenkörperchen (Lamellar bodies, LB)28, in den Übergangsbereich
zwischen SG und SC (SG/SC-Interface) über Exozytose abgegeben. LB sind
0,2 bis 0,3 µm große ovoide Vesikel, die von einer trilamellaren Membran
umgeben sind und aus dem trans-Golgi-Netzwerk stammen (Feingold 2007).
Spät innerhalb der epidermalen Differenzierung kommt es zur Fusion der LB
und der apikalen Membran der Granulozyten, wodurch die Sekretion
verschiedener Substanzen in das SG/SC-Interface eingeleitet wird (Roelandt
et al. 2009a). Es werden die polaren Lipide, Lipidkonstituenten und
-vorstufen
Cholesterolsulfat,
CHOL,
Glukosylceramide,
Azyl-
Glukosylceramide, Phospholide und Sphingomyelin in das SG/SC-Interface
sezerniert. Zudem werden hydrolytische Lipasen, wie β-Glukocerebrosidase
(BGC), saure Sphingomyelinase (acidic sphingomyelinase, aSM'ase) und
Phospholipase A2 (secretory phospholipase A2, sPLA2) in das SG/SCInterface (Madison 2003; Elias 2008) freigesetzt. Zudem setzen LB
verschiedene Proteasen (Serinproteasen, Aspartatproteasen) und ihre
Inhibitoren, Glykosidasen, saure Phosphatase, wichtige corneodesmosomale
Proteine und antimikrobielle Peptide in den Übergang zwischen SG und SC
frei (Elias et al. 2006). Elektronenmikroskopischen Untersuchungen folgend
unterliegt die Anzahl der LB (prozentuale Anteil der LB am Zytosol der
Granulozyten), ebenso wie die innere Struktur keinen altersbedingten
Veränderungen (Ghadially et al. 1995). Tezuka (1983) dagegen beschreibt
fehlerhafte Strukturen der LB in xerotischer Altershaut, denn eine lamellare
Anordnung der Lipide innerhalb der LB wurde nicht beobachtet. Außerdem
ist im Vergleich zur jungen Epidermis in der Altershaut der Gehalt an
sezernierten LB Lipiden im SG/SC-Interface erniedrigt (Ghadially et al. 1995).
Elias et al. (2006) erwähnen in einem Übersichtsartikel eine reduzierte
Bildung von LB im Alter, gehen aber nicht näher auf die entsprechende
Literatur ein. Bei moderat gealterter Haut wiederum wurde bisher keine
28
Synonyme: Odland body, benannt nach dem Erstbeschreiber (Odland und Holbrook
1981), Lamellar granule, Membrane coating granule, Keratinosome, Cementsome (Elias et
al. 2006)
51
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
signifikante Verminderung in der LB Dichte und LB Sekretion nachgewiesen
(Choi et al. 2007).
Die LB Sekretion wird über den epidermalen Gradienten von Calcium (Ca)
reguliert (Elias et al. 2006). Unter physiologischen Bedingungen liegt in der
Epidermis eine spezifische extrazelluläre Ca++-Konzentration vor (Menon et
al. 1985), die im Bereich der Basalmembran hoch, im SB und SS niedrig, im
SG sehr hoch und im SC wiederum niedrig (Stratum conjunctum) bis sehr
niedrig (Stratum disjunctum) ist (Proksch et al. 2008). Entscheidend für die
LB Sekretion ist die sehr hohe Konzentration im Bereich des SG bzw.
SG/SC-Interface, die inhibierend eine niedrige, aber physiologisch-suffiziente
LB Sekretion gewährleistet (Elias et al. 2006). Die niedrige basale
Ca++-Konzentration
stimuliert
die
Proliferation
der
Keratinozyten.
Darüberhinaus regt der Anstieg der Ca++-Konzentration in Richtung SG
Prozesse der epidermalen Differenzierung und Verhornung an, somit ist der
Calciumgradient Voraussetzung für die Bildung der epidermalen Barriere
(Fluhr et al. 2005; Menon und Lee 2006).
Exogene und endogene Schädigungen der EPB gehen mit einer Zerstörung
des Calciumgradienten einher (Abb. II 6) (Menon und Lee 2006; Proksch et
al. 2008). Eine experimentelle Schädigung der EPB führt zu einem passiven
Verlust von Ca++-Ionen, was wiederum eine Verschiebung von Ca++-Ionen
vom SG zum SC nach sich zieht. Daraufhin kommt es zu einer verminderten
Konzentration von Ca++ im SG/SC-Interface (Menon et al. 1992a). Die
Verschiebung der Ca++-Ionen ist dabei an den erhöhten TEWL nach
Barriereschädigung gekoppelt (Proksch et al. 2008). Die verminderte
Ca++-Konzentration im SG/SC-Interface führt zu einer gesteigerten LB
Sekretion,
als
Mechanismus
Barrieregeneration
der
frühen
Phase
der
epidermalen
(Menon et al. 1992b). Ferner gehen bestimmte
Hauterkrankungen, wie Psoriasis (Menon und Elias 1991) oder Ichthyosis29
(Elias et al. 2004) mit einem veränderten Calciumgradienten einher.
29
Form der Ichthyosis: X-chromosomal-rezessive Ichthyosis vulgaris
52
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Abb. II 6: Endogene oder Exogene Einflussfaktoren können die epidermale Barriere
und den normalen Calciumgradienten zerstören (Proksch et al. 2008)
Zusammenfassend ist die uneingeschränkte Funktion der epidermalen
Barriere Vorrausetzung für die Aufrechterhaltung eines physiologischen
epidermalen Calciumgradienten (Menon et al. 1994). Jedoch auch die
Bedeutung des Calciumgradienten ist für die Funktion der EPB essentiell.
Für Proksch et al. (2008) stellt die epidermale Verteilung der Ca++-Ionen
sogar den bedeutendsten Einflussfaktor auf epidermale Barrierefunktion dar,
was neueste Ergebnisse bestätigen (Tu et al. 2012). Wenige Daten liegen
vor, es wurde jedoch in der Altershaut eine anormale Verteilung der Ca++Ionen beschrieben, die wiederum mit einer nachgewiesenen altersbedingten
Reduzierung
von
epidermalen
Ionenpumpen
und
Ionenkanälen
in
Verbindung gebracht wird (Denda et al. 2003). Die gestörte Verteilung von
Ca++ im Alter könnte eine veränderte epidermale Barrierefunktion bewirken
(Fluhr et al. 2005; Darlenski und Fluhr 2010).
Die polaren Lipide der LB („pro barrier lipids“) werden kurz vor der terminalen
Differenzierung in das SG/SC-Interface exozytiert und dort durch interzellulär
aktivierte Enzyme hydrolysiert. Dieser Schritt wird allgemeinhin als „SC lipid
processing“ bezeichnet (Holleran und Takagi 2006). Glukosylceramide,
53
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Phospholipide und Sphingomyelin werden extrazellulär enzymatisch in
schwach- bzw. nicht-polare CER und FFS umgewandelt. BGC hydrolisiert
Glukosylceramide zu CER NP, NH, AP und AH und Azyl-Glukosylceramide
zu Azylceramide EOS, EOH und EOP. Das Enzym aSM'ase hydrolysiert
Sphingomyelin zu CER NS und AS (Coderch et al. 2003; Holleran und
Takagi 2006). FFS entstehen durch die Hydrolyse der Phospholipide durch
sPLA2. Die Aktivität der Hydrolasen ist pH-abhängig. Die höchste Aktivität für
das Enzym BGC wurde unter leicht sauren pH-Bedingungen gemessen
(Vaccaro et al. 1985; Wertz und Downing 1989; Holleran et al. 1992;
Redoules et al. 1999; Takagi et al. 1999). Takagi et al. (1999) untersuchten
in vitro die Aktivität der BGC in einem Bereich von pH 3,2 bis 7,0 und
ermittelten ein Aktivitätsoptimum bei pH 5,2. Bei in vitro pH-Bedingungen von
≤4,0 und ≥7,0 ist kaum noch Aktivität der BGC messbar (Holleran et al.
1992). Das Aktivitätsoptimum der aSM'ase liegt ebenfalls im leicht sauren
pH-Bereich (Jensen et al. 1999; Schmuth et al. 2000). Schmuth et al. (2000)
ermittelten im Assay (pH 4,1-7,6) die höchste Aktivität bei pH 5,1. Im
Gegensatz dazu weist die sPLA2 ein neutrales pH-Optimum auf (Tischfield
1997; Redoules et al. 1999; Suzuki et al. 2000). Diese Enzymaktivitäten
stehen in einem empfindlichen pH-abhängigen Gleichgewicht, das im Alter
Störungen aufweist. Da diese pH-gesteuerten Veränderungen des SC im
Fokus der vorliegenden Arbeit liegen, wird dieser Aspekt separat ausführlich
behandelt30.
Die Hauptlipide der interzellulären Lipidmatrix sind CER, CHOL und FFS.
Untersuchungen zum Anteil dieser Lipide im SC variieren hinsichtlich der
Ergebnisse stark (Gray und Yardley 1975; Elias et al. 1979; Lampe et al.
1983; Downing und Stewart 2000; Weerheim und Ponec 2001). Einige
Autoren machen für die heterogene Datenlage methodische Gründe
verantwortlich, denn es wird darauf hingewiesen, dass insbesondere
Hautoberflächenlipide aus dem Sebum die Proben kontaminieren und das
Ergebnis stark verzerren können (Wertz 2006; Norlén et al. 2008). Ferner ist
zwischen tierischer und humaner Haut (Nicolaides et al. 1968) und zwischen
30
s. Theoretischer Teil: II 1.3.2.4 Funktionelle Veränderungen
54
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
unterschiedlichen Hautbereichen (Lampe et al. 1983) zu unterscheiden. In
einem Übersichtsartikel geben Norlen et al. (2008) folgende prozentuale
Verteilung (Gewichtsprozent) an: 50% CER, 35% CHOL und 15% FFS. Zu
kleineren Anteilen, weniger als 5% (Madison 2003), sind weitere Lipide, wie
Cholesterolsulfat,
Cholesterolester,
kovalent
gebundene
Lipide,
Glykolsylceramide und Phospholipide im SC nachweisbar (Wertz 2006;
Feingold 2007). Insbesondere der geringe Gehalt an Phospholipiden spiegelt
den Unterschied des SC zu anderen biologischen Membranen, aber auch zu
tieferen epidermalen Zelllagen wider (Schürer und Elias 1991).
Der SC Gesamtlipidgehalt und der Gehalt der einzelnen Lipide scheint in der
Altershaut vermindert und/oder verändert zu sein (Saint-Leger et al. 1988;
Imokawa et al. 1991; Denda et al. 1993; Ghadially et al. 1995; Rogers et al.
1996). Ein signifikante altersbedingte Reduzierung der SC Ceramide wurde
erstmals von Imokawa et al. (1991) beschrieben. Sie untersuchten an 65
gesunden Probanden (13-81 Jahre) den Gehalt an CER im SC (Unterarm).
Es zeigte sich eine signifikante negative Korrelation (p < 0,01; r = -0,59), d. h.
eine Abnahme der CER (µg/mg SC) bei Zunahme des Lebensalters. Rogers
et al. (1996) analysierte nicht nur CER, sondern untersuchten auch den
Gehalt an CHOL und FFS im SC. Sie zeigten in einem ersten Schritt durch
den Vergleich unterschiedlicher Altersgruppen (21-30; 31-40; 41-50 Jahre)
die altersbedingte Reduktion der SC Lipide. Sie wiesen an unterschiedlichen
Hautarealen (Hand, Gesicht, Bein) eine Reduzierung von CER, CHOL und
FFS bei den 41 bis 50-jährigen im Vergleich zu den 21 bis 30-jährigen nach.
Diese Reduzierung war an den Händen für CER und im Gesicht für CER und
FFS signifikant (p < 0,05). Im SC ist die ω-Hydroxyfettsäure des CER EOS
insbesondere (zu 50%) mit der essentiellen Fettsäure (essential fatty acid,
EFA) Linolsäure verestert (Bouwstra 2009). Darum verglichen Rogers et al.
(1996) in einem zweiten Schritt die Komposition der an CER EOS
veresterten Fettsäuren unterschiedlicher Altersgruppen (26-29; 41-43;
57-60 Jahre)
miteinander.
Sie
konnten
eine
signifikante
(p = 0,03)
altersbedingte Reduzierung von veresterter Linolsäure (CER EOS Linoleate;
C18:2) nachweisen. Parallel zeigte sich eine tendenzielle Erhöhung des
55
II Theoretischer Teil
Gehalts
von
an
1 Die Altershaut
CER EOS
veresterter
nicht-essentiellen
Oleinsäure
(CER EOS Oleate; C18:1) in der Gruppe der 57 bis 60-jährigen. Es ist bereits
seit vielen Jahrzehnten bekannt, dass ein Mangel an EFA, wie z. B.
Linolsäure negative dermatologische Auswirkungen hat (Burr und Burr 1929).
Der EFA-Mangel (Essential fatty acid deficiency, EFAD), tierexperimentell
oder diätetisch erzeugt, führt durch die kompensatorische Veresterung nichtessentieller Fettsäuren (z. B. Oleinsäure) mit der ω-Hydroxyfettsäure von
CER EOS, zu negativen ultrastrukturellen Veränderungen der interzellulären
Lipidmatrix und einer gestörten Desquamation (Elias und Brown 1978;
Hansen und Jensen 1985; Melton et al. 1987; Hou et al. 1991).
Interessanterweise konnte im gleichen Tiermodell gezeigt werden, dass
EFAD auch mit einer Zerstörung des epidermalen Calciumgradienten einher
geht (Menon et al. 1994). Der Zusammenhang zwischen EFA-Metabolismus
und dem klinischen Bild der Xerosis ist ausführlich bei Schürer und Kresken
(2000) dargestellt. Somit scheint sich der von Rogers et al. (1996)
beschriebene verminderte Gehalt der mit CER EOS verlinkten Linolsäure auf
die Funktion der epidermalen Barriere im Alter auszuwirken und ein
Pathogenitätsfaktor der altersbedingten Xerosis darzustellen (Rawlings
2010). Die beschriebene altersbedingte Reduzierung der CER wird mit einer
erhöhten Aktivität des SC Enzyms Ceramidase in Verbindung gebracht (Jin
et al. 1994). Ghadially et al. (1995) konnten wie andere zuvor eine
signifikante altersbedingte Reduzierung (-32%) der Gesamtlipide des SC
nachweisen. Es zeigten sich jedoch zwischen junger und alter muriner
Epidermis keine Unterschiede hinsichtlich der Verhältnisse einzelner
Lipidklassen zu einander, denn die Abnahme der einzelnen Lipide ist
vergleichbar. Im Gegensatz dazu zeigten sich in einer weiteren Studie im SC
(gesunder) älterer Probanden (n = 50; 20-76 Jahre) insbesondere die
Sterolester (p < ,0037) und Triglyzeride (p < 0,0002) reduziert (Saint-Leger et
al. 1988). Selektive Veränderungen wurden ebenfalls von Denda et al. (1993)
beschrieben: Im Verhältnis zum Gesamtgehalt der CER ist altersbedingt
CER NS niedrig und CER NP signifikant hoch. Schreiner et al. (2000) fanden
dagegen keine signifikanten Unterschiede zwischen jungen (25,5 ± 2,5) und
alten (66,0 ± 3,0) Probanden hinsichtlich des Gehaltes an CER, FFS und
56
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
CHOL im SC. An dieser Studie wird jedoch die geringe Stichprobengröße der
älteren Gruppe (n = 4) kritisiert (Waller und Maibach 2006). In einer aktuellen
Studie von Jungersted et al. (2010) wurde mittels „high-performance thin
layer chromatography“ der SC Gehalt unterschiedlicher CER31 und das
CER/CHOL-Verhältnis untersucht. Zwischen jungen (18-39 Jahre) und alten
(61-88 Jahre) Probanden konnten, sowohl für einzelne CER, als auch für das
CER/CHOL-Verhältnis keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden.
Zusammenfassend
gegensätzlichen
geht
man
Resultaten,
von
heute,
einem
unabhängig
von
altersbedingten
einigen
niedrigen
Gesamtlipidgehalt des SC aus (Coderch et al. 2003; Barland et al. 2005;
Waller und Maibach 2006; Farage et al. 2007; Kohl et al. 2009; Rawlings
2010). Das Ausmaß dieses altersbedingten niedrigen Gesamtlipidgehalts
liegt bei etwa 30% (Rogers et al. 1996). Hinsichtlich der altersbedingten
Einflüsse auf die exakte Komposition der Lipide ist die Studienlage nicht
gesichert, so dass an dieser Stelle weiterhin Forschungsbedarf besteht
(Waller und Maibach 2006). Von zentraler Bedeutung scheinen hier die oben
erwähnten altersbedingten Einflüsse auf CER EOS zu sein (Rogers et al.
1996), denn diese Veränderungen können sich entscheidend auf die
molekulare Anordnung der interzellulären Lipidmatrix in der Altershaut
auswirken (Rawlings 2010).
Durch die Verwendung von Rutheniumtetroxid zur Fixierung konnte erstmals
elektronenmikroskopisch die interzelluläre lamellare Anordnung der Lipide im
SC nachgewiesen werden (Madison et al. 1987). Die exakte molekulare
Anordnung ist seit etwa 2 Dekaden (Swartzendruber et al. 1989) Gegenstand
biophysikalischer Forschung und bis heute nicht abschließend erklärt
(Forslind 1994; Bouwstra et al. 2000; Norlén 2001; López et al. 2007). Um
jedoch eine Basis für die Darstellung der altersbedingten Veränderungen in
der SC Lipidmatrix zu haben, wird in der vorliegenden Arbeit das „sandwich
model“ (Bouwstra et al. 2000) als Grundlage beschrieben. Nach diesem
Modell von Joke A. Bouwstra und ihren Mitarbeitern befinden sich die Lipide
31
CER EOS, EOP, EOH, NS, NP, NH, AS, AP, AS
57
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
im SC, im Gegensatz zu den körpereigenen Zellmembranen, in einem
lamellaren Arrangement, indem eine „long periodicity phase (LPP)“ (Abb. II 7)
von einer „short periodicity phase (SPP)“ unterschieden wird (Bouwstra et al.
1991; Bouwstra et al. 1995; Bouwstra et al. 1998a).
Abb. II 7: Darstellung der molekularen Anordnung der Lipide in der „long periodicity
phase (LPP)“ ( modifiziert nach Bouwstra et al. 1998a)
Die Dicke der LPP liegt zwischen 12 und 13 nm und zeigt das oftmals
beschriebene „broad-narrow-broad“ Muster (Madison et al. 1987; White et al.
1988; Swartzendruber et al. 1989; Bouwstra et al. 1991; Fartasch et al.
1993a; Bouwstra et al. 1998a). Die LPP besteht demnach aus drei
Schichten, einer zentral gelegenen schmalen und 2 außen angeordneten
breiten Schichten, weswegen sie auch als Trilayer bezeichnet wird. Die Dicke
der SPP liegt bei etwa 5nm und gleicht einer Lipiddoppelschicht (Bilayer). Da
die LPP in jeder untersuchten Spezies (porkin, murin, human) nachweisbar
ist und einen sehr charakteristischen Aufbau aufweist, scheint sie für die
Funktion der EPB von zentraler Bedeutung zu sein (Bouwstra et al. 2001;
Coderch et al. 2003; Bouwstra et al. 2006).
58
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
In ihrer lateralen Anordnung (lateral packing) können die lipohilen Anteile ex
vivo als festkristalline (orthorhombic packing), gelkristalline (hexagonal
packing) oder flüssigkristalline (liquid packing) Phase vorliegen (Norlén et al.
2008) (Abb. II 8).
Abb. II 8: Phasenverhalten der SC Lipide (Pilgram et al. 2001)
Es besteht jedoch Uneinigkeit darüber, in welchem Ausmaß in vivo eine
Koexistenz der flüssigkristallinen, gelkristallinen und festkristallinen Phase
vorliegt (Norlén et al. 2008). Nach Rawlings und Matts (2005) besteht in vivo
eine
Balance
zwischen
festkristalliner
und
gelkristalliner
oder
flüssigkristalliner Phase. Im „sandwich model“ zeigt sich die zentrale
Lipidschicht der LPP als flüssige Phase und die außen gelegenen Schichten
als festkristalliner Zustand (Abb. II 9).
Coderch et al. (2003) und Watanabe et al. (2010) gehen davon aus, dass
aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Lipidphasen unter physiologischen
Bedingungen die Lipide lediglich festkristallin und gelkristallin vorliegen.
Pilgram
et
al.
(1999)
konnten
durch
die
Analyse
sequentieller
Klebefolienabrisse zeigen, dass die SC Lipide hauptsächlich festkristallin
vorliegen, mit Ausnahme der oberflächlichen SC Schichten, d. h. Stratum
59
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
disjunctum. Die Permeabilität nimmt von der flüssigkristallinen, über die
gelkristalline zur festkristallinen Phase ab (Bouwstra 2009). Die enge
Anordnung der festkristallinen Phase korreliert mit einer ausgeprägten
Funktion der EPB, wohingegen die gelkristalline Lipidphase mit einer
verminderten Funktion der EPB einher geht (Rawlings und Matts 2005).
Abb. II 9: Modell des molekularen Arrangements der “long periodicity phase” (LPP).
Charakteristische Anordnung der 3 Lipidschichten im „sandwich model“ (modifiziert
nach Bouwstra et al. 2006)
Sowohl die Dicke der LPP und SPP, als auch die laterale Anordnung der
Lipide stark hängen stark von der Lipidzusammensetzung ab (Bouwstra et al.
2001). Humanphysiologisch zeigen sich die SC Lipide in festkristallinem
Zustand mit LPP von 13,4 nm und SPP von 6,4 nm (Bouwstra et al. 1991).
Auch experimentell bilden sich unter äquimolaren Verhältnissen von CHOL,
CER und FFS festkristalline Lipidphasen und LPP von 13,0 nm und SPP von
5,3 nm, also ähnlich dem intakten humanen SC, aus. Veränderungen in der
Zusammensetzung der Lipide haben Auswirkungen auf die Dicke der LPP
und SPP und dem Phasenverhalten der Lipide (Bouwstra et al. 1996;
Bouwstra et al. 1998a; Bouwstra et al. 1999).
Ohne CER EOS bilden sich kaum LPP aus und es zeigt sich vorwiegend die
gelkristalline Phase (Bouwstra et al. 1998a). Die festkristalline Phase und ein
hoher Anteil an LPP liegen vor, wenn die ώ-Hydroxyfettsäure mit Linolsäure
(C18:2) verestert ist. Unter Veresterung mit Oleinsäure (C18:1) bilden sich
wenig und unter Veresterung mit Stearinsäure (C18:0) keine LPP aus. Diese
Studie macht die Bedeutung der ungesättigten Fettsäuren deutlich (Bouwstra
et al. 2002). Die Bedeutung von CER EOS (und CER EOH, EOP; Rawlings
60
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
2010) wird auch in Abb. II 9 deutlich. Die an der ώ-Hydroxyfettsäure
veresterte Linolsäure reicht in die zentrale Lipidschicht hinein und stabilisiert
so die Membran (Madison 2003).
Altersbedingt ist weniger Linolsäure, dafür verhältnismäßig mehr Oleinsäure
mit CER EOS verestert (Rogers et al. 1996). Somit wird deutlich, dass die
altersbedingte Veränderung der Lipidzusammensetzung einen starken
Einfluss auf die Formation der LPP hat und so die Funktion der EPB negativ
beeinflusst (Rawlings 2010). Die Übergange zwischen den Lipidphasen
werden auch durch Druck, Temperatur, pH-Wert,
Salz-, Protein- und
Wassergehalt beeinflusst (Gloor und Gehring 2003). Einige dieser Faktoren
unterliegen altersbedingten Veränderungen, wie z.B. die Erhöhung des
Hautoberflächen-pH (Zlotogorski 1987; Thune et al. 1988; Choi et al. 2007;
Marrakchi und Maibach 2007; Man et al. 2009). Inwieweit und in welcher
Richtung die Übergänge zwischen den Lipidphasen durch den pH beeinflusst
werden, ist noch nicht abschließend erforscht (Norlén et al. 2008).
1.3.2.3 Degradation korneodesmosomaler Proteine
Der Zusammenhalt der EPB wird z. T. durch die interzelluläre Lipidmatrix
(„Mörtel“), aber vor allem durch die im SC vorkommenden Desmosomen32
erreicht (Harding 2004). Desmosomen sind in der Biomembran der
Korneozyten eingebettet und bilden so eine stabilisierende Verbindung
zwischen den Zellen (Garrod und Chidgey 2008). Die im SC vorkommenden
Zellverbindungen werden als Korneodesmosomen bezeichnet (Serre et al.
1991). Sie gewährleisten eine optimale Strukturstabilität der EPB, die als SC
Kohäsion und Integrität bezeichnet wird (Haftek et al. 2006). Die
Zusammensetzung dieser makromolekularen Proteinstrukturen verändert
sich während der epidermalen Differenzierung (Sandjeu und Haftek 2009)
(Abb. II 10).
32
griech. desmos: Verbindung; griech. soma: Körper
61
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Abb. II 10: Epidermales Expressionsmuster interzellulärer desmosomaler
Proteinstrukturen. Dsg: Desmoglein, Dsc: Desmocollin (Eissa und Diamandis 2009)
Die Zellverbindung basiert auf einer Ca++-abhängigen Interaktion zweier
(korneo)desmosomaler adhäsiver Proteinstrukturen: Desmoglein (DSG) und
Desmocollin (DSC). Von diesen Proteinstrukturen sind bis heute vier (DSG14) respektive drei (DSC1-3) humane, epidermale Isoforme bekannt. DSG2
findet sich nur im SB, wohingegen DSG3, DSC2 und DSC3 im SB, SS und
SG nachweisbar sind. Der interzelluläre Anteil der Korneodesmosomen
besteht hingegen aus DSG1, DSG4 und DSC1 (Haftek et al. 2006; Green
und Simpson 2007; Eissa und Diamandis 2009; Sandjeu und Haftek 2009).
Eine Besonderheit der Korneodesmosomen ist die interzelluläre Adhäsion
von Corneodesmosin (CDSN), ein Glykoprotein (Abb. II 11). CDSN haftet
außen, wie ein Schutzmantel, an den extrazellulären Proteinstrukturen
DSG1/DSG4 und DSC1 und verhindert so eine vorzeitige proteolytische
Degradation dieser Strukturen (Serre et al. 1991; Lundstrom et al. 1994).
Neben den interzellulären Anteilen besitzen Korneodesmosomen einen
intrazellulären Proteinkomplex, bestehend aus Plakoglobin und Plakophillin,
die wiederum über Desmoplakin mit den intrazellulären Keratinfilamenten
62
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
gekoppelt sind (Garrod und Chidgey 2008; Roelandt und Hachem 2009). Für
die Desquamation sind jedoch nur die interzellulären Proteinanteile der
Korneodesmosomen von Bedeutung.
Abb. II 11: Interzellulärer Proteinanteil der Korneodesmosomen. IR: Interzellularraum,
DSC1: Desmocollin 1, DSG1/4: Desmoglein 1/4, CDSN: Corneodesmosin (modifiziert
nach Eissa und Diamandis 2009; Ovaere et al. 2009)
Die epidermale Proliferation, Differenzierung, Verhornung und Desquamation
stehen in einem empfindlichen Gleichgewicht. Das ist die Voraussetzung für
eine konstante Epidermisdicke und die Aufrechterhaltung aller epidermalen
Funktionen (Egelrud 2000). Die Desquamation, auch als Gegenteil der SC
Kohäsion und Integrität verstanden (Elias 2005), entspricht dem Endpunkt
der epidermalen Physiologie. Der zentrale Mechanismus der Desquamation
ist die proteolytische Degradation der interzellulären korneodesmosomalen
Strukturen DSG1, DSG4, DSC1 und CDSN durch Proteasen.
Bei vollständiger Degradation der Zellverbindungen kommt es zu einer nicht
sichtbaren Abschilferung einzelner Korneozyten oder kleiner Konglomerate
(Aggregate).
Dieser
Prozess
wird
durch
unterschiedliche
Faktoren
beeinflusst: (1) Aktivierung der entsprechenden Enzymvorstufen, (2) Aktivität
von
Proteaseinhibitoren,
(3)
Aktivität
anderer
Enzyme,
wie
z. B.
Glykosidasen, (4) SC Lipikomposition, (5) RHF und (6) SC-pH (Egelrud
2000).
63
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Im Jahre 1987 wurde erstmals die Beteiligung von Proteasen an der SC
Desquamation postuliert (Bissett et al. 1987). In den Folgejahren wurden
unterschiedliche Serinproteasen, chymotryptisch (Egelrud und Lundström
1991) und tryptisch (Suzuki et al. 1994; Ekholm et al. 2000), sowie eine
Aspartatprotease (Horikoshi et al. 1998) und eine Cysteinprotease
(Watkinson 1999) in diesem Zusammenhang beschrieben. Ende der 1980er
Jahre konnte in vitro gezeigt werden, dass eine Unterfamilie der
Serinproteasen (Kallikrein-verwandte Peptidasen, KLK)33 eine Schlüsselrolle
in der Desquamation einnimmt (Lundstrom und Egelrud 1988). Bis heute
wurden 15 humane KLK identifiziert (Eissa und Diamandis 2009). KLK
werden nach ihrer Substratspezifität in trypsin-ähnlich (KLK1, 2, 4, 5, 6, 8,
12, 13, 15) und chymotrypsin-ähnlich (KLK3, 7, 9) eingeteilt, wobei KLK10,
11 und 14 eine trypsin- und chymotrypsin-ähnliche Substratspezifität zeigen
(Emami und Diamandis 2007). Für 11 der 15 humanen KLK (KLK1, 4, 5, 6, 7,
8, 9, 10, 11, 13, 14) wurden Expressionslevel im SG detektiert (Kuwae et al.
2002; Komatsu et al. 2003; Komatsu et al. 2005b). Wiederum für 8 dieser 11
KLK (KLK5, 6, 7, 8, 10, 11, 13, 14) wurden entsprechende Proteinlevel im SC
nachgewiesen (Komatsu et al. 2005a). Einen ausführliche Überblick zur
Verteilung und Expression epidermaler KLK geben Eissa und Diamandis
(2009). Desquamation ist das Resultat einer komplexen proteolytischen
Kaskade, induziert durch unterschiedliche KLK (Borgono et al. 2007), wobei
für die Degradation korneodesmosomaler Proteinstrukturen, KLK5 (SC tryptic
enzyme, SCTE) und KLK7 (SC chymotryptic enzyme, SCCE) von zentraler
Bedeutung sind (Caubet et al. 2004). Beide Enzyme werden im SG maximal
exprimiert und über LB ins SG/SC-Interface als Enzymvorstufen (pro-)
freigesetzt (Brattsand et al. 2005). Teil der proteolytischen Kaskade ist die
Umwandlung der entsprechenden Enzymvorstufen zur aktiven Form. KLK5
kann pro-KLK7, pro-KLK14 und sich selbst, d. h. pro-KLK5, (auto-)aktivieren.
Somit nimmt KLK5 eine Schlüsselrolle in der Initiierung dieser Kaskade ein.
Außerdem wurde nachgewiesen, dass KLK14 wiederum pro-KLK5 zu KLK5
umwandeln kann (Brattsand et al. 2005). KLK5 ist an der Proteolyse von
DSG1, DSG4, DSC1 und CDSN maßgeblich beteiligt. KLK7 ist in der Lage
33
Nomenklatur nach Lundwall et al. (2006)
64
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
DSC1 und CDSN zu hydrolytisch zu spalten (Caubet et al. 2004). Weitere
Studien zeigen ferner, dass KLK14, KLK6 und KLK1 an der Degradation von
DSG1 beteiligt sind (Borgono et al. 2007) und KLK8 an der Proteolyse von
DSG1 und CDSN beteiligt ist (Kishibe et al. 2007) (Tab. II 7).
Tab. II 7: An der Desquamation beteiligte Kallikrein-verwandte Peptidasen (KLK)
KLK
Substratspezifität
Substrat
1
tryptisch
5
tryptisch
6
tryptisch
7
chymotryptisch
8
tryptisch
14
tryptisch/chymotryptisch
DSG1
DSG1
DSC1
CDSN
DSG1
DSC1
CDSN
DSG1
CDSN
DSG1
Referenz
Borgono et al. (2007)
Caubet et al. (2004)
Borgono et al. (2007)
Caubet et al. (2004)
Kishibe et al. (2007)
Borgono et al. (2007)
In Bezug auf die Lipidmatrix der EPB ist es bedeutsam, dass KLK5 und KLK7
auch in der Lage sind die Lipasen BGC und aSM'ase zu degradieren
(Hachem et al. 2005a; Mohammed et al. 2011). Studien haben gezeigt, dass
das Aktivitätsmaximum der KLK bei neutralen bis alkalischen pH-Werten
liegt, wohingegen saure pH-Werte zu einer signifikanten Reduktion der
Aktivität führen (Egelrud und Lundström 1991; Redoules et al. 1998; Ekholm
et al. 2000; Caubet et al. 2004; Brattsand et al. 2005). Überdies verläuft die
Aktivierung von pro-KLK14 und pro-KLK7 durch KLK5 unter neutralen bis
alkalischen pH-Werten optimal (Brattsand et al. 2005). Basierend auf dem
von Öhman und Vahlquist (1994) beschriebenen SC pH-Gradienten liegt
demzufolge eine erhöhte Aktivität der KLK im neutralen pH-Milieu der
tieferen SC Zelllagen und eine verminderte Aktivität im sauren pH-Milieu (pHkontrollierte Hemmung) der äußeren SC Zelllagen vor (Elias 2006b; Eissa
und Diamandis 2009; Ovaere et al. 2009). Von gegensätzlichen Ergebnissen
berichten Mohammed et al. (2011), denn sie ermittelten, dass die Aktivität
von KLK5 und KLK7 mit der Anzahl der Klebefolienabrisse, also SC Tiefe,
abnahm. Daher ist es wichtig, bei der Interpretation der Daten, neben dem
SC pH-Gradienten den Nachweis von extrazellulären sauren Mikroarealen,
so genannten „acidic microdomains“ (Behne et al. 2002; Hanson et al. 2002;
65
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Behne et al. 2003) in die Überlegungen einzubeziehen (Roelandt et al.
2009b). Darüberhinaus wird die Aktivität der Enzyme nicht nur über den pHWert gesteuert, sondern parallel auch über spezifische Proteaseinhibitoren:
(1)
secretory
leukocyte
protease
inhibitor,
(2)
elafin
skin-dericed
antileukoproteinase, (3) plasminogen activator inhibitor type 2, (3) cystatin
und (4) lympho-epithelial Kazal-type-1 inhibitor (LEKTI-1). In vitro Studien
haben gezeigt, dass LEKTI-1 in der Lage ist KLK5, 6, 7, 13 und 14 zu
hemmen, was LEKTI-1 zum entscheidenden Proteaseinhibitor des SC macht
(Roelandt et al. 2009b). Die Interaktion zwischen LEKTI-1 und KLK ist
ebenfalls pH-abhängig. Durch eine starke Inhibitionsaktivität in den tiefen SC
Zelllagen
(neutraler
pH)
wird
eine
frühzeitige
Degradation
der
Korneodesmosomen verhindert (Deraison et al. 2007). Aktivierung und
Inhibition der Serinproteasen stehen in einem empfindlichen Gleichgewicht,
das durch viele Faktoren (RHF, TEWL, pH, Enzyminhibitoren) beeinflusst
wird, deren Zusammenspiel bis heute nicht eindeutig verstanden ist (Ovaere
et al. 2009). Neben den Serinproteasen geht man heute davon aus, dass vier
Cathepsine, d. h. zwei Aspartatproteasen (cathepsin D, cathepsin E-like
enzyme) und zwei Cysteinproteasen (cathepsin L2, cathepsin L-like enzyme)
an
der
Desquamation
Aktivitätsoptimum
dieser
beteiligt
Enzyme
sind
liegt
(Jonca
im
et
leicht
al.
2009).
sauren,
Das
d. h.
physiologischen, pH-Bereich (Bernard et al. 2003). Demzufolge unterliegen
die Cathepsine ebenfalls einer komplexen pH-abhängigen Regulation
basierend auf dem SC pH-Gradienten und den sauren Mikroarealen (Elias
2005). Nach Elias (2005) sind sowohl die Serinproteasen als auch die
Cathepsine in allen SC Zelllagen pH-abhängig aktiv. In den tieferen Zelllagen
überwiegt die Aktivität von KLK5 und KLK7, wohingegen im Stratum
disjunctum insbesondere die Cathepsine aktiv sind.
Durch Störungen dieser komplexen pH-abhängigen Enzymaktivitäten kann
es zu funktionellen Veränderungen im SC kommen (Elias 2006b). Störungen
der Desquamation werden insbesondere für die trockene Altershaut
beschrieben. Trockene Haut geht mit einer gestörten Desquamation einher,
die durch eine raue, schuppige Oberfläche und einer Akkumulation der
66
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Hornzellen gekennzeichnet ist (Hara et al. 1993). Da diese pH-gesteuerte
Veränderung des SC im Fokus der vorliegenden Arbeit liegt, wird dieser
Aspekt separat im folgenden Kapitel behandelt.
Abb. II 12: Physiologische (normale) Aktivität verschiedener SC Proteasen in
Abhängigkeit der SC Tiefe und des pH-Wertes. SCCE: Stratum corneum chymotryptic
enzyme (KLK7), SCTE: Stratum corneum tryptic enzyme (KLK5), CathD: Cathepsin D,
SCCP: Stratum corneum cystein proteases (modifiziert nach Elias 2005)
1.3.2.4 Funktionelle Veränderungen
Der pH-Wert der Hautoberfläche wurde bereits vor mehr als 100 Jahren als
sauer beschrieben (Heuss 1892) und einige Jahrzehnte später als
„Säuremantel“ bezeichnet (Schade und Marchionini 1928a). Lange Zeit
wurde der physiologische Hautoberflächen-pH definiert als 5,4 bis 5,9
(Braun-Falco und Korting 1986). Aktuelle Publikationen, basierend auf
umfangreichen Literaturrecherchen und multizentrischen Studien, geben für
den physiologischen pH der Hautoberfläche am Unterarm einen Mittelwert
von 4,7 (Lambers et al. 2006) und 4,9 (Segger et al. 2007) an. Segger et al.
(2007) untersuchten 222 männliche und weibliche Probanden im Alter von 18
bis 69 Jahre und konnten zeigen, dass der Hautoberflächen-pH am Unterarm
im arithmetischen Mittel bei 4,9 (Konfidenzintervall [95%]: pH 4,1-5,8) liegt.
Der SC-pH unterliegt, wie oben beschrieben, einem Gradienten von außen
(pH 4,5) nach innen (pH 7,4) (Öhman und Vahlquist 1994). Die pH-Werte
sind jedoch nur Mittelwerte. Mittels „fluorescence lifetime imaging“ wurden
saure Mikroareale (Ø ≈ 1 µm) und neutrale Regionen in der extrazellulären
Matrix des gesamten SC nachgewiesen (Behne et al. 2002; Hanson et al.
67
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
2002; Behne et al. 2003). Nimmt das Verhältnis von sauren zu neutralen
extrazellulären Arealen mit zunehmender SC Tiefe ab, so steigt der mittlere
pH-Wert an (Hanson et al. 2002). Auf Basis der hier beschriebenen Literatur
wird der physiologische Hautoberflächen-pH (am volaren Unterarm) in der
vorliegenden Arbeit definiert als: ≥ 4,5 und ≤ 5,0.
Die Aktivität der oben beschriebenen SC Enzyme wird über den
extrazellulären pH-Wert gesteuert. Somit ist der SC-pH von zentraler
Bedeutung für die epidermale Barriereregeneration, Barriereintegrität und
Barrierekohäsion. Darüberhinaus beeinflusst der SC-pH die mikrobielle
Besiedlung der Haut34 und die Initiierung von Entzündungsreaktionen (Elias
2005). Im Mausmodell wurde erstmals gezeigt, dass die Regeneration der
EPB 2, 4 und 24 Stunden nach experimenteller Schädigung mit Azeton unter
neutralen pH-Bedingungen signifikant verzögert ist im Vergleich zu leicht
sauren (physiologischen) pH-Bedingungen. Zum Vergleich wurde die
geschädigte Haut der Mäuse mit zwei Pufferlösungen (pH 7,4 und pH 5,5)
behandelt (Mauro et al. 1998). Eine weitere Studie konnte diese signifikanten
Ergebnisse durch Applikation einer starken Base nach experimenteller
Schädigung mit D-Squames bei Mäusen bestätigen (Hachem et al. 2003).
Eine verzögerte epidermale Barriereregeneration unter neutralen pHBedingungen wird mit einer reduzierten Aktivität von BGC und aSM'ase in
Verbindung
gebracht,
da
bei
reduzierter
Aktivität
dieser
Enzyme
(Azyl-)Glukosylceramide und Sphingomyelin unzureichend in unpolare
Barrierelipide umgewandelt werden und somit die regenerative Formation der
geschädigten Lipidmatrix gestört ist (Mauro et al. 1998; Hachem et al. 2003).
Weiterhin wird die molekulare Lipidanordnung direkt über den pH-Wert
beeinflusst, denn die Formation der interzellulären Lipidmatrix verläuft unter
neutralen pH-Bedingungen nicht optimal (Bouwstra et al. 1998b). Die
Bedeutung des Hautoberflächen- und SC-pH für die Integrität und Kohäsion
der EPB konnte im gleichen Modell an Mäusen nachgewiesen werden. Die
einmalige Applikation einer starken Base führte zu einer signifikant
reduzierten Barriereintegrität, gemessen als signifikant erhöhter TEWL nach
34
s. Theoretischer Teil: II 1.3.3 Kutane mikrobielle Besiedlung
68
II Theoretischer Teil
Klebefolienabriss,
1 Die Altershaut
im Vergleich
zur Kontrolle.
Zur Bestimmung der
Barriereintegrität wurde die Proteinmenge (µg/cm 2 Haut) ermittelt, die durch
Klebefolienabriss (D-Squames) entfernt wurde. Von der mit einer starken
Base behandelten Haut konnten signifikant mehr Proteine entfernt werden,
was wiederum mit einer reduzierten Kohäsion des SC korreliert (Hachem et
al. 2003). Die reduzierte Integrität und Kohäsion unter neutralen pHBedingungen wird mit einer übermäßigen Aktivierung der Serinproteasen in
Verbindung gebracht (Hachem et al. 2005a; Hachem et al. 2006).
Abb. II 13: (A) Neutralisierung des Stratum corneum-pH durch experimentelle
Applikation einer starken Base (TMG; 1, 1, 3, 3-Tetramethylguanidine), wodurch eine
Aktivitätssteigerung von Serinproteasen induziert wurde (grüne Fluoreszenz) im (B)
Vergleich zur gepufferten Kontrolle (nTMG), weiße Maßstabsleiste: 10 µm (Hachem et
al. 2005a)
Abb. II 13 zeigt die erhöhte Aktivität der Serinproteasen im SC nach
Applikation
einer starken
Base
(TMG, 1, 1, 3, 3-Tetramethylguanidine),
welche durch in situ Zymography nachgewiesen wurde. Es kommt zu einer
deutlichen Abnahme der Enzymaktivität durch Pufferung der Base mittels
Hydrogenchlorid (nTMG), wodurch wiederum nachgewiesen wurde, dass die
beschriebene Aktivitätszunahme ausschließlich pH-gesteuert ist (Hachem et
al. 2005b).
69
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Die Korrelation zwischen SC-pH und Regeneration, Integrität und Kohäsion
der EPB konnte durch weitere Studien, mit z. T. abweichender Fragestellung,
in ähnlichen Analysemodellen bestätigt werden (Fluhr et al. 2001a; Behne et
al. 2002; Hachem et al. 2005a; Fluhr et al. 2009; Gunathilake et al. 2009;
Hachem et al. 2010).
Die komplexe Physiologie zur Aufrechterhaltung des physiologischen
Hautoberflächen- und SC-pH ist in vielen Übersichtsartikeln beschrieben
(Fluhr und Elias 2002; Rippke et al. 2002; Mauro 2006; Schmid-Wendtner
und Korting 2006; Behne 2009). Unterschiedliche exogene und endogene
Mechanismen sind an der Aufrechterhaltung des Hautoberflächen- und SCpH beteiligt:
saure Komponenten der Schweißdrüsen
saure mikrobielle Stoffwechselendprodukte
Katalytische Bildung von FFS durch sPLA2
Interzelluläre Akkumulation von H+-Ionen
saure Komponenten durch Filaggrinabbau
Durch im Schweiß enthaltende Milchsäure und freie Aminosäuren kommt es
zur
exogenen
Ansäuerung
der
Hautoberfläche,
des
so
genannten
Hydrolipidfilms (Spier und Pascher 1953; Patterson et al. 2000). Ein weiterer
exogener Mechanismus ist die Metabolisierung der Triglyzeride aus dem
Sebum durch Mikroorganismen. Als Metaboliten werden FFS von den
Mikroorganismen der Hautoberfläche sezerniert und tragen dort zur
Aufrechterhaltung des physiologischen pH-Wertes bei (Marples et al. 1970;
Puhvel et al. 1975; Lieckfeldt et al. 1995).
Von weitaus größerer Bedeutung für die Funktion der EPB sind jedoch die
endogenen Mechanismen der SC Ansäuerung (Fluhr und Elias 2002):
1. Das aus den LB ausgeschleuste Enzym sPLA 2 hydrolysiert im SG/SCInterface Phospholipide, es entstehen FFS, die zur Ansäuerung des SC
beitragen (Fluhr et al. 2001a).
70
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
2. Ein membranständiges Transportprotein der Keratinozyten, die Isoform 1
des
Natrium-Wasserstoff-Antiporter
(Na+/H+-exchanger
1,
NHE1),
transportiert sekundär-aktiv Na+-Ionen in die Zelle und H+-Ionen in den
Interzellularraum (Sarangarajan et al. 2001), wodurch es zur Bildung
saurer Mikroareale und darüber zur Ansäuerung des SC kommt (Behne
et al. 2002).
3. Durch Proteolyse von Filaggrin entsteht die freie Aminosäure Histidin, die
wiederum in einem zweiten hydrolytischen Schritt durch Histidase zur
trans-Urocaninsäure
umgewandelt
wird
(Scott
1981).
Es
wurde
nachgewiesen, dass trans-Urocaninsäure an der Aufrechterhaltung des
SC-pH beteiligt ist (Krien und Kermici 2000). Dieser Mechanismus wird
jedoch durch den unveränderten Hautoberflächen-pH im Histidasedefizienten Mausmodell in seiner Bedeutung relativiert
(Fluhr et al.
2004a).
Neben diesen allgemein anerkannten Mechanismen wurde nachgewiesen,
dass durch epidermale Ceramidaseaktivität FFS aus CER generiert werden,
die wiederum an der Aufrechterhaltung des SC-pH beteiligt sind (Houben et
al.
2008).
Weiterhin
könnten
Melanozyten
durch
Bildung
saurer
Melanosomen (Bhatnagar et al. 1993; Puri et al. 2000) einen Faktor zur
Ansäuerung des SC darstellen und die Funktion der EPB beeinflussen
(Gunathilake et al. 2009). Ferner wird die Beteiligung der NMF an der
Aufrechterhaltung des SC-pH diskutiert (Rawlings und Matts 2005; Rawlings
2010), denn es gibt erste entsprechende Belege (Nakagawa et al. 2004).
Im Alter kommt es zu einer Störung der beschrieben Mechanismen und somit
zu einer Erhöhung des Hautoberflächen- und SC-pH (Zlotogorski 1987;
Thune et al. 1988; Wilhelm et al. 1991; Laufer und Dikstein 1996; Choi et al.
2007; Marrakchi und Maibach 2007; Man et al. 2009). Zlotogorski (1987)
konnte einen signifikant erhöhten Hautoberflächen-pH an der Altershaut (8095 Jahre) im Vergleich zur Haut unter 80-jähriger (18-79 Jahre) an Stirn (pH
5,1 vs pH 4,7) und Wange (pH 5,4 vs pH 5,1) nachweisen. Eine positive
Korrelation zwischen Lebensalter und Hautoberflächen-pH wurde von Thune
71
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
et al. (1988) am Oberarm nachgewiesen. Sie ermittelten an der Altershaut
(67-95 Jahre) einen Hautoberflächen-pH von 5,7 ± 0,15 (Bereich: 4,17-6,50).
Laufer und Dikstein (1996) stellten bei einem weiblichen Probandenkollektiv
(19-82
Jahre)
einen
Zusammenhang
(nicht
signifikant)
zwischen
Hautoberflächen-pH und Lebensalter fest. In der postmenopausalen Gruppe
imponierte eine Erhöhung des Hautoberflächen-pH an Stirn, Gesicht und
Nacken. Ein Vergleich von 14 jungen (26,7 ± 2,8 Jahre) mit 15 alten
Probanden (70,5 ± 13,8 Jahre) an 11 unterschiedlichen Hautarealen zeigte
eine signifikante Erhöhung des Hautoberflächen-pH an der Stirn und am
Fußgelenk. An allen anderen Hautarealen war die Differenz nicht signifikant
(Wilhelm et al. 1991). Eine positive Korrelation zwischen Hautoberflächen-pH
(Unterarm, Stirn) und Lebensalter konnte bei einem großen chinesischen
Kollektiv (328 Männer, 385 Frauen) über die gesamte Altersspanne (0,5-94
Jahre)
nachgewiesen
werden.
In
dieser
Studie
wurden
zudem
5
Altersgruppen gebildet (0-12, 13-35, 36-50, 51-70 und > 70 Jahre) und
miteinander verglichen. Bei den Männern zeigte sich ein signifikant erhöhter
Hautoberflächen-pH in der Altersgruppe > 70 Jahre im Vergleich zu allen
anderen Altersgruppen. Im weiblichen Kollektiv zeigten sich ebenfalls
signifikante altersabhängige Unterschiede, jedoch nicht in dieser Absolutheit
(Man et al. 2009). Eine Untersuchung verschiedener biophysikalischer
Parameter zeigte eine Erhöhung des Hautoberflächen-pH in der alten (66-83
Jahre) Gruppe im Vergleich zur jungen (24-34 Jahre) Gruppe. Der
Hautoberflächen-pH war im Mittel an allen untersuchten Hautstellen erhöht,
wobei die Differenz zur jungen Gruppe an der Stirn (4,43 vs 5,19), Halsregion
(5,20 vs 5,67), Unterarm (5,30 vs 5,75) und periorbital (4,63 vs 5,13)
signifikant war (Marrakchi und Maibach 2007). Eine weitere Studie konnte die
Ergebnisse bestätigen und zeigte einen signifikanten Unterschied zwischen
jungen (13-21 Jahre) und alten (51-80 Jahre) Probanden am volaren
Unterarm.
Die
hier
beschriebene
altersabhängige
Erhöhung
des
Hautoberflächen-pH zeigte sich sowohl im weiblichen als auch im
männlichen Kollektiv signifikant. Neben dem Hautoberflächen-pH wurde in
dieser Studie auch der SC-pH im Mausmodell bis zu einer Tiefe von 8 µm
bestimmt. Es konnte ein altersbedingt erhöhter SC-pH nachgewiesen
72
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
werden, der sich bis zu einer SC Tiefe von 4 µm signifikant differierte (Choi
et al. 2007).
Abb. II 14: Veränderungen des Hautoberflächen-pH (MW ± SD) in unterschiedlichen
Lebensphasen (Fluhr und Elias 2002)
Die Werte des Hautoberflächen-pH weisen erstens eine breite Streuung auf
(Segger et al. 2007) und sind zweitens aufgrund der unterschiedlichen
Methodik und Kollektive nur schwer zu vergleichen, doch hat es den
Anschein, dass sich die altersbedingte Erhöhung des Hautoberflächen-pH
zwischen dem 70. und 80. Lebensjahr manifestiert (Dikstein und Zlotogorski
1994; Fluhr und Elias 2002; Waller und Maibach 2005) und zwischen dem
20. und 70. Lebensjahr konstant ist (Dikstein et al. 1984). Abb. II 14 zeigt die
altersbedingten Veränderungen des Hautoberflächen-pH unterteilt in vier
Phasen (Neugeborene, Kinder, Erwachsene, Alte).
Verschiedene funktionelle Veränderungen der Altershaut sind an der
Erhöhung des Hautoberflächen- und SC-pH beteiligt. Altersabhängige
Störungen der oben erwähnten Mechanismen zur Aufrechterhaltung des
sauren pH führen zur Erhöhung auf Werte an der Hautoberfläche von 5,5 bis
6,0 (Fluhr und Elias 2002). Für die Altershaut wird eine Atrophie der
Schweißdrüsen beschrieben, die eine gestörte Schweißdrüsenfunktion nach
sich zieht (Farage et al. 2007). Es konnte gezeigt werden, dass die
Schweißantwort bei Hitzestress im Alter (18-23 vs 45-57 Jahre) verzögert ist
73
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
(Hellon und Lind 1956). Außerdem ergab eine Untersuchung von Inbar et al.
(2004), dass bei Hitzestress die produzierte Schweißmenge pro Stunde und
Fläche, die Zahl hitzeaktiver Schweißdrüsen und die Schweißmenge pro
Drüse im Alter (71,0 ± 1,0 Jahre) signifikant reduziert ist im Vergleich zur
jungen Gruppe (22,7 ± 0,8 Jahre).
Auch für Talgdrüsen sind funktionelle und morphologische Veränderungen im
Alter beschrieben (Zouboulis und Boschnakow 2001). Es kommt, zur
altersbedingten Vergrößerung der Talgdrüsen bei paralleler Reduzierung der
Proliferationsrate und Sebumsekretion (Plewig und Kligman 1978). Nach
Jacobsen et al. (1985) reduziert sich die Sebumproduktion bei Männern um
23% und bei Frauen um 32% pro Dekade. Die Reduzierung der
Sebumsekretion manifestiert sich bei Frauen 10 bis 20 Jahre früher auf
(postmenopausal) als bei Männern (Pochi et al. 1979). In diesem
Zusammenhang ist die mikrobielle Besiedlung der Haut von Bedeutung,
denn die Triglyzeride des Sebum werden durch mikrobielle Lipasen
katalysiert und dabei entstehenden FFS. Die mikrobielle Besiedlung ist
ebenfalls im Alter verändert, was jedoch ausführlich unter Punkt „1.3.3
Kutane mikrobielle Besiedlung“ diskutiert wird. Darüberhinaus konnte in der
Altershaut eine verminderte epidermale Expression von NHE1 nachgewiesen
werden (Choi et al. 2007). Die altersbedingte Erhöhung des SC-pH scheint
hierdurch maßgeblich begründet (Choi et al. 2007; Man et al. 2009; Levin
und Maibach 2010).
Die Ergebnisse hinsichtlich einer altersabhängigen Reduzierung von
Filaggrin (und Profilaggrin) sind uneinheitlich (Dale et al. 1985; Tezuka et al.
1994; Bhawan et al. 1995; Takahashi und Tezuka 2004), ferner liegen keine
verlässlichen Daten zur Bildung der trans-Urocaninsäure in gealterter
Epidermis vor. Nach Wissen des Autors sind keine Veränderungen im Alter
hinsichtlich der Bildung von FFS durch sPLA2 oder epidermale Ceramidase
beschrieben. Heute besteht Einigkeit darüber, dass die Physiologie der NMF
(Rawlings 2010) und der Melanozyten (Hakozaki et al. 2010) in der
Altershaut verändert ist. Um die Bedeutung beider Faktoren an der
74
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Aufrechterhaltung des SC-pH einschätzen zu können, bedarf es jedoch noch
weiterer Forschungsaktivitäten (Rawlings und Matts 2005; Gunathilake et al.
2009).
Vor dem Hintergrund des erhöhten Hautoberflächen- und SC-pH soll
nachfolgend auf die Funktion der EPB im Alter eingegangen werden um
darzustellen, welche physiologischen Konsequenzen diese Störung für die
Altershaut hat. Bis heute besteht kein Konsens hinsichtlich der basalen
Funktion der EPB, gemessen als TEWL. Einige Studien konnten in alter und
junger Haut unter normalen Bedingungen keine signifikanten Unterschiede
bzw. altersgesteuerte Korrelationen feststellen (Rougier et al. 1988; Roskos
und Guy 1989; Tupker et al. 1989; Marrakchi und Maibach 2007; Blaak et al.
2011). Im Gegensatz dazu zeigen andere in vivo Studien eine signifikante
Reduzierung des basalen TEWL im Alter
(Baker 1971; Kligman 1979;
Lévêque et al. 1984; Tagami 1988; Lévêque 1989; Wilhelm et al. 1991;
Ghadially et al. 1995). In einer entsprechenden Übersicht kommen Alikhan et
al. (2010) zu dem Schluss, dass Lebensalter und TEWL negativ korrelieren
und die gegensätzlichen Ergebnisse von Roskos und Guy (1989) und
Rougier et al. (1988) auf eine zu hohe Umgebungstemperatur (23 ± 2°C) und
von Tupker et al. (1989) auf eine zu schmale Altersspanne (20-48 Jahre)
zurückzuführen sind. Die altersabhängige Reduzierung des TEWL scheint
sich nicht vor dem 60. bis 70. Lebensjahr zu manifestieren.
Nach Wilhelm und Maibach (1993) könnte eine mögliche Erklärung für die
altersbedingte Verminderung des TEWL die gestörte Mikrozirkulation der
Altershaut (Hodges et al. 2010; Holowatz und Kenney 2010) und einer damit
verbundenen Abnahme der Hauttemperatur sein. Rogiers (2010) zufolge ist
für die leichte Reduzierung des TEWL vor allem die altersbedingte
Größenzunahme der Korneozyten verantwortlich, denn es besteht eine
negative Korrelation zwischen Korneozytengröße und TEWL (Hadgraft und
Lane
2009).
Unter
Anwendung
des
Fickschen
Diffusionsgesetzes
(dQ/dt=DKpc/h) erklären Alikhan et al. (2010) die Reduzierung des TEWL im
hohen Alter. Der entscheidende Aspekt dieser Erklärung ist die reduzierte
75
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
RHF der Altershaut (Egawa und Tagami 2008), was wiederum Kp reduziert
und somit auch dQ/dt , d. h. die Penetrationsrate (TEWL) vermindert.
Physiologische Störungen der EPB zeigen sich insbesondere, wenn es zur
Irritation oder Schädigung kommt (Elias und Ghadially 2002). Eine
verlangsamte Regeneration der EPB nach Abrissen und Azetonapplikation in
menschlicher Altershaut konnte von Ghadially et al. (1995) nachgewiesen
werden. Die prozentuale Barriereregeneration betrug beispielsweise 24
Stunden nach Azetonschädigung in junger (20-30 Jahre) Haut etwa 50% und
in alter (> 80 Jahre) Haut 15%. Ferner zeigte die EPB der jungen Probanden
nach 48 Stunden eine Regeneration von 70 bis 80%, während die EPB der
alten Haut 5 bis 6 Tage benötigte um diesen Level der Regeneration zu
erreichen, unabhängig von der Art der Barriereschädigung. Bis zur
vollständigen Regeneration der EPB (> 90%) benötigte die junge Haut 4 und
die alte Haut 7 Tage. Die signifikant verlangsamte Regeneration der
gealterten EPB konnte von der gleichen Arbeitsgruppe in zwei weiteren
Studien, mit z. T. abweichender Fragestellung, bestätigt werden (Ghadially et
al. 1996; Barland et al. 2004). Altersspezifische Untersuchungen zur
Regeneration der EPB an moderat gealterter Haut wurden von Choi et al.
(2007) durchgeführt. Es wurde die Funktion der EPB von alten (12-15
Monate) und jungen (8-12 Wochen) Mäusen miteinander verglichen. Es
zeigte sich 6 Stunden nach Azetonbehandlung eine signifikant verzögerte
Regeneration der EPB. Außerdem konnte Ghadially et al. (1995) zeigen,
dass die Integrität der EPB alter Haut signifikant reduziert ist im Vergleich zur
jungen Haut. In der Untersuchung waren bei über 80-jährigen Probanden
18 ± 2 Abrisse nötig um die EPB zu schädigen, während bei jungen
Probanden 31 ± 5 Abrisse für die identische Schädigung (TEWL ≥ 20 g/m2h)
benötigt wurden. Haratake et al. (2000) konnten die verminderte Integrität der
Altershaut durch Azetonapplikation und der anschließenden Messung des
TEWL im Mausmodell bestätigen. Vergleichbare Ergebnisse konnten Choi et
al. (2007) an alten und jungen Mäusen zeigen. Nach 5 Abrissen lag der
TEWL der gealterten Mäuse signifikant über dem TEWL junger Mäuse, was
für eine verminderte Integrität der (moderat) gealterten EPB spricht.
76
II Theoretischer Teil
Die
beschriebenen
zusätzlich
1 Die Altershaut
Funktionsstörungen
hinsichtlich
ihrer
der
gealterten
Lokalisationsabhängigkeit
EPB
wurden
untersucht.
Im
Mittelpunkt dieser Bemühungen stand der Vergleich von überwiegend
intrinsisch mit überwiegend extrinsisch gealterter Haut. Unter basalen
Bedingungen zeigt sich kein signifikanter Unterschied in der Funktion der
EPB, gemessen als TEWL, bei 80 bis 94-jährigen (Reed et al. 1997) und
über 70-jährigen (Blaak et al. 2011). Reed et al. (1997) bestimmten
außerdem am Unterarm zwischen intrinsisch (volar) und extrinsisch
gealterter (dorsal) keinen signifikanten Unterschied in der Integrität der EPB.
Hierzu führten sie an über 80-jährigen Klebefolienabrisse durch bis der
TEWL einen Wert ≥ 20 g/m2h erreichte und nahmen die Anzahl der Abrisse
als Maß für die Barriereintegrität. Im Gegensatz dazu berichten Blaak et al.
(2011), nach Applikation einer alkalischen Noxe (Natriumhydroxid), von einer
signifikant erhöhten Irritabilität extrinsisch gealterter Haut (Innenseite
Oberarm) im Vergleich zu intrinsisch gealterter Haut (volarer Unterarm) bei
über 70-jährigen Probanden. Die epidermale Barriereregeneration bei 80 bis
94-jährigen ist nach Abrissen unter extrinsischer Hautalterung signifikant
verzögert im Vergleich zur intrinsischen Hautalterung (Reed et al. 1997).
Der Zusammenhang zwischen SC-pH Erhöhung und reduzierter Funktion der
EPB wurden von vielen Autoren belegt und erklärt (Mauro et al. 1998; Fluhr
et al. 2001a; Behne et al. 2002; Behne et al. 2003; Hachem et al. 2003; Fluhr
et al. 2004a; Hachem et al. 2005b; Choi et al. 2007; Hatano et al. 2009;
Hachem et al. 2010). Zusammenfassend kommt es pH-abhängig zu einer
gestörten Bildung der Lipidmatrix und übersteigerten Degradation
korneodesmosomaler Proteine (Abb. II 15). Der erhöhte SC-pH vermindert
auf der einen Seite die Aktivität von BGC und aSM'ase und erhöht auf der
anderen
Seite
die
Aktivität
der
an
der
Desquamation
beteiligten
Serinproteasen KLK5 und KLK7. Die erhöhte Aktivität von KLK5 und KLK7
führt zu einer erhöhten Degradation der Korneodesmosomen und dadurch
zur übersteigerten Desquamation, was wiederum mit einer verminderten SC
Integrität und Kohäsion einhergeht. Die pH-bedingte verminderte Aktivität der
BGC und aSM'ase wiederum führt im SG/SC-Interface zum reduzierten
77
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Umbau polarer Lipide zu unpolaren Barrierelipiden, wodurch es zu einer
gestörten Formation der Lipidmatrix kommt. Damit wird die verzögerte
epidermale Regeneration der Altershaut erklärt (Choi et al. 2007).
Abb. II 15: Mechanismus der altersbedingt gestörten epidermalen Barrierefunktion
(modifiziert nach Choi et al. 2007)
Bereits eine pH Verschiebung um eine halbe Einheit kann die beschriebenen
Störungen der epidermalen Barrierefunktion hervorrufen (Fluhr et al. 2001a).
Darüberhinaus
gibt
es
Studien,
die
zeigen,
dass
ein
erhöhter
Hautoberflächen-pH mit einem erhöhten TEWL und einer verminderten RHF
(Thune et al. 1988; Laufer und Dikstein 1996; Lambers et al. 2006) korreliert.
Es wurde ausführlich auf die Problematik und Bedeutung der altersbedingten
Xerosis eingegangen. Die Ursache liegt hauptsächlich in der verminderten
altersbedingten Funktion der EPB (Barland et al. 2005; Yosipovitch 2005;
Barco und Giménez-Arnau 2008). Neben den beschriebenen strukturellen
und funktionellen Störungen der EPB sind weitere Faktoren an der
Entstehung der altersbedingten Xerosis beteiligt. Für die Altershaut ist ein
reduzierter Gehalt bestimmter NMFs beschrieben (Rawlings 2010). NMF sind
wasserbindende (hygroskopische) freie Aminosäuren, die sich durch den
Abbau von Filaggrin im SC anreichern. Neben den freien Aminosäuren
ordnet man weitere Substanzen, wie z. B. Harnstoff, Citrat, Laktat,
Pyrrolidonkarbonsäure, Urocaninsäure, Zuckerstoffe und bestimmte Ionen
78
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
den NMFs zu (Rawlings und Harding 2004). Eine generelle altersbedingte
Reduzierung der NMFs wird von Horii et al. (1989) beschrieben. Andere
Autoren hingegen konnten die generelle Verminderung nicht bestätigen,
zeigten aber in der Komposition der NMFs altersbedingte Veränderungen
auf. Egawa et al. (2008) ermittelten am Unterarm und an der Wange eine
altersabhängige Reduzierung des Gehaltes an Laktat (signifikant) und Urea
(nicht-signifikant). Wohingegen sich der Gesamtgehalt an NMFs in der
Altershaut erhöht zeigte. Jacobson et al. (1990) wiederum konnten in
trockener Altershaut erhöhte Level von Glycin, Leucin, Tyrosin, Phenylalanin
und Lysin nachweisen, wohingegen der Gehalt der polaren Aminosäure
Threonin vermindert war. Diese Ergebnisse sind Waller und Maibach (2006)
zufolge sehr interessant, da die differenzierte Betrachtung einzelner freier
Aminosäuren
zeigt,
dass
vor
allem
die
unpolaren
(hydrophoben)
Aminosäuren (Glycin, Leucin, Phenylalanin) in der Altershaut erhöht sind. Die
Kompositionsveränderung zeigte sich in dieser Form nur in der „trockenen“
und nicht in der „normalen“ Altershaut. Takahashi und Tezuka (2004) wiesen
eine generelle altersabhängige Erhöhung der freien Aminosäuren nach. Da
der Gehalt an freien Aminosäuren in der Altershaut z. T. erhöht ist, bei
gleichzeitiger Reduzierung der RHF, könnten andere NMFs, wie z. B. Laktat,
für die SC Feuchtigkeit von größerer Bedeutung sein (Nakagawa et al. 2004;
Nakagawa
et
al.
2011).
Ein
weiterer bedeutender Faktor ist die
altersbedingte Reduzierung von Glycerol (Barland et al. 2005), die zum
einem mit der verminderten Sebumproduktion (Triglyzeride) im Alter
(Jacobsen et al. 1985) und zum anderen mit dem altersbedingt reduzierten
Level von AQP3 (Li et al. 2010) erklärt wird. AQP3 ist ein membranständiges
Transportprotein
(Antiporter)
für
Wasser
und
niedermolekulare
wasserlösliche Substanzen, wie Glycerol oder Urea und dient der
Aufrechterhaltung und Homöostase des epidermalen Wasserhaushaltes
(Hara et al. 2002; Ma et al. 2002). Festzuhalten ist, dass die
altersabhängigen
Veränderungen
hinsichtlich
der
hygroskopischen
Substanzen des SC bislang nicht vollständig aufgedeckt sind (Waller und
Maibach 2006; Rawlings 2010).
79
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Hinzukommt, dass das gesamte Immunsystem zahlreiche Veränderungen im
Rahmen der Immunalterung durchläuft, der so genannten Immunseneszenz
(Peters 2011). Viele der bis hierhin beschriebenen klinischen und
funktionellen Störungen des SC werden durch veränderte immunologische
Prozesse hervorgerufen und/oder aufrecht erhalten (Barland et al. 2006). Die
experimentelle Schädigung der epidermalen Barriere geht mit erhöhten Level
unterschiedlicher
Zytokine
(Interleukin(IL)-1α,
IL-1β,
IL-1ra,
IL-6,
Tumornekrosefaktor (TNF)-α) einher (Lu et al. 2006) Für die Altershaut
wurde nachgewiesen, dass Störungen der Zytokinregulation (IL-1α) an der
reduzierten epidermalen Barrierefunktion beteiligt sind (Ye et al. 2002;
Barland
et
al.
Veränderungen
2004).
Daneben
wiederum
eine
können
klinische
fehlerhafte
oder
und
funktionelle
überschießende
Immunantwort hervorrufen, wie auch in der Darstellung zum „dry skin cycle“
beschrieben (Rawlings und Matts 2005). Zusammenfassend zeigt die
Altershaut chronisch inflammatorische Prozesse („inflammaging“) (Licastro et
al. 2005), vor allem an lichtexponierter Haut (Bosset et al. 2003).
Entzündungsprozesse können durch altersbedingte klinische (Xerosis),
strukturelle (Adnexen) oder funktionelle (EPB) Störungen hervorgerufen
werden und als „low grade inflammation“ chronifizieren (Licastro et al. 2005).
Die chronische Inflammation kann wiederum die klinische Erscheinung und
die Funktion der EPB zusätzlich negativ beeinflussen, wobei die exakten
Wechselwirkungen noch nicht definiert sind (Barland et al. 2006; Lu et al.
2006).
Zusammenfassend wurde deutlich, dass der Hautoberflächen-pH und SC-pH
durch unterschiedliche Faktoren beeinflusst wird. Diese Einflussfaktoren
lassen sich in exogene und endogene Faktoren einteilen. Zu den Exogenen
zählen
beispielsweise
Externa
(„rinse-off“
und
„leave-on“)
oder
Umwelteinflüsse. Endogene Faktoren umfassen Geschlecht, Hautphototyp,
zirkadianer Rhythmus, Topographie, Aktivität der Adnexen, Hauttemperatur
und Lebensalter (Parra und Paye 2003). Fluhr und Elias (2002) unterteilen
die endogenen Faktoren zusätzlich in eine krankheitsbedingte und nichtkrankheitsbedingte Beeinflussung. Zur krankheitsbedingten Erhöhung des
80
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
SC-pH kommt es im Zuge inflammatorischer Prozesse, wie z. B. Atopische
Dermatitis (Seidenari und Giusti 1995), seborrhoische Dermatitis (Beare et
al. 1958) oder Akne (Schürer und Bock 2008). Zudem wurde eine Erhöhung
des Hautoberflächen-pH bei Probanden mit „empfindlicher“ Haut ermittelt
(Seidenari et al. 1998).
Aufgrund der Möglichkeit zur exogenen Beeinflussung des pH-Wertes wurde
vielfach versucht die Funktion der EPB durch „Ansäuerung“, „Normalisierung“
oder „Aufrechterhaltung“ des SC-pH zu verbessern. Nachfolgend einige
Beispiele:
1. Die
Beeinflussung
eines
experimentell
erzeugten
alkalischen
Hautoberflächen-pH (pH 9,1) durch eine W/O-Emulsion mit einer
Wasserphase von pH 5,5 wurde untersucht:
der Hautoberflächen-pH
konnte nach 4 Stunden auf pH 8,9 gesenkt werden (Gottfreund und
Meyer 1998).
2. Durch „hyperacidification“ des SC mit Laktobion- und Glukonsäure auf
pH-Werte
von
knapp
unter
4
wurde
im
Mausmodell
die
Integrität/Kohäsion und Regeneration der EPB signifikant verbessert
(Hachem et al. 2010).
3. Bei jungen Probanden (20-35 Jahre) wurde die Applikation einer O/WEmulsion mit pH 3, 5 oder 8 über 5 Wochen beobachtet. Unter
Anwendung des pH 3,0-Produktes nahm der Hautoberflächen-pH ab von
etwa 5,5 auf < 5,0, wohingegen das pH 8,0-Produkt zu einer Anhebung
auf über 6,0 führte. Außerdem kam es durch das pH 8,0-Produkt zu
einem signifikanten Anstieg des TEWL, im Gegensatz dazu konnte der
TEWL durch das pH 3,0-Produkt signifikant vermindert werden. Die RHF
konnte durch die 2-malige tägliche Applikation über 5 Wochen durch alle
drei Testprodukte signifikant erhöht werden (Kim et al. 2009).
4. Buraczewska und Lodén (2005) verglichen den Effekt zweier O/WEmulsionen (pH 4,0 vs pH 7,5) auf die Regeneration der epidermalen
Barriere bei jungen Probanden (21-54 Jahre). Nach experimenteller
Barriereschädigung mit NLS am volaren Unterarm zeigten sich keine
81
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
signifikanten Unterschiede der epidermalen Regeneration zwischen den
Teststellen, behandelt mit dem pH 4,0- oder pH 7,5-Produkt.
5. Eine Osnabrücker Arbeitsgruppe konnte einen positiven Effekt topisch
applizierter Kohlensäure (CO2 imprägniertes Wasser, pH 5,4) auf den
Hautoberflächen-pH und der EPB nach kumulativer Irritation mit NLS
nachweisen (Bock 1998; Bock und Schwanitz 1998; Bock et al. 2004).
6. Die Aufrechterhaltung des physiologischen SC-pH beeinflusst bei
Inflammation (Atopische Dermatitis im Mausmodell) positiv die Funktion
der EPB. Die mit der Inflammation einhergehende Erhöhung des SC-pH
und damit veränderten Funktion der EPB konnte allein durch topische
Applikation von Laktobionsäure normalisiert werden (Hatano et al. 2009).
7. Bei älteren Probanden (57,6 ± 5,2 Jahre) mit trockener Haut kam es nach
4-wöchiger Applikation
zweier O/W-Emulsionen (Lotion und Creme,
pH 5,0) zu einer signifikanten Verkürzung der Alkalineutralisationszeit
(Meigel und Sepehrmanesh 1994).
8. Choi et al. (2007) verbesserten signifikant durch experimentelle
Normalisierung des erhöhten SC-pH bei moderat gealterten Mäusen die
Regeneration der EPB mit topisch applizierter Laktobionsäure.
Ein Großteil der am Markt erhältlichen Kosmetika haben einen pH-Wert von
6,0 (Wichers 2008). Analysiert wurden alle zwischen 2002 und 2008 in der
Fachzeitschrift „Cosmetics & Toiletries“ veröffentlichten Kosmetika nach
entsprechenden
Angaben.
Von
diesen
insgesamt
425
Formulierungsbeispielen für Hautpflege und Hautreinigung, gaben 106 (25%)
den pH-Wert an (Abb. II 16). Empfohlen wurde den pH-Wert für Hautpflegeund Hautreinigungsprodukte zwischen 4,0 und 5,0 einzustellen (Wichers
2008).
Buraczewska
und
Lodèn
(2005)
konnten
jedoch
keinen
unterschiedlichen Effekt auf die EPB zwischen einer O/W-Emulsion mit pH
4,0 und pH 7,5 zeigen. Sie weisen zudem darauf hin, dass viele
Pflegeprodukte gegen trockene Haut mit weltweiter Akzeptanz im pH-Bereich
von 7,0 bis 8,0 liegen.
82
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Abb. II 16: Anzahl der zwischen 2002 und 2008 veröffentlichten Formulierungen im
Verhältnis zum angegebenen pH-Wert (modifiziert nach Wichers 2008)
Insbesondere für die Altershaut kann jedoch die Aufrechterhaltung des
physiologischen
SC-pH
durch
entsprechende
Externa
von
zentraler
Bedeutung für die Funktion der EPB sein (Choi et al. 2007; Levin und
Maibach 2010; Blaak et al. 2011). Folgerichtig wird die wissenschaftliche
Bearbeitung dieser Fragestellung gefordert (Levin und Maibach 2010).
Unklar bleibt, ob Externa mit einem pH zwischen 3,5 und 5,5: (1) den
erhöhten Hautoberflächen-pH älterer Menschen normalisieren, (2) die
Funktion der EPB verbessern und (3) die Entstehung einer schweren
Xerosis im Alter vermeiden können. Hier setzt das vorliegende
Forschungsvorhaben an.
83
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
1.3.3 Kutane mikrobielle Besiedlung
1.3.3.1 Einleitung
Der menschliche Organismus besteht aus 1011 bis 1012 eukaryontischen
Zellen und trägt zusätzlich (innerlich und äußerlich) ca. 1013 bis 1014
prokaryontische Zellen, die körpereigene Flora (Geiss 2009a). Bereits
während der Geburt wird der Mensch mit Mikroorganismen besiedelt und lebt
ab diesem Zeitpunkt in einer mutualistischen Symbiose mit ihnen (Cogen et
al. 2008). Es handelt sich um ein biologisches Gleichgewicht, das sehr
empfindlich ist. Eine gestörte Homöostase der Hautflora
kann klinisch-
dermatologische Bedeutung erlangen (Grice und Segre 2011), wie z. B.
Atopische Dermatitis (Leung 2003), seborrhoische Dermatitis (Schwartz et al.
2006) oder Acne vulgaris (Zouboulis 2010).
Aktuell geht man von etwa 1500 verschiedenen Bakterienarten auf und in
unserem Körper aus (Geiss 2009a). Die Entwicklung kulturunabhängiger
(molekularbiologischer) Methoden zur mikrobiellen Bestimmung lieferte einen
völlig neuen Blick auf die Hautflora (Dekio et al. 2005). So konnten Gao et al.
(2007) von der Oberfläche des Unterarms durch die Klonierung der
16S-rRNA-Gene 182 OTUs (operational taxonomic units = Spezies-Level)
isolieren. Im Mittel identifizierten sie 48,0 ± 12,2 OTUs an der Unterarmhaut
pro Proband. Erst kürzlich wurde vom „U.S. National Institute of Health“ ein
Forschungsprojekt zur molekularbiologischen Bestimmung der Hautflora
initiiert. Im Rahmen diese Projektes isolierten Grice et al. (2008) 113
unterschiedliche OTUs aus unterschiedlichen Hautschichten am Unterarm.
Diese Ergebnisse offenbaren eine sehr hohe mikrobielle Vielfalt. Viele der
identifizierten OTUs sind nicht kultivierbar, d. h. nicht mit klassisch-kulturellen
Methoden nachzuweisen (Simmering und Breves 2009). Der Großteil (etwa
80%) der molekularbiologisch nachgewiesenen Spezies korrespondiert
jedoch mit den kulturbasierten Keimen (Dekio et al. 2005; Gao et al. 2007).
Im Folgenden werden sowohl die Ergebnisse aus kulturbasierten Studien, als
auch die aktuellen Erkenntnisse molekularbiologischer Analysen diskutiert.
84
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
1.3.3.2 Vertreter der Hautflora
Die
vorliegende
Arbeit
orientiert
sich
bei
der
Bezeichnung
der
Mikroorganismen auf „Bergey´s Manual of Systematic Bacteriology“ (Garrity
et al. 2004). Eine periodische Aktualisierung gültig beschriebener Taxa von
Prokaryonten findet sich auf der Internetseite des „Bergey´s Manual Trust“35.
Prinzipiell lässt sich die bakterielle und mikrobielle Besiedlung der Haut in
residente
(Normal-
oder
Standortflora),
transiente
(Anflug-
oder
Durchgangskeime) und temporäre Flora (Assoziierte Flora) einteilen (Price
1938; Roth und James 1989). Die residente mikrobielle Besiedlung der Haut
unterliegt
Einflussfaktoren36,
zahlreichen
somit
unterscheidet
sich
beispielsweise die Zusammensetzung der Hautflora je nach Hautbereich
erheblich. Es lässt sich jedoch ein generelles mikrobielles Spektrum ableiten.
Diese typischen bakteriellen Vertreter der Hautflora sind in
Tab. II 8
dargestellt.
Die
grampositiven
Staphylokokken
gehören
zur
Familie
der
Micrococcaceae. Man unterscheidet die koagulase-positiven von den
koagulase-negativen Staphylokokken (KNS)37 (Noble 1969). KNS gehören
zur Standortflora und sind die quantitativ bedeutsamsten Keime der
menschlichen Haut (Roth und James 1989; Cogen et al. 2008). Wichtige
Vertreter sind: Staphylococcus epidermidis, S. hominis und S. saprophyticus.
S.
epidermidis
macht
über
50%
aller
vom
Integument
isolierten
Staphylokokken aus (Roth und James 1989). KNS sind grundsätzlich nicht
pathogen, können aber bei immungeschwächten Menschen klinische
Relevanz erlangen (Cogen et al. 2008). So ist die Problematik nosokomialer
Infektionen unter immunsuppressiver Therapie (Winston et al. 1983) oder bei
Frühgeborenen (Fleer und Verhoef 1986) lange bekannt. Außerdem wird S.
epidermidis, aufgrund seiner Kunststoffaffinität, häufig aus Infektionen
isoliert, die im Zusammenhang mit Venenverweilkanülen oder Kathetern
stehen (Tacconelli et al. 1997).
35
s. URL: http://www.bergeys.org/index.html
s. Theoretischer Teil: II 1.3.3.3 Einflussfaktoren
37
s. Experimenteller Teil: III 1.3.3 Keimidentifizierung
36
85
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Tab. II 8: Zusammensetzung der residenten bakteriellen Hautflora (kulturbasierte
Identifizierung) (modifiziert nach Chiller et al. 2001)
Gattung
Art
Gram (+)
Staphylococcus
S. epidermidis
S. hominis
S. capitis
S. midis
S. warneri
S. saprophyticus
S. cohnii
S. xylosus
S. simulans
S. saccharolyticus
Micrococcus
M. luteus
M. lylae
M. sedentarius
M. agieis
Kocuria
K. [Micrococcus] rosea
K. [Micrococcus] kristinae
K. [Micrococcus] varians
Dermacoccus
D. [Micrococcus] nishinomiyaensis
Kytococcus
K. [Micrococcus] sedentarius
Corynebacterium
C. minutissimum
C. tenius
C. xerosis
C. jeikeium
Propionibacterium
P. acnes
P. granulosum
P. avidum
Dermabacter
Brevibacterium
[…] :
Rhodococcus
Gram (-)
Acinetobacter
nicht mehr valide Bezeichnungen (Becker und Peters 2009)
Von den Koagulase-positiven hat nur S. aureus für den Menschen klinische
Relevanz, andere koagulase-positive Staphylokokken sind tieradaptiert
(Becker und Peters 2009). S. aureus wird als temporärer Hautkeim
klassifiziert und kommt physiologisch z. B. in den oberen Atemwegen vor
(Roth und James 1989). Im Gegensatz zu den KNS weist S. aureus diverse
Pathogenitätsfaktoren auf, durch die er Furunkel, Karbunkel, Abszesse und
Wundinfektionen
verursachen
kann
(Noble
1998).
S.
aureus
kann
86
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
inflammatorische Prozesse aufrecht erhalten und/oder verstärken, z. B. bei
Atopische Dermatitis (Abeck und Mempel 1998). Die Resistenzentwicklung
von Keimen stellt für die Medizin eine gegenwärtige und zukünftige zentrale
Herausforderung dar. Nosokomiale Infektionen mit Methicillin-resistenten S.
aureus (MRSA) ist weltweit ein schwerwiegendes medizinisches und
gesundheitsökonomisches
Problem
(Allegranzi
et
al.
2011).
In
Langzeitpflegeheimen ist das Vorkommen multiresistenter Erreger, wie z. B.
MRSA, ein zunehmendes Problem (Mohr Edokpolo 2011). Die Prävalenz von
MRSA in deutschen Altenpflegeheimen erreicht annähernd die Werte
deutscher Krankenhäuser, obwohl der Einsatz von Antibiotika seltener und
somit der Selektionsdruck für Keime in Altenpflegeheimen geringer ist
(Neuhaus et al. 2002; Neuhaus et al. 2003). Erklärt werden kann diese
Tatsache mit dem erhöhten Risikoprofil geriatrischer Patienten für MRSAInfektion.
Ältere
vorangegangene
Menschen
weisen
mehr
Krankenhausaufenthalte,
Risikofaktoren
Dekubiti,
auf,
wie
Dauerkatheter,
Multimorbidität, Durchblutungsstörungen und verminderte Immunabwehr
(Füssle und Sziegoleit 2004; Elkeles und Just 2006).
Staphylokokken wachsen optimal in einem Temperaturbereich von 30 bis
37°C und zeigen eine große Salztoleranz (Peters und Pulverer 1994).
Kürzlich konnte gezeigt werden, dass Staphylokokken feuchte Hautareale,
wie Bauchnabel, Axilla, Glutealfalte, Fußsohle, Kniekehle und Ellenbeuge,
bevorzugen (Grice et al. 2009). Nach Peters und Pulverer (1994) besitzen
Staphylokokken jedoch eine hohe Toleranz gegenüber Feuchtigkeitsmangel
und kommen z. B. auch unter xerotischen Bedingungen auf der Haut vor.
Ebenfalls zur Familie Micrococcaceae gehören Mikrokokken, wie z. B.
Micrococcus luteus oder M. lylae. Eine Gegenüberstellung der aktuellen und
alten Taxonomie der Mikrokokken liefert Becker (2011). Die menschliche
Haut ist beinahe ebenso stark von Mikrokokken wie von Staphylokokken
besiedelt (Roth und James 1989). Etwa 90 bis 95% der Menschen sind von
Mikrokokken besiedelt (Becker 2011). Micrococcus spp. (species pluralis)
sind sehr selten pathogen, können aber bei immundefizienten Patienten
87
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Hautinfektionen hervorrufen (Smith et al. 1999). Außerdem wurden
Mikrokokken bei akuter Cholezystitis (Ma et al. 2005) oder Pneumonien
(Adang et al. 1992) isoliert. Die Wachstumsbedingungen von Mikrokokken
sind vergleichbar mit denen von Staphylokokken (Becker und Peters 2009;
Becker 2011).
Die ebenfalls zur residenten Flora gehörenden koryneforme Bakterien
werden unterteilt in Korynebakterien, Brevibakterien und Propionibakterien
(Korting et al. 1988). Corynebacterium spp. sind obligat aerobe, grampositive
bis gramlabile Stäbchenbakterien. Als residente Vertreter sind C. xerosis, C.
minutissimum oder C. jeikeium zu nennen (Chiller et al. 2001). Diese Keime
sind nicht pathogen, wobei jedoch C. jeikeium bei immungeschwächten
Patienten Infektionen hervorrufen kann (Coyle und Lipsky 1990). Überdies ist
C. jeikeium gegen eine Vielzahl von Antibiotika resistent (Roth und James
1989; Cogen et al. 2008).
Brevibakterien sind obligat aerobe, unbeweglich, grampositive Bakterien.
Brevibacterium epidermidis kommt hauptsächlich an unbehaarter, feuchter
Haut, wie z. B. den Zehenzwischenräumen vor. Klinisch unbedeutend, sind
sie jedoch für den unangenehmen „Fußgeruch“ verantwortlich (Roth und
James 1989; Chiller et al. 2001).
Propionibacterium
spp.
sind
anaerobe,
sporenlose,
grampositive
Stäbchenbakterien. Der wichtigste residente Vertreter ist P. acnes, der vor
allem in den Haarfollikeln und den Talgdrüsen vorkommt (Chiller et al. 2001).
Die bevorzugten Hautbereiche von P. acnes sind die Kopfhaut, die Stirn und
der Rücken (Roth und James 1989). Klinische Relevanz erlangt P. acnes
durch seine Bedeutung im Infektionsprozess bei Akneerkrankungen, wie
z. B. Acne vulgaris (Williams et al. 2012), verbunden mit einer zunehmenden
Resistenz gegenüber Antibiotika (Coates et al. 2002). Weitere residente
Arten sind P. granulosum und P. avidum. Beide Arten besitzen keine
klinische Relevanz (Chiller et al. 2001).
88
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
In weitaus geringerer Dichte kommen Angehörige der Gattung Acinetobacter
auf der menschlichen Haut vor. Acinetobacter spp. galten lange Zeit als
einzige gramnegative Vertreter der residenten Flora (Chiller et al. 2001).
Neue Erkenntnisse weisen jedoch daraufhin, dass Acinetobacter spp. nicht
die einzigen gramnegativen Vertreter der menschlichen Hautflora sind.
Untersuchungen von Grice et al. (2008) deuten an, dass auch Keime der
Gattung Pseudomonas in der Ellenbeuge als residente Keime vorkommen.
Keime der Gattung Acinetobacter, wie z. B. A. baumannii können sehr gut
auf trockener Haut existieren, zeigen aber ein weitaus stärkeres Wachstum
in feuchten Hautarealen. Daher sind Acinetobacter spp. vor allem im
Sommer gehäuft zu isolieren (Roth und James 1989). Für gesunde
Menschen sind diese Keime selten pathogen, wohingegen sie für
barrieregeschädigte
oder
verwundete
Patienten,
wie
z. B.
Brandtraumatisierte, sehr problematisch werden können (Azimi et al. 2011;
Gupta et al. 2011). Außerdem ist ein verstärktes Vorkommen multiresistenter
Stämme von A. baumannii in Krankenhäusern zu beobachten (Mihu und
Martinez 2011) .
Die residente Mykoflora der menschlichen Haut setzt sich zusammen aus
den Gattungen Candida und Malassezia (Charbonneau et al. 2010). Candida
albicans ist zwar ein seltener Vertreter der residenten Flora (Grice und Segre
2011) besitzt jedoch große klinische Bedeutung bei immungeschwächten
Patienten, Diabetikern oder bei Psoriasis und Atopische Dermatitis (Roth und
James 1989). Außerdem treten Hautinfektionen durch C. albicans häufig bei
älteren Menschen auf (Norman 2003b; Weinberg und Scheinfeld 2003).
Der häufigste residente Vertreter der Mykoflora ist die Gattung Malassezia
(Paulino et al. 2006), isolierbar bei 70 bis 80% der gesunden Erwachsenen
(Ahn 1998). Dominierende Spezies gesunder Haut sind Malassezia globosa
und M. symbodialis (Nakabayashi et al. 2000). Klinische Relevanz kann die
Hefepilzgattung beispielsweise durch Infektionen der Haarfollikel bei
immungeschwächten, aber auch bei immunkompetenten Menschen erlangen
(Marques et al. 2012).
89
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
1.3.3.3 Einflussfaktoren
Die Hautflora wird exogen und endogen beeinflusst. In Abb. II 17 werden die
unterschiedlichen Einflussfaktoren dargestellt. Nachfolgend werden lediglich
die Faktoren näher beleuchtet, die für die vorliegende Arbeit von zentraler
Bedeutung sind.
Abb. II 17: Einflussfaktoren der Hautflora (Grice und Segre 2011)
Das Integument des Menschen zeigt erhebliche lokalisationsabhänge
Unterschiede (Abb. II 18) im Hinblick auf die mikrobielle Besiedlung (Grice
und Segre 2011). Lokalisationsabhängige (topographisch, intraindividuell)
Unterschiede zeigen sich quantitativ und qualitativ (Röckl und Müller 1959;
Beetz 1972; Kligman et al. 1976; Hartmann et al. 1986; Grice et al. 2009).
Feuchte/fettige Hautareale, wie z. B. die Achselregion oder die Stirn, weisen
eine höhere Keimdichte auf (106-107 Keime/cm2), wohingegen trockene
Hautbereiche, wie z. B. der Rumpf oder der Unterarm, eine niedrigere
Keimdichte (102-103 Keime/cm2) und Keimvielfalt zeigen (Kligman et al.
1976).
Qualitativ
unterscheiden
sich
die
Hautbereiche,
wie
z. B.
Hornzellschicht, vitale Epidermis, Haarfollikel, Talgdrüsenfollikel, ekkrine und
apokrine
Schweißdrüsen,
Hautbereiche
mit
ebenfalls
ähnlichen
erheblich
(Grice
anatomischen
et
al.
2009).
Gegebenheiten
(Talgdrüsendichte, Schweißdrüsendichte, kutanes Mikrorelief, Häufigkeit der
Sonnenexposition) weisen ein vergleichbares Keimspektrum auf (Fredericks
2001).
90
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Abb. II 18: Lokalisationsabhängigkeit der bakteriellen Hautflora (Grice et al. 2009)
91
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Bekannt sind zudem erhebliche interindividuelle Unterschiede (Gao et al.
2007; Fierer et al. 2008; Grice et al. 2009). Die interindividuellen Differenzen
zwischen vergleichbaren Hautarealen scheinen ein wenig größer zu sein als
die intraindividuellen Differenzen. Die Übereinstimmung von Keimen
zwischen
den
Händen
eines Individuums
liegt
bei
17%
und
die
entsprechende interindividuelle Übereinstimmung bei 13% (Fierer et al.
2008). Zusammenfassend verdeutlichen diese prozentualen Werte die
Vielfalt inter- und intraindividueller Variationen (Grice und Segre 2011).
Kürzlich erst wurde die Bedeutung der Wirtsgene für die spezifische
mikrobielle Besiedlung der Haut durch molekularbiologische Analysen im
Mausmodell bekräftigt (Srinivas et al. 2012).
Darüberhinaus bestehen geschlechtsspezifische Unterschiede (Marples
1982; Fierer et al. 2008). Verantwortlich gemacht werden dafür differierende
Schweiß-, Sebum- und Hormonproduktion von Männer und Frauen (Roth
und James 1989; Grice und Segre 2011). Die Datenlage bezüglich
Keimdichte und Keimdiversität ist jedoch uneinheitlich. Einerseits liegen
Daten vor, die auf eine höhere Artenvielfalt und Keimzahl bei Männern
hindeuten (Marples 1982). Andererseits berichten Fierer et al. (2008) von
einer signifikant größeren bakteriellen Diversität an den Händen von Frauen
im Vergleich zu Männern.
Es ist allgemein anerkannt, dass die mikrobielle Besiedlung der Haut
altersabhängigen Veränderungen unterliegt (Korting et al. 1988; Roth und
James 1989; Cogen et al. 2008; Baumann et al. 2009; Charbonneau et al.
2010;
Grice
und
Segre
2011).
Die
hier
vorgestellten
Ergebnisse
altersabhängiger Veränderungen basieren ausschließlich auf kulturbasierten
Untersuchungen, denn nach Wissen des Autors liegen aktuell keine
entsprechenden molekularbiologischen Analysen vor. Das Vorkommen der
Hautkeime hängt hauptsächlich von drei Faktoren ab: (1) Nährstoffangebot,
(2) Talgproduktion und (3) Hautfeuchtigkeitsgrad (Korting et al. 1988). Vor
diesem Hintergrund erscheinen altersbedingte Veränderung der mikrobiellen
Besiedlung logisch, da diese Faktoren, wie in vorausgegangen Abschnitten
92
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
beschrieben, altersabhängig vermindert sind. In Bezug auf P. acnes konnte
an der Stirn ein Anstieg der Keimzahl bis zum 20. Lebensjahr nachgewiesen
werden. Ab dem 20. Lebensjahr ist die Keimzahl stabil hoch und vermindert
sich erst ab dem 70. Lebensjahr. Die Gesamtheit der Aerobier zeigte in
dieser
Studie
ein
vergleichbares
Wachstumsverhalten,
d. h.
eine
Keimverminderung im Alter (Leyden et al. 1975). In einer älteren Studie
wurden
bei
über
60-jährigen
geriatrischen
Patienten
vor
allem
Korynebakterien und Streptokokken isoliert. Außerdem wurden in der
geriatrischen Gruppe signifikant gehäuft Hefepilze, wie z. B. C. albicans
isoliert. Staphylokokken und Mikrokokken konnten in allen Altersschichten in
vergleichbarer Häufung isoliert werden (Sommerville 1969). Bei älteren
Menschen ist die Sebumproduktion reduziert, wodurch eine Verminderung
der Anzahl von den Hautkeimen erklärt werden kann, die ein „lipidreiches“
Milieu bevorzugen, wie z. B. P. acnes, P. granulosum oder P. orbiculare
(Roth und James 1989). Andere Autoren berichten von 25% höherer
Kolonisation bei über 65-jährigen durch Proteus mirabilis und Pseudomonas
aeruginosa im Vergleich zum jüngeren Kollektiv (Lertzman und Gaspari
1996). Altershaut ist anfälliger für bakterielle und mykotische Infektionen
(Charbonneau et al. 2010). Insbesondere S. aureus und β-hämolysierende
Streptokokken der Gruppe A (Viridans-Streptokokken) sind für bakterielle
Hautinfektionen
bei
geriatrischen
Patienten
verantwortlich.
Häufige
mykotische Hauterkrankungen im Alter sind Canditiden, Tinea pedis, Tinea
cruris und Onychomykose (Norman 2003b). Altersbedingte Veränderungen
der mikrobiellen Besiedlung zeigen sich zum einen (qualitativ) durch eine
veränderte Zusammensetzung der Keime und zum anderen (quantitativ)
durch eine generell reduzierte residente Flora, bedingt durch verminderte
Schweiß- und Sebumproduktion, sowie einer reduzierten RHF (Leyden et al.
1975). Dennoch sind die altersbedingten Veränderungen der Hautflora,
insbesondere im hohen Alter, bis heute nicht ausreichend untersucht
(Baumann et al. 2009; Charbonneau et al. 2010).
Die Bedeutung des Hautoberflächen-pH für die Hautflora ist lange bekannt
(Di Nardo und Gallo 2006; Ansari 2009), bereits in den 1920er und 1930er
93
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
Jahren wurde das Konzept vom „Säuremantel“ entwickelt (Schade und
Marchionini 1928a; Schade und Marchionini 1928b; Marchionini und
Hausknecht 1938). Die Einflussstärke des pH-Wertes wurde in vitro durch
mikrobiologische Kultur und in vivo durch klinische Studien bewertet. Durch
Pillsbury und Rebell (1952) wurde in vitro belegt, dass ein pH von 3,8
bakteriostatisch wirkt. S. epidermidis wuchs in Kultur bei einem pH von 5,5
vergleichbar einem pH von 7,5, während bei einem pH von 8,5 das
Wachstum signifikant vermindert war (Korting et al. 1992). Dagegen wiesen
Lambers et al. (2006) in vitro für S. epidermidis eine erhöhte Wachstumsrate
bei pH 4,7 im Vergleich zu pH 7,0 nach. Im Gegensatz dazu, war das
Wachstum von S. aureus bei pH 4,7 stark inhibiert. S. aureus vermehrt sich
bei einem pH von 7,5 optimal. Eine starke Inhibition des Wachstums trat erst
im leicht sauren Bereich ab pH 5,5 ein (Iandolo et al. 1964). Untersuchungen
von Korting et al. (1987a) und Röckl et al. (1957) berichten von
vergleichbaren Ergebnissen. Der ideale pH-Wert für das Wachstum von P.
acnes liegt zwischen pH 6,0 und 7,0. Ab einem pH-Wert von < 5,5 ist das
Wachstum von P. acnes stark reduziert (Korting et al. 1987a; Korting et al.
1992). Lukacs et al. (1995) beschreiben für B. epidermidis ein stabiles
Wachstum zwischen pH 5,5 und 8,5. Bei pH-Werten < pH 5,0 tritt eine
Inhibition der Keimvermehrung ein.
In vivo konnte durch eine „cross-over“ Studie gezeigt werden, dass
kurzfristige und wiederholende Waschung mit einer alkalischen Seife im
Vergleich zu einem Waschsyndet (pH 5,5) den Hautoberflächen-pH
signifikant erhöht. Außerdem veränderte sich die residente Flora unter
Anwendung beider Produkte. Durch Anwendung der Seife nahm die
Wachstumsrate von P. acnes zu, unter der 4-wöchigen Anwendung des
Waschsyndets ab (Korting et al. 1987b). Darauf aufbauend wurden von
derselben Arbeitsgruppe weitere Studien initiiert. Es wurden chemisch
identische Waschsyndets mit unterschiedlichem pH-Wert verglichen: pH 5,5
vs 7,0 (Korting et al. 1990) und pH 5,5 vs 8,5 (Korting et al. 1991a).
Hautwaschungen
erhöhen
den
Hautoberflächen-pH.
Bei
Anwendung
neutraler bzw. alkalischer Produkte ist der Effekt stärker. Zudem zeigte sich
94
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
eine Beeinflussung der residenten Flora durch waschinduzierte pHVeränderungen, vor allem bei P. acnes.
Darüberhinaus wurden Studien mit dem Ziel durchgeführt, den Einfluss
saurer Externa auf die mikrobielle Besiedlung unter pathologischen
Bedingungen zu analysieren. Beispielsweise ist ein positiver Effekt saurer
Syndets auf das klinische Bild leichter Acne papulo-pustulosa beschrieben
(Korting et al. 1995). Bei Hemiplegiepatienten konnte die Hautflora unter
Anwendung eines speziellen Mineralwassers (pH 2,0) positiv beeinflusst
werden (Kurabayashi et al. 2002). Nach Runeman et al. (2000) ist die
Virulenz, gemessen am klinischen Bild der entzündlichen Läsionen, von C.
albicans nach Applikation einer Pufferlösung von pH 6,0 erhöht im Vergleich
zu pH 4,5. Dieses Ergebnis wurde interpretiert als positive Korrelation
zwischen okklusionsbedingter pH-Erhöhung und der Virulenz von C.
albicans. Zudem wurden erhöhte Wachstumsraten gramnegativer Keime bei
okklusionsinduzierter Erhöhung des Hautoberflächen-pH und der RHF
beschrieben (Aly et al. 1978). Lambers et al. (2006) konnten darüberhinaus
zeigen, dass die Dissoziation der residenten Flora von der Hautoberfläche
nach topischer Applikation einer alkalischen Testlösung (pH 11,0) auf dem
Unterarm größer ist als nach Applikation einer leicht sauren (pH 3,0) Lösung.
Die Autoren konnten dadurch eine frühe Arbeit bestätigen (Arnold 1942) und
schlussfolgern, dass die Adhäsion residenter Keime unter physiologischen
pH-Bedingungen optimal ist und dadurch die Homöostase der mikrobiellen
Besiedlung
stabilisiert
wird.
Zudem
ist
die
residente
Flora
durch
Sezernierung antimikrobieller Substanzen an der Abwehr pathogener Keime
beteiligt (Braff und Gallo 2006). Physiologische pH-Bedingungen an der
Hautoberfläche scheinen die Produktion und Aktivität dieser antimikrobiellen
Peptide und Lipide zu verstärken (Ansari 2009).
Unabhängig vom pH-Wert beeinflussen Externa die mikrobielle Besiedlung
der Haut (Holland und Bojar 2002). Temporäre und transiente Keime lassen
sich bereits durch einfache Waschung entfernen, während die Residentflora
gegenüber diesen Einflüssen stabil bleibt („host resistence“) (Hartmann
95
II Theoretischer Teil
1 Die Altershaut
1978). Ein interessantes, aber noch nicht ausreichend untersuchtes Feld ist
die aktuell diskutierte Anwendung prä- und probiotischer Kosmetika. Sie
können zur Stabilisierung der residenten Flora und/oder zur Abwehr
pathogener Keime eingesetzt werden (Bockmühl et al. 2007; Krutmann 2009;
Simmering und Breves 2009).
Von den beschriebenen Einflussfaktoren sind der Hautoberflächen-pH und
das Lebensalter von zentraler Bedeutung für die vorliegende Arbeit.
Veränderungen dieser beiden Faktoren können die Bedingungen für
residente Keime beeinträchtigen und folglich die Bedingungen für pathogene
Keime verbessern, denn die residente Flora schützt vor einer Hautbesiedlung
durch pathogene Mikroorganismen. Diese Schutzwirkung basiert auf (1)
Nahrungskonkurrenz, (2) der Konkurrenz um Rezeptoren zur Adhäsion, (3)
der Bildung eines ungünstigen Milieus für pathogene Keime, z. B. über pHErniedrigung durch bakterielle Stoffwechselendprodukte, (4) der Stimulation
des Immunsystems, durch kontinuierliche Antigenpräsentation und (5) der
Bildung natürlicher Antikörper durch Kreuzreaktionen (Mittermayer 1994).
Zusammenfassend konnte in vitro und in vivo nachgewiesen werden, dass
Wachstum
und
Adhäsion
residenter,
transienter
und
temporärer
Mikroorganismen vom Hautoberflächen-pH beeinflusst wird. Möglicherweise
korreliert der erhöhte Hautoberflächen-pH von über 70-jährigen negativ mit
dem Wachstum und der Adhäsion der residenten Flora. Positiv scheint der
Hautoberflächen-pH dagegen mit dem Wachstum pathogener Keime zu
korrelieren.
Unklar bleibt, ob Externa mit einem pH zwischen 3,5 und 5,5: (1) den
erhöhten Hautoberflächen-pH im Alter normalisieren, (2) die residente
Flora stabilisieren, (3) das Vorkommen pathogener Keime reduzieren
und (4) das klinische Bild der Altershaut verbessern. Hier setzt das
Forschungsvorhaben der vorliegenden Arbeit an.
96
II Theoretischer Teil
2
2 Forschungshypothesen
Forschungshypothesen
Die Altershaut weist im Vergleich zur Haut jüngerer Menschen höhere pHWerte und eine eingeschränkte Pufferkapazität auf (Zlotogorski 1987; Thune
et al. 1988; Wilhelm et al. 1991; Laufer und Dikstein 1996; Choi et al. 2007;
Man et al. 2009). Der Hautoberflächen-pH ist durch Externa, wie z. B.
Wasser (Gfatter et al. 1997; Lambers et al. 2006), Seifen (Korting et al. 1990;
Gfatter et al. 1997; Barel et al. 2001; Gunathilake et al. 2007) und weitere
kosmetische Produkte (Wickett und Trobaugh 1990; Stenzaly-Achtert et al.
2000; Kim et al. 2009) beeinflussbar.
Hypothetisch könnten Externa mit einem pH von 3,5 bis 5,5 den erhöhten
Hautoberflächen-pH bei Hochbetagten herabsetzen.
Die Regeneration der epidermalen Barriere ist bei einem neutralem SC-pH
verlangsamt (Mauro et al. 1998). Ebenso negativ wirkt sich ein neutraler bzw.
leicht alkalischer SC-pH auf die Integrität und Kohäsion der epidermalen
Barriere aus (Hachem et al. 2003). Die Regeneration, Integrität und Kohäsion
der epidermalen Barriere bei Hochbetagten ist gestört (Ghadially et al. 1995;
Ghadially et al. 1996; Choi et al. 2007). Zudem liegt eine gesteigerte
Empfindlichkeit
gegenüber
Kontaktnoxen
und
Reinigungsmitteln
bei
unzureichenden Alkalineutralisationsfähigkeit vor (Raab 1990). Klinisch
betrachtet ist die verminderte epidermale Barrierefunktion eine wesentliche
Ursache für die hohe Prävalenz der Xerosis im Alter (Barland et al. 2005;
Barco und Giménez-Arnau 2008).
Hypothetisch besteht ein Zusammenhang zwischen dem erhöhten pH-Wert
der Altershaut, der verminderten Funktion der EPB und der hohen Prävalenz
der Xerosis.
Ein physiologischer Hautoberflächen-pH wirkt sich positiv auf Wachstum und
Adhäsion der residenten Flora und negativ auf das Wachstum pathogener
Keime aus. Die Altershaut zeigt eine generell verminderte Normalflora und ist
97
II Theoretischer Teil
2 Forschungshypothesen
häufiger von Hautinfektionen durch pathogene Bakterien oder Pilze betroffen
als die Haut von jüngeren Menschen.
Hypothetisch besteht ein Zusammenhang zwischen dem erhöhten pH-Wert
der Altershaut, der verminderten Residentflora und der Neigung zu
Hautinfektionen.
Zusammenfassend könnte eine kurz- und langfristige Anwendung von
auf pH 3,5 bis 5,5 eingestellte Externa den erhöhten HautoberflächenpH der Hochbetagtenhaut normalisieren (physiologisch: pH 4,5 bis 5,0)
stabilisieren. Dadurch könnte die Regeneration, Integrität und Kohäsion
der epidermalen Barriere verbessert, die Residentflora stabilisiert und
die Abwehr pathogener Keime begünstigt werden. Ferner könnte eine
entsprechende Anwendung der Xerosis entgegenwirken.
98
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
III
Experimenteller Teil
1
Untersuchungsmethoden
Im Rahmen des Forschungsprojektes „Hautpflege für Hochbetagte“ wurden
unterschiedliche
Untersuchungsmethoden
angewendet:
Klinische
(dermatologische), biophysikalische (hautphysiologische) und dermatomikrobiologische Methoden. Das Forschungsprojekt wurde in Vor- und
Hauptuntersuchungen gegliedert. Die Voruntersuchungen dienten der ersten
Orientierung
und
als
Planungsgrundlage
für
die
nachfolgenden
Hauptuntersuchungen (Abb. III 1).
Abb. III 1: Projektstruktur: „Hautpflege für Hochbetagte“
99
III Experimenteller Teil
1.1
1 Untersuchungsmethoden
Klinische Untersuchungen
85% aller älteren Menschen leiden unter dem klinischen Zustand der Xerosis
(Beauregard und Gilchrest 1987). Das Ausmaß xerotischer Altershaut
korreliert umgekehrt proportional zur Funktion der EPB (Barco und GiménezArnau 2008). Aus diesem Grund steht die Beurteilung der Hauttrockenheit im
Fokus der klinischen Untersuchung dieser Arbeit. Die Methoden zur
Bewertung
der
Xerosis
beinhalten
sowohl
objektive,
wie
z. B.
biophysikalische, als auch subjektive Methoden (Byrne 2010). Der klinischen
(visuellen) Beurteilung von Hautzuständen wird jedoch fehlende Objektivität
und Reproduzierbarkeit unterstellt (Agner 1995). Vor diesem Hintergrund,
wurde durch die EEMCO eine Leitlinie zur Beurteilung der Xerosis und
Ichthyosis veröffentlicht (Serup 1995). Diese Evaluierungsmethode wird auch
von Autoren außerhalb der EEMCO empfohlen (Piérard-Franchimont und
Piérard 2002; Byrne 2010). Die Leitlinie unterteilt das visuelle Scoring in drei
Stufen:
Level A: Beurteilung der Hauttrockenheit durch den Patienten bzw.
Probanden selbst über eine visuelle Analogskala mit den Endpunkten „keine
trockene Haut“ und „extrem trockene Haut“.
Level
B:
Beurteilung
der
Hauttrockenheit
durch
einen
Experten
(Dermatologen). Die Beurteilung ist hierbei beschränkt auf eine Hautregion
bzw. ein Testareal.
Level
C:
Beurteilung
der
Hauttrockenheit
durch
einen
Experten
(Dermatologen). Die Beurteilung umfasst hierbei das gesamte Integument.
Für die vorliegende Studie wurde eine visuelle Beurteilung des ganzen
Integuments (Level C) durchgeführt. Das Scoring nach Level C wird als „Dry
Skin/Ichthyosis Area and Severity Index (DASI)“ bezeichnet und wurde in
Anlehnung an den „Psoriasis Area and Severity Index“ (Frederiksson und
Pettersson 1978) entwickelt. Es wird der Schweregrad (severity) der
folgenden klinischen Zeichen bewertet: Schuppung (scaling), Rauigkeit
(roughness), Fissuren (fissures) und Rötung (redness).
100
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Diese vier Zeichen werden nach ihrer Ausprägung bewertet: 0 = nicht
vorhanden
(absent),
1 = leicht
(slight),
2 = mittelmäßig
(moderate),
3 = schwer (severe) und 4 = sehr schwer, ekzematös (very severe with
eczema).
Nach diesen Kriterien wird das gesamte Integument untersucht und dabei in
die Bereiche Kopf/Nacken (10% des Integuments), Obere Extremitäten (20%
des Integuments), Rumpf (30% des Integuments) und Untere Extremitäten
(40% des Integuments) eingeteilt. Die entsprechenden Daten wurden in
einem speziell erstellten Datenerfassungsprotokoll38 notiert. Die Summe des
Schweregrads aller klinischen Zeichen wird mit der entsprechenden
prozentualen Gewichtung der Körperregion multipliziert. Der DASI ist die
Summe aller vier Regionen und kann folglich maximal 1600 betragen. Im
Ergebnissteil werden sowohl der DASI als auch die Veränderung des DASI
(delta-DASI) dargestellt. Der Leitlinie folgend wurde die Untersuchung durch
einen geschulten Untersucher („expert“), d. h. durch eine Dermatologin (apl.
Prof. Dr. med. Nanna Y. Schürer) durchgeführt.
1.2
Biophysikalische Untersuchungen
Die rasche Entwicklung der Gerätetechnologie und insbesondere der
Mikroelektronik
haben
dazu
geführt,
dass
biophysikalische
(hautphysiologische) Messmethoden in den letzten Jahren zunehmend an
Bedeutung gewonnen haben. Verstärkt wurde die Bedeutung durch die stark
verbesserte Handhabbarkeit der Messgeräte (Berardesca und Distante 1996;
Corcuff und Pierard 1998; Zuang und Berardesca 1998; John 2001).
Biophysikalische Messmethoden sind für die Untersuchten wenig belastend,
da es sich um nicht-invasive Messmethoden handelt, d. h. sie führen nicht zu
Verletzungen bzw. Schädigungen der Körpers (John 2001). Ein weiterer
Vorteil im Vergleich zu invasiven Verfahren, wie z. B. histologischen
Untersuchungen, liegt darin, dass die Dynamik von Schädigungs- bzw.
38
s. Anhang: VIII 5.2 Datenerfassungsprotokolle
101
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Regenerationsvorgängen erfasst werden kann, wohingegen beispielsweise
Biopsien immer nur Momentaufnahmen einer Reaktionskinetik darstellen
(Fartasch et al. 1993b; Frosch und Kligmann 1993; Schwanitz 1993; Bock
1998). Darüber hinaus lassen sich mittels biophysikalischer Untersuchungen
morphologische und physiologische Veränderungen der Haut erfassen,
bevor sie dem menschlichen Auge zugänglich sind, also bereits in der
subklinischen Phase (Elsner et al. 1998; Hanau et al. 2003). Außerdem
liefern sie im Gegensatz zu einer klinischen Beurteilung objektive,
quantifizierbare, parametrisch messbare und reproduzierbare Ergebnisse
(Zuang et al. 1997).
Anwendung finden die verschiedenen biophysikalischen Messmethoden bei
berufsdermatologischen Fragestellungen (Coenraads et al. 1986; Fartasch et
al. 1993b; John 2001), im Rahmen der individuellen Empfindlichkeitsprüfung
(Coenraads et al. 1986; Pinnagoda et al. 1989a; Agner 1996; Berardesca
und
Distante
1996),
bei
der
Beurteilung
des
irritativen
Potentials
verschiedener Stoffe (van der Valk et al. 1984; Fartasch et al. 1993b) oder
zur Differenzierung von irritativen und kontaktallergischen Reaktionen (Serup
und
Staberg
1987;
Staberg
und
Serup
1988).
Überdies
werden
hautphysiologische Untersuchungen eingesetzt, um z. B. die Funktion der
EPB zu bewerten (Ghadially et al. 1995; Hachem et al. 2003; Voegeli et al.
2008; Gunathilake et al. 2009). Die dermatokosmetische Forschung überprüft
mittels biophysikalischer Verfahren die Hautverträglichkeit und Wirksamkeit
von Kosmetika, wie z. B. Hautschutzprodukte (Schlüter-Wigger und Elsner
1996; Fartasch et al. 1998), Hautpflegeprodukte (Lodén und Lindberg 1991;
Máor et al. 1997; Lodén et al. 2007; Rosado et al. 2009) oder
Sonnenschutzprodukte (Seite et al. 2000; Bielfeldt et al. 2004; Questel und
Gall 2004). Hinzu kommt, dass sich die zuletzt genannten Einsatzgebiete
dieser Messmethoden sehr häufig überschneiden, so wird beispielsweise in
der dermatokosmetischen Forschung vielfach der Einfluss von Externa auf
die Funktion der EPB überprüft (Lodén 1996; Lodén 1997; Mortz et al. 1997;
Buraczewska und Lodén 2005; Akkoyun et al. 2008; Rosado et al. 2009).
Biophysikalische Messmethoden werden häufig kombiniert eingesetzt, um
102
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
z. B. bei der Bewertung der epidermalen Barriereregeneration (Fluhr et al.
2002; Buraczewska und Lodén 2005; Paepe de et al. 2008) oder der
Wirksamkeitsprüfung von Kosmetika (Lodén 1995; Berardesca 1997;
Dal´Belo et al. 2006) unterschiedliche Veränderungen zeitgleich zu erfassen.
1.2.1 pH-Metrie
Messmethode zur Bestimmung des Hautoberflächen-pH (Abb. III 2): SkinpH-Meter® PH905 (Mobile Skin Center® MSC 100 Special), Courage und
Khazaka Electronic GmbH, Köln, Deutschland.
®
®
Abb. III 2: Skin-pH-Meter PH905 (Mobile Skin Center MSC 100 Special)
Messprinzip: Der Hautoberflächen-pH wird seit Ende des 19. Jahr-hundert
erfasst (Heuss 1892). In den Anfängen wurden kolorimetrische Messungen
mittels Farbindikatoren (Bromphenolblau, Methylrot, Brom-kresolpurpur)
durchgeführt (Heuss 1892; Sharlit und Scheer 1923). Da das jedoch nur eine
orientierende Messung ist, findet diese Methode heutzutage kaum noch
Anwendung (Braun-Falco und Korting 1986; John 2001). Die Methodik zur
Bestimmung
des
Hautoberflächen-pH
wurde
weiter
entwickelt.
Routinemessungen des Hautoberflächen-pH haben jedoch erst mit der
Einführung der „Glaselektrode“ durch Blank (1939b) Einzug in die
Dermatologie
erhalten.
Heutzutage
werden
überwiegend
exakte
potentiometrische (elektrometrische) Messverfahren eingesetzt (Meier et al.
1989; John 2001; Parra und Paye 2003; Schmid-Wendtner und Korting
2007).
103
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Die in der vorliegenden Arbeit eingesetzte Messsonde ist eine so genannte
Einstabmesskette mit Flachmembran, bei der die Messelektrode von einem
Bezugssystem aus Bezugselektrode und Bezugselektrolyt umgeben ist.
Beide Systeme stehen während der Messung mit der Hautoberfläche in
direktem Kontakt, das Messsystem durch eine Glasmembran und das
Bezugssystem
über
einen
ionendurchlässigen
Tonstift
(Diaphragma)
(Schmid-Wendtner und Korting 2007). Die Spannung der Bezugselektrode ist
vom pH der Hautoberfläche unabhängig, wohingegen die Spannung der
Messelektrode (Ableitelektrode) vom Hautoberflächen-pH abhängt. Mit dem
Gleichgewicht der elektrochemischen Potentiale der Wasserstoffionen
zwischen Lösung und Glasmembran stellt sich eine Phasengrenzspannung
ein, auf die die Messfunktion zurückzuführen ist (Galster 1990). Der pH-Wert
ergibt sich somit aus der Spannung zwischen Ableit- und Bezugselektrode
(Post et al. 1992), folglich aus der Differenz von Messlösung-pH und
Innenpuffer-pH (Galster 1990). Der pH des Innenpuffer (Kaliumchlorid) ist
konstant (Zeeck et al. 1990) und beträgt meistens pH 7,0 (Schmid-Wendtner
und Korting 2007). Grundlage dieser Messung ist die Nernstsche Gleichung
unter
Einbeziehung
der
Temperatur,
der
Faraday-Konstante,
des
Standardpotentials der Elektrode und der Anzahl der übertragenen
Elektronen. Die Spannungsunterschiede werden vom Gerät gemessen und
in den pH-Wert umgesetzt und digital angezeigt (Zeeck et al. 1990; John
2001). Das verwendete Skin-pH-Meter® 905 verfügt laut Hersteller (Courage
& Khazaka 2005) über einen Messbereich von pH 0 bis pH 12, und einer
Genauigkeit von ± pH 0,1.
Der gemessene pH-Wert entspricht jedoch nur dem
„scheinbaren“
(„apparent“) (Rieger 1989) Hautoberflächen-pH, da die Hautoberfläche keine
wässrige Lösung ist und somit eine pH-Messung im eigentlichen Sinn nicht
möglich ist. Gemessen wird der pH-Wert von wasserlöslichen Komponenten
des SC, die sich in dem (experimentell erzeugten) wässrigen Zwischenraum
von Hautoberfläche und Messsonde befinden. Es ist nicht bekannt, ob der
Hautoberflächen-pH
die
Wasserstoffionen
(H+)-Ionenkonzentration
der
interzellulären Flüssigkeit ausdrückt, welche möglicherweise zwischen den
104
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
SC Lipiden eingebettet ist oder ob es die kombinierte Azidität von
exponierten
Lipiden,
Korneozyten
und
weiteren
wasserlöslichen
Bestandteilen ist. Sicher ist, dass die H+-Ionen nicht in reiner Flüssigkeit auf
der Hautoberfläche vorliegen und dass ihre Aktivität von zahlreichen
Faktoren abhängt (Rieger 1989; Parra und Paye 2003; Schmid-Wendtner
und Korting 2007).
Relevanz: In Anlehnung an Sörensen (1909) wird der pH (lat. pondus
hydrogenii) als der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoffionen
(H+)-Konzentration definiert. Da in wässrigen Lösungen keine freien Protonen
(H+) vorkommen, definieren Zeeck et al. (1990) den pH als negativen
dekadischen Logarithmus der Hydroniumionen (H3O+)-Konzentration:
pH = - 10log [H3O+]
Mit dem pH-Wert kann die Azidität bzw. Basizität einer wässrigen Lösung
angegeben werden, wobei 7 der Neutralwert, und 0 bzw. 14 die Extremwerte
für sauer und alkalisch sind. Aufgrund der logarithmischen Funktion des pHWertes, bedeutet eine pH-Veränderung um 1,0 Einheiten, dass sich die
Hydroniumionen-Konzentration um den Faktor 10 erhöht bzw. erniedrigt hat
(Schmid-Wendtner und Korting 2007).
Die
Bedeutung
des
Hautoberflächen-pH
wurde
bereits
ausführlich
dargestellt39. Entsprechend wird hier das von Rippke et al. (2002) entwickelte
„erweiterte Konzept“ des Säureschutzmantels zu Grunde gelegt. Es
beinhaltet drei Funktionen: (1) Abwehr pathogener Mikroorganismen, (2)
Regulation der SC Formation und (3) Regulation proteolytischer Prozesse
bei der Desquamation. Die Bestimmung des Hautoberflächen-pH wird
heutzutage in der Grundlagenforschung, der klinisch-dermatologischen und
der dermatokosmetischen Forschung durchgeführt. Es wird die Modulation
des Hautoberflächen-pH nach Auftragen verschiedener Externa bewertet
(Korting et al. 1990; Gfatter et al. 1997; Gunathilake et al. 2007), der Effekt
39
s. Theoretischer Teil: II 1.3 Physiologie der Altershaut
105
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
von Okklusion evaluiert (Aly et al. 1978; Hartmann 1983) oder der
Zusammenhang
zwischen
einzelnen
Funktionsparametern
der
EPB
(Regeneration, Integrität, Kohäsion) und dem Hautoberflächen-pH erforscht
(Mauro et al. 1998; Hachem et al. 2003; Hachem et al. 2005b). Ferner ist der
Zusammenhang zwischen Hautoberflächen-pH und Hauterkrankungen, wie
z. B. Atopische Dermatitis (Epprecht 1955; Seidenari und Giusti 1995),
Irritative Kontaktdermatitis (Wilhelm und Maibach 1990; Gfatter et al. 1997)
oder Ichthyosis (Öhman und Vahlquist 1998), seit Jahrzehnten Gegenstand
dermatologischer Forschung.
In der vorliegenden Arbeit wurde neben dem Hautoberflächen-pH auch der
pH-Wert der äußeren SC Zelllagen (SC-pH; Haut-pH-Gradient) bestimmt.
Der SC-pH wurde von Öhman und Vahlquist (1994) beschrieben, indem sie
durch Klebefolienabrisse in tiefe SC Schichten vordrangen und nach jeweils
10 Abrissen eine pH-Messung vornahmen. In der Studie wurden 100 bis 120
Abrisse durchgeführt bis das Stratum lucidum erreicht wurde. Es konnte
gezeigt werden, dass der pH-Wert von ca. 5 (Hautoberfläche) bis auf etwa 7
ansteigt (nach 120 Abrissen). Diese Methode weist Nachteile auf, denn sie
ist ein invasiver Eingriff in das Gefüge des SC und stellt im Gegensatz zu
dem bildgebenden Verfahren „fluorescence lifetime imaging microscopy“ eine
Methode dar, die lediglich den durchschnittlichen pH-Wert über einen breiten
Bereich wiedergibt (Behne et al. 2002). Es wurde die von Öhman und
Vahlquist (Öhman und Vahlquist 1994) beschriebene Methode dennoch
angewendet, da andere Methoden unter dem gegeben Setting der
Untersuchung
nicht
einsetzbar
waren.
Es
wurde
zunächst
der
Hautoberflächen-pH bestimmt, danach wurde die Messstelle mit einem
Wattetupfer getrocknet. Im Anschluss daran wurden fünf konsekutive
Klebefolienabrisse (Blenderm™ Surgical Tape, 3M Health Care, Neuss,
Deutschland) durchgeführt und erneut der SC-pH gemessen. Dieser Vorgang
wurde 6-mal wiederholt, so dass am Ende 30 Abrisse durchgeführt wurden.
Der Vorgang wurde auf 30 Abrisse begrenzt, da Vorversuche an der
Altershaut gezeigt haben, dass nach 30 Abrissen die Grenze des
zumutbaren (Irritationsgrad) erreicht wurde. Die Durchführung der Abrisse
106
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
selbst wurde in Anlehnung an Dickel et al. (2004) durchgeführt. Der
Klebefolienstreifen wurde vertikal auf die Teststelle geklebt, mit dem Daumen
angedrückt und nach ca. 2 Sekunden in einer fließenden schnellen
Bewegung wieder entfernt.
Bei der Darstellung der gemessenen pH-Werte ist zu beachten, dass die
Bildung des arithmetischen Mittelwertes aus pH-Werten problematisch ist.
Die Mittelwertbildung logarithmierter Daten ist mathematisch unzulässig und
führt dazu, dass der durchschnittliche pH-Wert zu hoch berechnet wird
(Kober 1990). Vor diesem Hintergrund werden in der vorliegenden Arbeit alle
gemessenen pH-Werte als Median dargestellt40.
1.2.2 Evaporimetrie
Messmethode zur Bestimmung des transepidermalen Wasserverlustes (Abb.
III 3): DermaLab® Transepidermal Water Loss Module, Cortex Technology
ApS, Hadsund, Dänemark.
®
Abb. III 3: DermaLab Transepidermal Water Loss Module
Messprinzip: Das DermaLab® Transepidermal Water Loss Module misst die
Wasserabdunstung von einer Oberfläche in g/m 2h auf der physikalischen
Grundlage des Fickschen Diffusionsgesetzes. Es besteht aus einem
Messgerät und einer Messsonde. Die zylindrische Messsonde hat einen
Durchmesser von 10 mm und eine Höhe von 22 mm (Cortex Technology
40
s. Experimenteller Teil: III 6.1 Deskriptive Statistik
107
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
2006). Im Inneren des Messzylinders befinden sich zwei Sensorenpaare, die
Temperatur und relative Feuchte messen. Das Wasser, das durch passive
Diffusion von der Hautoberfläche verdunstet, wird an der 0,79 cm2 großen
Messstelle durch die Sensoren registriert. Die Sensoren messen den
Partialdruck des Wasserdampfes in zwei Ebenen, d. h. hautnah und
hautfern. Das Gefälle des Partialdrucks auf der Strecke von der Unteren bis
zur oberen Sonde ist dem Verdunstungsgrad direkt proportional. Über dieses
Verhältnis wird der TEWL berechnet (Zienicke 1990; Barel und Clarys 1995b;
Fischer et al. 1998; Rogiers 2001).
Relevanz: Der Begriff „transepidermaler Wasserverlust“ wurde 1954 geprägt
(Rothman 1954; Sulzberger und Herrmann 1954). Der TEWL bezeichnete
ursprünglich
eine
kontinuierliche,
nicht
wahrnehmbare
Abgabe
von
Wasserdampf über die intakte Haut aus dem Inneren des Organismus. Diese
permanente Abgabe von Wasserdampf (perspiratio insensibilis) beruht auf
der passiven Diffusion (Schwanitz 1993; Pinnagoda und Tupker 1995). Heute
wird neben der perspiratio insensibilis, auch die Wasserabgabe über die
Schweißdrüsen (perspiratio sensibilis) mit berücksichtigt. Das bedeutet, dass
der Begriff TEWL den gesamten Wasserverlust über die Haut definiert
(Pinnagoda und Tupker 1995; Rogiers 2001). Ausschlaggebend für das
Ausmaß des TEWL ist die Funktion der EPB (Wilson und Maibach 1989;
Tupker et al. 1993). Der uneingeschränkte Verlust von Wasser über die Haut,
aber auch das unkontrollierte Eindringen von chemischen oder biologischen
Fremdstoffen wird von der EPB verhindert (Harding 2004; Lee et al. 2006).
Das Ausmaß des TEWL und die Funktion der EPB korrelieren miteinander,
denn eine verminderte Barrierefunktion führt zu einer messbaren Erhöhung
des TEWL (und umgekehrt) (Grubauer et al. 1989; Lévêque 1989; Wilson
und Maibach 1989; Bashir et al. 2001; Rogiers 2001). Die Schädigung der
EPB durch chemische bzw. physikalische Irritation (Le et al. 1997; De Paepe
et al. 2000; Fluhr et al. 2002) oder durch einzelne Hauterkrankungen (Di
Nardo et al. 1998) führt zu einem Anstieg des TEWL. Im Gegensatz dazu
führt die Regeneration der geschädigten Permeabilitätsbarriere zu einer
Erniedrigung des TEWL (Ghadially et al. 1995; Denda und Tsuchiya 2000;
108
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Visscher et al. 2001; Ikeyama et al. 2007; Gunathilake et al. 2009). Nach
Wilhelm et al. (1989), ist die Messung des TEWL zur Beurteilung der
epidermalen Barrierefunktion im Vergleich zu anderen Messmethoden am
besten geeignet. Vor einiger Zeit wurde jedoch der TEWL als Parameter für
die epidermale Barrierefunktion durch Tsai et al. (2001) und Chilcott et al.
(2002) in Frage gestellt. Unter Berücksichtigung dieser Arbeiten, bekräftigten
jedoch kürzlich Levin und Maibach (2005), Fluhr et al. (2006) sowie Machado
et al. (2010) nochmals die Korrelation zwischen TEWL und perkutaner
Absorption und verwiesen somit erneut auf die Bedeutung des TEWL als
Parameter für die Funktion der EPB.
Heute ist der TEWL ein relevanter hautphysiologischer Parameter in der
grundlegenden (Ghadially et al. 1995; Jensen et al. 2000; Fluhr et al. 2004b),
der klinisch-dermatologischen (Agner und Serup 1989; John et al. 2000;
Hachem et al. 2002a), der pharmakologischen (Benfeldt et al. 1999; Choi et
al. 1999; Lehmann et al. 2001) und der dermatokosmetischen Forschung
(Lodén und Andersson 1996; Fluhr et al. 1998; Hill und Edwards 2002).
1.2.3 Corneometrie
Messmethode zur Bestimmung der relativen Hornschichtfeuchte (Abb. III 4):
Corneometer® CM825 (Mobile Skin Center® MSC 100 Special), Courage und
Khazaka Electronic GmbH, Köln, Deutschland.
®
Abb. III 4: Corneometer CM825 (Mobile Skin Center® MSC 100 Special)
109
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Messprinzip: Der Wassergehalt des SC korreliert mit den wärmeleitenden,
mechanischen, fotoakustischen oder elektrischen Eigenschaften des SC
(Bernengo
und
Messmethoden
Corneometer
®
de
Rigal
2004).
nachvollziehbar.
Folgerichtig
Die
Messung
sind
der
unterschiedliche
RHF
mittels
CM825 beruht auf dem kapazitativen Verfahren zur
Bestimmung der Hydratation des SC. Grundlage dieser Methode ist die
Tatsache, dass die elektrische Leitfähigkeit der Haut erheblich vom
Hydratationszustand des SC abhängt (Barel und Clarys 1995a; Berardesca
1997; John 2001; Bernengo und de Rigal 2004). Unter konstanten
Rahmenbedingungen, wie z. B. eine konstante Raumtemperatur, besteht
eine lineare Beziehung zwischen elektrischer Leitfähigkeit und RHF
(Berardesca 1997; John 2001). Dem Messprinzip liegt eine unterschiedliche
relative Permittivität εr von Wasser und anderen Substanzen zugrunde.
Wasser weist mit etwa 80 im Vergleich zum Vakuum mit 1 und den festen
Bestandteilen im SC mit ≤ 7 eine relativ hohe relative Permittivität auf
(Pozimski 2003; Courage & Khazaka 2005; Lindner 2010). In dem Messkopf
des Corneometer CM825®, ist eine 7 x 7 mm große Messsonde eingelagert.
Die Messsonde besteht aus zwei Metallplatten. Diese tragen parallel
ineinander greifende Elektroden mit einem Abstand von 75 μm, die als
Kondensatoren fungieren. Zwischen den Elektroden und der Hautoberfläche
besteht kein Kontakt, da die Elektroden von einer dünnen (20 μm)
Isolationsschicht ummantelt sind (Bernengo und de Rigal 2004). Während
der Messung wird an den Elektroden eine elektrische Spannung angebracht,
wodurch sich eine Ladungsdifferenz zwischen den Metallplatten einstellt. Die
Quantität der gespeicherten elektrischen Ladung wird dabei als Kapazität
bezeichnet. Die erfasste Kapazität wird vom Gerät als numerischer Wert
angezeigt, der den Grad der Feuchtigkeit angibt, nicht die genaue
Feuchtigkeitsmenge, so dass der Wert in einer dimensionslosen Maßeinheit
(arbitrary unit41, AU) angegeben wird (Berardesca 1997). Ein hoher Wert
beschreibt eine hohe RHF und ein niedriger Wert eine geringe RHF. Durch
den Hersteller werden Werte angegeben, mit denen der Untersucher eine
41
engl. arbitrary unit: willkürliche (dimensionslose) Einheit
110
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Einteilung in „sehr feucht, normal, trocken und sehr trocken“ vornehmen kann
(Courage & Khazaka 2005).
Relevanz: Durch die Messung der RHF ist es möglich die Hydratation des
SC zu beurteilen. Die Hydratation des SC ist ein Einflussfaktor auf zahlreiche
Aspekte der Hautfunktion42. Sie beeinflusst wesentlich die Funktionsfähigkeit
der EPB, die biophysikalischen Eigenschaften der Haut, wie z. B. Flexibilität
und Geschmeidigkeit, die kutane Absorption, die mikrobielle Besiedlung der
Haut
und
die
enzymatischen
Prozesse
innerhalb
der
epidermalen
Interzellularräume (Bernengo und de Rigal 2004). Aus diesen Gründen ist die
RHF heute ein wichtiger Parameter in der grundlegenden (Lodén und
Lindberg 1991; Fluhr et al. 2002; Gunathilake et al. 2009), klinischdermatologischen (Werner 1984; Schliemann-Willers et al. 2002; Choi et al.
2003), und dermatokosmetischen Forschung (Schrader 1981; Lodén 1997;
Bornkessel et al. 2005).
Eine erniedrigte RHF korreliert mit xerotischer, erythematöser und/oder
schuppender Haut (Klaschka 1982). Bei mechanischer Schädigung durch
Klebefolienabriss steigt die RHF in den tieferen Schichten des SC mit
zunehmender Abrissanzahl an. Im Verlauf der Regeneration sinkt die RHF
auf
Werte,
die
je
nach
Lokalisation
der
Schädigung,
unter
den
Ausgangswerten liegen (Fluhr et al. 2001b; Fluhr et al. 2002). Dagegen führt
eine irritative Schädigung mittels Detergentien zur Exsikkation, da sich die
Fähigkeit der Haut Wasser zu binden verringert (Gehring et al. 1991;
Bettinger et al. 1994; Ananthapadmanabhan et al. 2004; Gloor et al. 2004).
Ebenso beobachteten Fluhr et al. (2002) eine erniedrigte RHF nach irritativer
Schädigung mittels Azeton.
1.2.4 Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion
Die Funktion der EPB lässt sich durch die Messung des TEWL erfassen
(Levin und Maibach 2005; Fluhr et al. 2006; Machado et al. 2010).Darüber
hinaus können drei weitere Parameter durch „dynamische Studien“
42
s. Theoretischer Teil: II 1.3 Physiologie der Altershaut
111
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
(Ghadially et al. 1995) erfasst werden: (1) Integrität, (2) Kohäsion und (3)
Regeneration der EPB. In der vorliegenden Arbeit wurden diese drei
Parameter wie im folgenden Abschnitt definiert und ermittelt.
1) Die Integrität43 der EPB (Barriereintegrität) reflektiert den Barrierezustand
und damit die Fähigkeit des Stratum corneum einer Schädigung zu
widerstehen (Ghadially et al. 1995). Die Barriereintegrität entspricht hier der
Anzahl der Klebefolienabrisse, die zur Schädigung der epidermalen Barriere
nötig sind (Fluhr et al. 2001a). Das Ausmaß der Barriereschädigung und das
Procedere zur Bestimmung der Barriereintegrität wird unterschiedlich
gehandhabt: Einige Autoren legen die Anzahl der Abrisse fest, z. B. 20
Abrisse (Fluhr et al. 2002; Bornkessel et al. 2005) und erfassen den TEWL
nach definierter Anzahl von Abrissen, wobei die Höhe des TEWL bzw. die
Veränderung des TEWL ein Maß für die Barriereintegrität darstellt. Andere
Autoren wiederum definieren den zu erreichenden TEWL, z. B. ≥ 20 g/m2h
(Ghadially et al. 1995) und legen dazu die Abrissanzahl als Maß für die
Barriereintegrität zu Grunde. In der vorliegenden Arbeit wurde die 3-fache
Erhöhung
des
Basis-TEWL
nach
Abrissen
als
Indiz
für
eine
Barriereschädigung angesehen und die dazu nötige Anzahl der Abrisse als
Parameter für die Barriereintegrität verstanden (Gunathilake et al. 2009). Die
Teststelle wurde zu Beginn mit Ethanol und einem Wattetupfer gereinigt
(Fluhr et al. 2001a). Nach 15 Minuten Trocknungszeit (Voegeli et al. 2008)
wurde die erste Klebefolie (D-Squame standard, CuDerm Corporation,
Dallas, TX, USA) auf die Teststelle appliziert und mit einer speziell
angefertigten Stahlrolle standardisiert aufgedrückt. Die Stahlrolle (1,0 kg)
wurde ohne zusätzlichen Druck 10-mal über den D-Squame hin und her
gerollt (De Jongh et al. 2008). Im Anschluss daran wurde der D-Squame mit
einer Pinzette in einer fließenden schnellen Bewegung von der Haut entfernt.
Dieser Vorgang wurde bis zur 3-fachen Erhöhung des TEWL wiederholt
(Abb. III 5). Die Anzahl der dazu notwendigen Abrisse wurde notiert und als
Maß für die Barriereintegrität angesehen (Gunathilake et al. 2009).
43
lat. integrare: heil, unversehrt
112
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Abb. III 5: Abrissvorgang zur Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion
2) Die Kohäsion44 der EPB (Barrierekohäsion), spiegelt den Zusammenhalt
der Korneozyten wider. Die Barrierekohäsion wird definiert als Proteinmenge,
die mittels Klebefolienabriss entfernt werden kann (Fluhr et al. 2001a). Für
diese Untersuchung ist eine Klebefolie notwendig, die weiterführende
labortechnische Analysen ermöglicht. Aus diesem Grund wurde der DSquame (Fluhr et al. 2001a; Hachem et al. 2003; Fluhr et al. 2004a;
Bornkessel et al. 2005; Gunathilake et al. 2009; Hachem et al. 2010) für die
Bestimmung der Barrierekohäsion und folglich auch für die Bestimmung der
Barriereintegrität und -regeneration verwendet. Darüberhinaus ist die Größe
der Klebefläche beim D-Squame, im Gegensatz zu herkömmlichen
Klebefolienstreifen, klar definiert, wodurch ein standardisierter Abrissvorgang
möglich ist. Die Anwendung ist ferner eine nicht-invasive, schnelle und
einfache epidermale Probenentnahme für weiterführende biochemische
Analysen im Gegensatz zu invasiven Verfahren, wie z. B. Stanzbiopsien
(Dreher et al. 1998; Voegeli et al. 2007; Guz et al. 2009; Hahn et al. 2010).
Die Applikation des D-Squame wurde, wie im obigen Abschnitt zur
Barriereintegrität
beschrieben,
durchgeführt.
Die
im
Rahmen
der
Integritätsuntersuchung verwendeten Abrisse wurden nicht verworfen,
sondern die ersten 15 Abrisse in Reaktionsgefäße (Plastibrand® 1,5 ml,
Brand GmbH & Co. KG, Wertheim, Deutschland) für die weiterführende
Bestimmung der Barrierekohäsion gesammelt und bei 5°C gelagert (Fluhr et
al. 2001a).
44
lat. cohaere: zusammenhängen
113
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Zur Bestimmung der Proteinmenge pro D-Squame wurden zwei Methoden
angewendet:
Bestimmung der Proteinmenge durch Infrarotdensitometrie (IR-D)
Bestimmung der Proteinmenge nach Bradford
Die IR-D mittels SquameScan™ 850A (Heiland electronic GmbH, Wetzlar,
Deutschland) dient der schnellen Bestimmung der Proteinmenge auf
adhäsiven Filmen (Abb. III 6). Das SquameScan™ 850A wurde speziell
entwickelt um indirekt die Proteinmenge auf einem D-Squame (Ø 22 mm)
bestimmen zu können.
Abb. III 6: SquameScan™ 850A
Die Bestimmung erfolgt über eine optische Dichtemessung bei einer
Wellenlänge von 850 nm. Der ermittelte Wert wird in prozentualer Absorption
(% Absorption) angezeigt. Der Messbereich liegt zwischen 0 und 40%
Absorption ± 0,1%. Der Messkreis hat einen Durchmesser von 15 mm, das
entspricht einer Messfläche von 1,77 cm2 und umfasst in etwa 45% der
Fläche des hier verwendeten D-Squame (3,80 cm2). Die thermische
Denaturierung der Proteine wird durch die Wellenlänge von 850 nm
verhindert.
Außerdem
verhindert
das
Infrarotlicht
den
Einfluss
des
Umgebungslichtes auf das Messergebnis (Voegeli et al. 2007).
Es wurde jeder zweite Klebefolienabriss der Probanden analysiert, d. h. von
insgesamt 15 Abrissen wurden die D-Squames 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 und 15
114
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
einer Messung unterzogen. Dem SquameScan™ 850A ist eine Probenleiste
beigefügt, womit 10 D-Squames nacheinander analysiert werden können.
Die D-Squames wurden mit einer Pinzette aus den Reaktionsgefäßen
entnommen und mit der adhäsiven Seite nach oben in den Probenträger
gelegt. Zusätzlich wurde ein blanko D-Squame analysiert, die ermittelte
prozentuale Absorption wurde dann von dem jeweiligen Probenwert
subtrahiert (Hahn et al. 2010). Nach der Messung wurden die Proben wieder
in die Reaktionsgefäße gegeben und bis zur Proteinbestimmung nach
Bradford erneut bei 5°C gelagert. Der Vorteil der IR-D ist, dass die
Proteinmenge indirekt bestimmt werden kann, ohne den D-Squame, also die
Probe, zu zerstören. Das bedeutet, dass die Probe für weiterführende
Laboranalysen, wie z. B. qualitative Proteinbestimmungen, verwendet
werden kann (Hahn et al. 2010). Voegeli et al. (2007) haben die hier
verwendete IR-D mit anderen Methoden zur Proteinbestimmung verglichen,
lineare Korrelationen aufgezeigt und dadurch validiert.
Im Anschluss an die IR-D erfolgte die Proteinbestimmung mit einem
Farbreagenz (Bio-Rad Protein Assay Kit I, Bio-Rad Laboratories GmbH,
München, Deutschland) basierend auf der Methode von Bradford (1976).
Diese Methode ist ein photometrisches (kolorimetrisches) Messverfahren zur
quantitativen Proteinbestimmung. Die Methode basiert auf der Tatsache,
dass sich der Farbstoff Coomassie-Brilliant-Blau G-250 (CBBG) durch die
Bindung mit Proteinen von rot zu blau verfärbt (Reisner et al. 1975). Der
Farbumschlag entsteht durch die Bindung des Farbstoffes CBBG mit
Seitenketten
von
basischen
und
aromatischen
Aminosäuren
(Komplexbildung). Nach Congdon et al. (1993) spielt die Bindung an
aromatische Aminosäuren jedoch eine untergeordnete Rolle, denn die
Komplexbildung mit CBBG erfolgt fast ausschließlich über die Seitenketten
der beiden basischen (und aliphatischen) Aminosäuren Arginin und Lysin.
Die Bindung beruht zum einen auf Van-der-Waals-Kräfte und zum anderen
auf hydrophoben Wechselwirkungen (Compton und Jones 1985). Da die
Reaktion ein saures Milieu benötigt, beinhaltet das Reagenz (Fertiglösung)
neben CBBG und Methanol auch Phosphorsäure (Follmann 2001). Durch die
115
III Experimenteller Teil
Bindung
zwischen
1 Untersuchungsmethoden
Farbstoff
und
Protein
verschiebt
sich
das
Absorptionsmaximum von 465 nm auf 595 nm. Aus diesem Grund wird die
Probe bei einer Wellenlänge von 595 nm photometrisch gemessen werden.
Die Absorption korreliert dabei mit der Proteinkonzentration in der Probe.
Die Vorteile der Proteinbestimmung nach Bradford sind die einfache und
schnelle
Durchführung
(nur
ein
Reagenz),
die
hohe
Sensitivität
(Nachweisgrenze: ≤ 5 µg) und die schnelle Farbentwicklung (nach 5
Minuten). Ein Nachteil ist die unterschiedliche Absorption bei verschiedenen
Eichproteinen (Peterson 1983; Compton und Jones 1985; Congdon et al.
1993; Kruger 2002). Dieser Unterschied beruht wahrscheinlich auf der
spezifischen Bindung mit basischen Aminosäuren (Arginin und Lysin), da die
Eichproteine einen unterschiedlichen Gehalt (10-17 mol%) an basischen
Aminosäuren aufweisen (Tal et al. 1985).
Die Bestimmung der Proteine des menschlichen SC mittels D-Squame wurde
in Anlehnung an Dreher et al. (1998) durchgeführt. An jedem Tag wurden die
Proben von fünf Probanden untersucht, d. h. es wurden 32 D-Squames
analysiert. Zuerst wurden für die
Erstellung der Eichgeraden fünf
Eichlösungen pipettiert (Tab. III 1).
Tab. III 1: Pipettierschema für Eichlösungen
Cprotein [µg/Ansatz]
0
5
10
15
20
γ-Globulin [µl]
0
125
250
375
500
ddH2O [µl]
500
375
250
125
0
2M NaOH [µl]
500
500
500
500
500
C: Konzentration, dd: zweifach destilliert, M: mol pro Liter
Für die Eichlösungen wurde bovines gamma (γ)-Globulin (Bio Rad Protein
Assay Kit I, Bio-Rad Laboratories GmbH, München, Deutschland) verwendet,
da es gut mit den Proteinen aus der menschlichen Hornzellschicht korreliert
(Fluhr et al. 2001a). Es wurde an jedem Tag eine neue Eichgerade
berechnet, da auch das γ-Globulin an jedem Tag neu aus der Stammlösung
angesetzt wurde (0,1 mg/ml). Nach Erstellung der Eichlösungen wurden die
Proben (D-Squames) vorbereitet. Sie wurden, mit der adhäsiven Fläche nach
116
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
oben, in Szintillationsgefäße aus Glas (Econo glass vial, PerkinElmer Inc.,
Waltham, Massachusetts, USA) überführt. Anschließend wurden 1000 µl
1M NaOH zugegeben. Sowohl die Eichlösungen, als auch die Proben
wurden nun für eine Stunde bei 37°C in einem Wasserbad geschüttelt. Durch
diesen Vorgang erfolgte die Ablösung der Hornzellen von der adhäsiven
Fläche des D-Squame. Nach einer Stunde wurden die Eich- und
Probenlösungen mit 1000 µl 1M HCl neutralisiert. Für die photometrische
Messung wurden das Reagenz (Bio-Rad Protein Assay Kit I, Bio-Rad
Laboratories
GmbH,
München,
Deutschland)
in
entsprechende
Reaktionsgefäße (Plastibrand® 1,5 ml, Brand GmbH & Co. KG, Wertheim,
Deutschland) nach einem Schema pipettiert, dass über Vorversuche
berechnet und entwickelt wurde (Tab. III 2).
Tab. III 2: Pipettierschema für die photometrische Messung der Eich- und
Probenlösungen
Ansatz für Eichlösung
Eichlösung [µl]
Reagenz [µl]
ddH2O [µl]
200
200
600
Ansatz für Probenlösung
Probenlösung [µl]
Reagenz [µl]
ddH2O [µl]
dd: zweifach destilliert
200
200
600
Die Lösungen wurden 5 Minuten über Rotation durchmischt (Eppendorf
Mixer 5432,
Eppendorf
AG,
Hamburg,
Deutschland)
und dann
in
Messküvetten (PMMA Halbmikroküvette, Brand GmbH & Co. KG, Wertheim,
Deutschland) überführt. Zwischen 5 und 20 Minuten nach Zugabe des
Reagenz wurde die Lösungen analysiert, da in diesem Zeitraum die höchste
Farbstabilität gegeben ist (Bradford 1976). Mit dem Spektralphotometer U1900 (Hitachi Ltd. Corporation, Tokio, Japan) wurde die Extinktion bei einer
Wellenlänge von 595 nm gemessen. Für die Eich- und Probenlösung wurden
Doppelbestimmungen durchgeführt, der erste und zweite Extinktionswert
notiert und arithmetisch gemittelt. Nach der Subtraktion des Leerwertes
(blanko D-Squame)
wurde
über
die
Funktion
der
Eichgeraden
die
117
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Proteinmenge pro Abriss (µg Protein/Abriss) berechnet (Follmann 2001)
(Tab. III 3).
Tab. III 3: Berechnung der Proteinkonzentration (Beispiel)
Proband 1, Abriss 5, Untersuchungstag 1
Extinktion 1 =
0,597
Extinktion 2 =
0,593
Extinktionswert der Probenlösung
aMW =
0,595
- LW (blanko) = 0,099
y = 0,008x – 0,013
x = (y+0,013)/0,008
Funktion der Eichgeraden
x = (0,099+0,013)/0,008
x = 14,00
14,00 µg/200µl
Proteingehalt
140,00 µg/Abriss
2
36,84 µg/cm Haut
aMW: arithmetischer Mittelwert, LW (blanko): Extinktionswert der Kontrolle
(blanko D-Squame = 0,496)
3)
Nach
der
beschriebenen
Schädigung
setzt
unmittelbar
die
Regeneration45 der EPB (Barriereregeneration) ein mit dem Ziel die EPB
wiederherzustellen. Der Verlauf der Regeneration kann über Stunden oder
Tage
beobachtet
werden,
indem
in
zeitlichen
Abständen
eine
biophysikalische Messung des TEWL vorgenommen wird. Die Abnahme des
TEWL
spiegelt
dabei
regenerative
Prozesse
der
EPB
wider.
Die
Messzeitpunkte werden der Literatur folgend sehr unterschiedlich gewählt:
Ghadially et al. (1995) beschreiben eine 7-tägige Regenerationszeit des
humanen SC, während die des murinen SC nur 50 Stunden andauert. Nach
Fluhr et al. (2002) beträgt die Regenerationszeit vier Tage und nach Denda
und Tsuchiya (2000) wurden Messungen in den ersten 24 Stunden
durchgeführt. Die Wahl der Messzeitpunkte hängt von der Fragestellung ab
und richtet sich danach, welche Spezies (human, murin oder porkin)
untersucht wird. In der vorliegenden Arbeit konnte aus organisatorischen
Gründen in dem Seniorenheim lediglich ein Messzeitpunkt bestimmt werden.
Es wurde der Messzeitpunkt „24 Stunden nach Irritation“ gewählt.
45
lat. regeneratio: Neuentstehung
118
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Die prozentuale Regeneration (%BR) der epidermalen Barriere wurde mit
folgender Formel berechnet (Gunathilake et al. 2009):
TEWL direkt nach Irritation - TEWL nach 24h
TEWL direkt nach Irritation - TEWL Basiswert
x 100 = %BR
1.3 Bestimmung der mikrobiellen Besiedlung
Die Körperoberfläche des Menschen wird bereits während der Geburt mit
Mikroorganismen besiedelt. Von diesem Zeitpunkt an lebt der Mensch in
einer mutualistischen Symbiose mit den hauteigenen Mikroorganismen
(Schüler 2004)46. Die Bedeutung der Normalflora ist bis heute nicht
vollkommen
geklärt,
doch
wurde
durch
zahlreiche
Experimente
nachgewiesen, dass sie ein wichtiger Bestandteil des Abwehrsystems der
menschlichen Haut ist. Die Bakterien der residenten Flora schützen den
Organismus
vor
einer
Besiedlung
und
Invasion
durch
pathogene
Mikroorganismen. Die Normalflora der Haut steht in einer komplexen, sich
gegenseitig beeinflussenden Beziehung zum Menschen (Schüler 2004).
Diese mutualistische (wechselseitige) Symbiose kann durch unterschiedliche
Faktoren beeinflusst werden (z. B. Körperhygiene, Alter, Erkrankungen), was
unter Umständen zur Zerstörung des physiologischen Gleichgewichts führt.
Ein verändertes mikrobielles Gleichgewicht der Haut kann dermatologische
Relevanz erlangen und Hautinfektion und Entzündungsprozesse hervorrufen
oder begünstigen (Cogen et al. 2008)47. Aus diesem Grund steht die
mikrobielle
Besiedlung
dermatologischen
schon
Forschung.
Es
seit
gibt
Jahrzehnten
viele
Gründe
im
die
Fokus
der
mikrobielle
Hautbesiedlung zu bestimmen. Anwendung finden entsprechende Methoden
z. B. bei der Bestimmung pathogener Keime aus Patientenmaterial, bei
Untersuchungen zum Einfluss von oralen Antibiotika auf die Hautflora oder
bei Untersuchungen zum Einfluss von Desinfektionsmitteln auf die Hautflora
(Agache 2004a).
46
47
s. Theoretischer Teil: II 1.3.3 Kutane mikrobielle Besiedlung
s. Theoretischer Teil: II 1.3.3.2 Vertreter der Hautflora
119
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
1.3.1 Keimgewinnung
Am Anfang jeder mikrobiologischen Untersuchung steht die Auswahl einer
geeigneten Methode zur Keimgewinnung, die sich je nach Fragestellung
ergibt. Nach der Keimgewinnung erfolgt die Analyse der Proben mit Blick auf
Keimzahl und Keimspektrum. Die Durchführung erfolgte nach etablierten
Methoden in einem Labor48 für medizinische Mikrobiologie. Es existieren eine
Reihe unterschiedlicher Methoden zur Keimgewinnung, die der Fragestellung
entsprechend zu wählen sind. Agache (2004a) unterscheidet grundsätzlich
sieben Verfahren zur Keimgewinnung:
Abklatschkultur („collection with a contact plate“)
Tupfermethode („swab“)
Williamson-Kligman Methode (“Williamson-Kligman method”)
Variationen der Williamson-Kligman Methode („variants of WilliamsonKligman method”)
Sterile
Handschuh- (Beutel-) Methode
(„sterile
glove
or bag
technique“)
Follikuläre Keimgewinnungsmethoden („follicular sampling methods“)
Biopsiekultur („biopsy culture“)
Für diese Arbeit wurde die Wasch-Schabe-Methode nach Williamson und
Kligman
(1965)
gewählt.
Diese
Methode
wurde
in
zahlreichen
Untersuchungen eingesetzt und ist ein anerkanntes, standardisiertes
Verfahren zur Keimgewinnung (Holland und Kearney 1985). Es ist eine sehr
exakte und standardisierte Methode, bei der über 95% der residenten Flora
erfasst wird (Williamson und Kligman 1965). Außerdem wird durch den
Zusatz von Triton X 100, einem anionischen Detergens, eine Agglutination
der Keime in der Waschlösung verhindert ohne sie abzutöten (Agache
2004a). Die Methode kann jedoch nicht in jedem Hautbereich eingesetzt
werden, sondern eignet sich lediglich für plane Hautoberflächen. So ist
beispielsweise die Keimgewinnung aus dem Zwischenzehraum aufgrund des
zu verwendenden Glaszylinders und der Waschlösung nicht möglich.
48
Universität Osnabrück, Fachbereich Humanwissenschaften, Fachgebiet Dermatologie,
Umweltmedizin und Gesundheitstheorie, Labor für medizinische Mikrobiologie
120
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Außerdem ist eine tiefe follikuläre Keimgewinnung mit dieser Methode nicht
möglich (Holland und Kearney 1985). Die gewählte Methode ist für die
geplante Untersuchung geeignet, da die Keimgewinnung einer planaren
Hautoberfläche (zentral-volarer Unterarm) und des Stratum disjunctum
angestrebt wird. Ferner bietet sich die Methode, aufgrund der hohen
Keimgewinnungsrate, an, da in der vorliegenden Arbeit neben der
qualitativen
Keimbestimmung
eine
quantitative
Untersuchung
der
Keimbesiedlung erfolgen soll. Die Probennahme umfasste in chronologischer
Reihenfolge (Abb. III 7):
Markierung des Testareal (zentral-volarer Unterarm, 30 x 30 mm)
Applikation des Glaszylinders
1. Waschvorgang:
o 1ml Waschlösung wurde in den Glaszylinder pipettiert
(Kolbenhubpipette, Eppendorf Reference®, Eppendorf AG,
Hamburg, Deutschland)
o 1-minütiger Schabevorgang mit Teflonspatel
2. Waschvorgang (analog zum 1. Waschvorgang)
sammeln der Waschlösung/Probe (2,0 ml) in einem sterilen
Reaktionsgefäß (Safe-Lock Tubes 2,0 ml, Eppendorf AG, Hamburg,
Deutschland)
Abb. III 7: Probennahme zur Bestimmung der Hautflora
Die Waschlösung (pH 7,9) wurde hergestellt, indem 8,5 ml 0,0075 M
NaH2PO4 (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Deutschland) mit
91,5 ml 0,0075 M Na2HPO4 (Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Taufkirchen,
Deutschland) angesetzt wurden. Zusätzlich wurde Triton X100 (SigmaAldrich Chemie GmbH, Taufkirchen, Deutschland) bis zur Endkonzentration
von 0,1% (v/v) zugegeben. Der verwendete Glaszylinder wurde speziell
121
III Experimenteller Teil
angefertigt
(Gebr.
1 Untersuchungsmethoden
Rettberg
GmbH
Glasapparatebau,
Göttingen,
Deutschland) mit einem Durchmesser von 2,4 cm und einer Fläche von
4,52 cm2
(Williamson
und
Kligman
1965).
Der
Doppelspatel
mit
Teflonbeschichtung (Bochem Instrumente GmbH, Würzburg, Deutschland)
hatte eine Schabekante von 11 mm Länge.
Für den präanalytischen Umgang mit Proben wird eine möglichst kurze
Transport- und Lagerungszeit, sowie Kühlschranktemperatur während
Transport und Lagerung empfohlen (Geiss 2009b). Keime können durch zu
lange Transport- und Lagerungszeiten (bzw. zu hohe Transport- und
Lagerungstemperaturen) absterben oder sich vermehren. Vor diesem
Hintergrund wurden die gesammelten Proben vor der Keimanalyse maximal
4 Stunden bei 3 bis 5°C gelagert (Mauch 2008).
1.3.2 Keimzahlbestimmung
Zur Bestimmung der Keimzahl wurde vom jeweiligen Aliquot (1000 µl der
2000 µl Probe) eine dekadische Verdünnungsreihe angesetzt. Williamson
und Kligman (1965) empfehlen Verdünnungsstufen für „normal besiedelte
Haut“ von 100 bis 10-2 und für „dicht besiedelte Haut“ von 10-4 bis 10-8
auszuwerten. Der Untersuchungsbereich der vorliegenden Studie (zentralvolarer
Unterarm)
ist
aufgrund
geringer
Talgdrüsen-
und
Schweißdrüsendichte, ein Hautbereich mit geringer mikrobieller Besiedlung
(Kligman et al. 1976), so dass die Verdünnungsstufen 100, 10-1 und 10-2
ausplattiert wurden. Die Verdünnungslösung mit einem pH von 7,9 wurde
hergestellt, indem 8,5 ml 0,0375 M NaH2PO4 mit 91,5 ml 0,0375 M Na2HPO4
angesetzt
wurden.
Zusätzlich
wurde
Triton
X100
bis
zu
einer
Endkonzentration von 0,05% (v/v) zugefügt. Es konnte gezeigt werden, dass
bei einer Waschlösung mit pH 7,9 die höchste Keimgewinnungsrate erzielt
wird. Die Zugabe von Triton X100 wirkt einer Agglutination der isolierten
Keime entgegen (Williamson und Kligman 1965). Die Proben wurden vor der
Entnahme des Aliquots 15 Sekunden gevortext (MS2 Minishaker IKA®, IKA
Werke GmbH & CoKG, Deutschland). Aus jeder Verdünnungsstufe wurden
100 µl mit einem sterilen Drigalski-Spatel auf Columbia Agar +5%
122
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Hammelblut (COS, bioMérieux, Marcy L´Etoile, Frankreich) ausplattiert. Die
Nährböden wurden anschließend bei 37°C für 48 Stunden inkubiert.
Nach der Inkubation erfolgte die Auszählung der Keime. Es wurden alle
Platten ausgezählt mit ≥1 bis <400 KbE (Kolonie bildende Einheiten) pro
Platte. Die Nährböden der Verdünnungsstufe 10-2 zeigten generell kein
Wachstum und wurden daher nicht berücksichtigt. Nach der Auszählung der
Platten wurde das gewichtete Mittel in Anlehnung an Riemelt et al. (2003)
berechnet (Tab. III 4).
Tab. III 4: Beispiele zur Berechnung der Gesamtkeimzahl (Riemelt et al. 2003)
0
Verdünnung
10
-1
10
-2
10
Beispiel 1
Beispiel 2
143 KbE
20 KbE
0 KbE
≥400 KbE
82 KbE
0
KbE
143 + 20
(1 x 1) + (1 x 0,1)
Formel
x 10
82
(1 x 1)
0
x 10
KbE / 100µl
= 148
= 820
KbE / Probe
2
KbE / cm Haut
2
log KbE/cm Haut
148 x 20 = 2960
2960 : 4,52 = 655
log 655 = 2,82
820 x 20 = 16400
16400 : 4,52 = 3628
log 3628 = 3,56
-1
KbE: Kolonie bildende Einheiten
Für
die
Darstellung
Gesamtkeimzahl
in
und
den
Auswertung
der
entsprechenden
Ergebnisse
Logarithmus
wurde
die
umgewandelt
(log KbE/cm2 Haut), da bakteriellem Wachstum eine exponentielle Funktion
zugrunde liegt (Kayser 1998).
1.3.3 Keimidentifizierung
In der mikrobiologischen Diagnostik und Forschung wurden in den letzten
Jahrzehnten viele neue automatisierte Verfahren eingeführt. Hierzu zählen
sowohl molekularbiologische Verfahren und biochemische Testsysteme, als
auch unterschiedliche antimikrobielle Empfindlichkeitsprüfungen. Neben
diesen
Neuentwicklungen
werden
weiterhin
die
klassisch-manuellen
Verfahren angewendet. Dies ist zum einen darauf zurückzuführen, dass sich
123
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
die Automatisierung auf wenige Arbeitsbereiche beschränkt und zum
anderen für einige Laboratorien, vor allem kleinere, unter ökonomischen
Gesichtspunkten nicht sinnvoll ist. Vor allem die molekularbiologischen
Verfahren sind nur in wenigen großen Instituten zu finden, wo neben der
Routinediagnostik
betrieben
wird
auch
molekularbiologische
(Regnath
2009).
Das
für
Grundlagenforschung
die
vorliegende
Arbeit
hinzugezogene Labor bietet zur Keimidentifizierung eine Phänotypisierung
durch
klassisch-manuelle
aber
auch
durch
einige
automatisierte
Testverfahren.
Zur Anzucht der Keime für die weitere Identifikation wurden jeweils 100 µl
der Probe mittels Drigalski-Spatel auf folgende Fertignährmedien (bioMérieux
SA, Marcy L´Etoile, Frankreich) ausplattiert: Columbia Agar +5% Hammelblut
(COS), Chocolat PolyViteX Agar (PVX), MacKonkey Agar mit Kristallviolett
(MCK) und Sabouraud Gentamicin Chloramphenicol 2 Agar (SGC2). Die
Nährböden wurden anschließend bei 37°C für 48 Stunden inkubiert (Holland
und Kearney 1985).
Der verwendete COS-Nährboden („Schafblutagar“) ist ein Universalmedium,
d. h. ein nicht-selektives Nährmedium, auf dem eine Vielzahl verschiedener
Mikroorganismen wachsen. Durch die Zugabe von Schafblut ist dieser
Nährboden sehr nähstoffhaltig, für die Anzucht der meisten Mikroorganismen
und zum Nachweis der bakteriellen Hämolyse geeignet. Der PVX-Agar
(“Kochblutagar”) ist ein Optimalnährmedium, es dient der nicht-selektiven
Anzucht von anspruchsvollen Bakterien. Kochblutagar wird meist auf Basis
von
Schafblutagar
durch
Herstellungsvorgang
werden
Erhitzen
wichtige
hergestellt.
Durch
Wachstumsfaktoren
diesen
(Vitamine,
Nikotinamidadenindinukleotid, Aminosäuren, Koenzyme, Spurenelemente,
etc.) für bestimmte Bakterien freigesetzt. Bei dem verwendeten MacKonkeyAgar wird das Wachstum von grampositiven Bakterien durch die Zugabe des
Farbstoffes Kristallviolett gehemmt. Dieses Selektivmedium dient so der
Anzucht von gramnegativen Bakterien. Durch die Fermentation von Laktose
wird
zudem
eine
Schlüsselreaktion
für
die
Differenzierung
von
124
III Experimenteller Teil
Enterobacteriaceae
1 Untersuchungsmethoden
angezeigt.
Aus diesem
Grund
spricht man bei
MacKonkey-Agar auch von einem selektiven Differenzialmedium.
Die Verwendung des SGC2-Agar dient der Anzucht von Hautpilzen. Durch
den erhöhten Anteil an Peptonen und Dextrose wird das Wachstum von
Pilzen gefördert (Elektivmedium). Durch die Zugabe der Antibiotika
Gentamicin und Chloramphenicol werden die meisten gramnegativen und
grampositiven Keime gehemmt. Der leicht saure pH-Wert (5,6) des
Nährbodens
hemmt
ebenfalls
das
Wachstum
von
Bakterien
(Selektivmedium). Vor diesem Hintergrund ist SGC2-Agar ein so genanntes
Elektiv/Selektivmedium (Mersch-Sundermann 1989; Regnath 2009).
Nach 48 Stunden Inkubation erfolgte die visuelle Beurteilung der
Nährmedien. Die Koloniemorphologie wurde nach Größe, Form, Randverlauf
und Farbe beurteilt. Durch die Beurteilung der Morphologie waren eine grobe
Differenzierung und teilweise schon eine Identifizierung der Kolonien möglich
(Mersch-Sundermann 1989). Durch die Beurteilung von Koloniemorphologie,
Hämolyseverhalten und Wachstumsverhalten auf Selektivmedien konnten
Mikrokokken,
Viridans-Streptokokken
(„vergrünende“
α-Hämolyse),
Hefepilze/Schimmelpilze,
Korynebakterien
Streptokokken,
und
aerobe
Sporenbildner bereits identifiziert werden. Zur Identifizierung der weiteren
Kolonien wurden Präparate für die Differentialfärbung, hier Gramfärbung,
angefertigt. Die Keime wurden mikroskopisch nach Färbung und Morphologie
beurteilt, um sie in grampositiv oder gramnegativ und Stäbchen oder Kokken
(Haufenkokken und Kettenkokken) einzuteilen (Regnath 2009). Zur genauen
Identifizierung gramnegativer Stäbchen und Kokken waren noch weitere
Untersuchungsmethoden nötig. Die Kolonien gramnegativer Stäbchen
wurden zum einen auf MacKonkey-Agar ausgestrichen und zum anderen
wurde biochemische Leistungsprüfungen (Oxidase-Test, „Bunte Reihe“ als
Röhrchentest
und
industriell
hergestellte
Testsysteme)
durchgeführt.
Zusätzlich wurde durch die Sichtung des MacKonkey-Agar eine erneute
Beurteilung der Koloniemorphologie der gramnegativen Stäbchen möglich
(Regnath 2009). Die „Kettenkokken“ (Streptokokken/Enterokokken) wurden
125
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
mit einem Immunologischen Schnelltest (Latex-Agglutinations-Test) in
Lancefield-Gruppen eingeteilt (Reinert 2009). Staphylokokken wurden zur
genaueren Identifizierung durch ein serologisches Verfahren (KoagulaseTest) auf eine Koagulase-Reaktion, der Koagglutination hin getestet.
Dadurch können KNS von Koagulase-positiven unterschieden werden Der
Nachweis
der
membrangebundenen
Plasmakoagulase
wurde
als
Objektträgertest (Nachweis des Clumping-Faktor A) durchgeführt. Bei
Koagulase-positiven Staphylokokken kam es zur Ausflockung der Probe
(Clumping-Faktor positiv) (Lorek 1989). Abgesehen von S. aureus sind alle
anderen Koagulase-positiven Staphylokokken tieradaptiert und finden sich
selten bis nie in humanen Proben (Becker und Peters 2009). Die Koagulasepostiven Staphylokokken wurden daher als S. aureus bewertet.
Im Falle einer S. aureus Identifizierung wurde ein Nährmedium zum
Screening
von
Bakterien
mit
bestimmten
Resistenzen
mit
der
entsprechenden Keimsuspension beimpft. Hierzu wurde ein so genannter
MRSA-Screening-Agar (chromID® MRSA, bioMérieux SA, Marcy L´Etoile,
Frankreich) verwendet. Bei chromogenen Medien dieser Art zeigt sich eine
positive Reaktion (MRSA) durch Grünfärbung der Kolonien. Im Mittelpunkt
dieser Bemühung stand die Abgrenzung von MRSA und Methicillin-sensiblen
S. aureus (MSSA) (Regnath 2009). Bei positiver Reaktion wurde eine
Empfindlichkeitsprüfung (Agardiffusionstest) nach DIN 58940-3 durchgeführt
um die Methicillin-Resistenz zu verifizieren (Deutsches Institut Für Normung
2004).
Bei
der
beschriebenen
qualitativen
Identifizierung
der
Mikroorganismen wurden die Gattungen und wenn für die vorliegende Arbeit
sinnvoll auch die Arten bestimmt. Nachfolgend (Abb. III 8) sind die einzelnen
Arbeitsschritte der qualitativen mikrobiologischen Keimidentifizierung in einer
Übersicht dargestellt:
126
III Experimenteller Teil
1 Untersuchungsmethoden
Abb. III 8: Labortechnische Arbeitsschritte zur Keimidentifizierung
127
III Experimenteller Teil
2 Forschungsbedingungen
2
Forschungsbedingungen
2.1
Standardisierung
Jede Messung, insbesondere in den Biowissenschaften, unterliegt einer
gewissen Unsicherheit, die durch das zu messende Naturphänomen an sich,
dem Messgerät und dem Bediener des Messgerätes, hervorgerufen wird
(Agache 2004b). Um diese Unsicherheit zu minimieren und gültige (Validität),
unabhängige (Objektivität) und reproduzierbare (Reliabilität) Ergebnisse zu
erzielen, ist ein Höchstmaß an Standardisierung mit Ausschluss möglicher
Störfaktoren erforderlich (Bortz 2005). Aus diesem Grund wurden zahlreiche
Richtlinien
und
Empfehlungen
zur
Durchführung
biophysikalischer
Messungen, zur statistischen Auswertung entsprechender Daten und zum
Design hautphysiologischer und dermatokosmetischer Studien veröffentlicht
(Pinnagoda et al. 1990; Serup 1994; Piérard 1995; Serup 1995; Piérard
1996; Berardesca 1997; Kuss und Diepgen 1998; Wilhelm 1998; Lévêque
1999; Lodén 2000; IKW 2001; Rogiers 2001; Serup 2001; Berardesca et al.
2002; Parra und Paye 2003; Agache 2004b; Dickel et al. 2004; Cosmetics
Europe 2008).
Für die dermatokosmetische Forschung, die sich der Entwicklung und
Evaluation kosmetischer Mittel widmet, wurden spezielle Richtlinien von der
EEMCO entwickelt. Die biophysikalischen Untersuchungsmethoden der
vorliegenden Arbeit erfolgten unter der Berücksichtigung dieser Richtlinien.
Im Einzelnen beziehen sich diese Richtlinien auf die Messung des
Hautoberflächen-pH (Parra und Paye 2003), des TEWL (Rogiers 2001), der
RHF (Berardesca 1997) und der klinischen Beurteilung „trockener Haut“
(Serup 1995). Das Studiendesign der Vor- und Hauptuntersuchungen wurde
unter Berücksichtigung von Leitlinien des „Industrieverband Körperpflegeund Waschmittel e. V.“ und Richtlinien von „Cosmetics Europe“ (vormals
COLIPA) erstellt (IKW 2001; Cosmetics Europe 2008). Ferner fanden
diesbezüglich die Empfehlungen von Serup (2001) und Lodén (2000)
Berücksichtigung. In den Richtlinien der EEMCO werden zahlreiche
endogene und exogene Einflussfaktoren beschrieben, die im Rahmen
128
III Experimenteller Teil
hautphysiologischer
2 Forschungsbedingungen
Messungen
berücksichtigt
werden
müssen.
Im
Folgenden sind Faktoren aufgeführt, welche die hautphysiologischen
Parameter beeinflussen. Darüber hinaus werden sinnvolle Maßnahmen zum
Umgang mit diesen Einflüssen beschrieben um standardisierte Messungen
zu gewährleisten.
Endogene Faktoren
Sowohl die Hauttemperatur als auch die Schweißproduktion beeinflussen
den Hautoberflächen-pH, den TEWL und die RHF. Bei Messungen dieser
Parameter sollte die Hauttemperatur49 bei ca. 30°C liegen und die
Schweißproduktion
Untersuchungen
in
minimiert
einem
werden.
Daher
klimatisierten
wird
Labor
empfohlen,
die
durchzuführen.
Die
Empfehlungen bezüglich der Raumtemperatur sind 20 bis 22°C (Berardesca
1997; Rogiers 2001; Parra und Paye 2003) und für die Luftfeuchtigkeit 40 bis
60% (Berardesca 1997; Parra und Paye 2003) bzw. unter 50% (Rogiers
2001). Darüberhinaus können beide Faktoren durch eine Akklimatisation,
d. h. eine Anpassung der Probanden an die Raumbedingungen vermindert
werden. Berardesca (1997) und Parra und Paye (2003) empfehlen eine
Akklimatisationszeit von 20 Minuten, wohingegen Rogiers (2001) 15 bis 30
Minuten empfiehlt. Vor und während der Untersuchung sollten die Probanden
zur Ruhe kommen und körperliche Aktivität vermeiden (Rogiers 2001; Parra
und Paye 2003).
Es ist bekannt, dass die Messergebnisse unterschiedlich stark von der
Lokalisation des untersuchten Hautbereichs, d. h. der Teststelle, abhängen.
Diese so genannte intraindividuelle Variabilität der hautphysiologischen
Parameter muss beachtet werden. Das bedeutet, dass beispielsweise der
Hautoberflächen-pH der Stirn nicht mit dem des volaren Unterarms
vergleichbar
ist.
Auf
diese
topographischen
Unterschiede
des
49
Die Normale (physiologische) Hauttemperatur liegt in Abhängigkeit von der Lokalisation
zwischen 32 und 35°C (Marrakchi und Maibach 2007; Kleesz et al. 2012). Die
Hauttemperatur ist unabhängig vom Hautareal altersbedingt (66-83 Jahre) leicht erhöht, es
bestehen jedoch keine signifikanten Unterschiede im Vergleich zur jungen (24-34 Jahre)
Haut. Die niedrigste Hauttemperatur (32,7-33,6°C) zeigt sich in beiden Altersgruppen am
volaren Unterarm und Nasenrücken (Marrakchi und Maibach 2007).
129
III Experimenteller Teil
2 Forschungsbedingungen
Hautoberflächen-pH (Braun-Falco und Korting 1986; Dikstein und Zlotogorski
1989; Rippke et al. 2002; Parra und Paye 2003), des TEWL (Pinnagoda et
al. 1989b; Barel und Clarys 1995b; Rogiers 1995) und der RHF (Rogiers et
al. 1990; Barel und Clarys 1997; Wilhelm 1998) wird in der Literatur mehrfach
hingewiesen.
Neben diesen intraindividuellen sind auch interindividuelle Variationen des
Hautoberflächen-pH (Braun-Falco und Korting 1986; Dikstein und Zlotogorski
1989; Rippke et al. 2002; Parra und Paye 2003), des TEWL (Pinnagoda et
al. 1989b; Barel und Clarys 1995b; Rogiers 1995) und der RHF (Rogiers et
al. 1990; Barel und Clarys 1997; Wilhelm 1998) beschrieben. Die Angaben
zu den Variabilitäten der einzelnen Parameter schwanken sehr stark, es wird
jedoch deutlich, das generell die Werte für die intraindividuellen Unterschiede
kleiner sind im Vergleich zu den interindividuellen Variationen. Beispielhaft
beschreiben Ehlers et al. (2001) bei der Messung des Hautoberflächen-pH
Abweichungen von ca. 13% (intraindividuell) und 87% (interindividuell), Barel
und Clarys (1995b) bei der Messung des TEWL Abweichungen von 3 bis 8%
(intraindividuell) und 20 bis 25% bzw. 30 bis 50% an Stirn und Handfläche
(interindividuell) und von Courage (1994) werden bei der Messung der RHF 4
bis 5% (intraindividuell) und etwa 10% (interindividuell) angegeben.
Weitere endogene Einflussfaktoren auf die Hautphysiologie sind das
Lebensalter (Waller und Maibach 2005; Waller und Maibach 2006), das
Geschlecht (Ehlers et al. 2001; Jacobi et al. 2005), der photobiologische
Hauttyp (Berardesca et al. 1998; Gunathilake et al. 2009) und der
zirkadiane Rhythmus (Stephenson et al. 1984; Yosipovitch et al. 1998).
Exogene Faktoren
Der Einfluss von Externa, wie z.B. Seife, Waschsyndet, Emulsionen oder
dekorative Kosmetik, sollte ebenfalls berücksichtigt werden (Berardesca
1997; Rogiers 2001; Parra und Paye 2003). Es wird empfohlen, vor
biophysikalischen
Messungen
eine
entsprechende
Vorkonditionierung
(Auswaschphase) durchzuführen. Parra und Paye (2003) geben sehr
130
III Experimenteller Teil
differenzierte
Auswaschzeiten
2 Forschungsbedingungen
für
unterschiedliche
Produkte
an,
so
empfehlen sie für Wasser 2 bis 3 Stunden, für synthetische Reiniger
mindestens 5 Stunden und für Seifen mindestens 10 Stunden einzuhalten.
Die Dauer der Auswaschphase wird durch Richtlinien nicht generell
vorgeschrieben, sondern sollte unter Berücksichtigung der Fragestellung
gewählt werden. Für die grundlegende Erforschung von hautphysiologischen
Normalwerten werden z. T. Auswaschzeiten von 24 Stunden bis hin zu
einigen Tagen beschrieben (Wilhelm et al. 1991; Segger et al. 2007;
Gunathilake et al. 2009; Man et al. 2009).
Die Handhabung der Messgeräte stellt einen weiteren entscheidenden
exogenen Einflussfaktor dar (Berardesca 1997). Generell wird ein sorgsamer
Umgang mit den empfindlichen Messgeräten empfohlen und auf die
regelmäßige Kalibrierung hingewiesen. Da die Messung vom Auflagedruck
und -winkel beeinflusst werden können, wird empfohlen die Messungen von
einem erfahrenen Untersucher durchführen zu lassen. Zudem sollten
Messungen, die miteinander verglichen werden, von nur einem Untersucher
durchgeführt werden.
Weitere Faktoren
Probanden dürfen vor und während der Untersuchung keinen Alkohol,
Nikotin oder Kaffee zu sich nehmen (Berardesca 1997; Rogiers 2001; Parra
und Paye 2003; Agache 2004b). Für die Evaporimetrie ist die direkte
Lichteinstrahlung und der direkte Luftzug zu vermeiden (Rogiers 2001).
Bei der pH-Metrie muss darauf geachtet werden, dass sich während der
Messung eine standardisierte Wassermenge zwischen Messsonde und
Haut befindet (Parra und Paye 2003). Für die Corneometrie wird empfohlen
Mehrfachmessungen durchzuführen um die Messgenauigkeit zu erhöhen.
Es sollen drei Messungen vorgenommen werden, die dann arithmetisch zu
mitteln sind. Zwischen den Messungen sollten 5 Sekunden liegen und die
Einzelmessung auf benachbarten Hautstellen erfolgen um Okklusionseffekte
zu vermeiden (Berardesca 1997).
131
III Experimenteller Teil
2.2
3 Voruntersuchungen
Bioethik
Im Februar 2009 wurde das Studienkonzept der Ethik-Kommission der
Universität Osnabrück vorgelegt und von dieser auf der 23. ordentlichen
Sitzung am 10. Februar 2009 genehmigt (Aktenzeichen: 4/71040/0/6).
2.3
Die
Probandenaufklärung
Probandenaufklärung
der einzelnen
Untersuchungen
erfolgte
in
schriftlicher und mündlicher Form unter Berücksichtigung der „Deklaration
des Weltärztebundes von Helsinki
–
Ethische Grundsätze für die
medizinische Forschung am Menschen“, verabschiedet auf der 18.
Generalvollversammlung des Weltärztebundes in Helsinki im Juni 1964,
zuletzt revidiert von der 52. Generalversammlung des Weltärztebundes im
Oktober 2000 in Edinburgh (Weltärztebund 1964). Die unterschiedlichen
Probandenaufklärungen der einzelnen Untersuchungen finden sich in
schriftlicher Form im Anhang.
3
Voruntersuchungen
Die im theoretischen Teil beschriebenen Studien zur Beeinflussung des
Hautoberflächen-pH durch Externa wurden bislang nicht an Hochbetagten
durchgeführt. Zudem ist dem Autor keine Literatur bekannt, die die
Beeinflussung der epidermalen Barrierefunktion der Altershaut durch
Hautpflegeprodukte mit unterschiedlichem pH-Wert zum Gegenstand hat.
Ferner
sind
diesbezüglich
keine
vergleichenden
Studien
zur
Hochbetagtenhaut (≥ 80 Jahre) und der Haut von Erwachsenen mittleren
Alters
(31-50 Jahre) bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurden
Voruntersuchungen durchgeführt um erste Erkenntnisse zu den genannten
Aspekten zu gewinnen. In der Voruntersuchung A (A1, A2, A3) wurde die
Beeinflussung
des
Hautoberflächen-pH
durch
Testprodukte
mit
unterschiedlichen pH-Werten untersucht. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde
die Voruntersuchung B durchgeführt, die langfristige Wirkungen auf den
Hautoberflächen-pH, der RHF und der Barriereintegrität evaluieren sollte.
132
III Experimenteller Teil
3.1
3 Voruntersuchungen
Voruntersuchung A
3.1.1 Fragestellung
Folgende Fragen sollten durch die Voruntersuchung A beantwortet werden:
a. Lässt sich der Hautoberflächen-pH durch die einmalige Applikation
unterschiedlicher Testprodukte beeinflussen?
b. Unterscheiden sich die Testprodukte in ihrem Einfluss auf den
Hautoberflächen-pH?
c. Wird der Hautoberflächen-pH bei 31 bis 50-jährigen im Vergleich zu
den über 80-jährigen gleichermaßen beeinflusst?
3.1.2 Testprodukte
In der Voruntersuchung A1 wurden vier Testprodukte appliziert:
A (pH 3,5)
B (pH 4,0)
C (pH 4,5)
D (pH 5,5)
In der Voruntersuchung A2 wurden zwei Testprodukte appliziert:
A (pH 3,5)
B (pH 4,0)
In der Voruntersuchung A3 wurden zwei Testprodukte appliziert:
B (pH 4,0)
D (pH 5,5)
133
III Experimenteller Teil
3 Voruntersuchungen
Bis auf den unterschiedlichen pH-Wert, welcher mit Zitronensäure eingestellt
wurde, war die Grundlage der Testprodukte identisch:
Absteigende Deklaration nach INCI50: Aqua, Arachis Hypogaea Oil,
Prunus Amygdalus Dulcis Oil, Simmondsia Chinensis Seed Oil, Pentylene
Glycol, Cetearyl Alcohol, Glyceryl Stearate, Glycerin, Oenothera Biennis Oil,
Persea Gratissima Oil, Persea Gratissima Oil Unsaponifiables, Prunus
Domestica Seed Oil, Potassium Palmitoyl Hydrolyzed Wheat Protein,
Rosmarinus Officinalis Leaf Extract, Panthenol, Xanthan Gum, Citric Acid,
Tocopherol
3.1.3 Probandenkollektiv
Die hochbetagten Probanden der Voruntersuchungen waren zum einen
Patienten einer geriatrischen Pflegestation (Klinikum Osnabrück GmbH,
Osnabrück, Deutschland) und zum anderen Bewohner eines Seniorenheims
(Haus am Bürgerpark, Osnabrück, Deutschland). 31 bis 50-jährige wurden
innerhalb der Universität Osnabrück rekrutiert. Die freiwilligen Probanden
(Tab. III 5) unterlagen folgenden Kriterien:
Einschlusskriterien
Lebensalter: 31 bis 50 Jahre bzw. ≥ 80 Jahre
Schriftliches Einverständnis
Hauttyp I-III nach Fitzpatrick (1988)
Ausschlusskriterien
Hautläsionen im prüfungsrelevanten Bereich
Dermatologische Lokaltherapie im prüfungsrelevanten Bereich
Einwilligungsunfähigkeit (z. B. Demenzkrankheit)51
sonstige starke psychische und/oder physische Beeinträchtigungen
50
INCI: International Nomenclature of Cosmetic Ingredients (Internationale Nomenklatur für
kosmetische Inhaltsstoffe)
51
Die zuständigen Institutionen (Klinikum Osnabrück GmbH, Haus am Bürgerpark)
gewährleisteten, dass einwilligungsunfähige Personen unter Berücksichtigung des
„Übereinkommen[s] zum Schutz der Menschenrechte und der Menschenwürde im Hinblick
auf die Anwendung von Biologie und Medizin: Übereinkommen über Menschenrechte und
Biomedizin vom 4. April 1997“ nicht involviert werden (Europarat 1997).
134
III Experimenteller Teil
3 Voruntersuchungen
Da die Voruntersuchungen lediglich einer ersten Orientierung dienten wurden
entschieden die Probandenzahl klein zu halten. Dadurch konnte der Aufwand
für die Probandenrekrutierung begrenzt werden. Folgerichtig lagen sehr
zeitnah Daten vor, auf deren Basis weitere Studien konzipiert wurden. Die
Daten
werden
unter Berücksichtigung dieses methodischen Defizits
interpretiert.
Tab. III 5: Alters- und Geschlechtsverteilung: Voruntersuchung A
Gesamtkollektiv A
31-50 (n = 10)
≥ 80 (n = 10)
Md (Min-Max)
Männer (n)
Frauen (n)
39,0 (31-48)
0
10
31-50 (n = 5)
83,5 (81-95)
0
10
≥ 80 (n = 5)
Md (Min-Max)
Männer (n)
Frauen (n)
33,0 (31-49)
0
5
31-50 (n = 8)
82,0 (81-87)
0
5
≥ 80 (n = 8)
Md (Min-Max)
Männer (n)
Frauen (n)
46,5 (31-50)
2
6
84,0 (80-92)
3
5
A1
Lebensalter (Jahre)
Geschlecht
A2
Lebensalter (Jahre)
Geschlecht
A3
Lebensalter (Jahre)
Geschlecht
Md: Median, Min: Minimum, Max: Maximum
3.1.4 Ablauf der Untersuchung
Die Probanden wurden aufgefordert, die Unterarme (Teststellen) am
Vorabend der Untersuchung das letzte Mal zu waschen und zu pflegen.
Durch
diese
Vorkonditionierung
wurde
eine
„Auswaschphase“
von
mindestens 8 Stunden erreicht, in denen die Teststellen mit keinerlei Externa
(Wasser, Waschlotionen und Kosmetika) in Berührung kamen.
Die Untersuchung A1 erstreckte sich über 2 Stunden, die Untersuchung A2
über 7 Stunden und die Untersuchung A3 über 16 Stunden. Am Anfang der
Untersuchungen
standen
die
Probandenaufklärung52,
das
schriftliche
Einverständnis und das Einzeichnen der Teststellen53 auf den volaren
Unterarmen der Probanden. Es wurde für jedes Testprodukt eine Teststelle
(50 x 60 mm) eingezeichnet und zusätzlich die unbehandelte Kontrollstelle
markiert. Die Test- und Kontrollstellen wechselten bei jedem Probanden um
52
53
s. Anhang: VIII 4 Voruntersuchungen
s. Anhang: VIII 4 Voruntersuchungen
135
III Experimenteller Teil
3 Voruntersuchungen
eine Randomisierung zu erreichen. Nach der Messung der Basiswerte aller
Teststellen wurde mittels Einmalspritze (Omnifix®-F, B. Braun Melsungen
AG, Melsungen, Germany) eine standardisierte Menge (0,09 g = 3 g/m2) der
Testprodukte appliziert und mit einem behandschuhten Finger standardisiert
verteilt. Die erste Messung des Hautoberflächen-pH wurde 20 Minuten nach
Applikation durchgeführt. Bei der Voruntersuchung A1 (Tab. III 6) erfolgten
die weiteren Messungen im 20-minütigen Rhythmus über 2 Stunden. Die
Messungen der Voruntersuchung A2 (Tab. III 7) erstreckten sich über den
Zeitraum von 7 Stunden. Bei der Voruntersuchung A3 (Tab. III 8) erfolgten
Messungen bis der Ausgangswert erreicht wurde, aber maximal über 16
Stunden. Die Messpunkte der Einzelmessungen innerhalb der Teststellen
variierten topographisch, um das Abwaschen bzw. Verdünnen des
Testproduktes durch die pH-Messung zu verhindern.
Tab. III 6: Struktur: Voruntersuchung A1
Voruntersuchung A1
Messzeitpunkt
t0
t1
t2
t3
t4
t5
t6
Minuten nach Applikation
*
20
40
60
80
100
120
pH-Metrie
X
X
X
X
X
X
X
* einmalige Applikation der Testprodukte nach der Basismessung
Tab. III 7: Struktur: Voruntersuchung A2
Voruntersuchung A2
Messzeitpunkt
t0
t1
t2
t3
t4
t5
Minuten nach Applikation
*
20
120
240
360
420
pH-Metrie
X
X
X
X
X
X
* einmalige Applikation der Testprodukte nach der Basismessung
Tab. III 8: Struktur: Voruntersuchung A3
Voruntersuchung A3
Messzeitpunkt
t0
t1
t2
t3
t4
t5
Stunden nach Applikation
*
0,33
10
12
14
16
pH-Metrie
X
X
X
X
X
X
* einmalige Applikation der Testprodukte nach der Basismessung
136
III Experimenteller Teil
3.2
3 Voruntersuchungen
Voruntersuchung B
3.2.1 Fragestellung
Folgende Fragen sollten durch die Voruntersuchung B beantwortet werden:
a. Werden
Hautoberflächen-pH
und
RHF
durch
die
langfristige
Anwendung eines Testproduktes mit einem pH-Wert von 4,0
beeinflusst?
b. Wird die Barriereintegrität am Unterarm durch eine langfristige
Anwendung eines Testproduktes mit einem pH-Wert von 4,0
beeinflusst?
c. Unterscheiden sich Hautoberflächen-pH und RHF in vorwiegend
extrinsisch vs vorwiegend intrinsisch gealterter Haut?
3.2.2 Testprodukt
In der Voruntersuchung B wurde der Einfluss des Testproduktes auf
Hautoberflächen-pH, RHF und Barriereintegrität untersucht:
Testprodukt (pH 4,0)
Der pH-Wert des Testproduktes wurde mit Zitronensäure eingestellt.
Eingesetzt wurde eine O/W-Emulsion mit folgenden Inhaltsstoffen:
Pflegelotion (NCR9754); Absteigende Deklaration nach INCI: Aqua,
Arachis Hypogaea Oil, Prunus Amygdalus Dulcis Oil, Simmondsia Chinensis
Seed Oil, Pentylene Glycol, Cetearyl Alcohol, Glyceryl Stearate, Glycerin,
Oenothera Biennis Oil, Persea Gratissima Oil, Persea Gratissima Oil
Unsaponifiables, Prunus Domestica Seed Oil, Potassium Palmitoyl
Hydrolyzed Wheat Protein, Rosmarinus Officinalis Leaf Extract, Panthenol,
Xanthan Gum, Citric Acid, Tocopherol
54
Rezeptnummer
137
III Experimenteller Teil
3 Voruntersuchungen
3.2.3 Probandenkollektiv
Die hochbetagten Probanden der Voruntersuchungen B wurden aus dem
Umfeld des Untersuchers rekrutiert (Tab. III 9). Die freiwilligen Probanden
unterlagen folgenden Kriterien:
Einschlusskriterien
Lebensalter: ≥ 80 Jahre
Schriftliches Einverständnis
Hauttyp I-III nach Fitzpatrick (1988)
Ausschlusskriterien
Hautläsionen im prüfungsrelevanten Bereich
Dermatologische Lokaltherapie im prüfungsrelevanten Bereich
Einwilligungsunfähigkeit (z. B. Demenzkrankheit)55
Sonstige starke psychische und/oder physische Beeinträchtigungen
Tab. III 9: Alters- und Geschlechtsverteilung: Voruntersuchung B
Probandenkollektiv B
Lebensalter (Jahre)
Geschlecht
Md (Min-Max)
Männer (n)
Frauen (n)
84,0 (80-90)
0
13
Md: Median, Min: Minimum, Max: Maximum
3.2.4 Ablauf der Untersuchung
Es
wurde
eine
Langzeiteffekte
auf
4-wöchige
Anwendungsstudie
Hautoberflächen-pH,
RHF
durchgeführt,
und
um
epidermaler
Barriereintegrität zu dokumentieren. Die Probanden wurden aufgefordert, die
Unterarme, Oberarme und die Stirn (Teststellen) am Vorabend der ersten
Untersuchung (Basismessung) das letzte Mal zu waschen und zu pflegen.
Durch
diese
Vorkonditionierung
wurde
eine
„Auswaschphase“
von
mindestens 8 Stunden erreicht, in denen die Teststellen mit keinerlei Externa
55
Die zuständigen Institutionen (Klinikum Osnabrück GmbH, Haus am Bürgerpark)
gewährleisteten, dass einwilligungsunfähige Personen unter Berücksichtigung des
„Übereinkommen[s] zum Schutz der Menschenrechte und der Menschenwürde im Hinblick
auf die Anwendung von Biologie und Medizin: Übereinkommen über Menschenrechte und
Biomedizin vom 4. April 1997“ nicht involviert werden (Europarat 1997).
138
III Experimenteller Teil
3 Voruntersuchungen
(Wasser, Waschlotionen und Kosmetika) in Berührung kamen.
Die
Anwendung des Testproduktes erfolgte gewohnheitsgemäß zweimal täglich
am gesamten Integument. Die Ganzkörperpflege wurde propagiert mit dem
Ziel eine zuverlässige Körperpflege auch an den Teststellen über den
Zeitraum von 28 Tagen zu gewährleisten.
So wurde vermieden, dass die Probanden eigene Körperpflegeprodukte
während der Langzeitstudie anwendeten und mit dem Testprodukt
verwechselten. Zu Beginn wurden die Probanden aufgeklärt, es erfolgte ein
schriftliches Einverständnis und die Messareale wurden mittels Schablone
markiert. Die Messung von RHF und Hautoberflächen-pH erfolgte vor der
Anwendung (Basiswert) und weiter nach 7, 14, 21 und 28 Tagen Anwendung
(Tab. III 10).
Tab. III 10: Struktur: Voruntersuchung B
Voruntersuchung B
Tag
1
Barriereintegrität
X
2-6
7
8-13
14
15-20
21
22-27
28
pH-Metrie
X
X
X
X
X
Corneometrie
X
X
X
X
X
Anwendung*
X
X
X
X
X
X
X
X
X
* zweimalige tägliche (gewohnheitsmäßige) Anwendung der Testprodukte
RHF und Hautoberflächen-pH wurden vergleichend an der zentralen Stirn
(überwiegend extrinsisch gealtert) und am ventralen Oberarm (überwiegend
intrinsisch gealtert) durchgeführt (Kohl et al. 2009). Die Bestimmung der
epidermalen Barriereintegrität erfolgte vor und nach der Anwendung am
zentral-volaren Unterarm. Vor der Anwendung wurde die Barriereintegrität an
einem Unterarm, nachfolgend der präirritierte Unterarm, ermittelt. Nach der
Anwendung erfolgte die Messung der Barriereintegrität vergleichend an
beiden Unterarmen, d. h. am präirritierten und nicht-präirritierten Unterarm.
139
III Experimenteller Teil
4
Hauptuntersuchungen
4.1
Hauptuntersuchung A
4 Hauptuntersuchungen
4.1.1 Fragestellung
Folgende Fragen sollten durch die Hauptuntersuchung A beantwortet
werden:
a. Wie wirkt sich eine langfristige Anwendung der Testprodukte auf
Hautoberflächen-pH, RHF und TEWL bei Hochbetagten aus?
b. Wie wirkt sich eine langfristige Anwendung der Testprodukte auf die
epidermale Barrierefunktion bei Hochbetagten aus?
c. Wie wirkt sich eine langfristige Anwendung der Testprodukte auf die
mikrobielle Hautbesiedlung von Hochbetagten aus?
d. Wie wirkt sich eine langfristige Anwendung der Testprodukte auf die
Hauttrockenheit bei Hochbetagten aus?
e. Gibt es hinsichtlich der genannten Parameter Unterschiede zwischen
Gruppe A und B?
4.1.2 Testprodukte
In der Hauptuntersuchung A wurde die Wirkung von Externa zur Hautpflege
und Hautreinigung mit einem pH-Wert von 4,0 und 6,0 miteinander
verglichen.
Folgende Produkte wurden eingesetzt:
Pflegelotion (O/W-Emulsion)
Pflegecreme (O/W-Emulsion)
Waschlotion (Tenside: Coco Glycoside, Sodium Cocoyl Glutamate)
140
III Experimenteller Teil
4 Hauptuntersuchungen
Die drei Produkte wurden jeweils mit einem pH-Wert von 4,0 oder 6,0
angewendet, wodurch sich die Gruppe A (pH 4,0) von der Gruppe B (pH 6,0)
unterschied. Der pH-Wert der Testprodukte wurde mit Zitronensäure
eingestellt:
Pflegelotion (NH56a/b): Absteigende Deklaration nach INCI: Aqua,
Simmondsia Chinensis Seed Oil, Prunus Amygdalus Dulcis Oil, Oenothera
Biennis Oil, Glycerin, Persea Gratissima Oil, Cetearyl Alcohol, Glyceryl
Stearate, Potassium Palmitoyl Hydrolyzed Wheat Protein, Phytosterols, Olea
Europaea Fruit Oil, Rosmarinus Officinalis Leaf Extract, Panthenol, Xanthan
Gum, Citric Acid, Tocopherol, Potassium Sorbate, Sodium Benzoate
Pflegecreme (NCR105a/b): Absteigende Deklaration nach INCI: Aqua,
Prunus Amygdalus Dulcis Oil, Simmondsia Chinensis Seed Oil, Cetearyl
Alcohol, Glyceryl Stearate, Glycerin, Potassium Palmitoyl Hydrolyzed Wheat
Protein, Rosmarinus Officinalis Leaf Extract, Panthenol, Xanthan Gum, Citric
Acid, Tocopherol, Potassium Sorbate, Sodium Benzoate
Waschlotion pH 4,0 (NKDJ7a): Absteigende Deklaration nach INCI:
Aqua, Helianthus Annus Seed Oil, Coco Glycoside, Glycerin, Sodium Cocoyl
Glutamate, Citric Acid, Carrageenan, Argania Spinosa Kernel Oil, Xanthan
Gum, Tocopherol, Potassium Sorbate, Sodium Benzoate56
Waschlotion pH 6,0 (NKDJ7b): Absteigende Deklaration nach INCI:
Aqua, Helianthus Annuus Seed Oil, Coco Glycoside, Glycerin, Sodium
Cocoyl Glutamate, Carrageenan, Argania Spinosa Kernel Oil, Citric Acid,
Xanthan Gum, Tocopherol, Potassium Sorbate, Sodium Benzoate
4.1.3 Probandenkollektiv
Die Hauptuntersuchung A wurde in Kooperation mit dem Seniorenheim
„Haus am Berg“ (Hasbergen, Deutschland) durchgeführt. Die freiwilligen
Probanden (Tab. III 11) unterlagen folgenden Kriterien:
Einschlusskriterien
Lebensalter: ≥ 80 Jahre
RHF (Corneometer® CM825): ≤ 35,0 AU
Schriftliches Einverständnis
Hauttyp I-III nach Fitzpatrick (1988)
56
Der Unterschied zwischen der „Waschlotion pH 4,0“ und der „Waschlotion pH 6,0“ besteht
ausschließlich in der deklarierten Position der Zitronensäure (Citric Acid).
141
III Experimenteller Teil
4 Hauptuntersuchungen
Ausschlusskriterien
Hautläsionen im prüfungsrelevanten Bereich
Pathologische Barrieredefekte, wie Atopische Dermatitis, Psoriasis
Dermatologische Lokaltherapie im prüfungsrelevanten Bereich in den
letzten 2 Wochen vor Studienbeginn
Topische Antibiotikatherapie im prüfungsrelevanten Bereich in den
letzten 4 Wochen vor Studienbeginn
Systemische Antibiotikatherapie in den letzten 4 Wochen vor
Studienbeginn
Einwilligungsunfähigkeit (z. B. Demenzkrankheit)57
Sonstige starke psychische und/oder physische Beeinträchtigungen
Tab. III 11: Alters- und Geschlechtsverteilung: Hauptuntersuchung A
Gesamtkollektiv
Gruppe
Lebensalter (Jahre)
Md (Min-Max)
Männer (n)
Frauen (n)
Geschlecht
A (n = 12)
B (n = 8)
89,0 (80-95)
3
9
84,5 (80-97)
1
7
Md: Median, Min: Minimum, Max: Maximum
Die
Rekrutierung
von
Hochbetagten
gestaltete
sich,
wie
bei
den
Voruntersuchungen, schwierig. In der Konzeptionsphase wurde eine
Probandenanzahl von 15 bis 20 pro Studiengruppe angestrebt. Bei 33 von
37
Hochbetagten
(≥
80
Jahre)
des
Seniorenheimes
lag
die
Einwilligungserklärung vor. Von diesen 33 potentiellen Probanden 58 erfüllten
27 die Einschlusskriterien. Das bedeutet, dass zu Studienbeginn 27
Probanden in die Studie eingeschlossen wurden, wovon 7 Probanden im
Lauf der Studie aus gesundheitlichen Gründen ausgeschlossen werden
mussten. Bei klinischen Studien wird häufig empfohlen die angestrebte
57
Die zuständige Institution (Haus am Berg) gewährleistete, dass einwilligungsunfähige
Personen unter Berücksichtigung des „Übereinkommen[s] zum Schutz der Menschenrechte
und der Menschenwürde im Hinblick auf die Anwendung von Biologie und Medizin:
Übereinkommen über Menschenrechte und Biomedizin vom 4. April 1997“ nicht involviert
wurden (Europarat 1997).
58
Der Terminus „potentielle Probanden“ bezeichnet Probanden, die vom Seniorenheim
ausgewählt wurden. Sie waren ≥ 80 Jahre alt und es lag eine unterschriebene
Einwilligungserklärung vor.
142
III Experimenteller Teil
4 Hauptuntersuchungen
Probandenzahl um 10% zu erhöhen, da mit etwa 10% „drop outs“59
gerechnet wird (Krummenauer et al. 2010). Diese Vorgehensweise ist für
Studien an hochbetagten Probanden aufgrund vorhandener Multimorbidität
nicht zu empfehlen. In der hier beschriebenen Hauptuntersuchung lag die
Rate der Ausfälle bei etwa 26%.
4.1.4 Ablauf der Untersuchung
Die Hauptuntersuchung wurde randomisiert, kontrolliert und doppelblind
durchgeführt. Randomisiert, da die Untersucher keinen Einfluss auf die
Zuteilung der Probanden zur Gruppe A oder B hatten, diese waren schon
durch das Seniorenheim vorgegeben. Außerdem wurden die Teststellen an
den Unterarmen randomisiert und somit ein lokalisationsabhängiger Einfluss
auf die Messergebnisse verhindert. Kontrolliert, da zwei Produktvarianten
(pH 4,0 vs pH 6,0) verglichen wurden. Doppelblind, da weder Untersucher
noch Probanden wussten, welcher Gruppe die pH 4,0- bzw. pH 6,0-Produkte
zugeteilt wurden. Die Produkte wurden codiert (Muster A und Muster B) und
die Codierung wurde erst nach Abschluss der Studie aufgelöst.
Zur Überprüfung der Ein- und Ausschlusskriterien wurden alle potentiellen
Probanden eine Woche vor Beginn der Studie dermatologisch untersucht
(Dermatologin: apl. Prof. Dr. med. Nanna Y. Schürer). Ziel der Untersuchung
war zum einen die endgültige Auswahl der teilnehmenden Probanden und
zum anderen die Beurteilung der Hauttrockenheit (Klinische Untersuchung).
Zur Vorkonditionierung wurden die Probanden aufgefordert 24 Stunden vor
der
ersten
Untersuchung
(Basismessung)
keine
Hautpflege-
und
Hautreinigungsprodukte an den Unterarmen anzuwenden. Außerdem sollten
die Unterarme 12 Stunden vor der Untersuchung nicht mit Wasser in
Berührung kommen. Die Maßnahmen zur Vorkonditionierung wurden durch
das Pflegepersonal durchgeführt bzw. überprüft. Dem Pflegepersonal wurde
hierzu eine Liste mit allen Probandennamen ausgehändigt, auf der die Zeiten
der Vorkonditionierung und die Untersuchungszeiten vermerkt waren. Den
Probanden wurde eine für die tägliche Ganzkörperpflege ausreichende
59
engl. drop out: herausfallen (vorzeitiges Ausscheiden von Probanden aus der Studie)
143
III Experimenteller Teil
4 Hauptuntersuchungen
Menge der Pflegelotion, Pflegecreme und Waschlotion zur Verfügung gestellt
mit
dem
Ziel
nicht
nur
eine
systematische
Beeinflussung
des
Hautoberflächen-pH an den Teststellen zu gewährleisten, sondern auch um
zu verhindern, dass andere Pflege- und Reinigungsprodukte angewendet
wurden. Um die Verwechselung mit anderen Körperpflegeprodukten zu
verhindern, wurden zusätzlich alle vorhandenen Produkte zur Hautpflege und
Hautreinigung für die Dauer der Studie konfisziert.
Die Untersuchung der Probanden wurde in einem extra zur Verfügung
gestellten und geräumten Bad im Erdgeschoss des Seniorenheimes
durchgeführt. Dieses wurde mit den nötigen Geräten und Materialien zur
Untersuchung eingerichtet und stand über den gesamten Studienzeitraum
zur Verfügung.
Im Mittel (aMW ± SD) lagen folgende klimatische Bedingungen vor:
Basismessung („vorher“):
o Raumtemperatur (C°): 22,4 ± 0,6
o Rel. Luftfeuchte (%): 45,1 ± 1,9
Abschlussmessung („nachher“):
o Raumtemperatur (C°): 22,9 ± 0,4
o Rel. Luftfeuchte (%): 47,9 ± 1,0
Die Lokalisation der Teststellen wechselte nach vorher festgelegtem Muster
im Uhrzeigersinn, d. h. randomisiert, bei jedem Probanden. Es wurden drei
Teststellen
(30 x 30 mm)
auf
den
Unterarmen
(zentral-volar)
mittels
Schablone60 eingezeichnet.
Teststelle 1: Hautflora
Teststelle 2: RHF, Hautoberflächen-pH und SC-pH
Teststelle 3: TEWL, Barriereintegrität, -kohäsion und -regeneration
60
s. Anhang: VIII 5 Hauptuntersuchungen
144
III Experimenteller Teil
4 Hauptuntersuchungen
Tab. III 12 und Tab. III 13 zeigen den Ablauf der Untersuchung:
Tab. III 12: Kurzübersicht zum Versuchsablauf: Hauptuntersuchung A
Messzeitpunkt
Vorgehensweise
Woche 0
Klinische Untersuchung
Auswahl der Probanden
Probandenaufklärung
Vorkonditionierung 1
24 Stunden vorher keine Hautpflege- und
Hautreinigungsprodukte an den Unterarmen
12 Stunden vorher kein Wasser an den Unterarmen
Untersuchungstag 1
(09:00 - 12:00 Uhr)
Teststellen (TS) mittels Schablone einzeichnen
TS 3: Reinigung mit Ethanol und Wattetupfer
TS 1: Keimgewinnung
TS 3: Messung von TEWL
TS 3: Bestimmung von Barriereintegrität/-kohäsion
TS 2: Messung RHF
TS 2: Messung vom Hautoberflächen-pH
TS 2: Messung vom Stratum corneum-pH
Untersuchungstag 2
(09:00 - 12:00 Uhr)
TS 3: Bestimmung der Barriereregeneration
Nachkontrolle der Irritationsstellen
Woche 1 bis 7
Vorkonditionierung 2
Anwendung der Testprodukte (2 mal täglich)
12 Stunden vorher keine Testprodukte und kein
Wasser an den Unterarmen
Untersuchungstag 3
(09:00 - 12:00 Uhr)
Teststellen (TS) mittels Schablone einzeichnen
TS 3: Reinigung mit Ethanol und Wattetupfer
TS 1: Keimgewinnung
TS 3: Messung von TEWL
TS 3: Bestimmung von Barriereintegrität/-kohäsion
TS 2: Messung RHF
TS 2: Messung vom Hautoberflächen-pH
TS 2: Messung vom Stratum corneum-pH
Untersuchungstag 4
(09:00 - 12:00 Uhr)
TS 3: Bestimmung der Barriereregeneration
Nachkontrolle der Irritationsstellen
Woche 8
Klinische Untersuchung
Tab. III 13: Struktur: Hauptuntersuchung A
Hauptuntersuchung A
Woche
0
Klinische Untersuchung
X
1
2
3
4
5
6
7
8
X
Hautoberflächen-pH, RHF, TEWL
X
X
Bestimmung: Barriereintegrität
X
X
Bestimmung: Barrierekohäsion
X
X
Bestimmung: Barriereregeneration
X
X
Bestimmung: Hautflora
X
X
Anwendung der Testprodukte*
X
* zweimalige tägliche Anwendung der Testprodukte
X
X
X
X
X
X
145
III Experimenteller Teil
4.2
4 Hauptuntersuchungen
Hauptuntersuchung B
4.2.1 Fragestellung
Durch die Hauptuntersuchung B wurden Vergleichswerte von 31 bis
50-jährigen generiert. Folgende Fragen sollten durch die Hauptuntersuchung
B beantwortet werden:
a. Gibt es Unterschiede zwischen 31 bis 50-jährigen und über
80-jährigen hinsichtlich Hautoberflächen-pH, RHF und TEWL?
b. Gibt es Unterschiede zwischen 31 bis 50-jährigen und über
80-jährigen hinsichtlich der epidermalen Barrierefunktion?
c. Gibt es Unterschiede zwischen 31 bis 50-jährigen und über
80-jährigen hinsichtlich der mikrobiellen Besiedlung der Haut?
4.2.2 Probandenkollektiv
Die freiwilligen Probanden (Tab. III 14) der Hauptuntersuchung B wurden aus
dem Umfeld des Untersuchers rekrutiert und unterlagen folgenden Kriterien:
Einschlusskriterien
Lebensalter: 31 bis 50 Jahre
Schriftliches Einverständnis
Hauttyp I-III nach Fitzpatrick (1988)
Ausschlusskriterien
Hautläsionen im prüfungsrelevanten Bereich
Pathologische Barrieredefekte, wie Atopische Dermatitis, Psoriasis
Dermatologische Lokaltherapie im prüfungsrelevanten Bereich in den
letzten 2 Wochen vor Studienbeginn
Topische Antibiotikatherapie im prüfungsrelevanten Bereich in den
letzten 4 Wochen vor Studienbeginn
Systemische Antibiotikatherapie in den letzten 4 Wochen vor
Studienbeginn
146
III Experimenteller Teil
4 Hauptuntersuchungen
Tab. III 14: Alters- und Geschlechtsverteilung: Hauptuntersuchung B
Probandenkollektiv B (n = 20)
Lebensalter (Jahre)
Md (Min-Max)
Männer (n)
Frauen (n)
Geschlecht
40,5 (31-50)
10
10
Md: Median, Min: Minimum, Max: Maximum
4.2.3 Ablauf der Untersuchung
Der detailierte Ablauf der Untersuchung kann der Kurzübersicht zum
Versuchsablauf entnommen werden (Tab. III 15).
Tab. III 15: Kurzübersicht zum Versuchsablauf: Hauptuntersuchung B
Messzeitpunkt
Vorgehensweise
Vorkonditionierung 1
24 Stunden vorher keine Hautpflege- und
Hautreinigungsprodukte an den Unterarmen
12 Stunden vorher kein Wasser an den Unterarmen
Untersuchungstag 1
Probandenaufklärung
Teststellen (TS) mittels Schablone einzeichnen
TS 3: Reinigung mit Ethanol und Wattetupfer
TS 1: Keimgewinnung
TS 3: Messung von TEWL
TS 3: Bestimmung von Barriereintegrität/-kohäsion
TS 2: Messung RHF
TS 2: Messung vom Hautoberflächen-pH
TS 2: Messung vom Stratum corneum-pH
Untersuchungstag 2
TS 3: Bestimmung der Barriereregeneration
Nachkontrolle der Irritationsstellen
Durch diese Untersuchung wurden Vergleichswerte zur Hochbetagtenhaut
generiert, folgerichtig orientiert sich diese Untersuchung am Ablauf von
Hautuntersuchung A. Zur Vorkonditionierung wurden die Probanden
aufgefordert 24 Stunden vor der ersten Untersuchung (Basismessung) keine
Hautpflege- und Hautreinigungsprodukte an den Unterarmen anzuwenden.
Außerdem sollten die Unterarme 12 Stunden vor der Untersuchung nicht mit
Wasser in Berührung kommen. Die Untersuchung der Probanden wurde in
einem speziell dafür eingerichtetem Raum durchgeführt, vergleichbar dem
Untersuchungsraum
aus
Hauptuntersuchung
A,
ebenfalls
ohne
raumlufttechnische Klimatisierung. Im Mittel (aMW ± SD) lagen folgende
klimatische Bedingungen vor:
Raumtemperatur (C°): 22,0 ± 1,5
Rel. Luftfeuchte (%): 44,0 ± 4,0
147
III Experimenteller Teil
5 Statistische Datenauswertung
Die Lokalisation der Teststellen wechselte nach vorher festgelegtem Muster
im Uhrzeigersinn, d. h. randomisiert, bei jedem Probanden. Es wurden drei
Teststellen
(30 x 30 mm)
auf
den
Unterarmen
(zentral-volar)
mittels
Schablone eingezeichnet:
Teststelle 1: Hautflora
Teststelle 2: RHF, Hautoberflächen-pH und SC-pH
Teststelle 3: TEWL, Barriereintegrität, -kohäsion und -regeneration
5
Statistische Datenauswertung
Die statistische Analyse der Daten gliedert sich in die deskriptive
(beschreibende)
Teilbereiche
und
erfolgte
induktive
die
(mathematische)
Aufarbeitung
der
Statistik.
Für
beide
Daten
mit
dem
Tabellenkalkulationsprogramm „Excel für Windows“ (Microsoft ® Office Excel®
2007, Microsoft Corporation, Redmond, Washington, USA) und dem
Statistikprogram „SPSS Statistics Version 19.0“ (IBM SPSS, Chicago, Illinois,
USA).
5.1
Deskriptive Statistik
Aufgabe der deskriptiven Statistik ist die charakteristische Beschreibung der
Daten einer Stichprobe. Dazu werden die Daten in Form von Tabellen und
Diagrammen dargestellt und die so genannten deskriptiven Kenngrößen
berechnet.
5.1.1 Deskriptive Kenngrößen
Lageparameter
Der Median ist ein deskriptiver statistischer Lageparameter, d. h. ein Maß der
zentralen Tendenz (Weiß 2002). Der Median liegt genau in der Mitte einer
Stichprobe, das bedeutet, er teilt die Stichprobe in zwei (fast) gleich große
Hälften, er wird auch als Zentralwert bezeichnet. Es sind mindestens 50%
aller Werte kleiner (oder gleich) und mindestens 50% aller Werte größer
(oder gleich) als der Median (Lange und Bender 2007). Der Median eignet
sich für ordinal und metrisch skalierte Daten. Der Median wird im Gegensatz
148
III Experimenteller Teil
5 Statistische Datenauswertung
zu anderen Mittelwerten, wie z. B. dem arithmetischen Mittelwert, weniger
durch ungewöhnliche Beobachtungswerte61 beeinflusst (Assenmacher 2003;
Bortz und Schuster 2010). Aufgrund dieser Unempfindlichkeit gegenüber
Ausreißern empfiehlt Weiß (2002) bei nicht-parametrischen Verteilungen den
Median zu berechnen.
Streuungsparameter
Lageparameter charakterisieren eine Stichprobe nicht ausreichend, da sie
keine
Informationen
zur
Variabilität
der
Messwerte
enthalten.
Streuungsparameter, so genannte Maße der Variabilität, geben Auskunft
über Lage der Messwerte zum Mittelwert, es wird deutlich, ob sie nahe am
Mittelwert liegen oder stark „streuen“ (Sheldon 2006).
Der
Streuungsparameter
zum
Median
ist
der
so
genannte
Interquartilsabstand (IQR62). Der IQR, begrenzt durch das untere (Q1) und
obere (Q3) Quartil, wird definiert als Differenz aus Q1 und Q3. Dieser
Bereich enthält die mittleren 50% der Messwerte. Mit Q1 wird der Punkt
angegeben, unterhalb dessen 25% der Messwerte liegen. Q3 gibt den Punkt
an, unterhalb dessen 75% aller Messwerte liegen (Weiß 2002; Schwarze
2009a). Außerdem finden sich Angaben zum Minimum und Maximum der
Messwerte.
Die
Differenz
aus
Maximum
und
Minimum
gibt
die
Variationsbreite an, wobei Minimum dem kleinsten und Maximum dem
größten gemessenen Wert entspricht (Bortz und Schuster 2010). In der
vorliegenden Arbeit werden die Ergebnisse über den Median gemittelt. Die
Streuungsparameter (Q1, Q3, Minimum, Maximum) werden im Ergebnisteil
durch die grafische Darstellung über Boxplots deutlich und im Anhang
aufgeführt. Die deskriptive Darstellung von Daten in den Kapiteln
„II Theoretischer Teil“ und „III Experimenteller Teil“ orientiert sich an der
jeweils zitierten Quelle.
61
Ungewöhnliche Beobachtungswerte werden auch als Ausreißer oder Extremwerte
bezeichnet (Zwerenz 2009).
62
Die Abkürzung IQR wurde abgeleitet von der englischen Bezeichnung „Inter-QuartileRange“.
149
III Experimenteller Teil
5 Statistische Datenauswertung
5.1.2 Darstellung der Ergebnisse
Die
Darstellung
der
Ergebnisse
erfolgt
nicht
nur
über
deskriptive
Kenngrößen, sondern auch grafisch. Zur graphischen Darstellung wurden
unterschiedliche
Diagramme
Untersuchungszeitpunkten
gewählt.
wurden
die
Bei
mehr
Ergebnisse
in
als
Form
zwei
von
Liniendiagrammen dargestellt, die sich insbesondere für die Darstellung von
Zeitkurven eignen (Bortz und Schuster 2010). Außerdem erfolgte die
Darstellung von Gradienten durch Liniendiagramme. Die vergleichende
Darstellung von zwei Untersuchungszeitpunkten oder Probandengruppen
wurde durch Boxplots visualisiert. Zusätzlich wurden einige mikrobiologische
Erkenntnisse in tabellarischer Form dargestellt.
5.2
Induktive Statistik
Auf
Grundlage
fachlich-theoretischer
Überlegungen
zu
einem
Forschungsthema werden zunächst Forschungsfragen und -hypothesen
formuliert63. Diese wiederum müssen in statistische Hypothesen, d. h.
Alternativhypothese und Nullhypothese, überführt und statistisch überprüft
werden (Schwarze 2009a). Diese statistische Überprüfung erfolgt durch die
induktive Statistik. Der induktiven Statistik stehen hierzu zahlreiche
statistische Tests zu Verfügung, die entsprechend der zu analysierenden
Daten angewendet werden. Ein wesentliches Kriterium zur Auswahl des
optimalen Testverfahrens ist die Verteilung der Merkmale, da einige
statistische Verfahren eine Normalverteilung der Daten voraussetzen. Im
Folgenden sind die Prüfung auf Normalverteilung, die Formulierung der
statistischen Hypothesen und die statistischen Tests dargestellt (Bortz und
Lienert 2008).
5.2.1 Prüfung auf Normalverteilung
Die
Prüfung
von
Daten
auf
Normalverteilung
bzw.
hinreichende
Normalverteilung kann rechnerisch oder visuell (grafisch) erfolgen. Mit dem
Kolmogoroff-Smirnov-Anpassungstest steht eine rechnerische Überprüfung
63
s. Theoretischer Teil: II 2 Forschungshypothesen
150
III Experimenteller Teil
5 Statistische Datenauswertung
der Normalverteilung zur Verfügung. Dieser Test sollte jedoch nicht bei
kleinen Stichproben angewendet werden und wird daher in der vorliegenden
Arbeit nicht eingesetzt (Weiß 2002; Schwarze 2009b). Für die visuelle
Beurteilung werden die erfassten Parameter vorab grafisch dargestellt. Durch
die Darstellung über Histogramme erhält man einen ersten Eindruck
hinsichtlich der Merkmalsverteilung. Der Verlauf einer Normalverteilung ist
glockenförmig („Gaußsche Glockenkurve“), d. h. der Maximalwert wird am
Median erreicht und die Häufigkeiten fallen dann symmetrisch auf beiden
Seiten ab (Weiß 2002). Ergänzend können Formmaße (Schiefe und
Wölbung) dargestellt werden, welche die Verteilung metrisch skalierter
Merkmale kennzeichnen (Sheldon 2006). Die Schiefe beschreibt die
Symmetrie/Asymmetrie und die Wölbung die Massenhäufigkeiten um den
Mittelpunkt bzw. an den Enden der Verteilung (Weiß 2002). Die Schiefe ist
Null, wenn die Verteilung eine Normalverteilung, also symmetrisch ist. Ist die
Schiefe negativ, so ist die Verteilung linksschief (rechtssteil). Ist die Schiefe
positiv liegt eine rechtsschiefe (linkssteile) Verteilung vor (Weiß 2002). Die
Wölbung64 ist Null, wenn eine Normalverteilung vorliegt (mesokurtische
Verteilung). Ist die Wölbung negativ ist die Verteilung flacher und das
Maximum kleiner (platykurtische Verteilung). Bei einer positiven Wölbung ist
die
Verteilung
schmaler
und
steilgipfliger
als
die
Normalverteilung
(leptokurtische Verteilung). Nachfolgend wird auf die Darstellung aller
Häufigkeitsverteilungen verzichtet und die Prüfung auf Normalverteilung
lediglich an einem Beispiel dargestellt (Abb. III 9). An diesem Beispiel wird
deutlich,
dass
keine
Hautoberflächen-pH
Normalverteilung
vorliegt.
Der
des
überprüften
Hautoberflächen-pH
Parameters
zeigt
in
der
Altersgruppe 31 bis 50 eine leicht linksschiefe (rechtssteile) Verteilung
(Schiefe = -0,159) und eine schwache Wölbung (Wölbung = -0,719). In der
vorliegenden Arbeit liegen für die erhobenen Parameter der Vor- und
Hauptuntersuchungen asymmetrische, schiefgipfelige Verteilungen vor.
Daraus resultiert die Verwendung nicht-parametrischer Testverfahren.
64
Synonyme: Kurtosis, Exzeß
151
III Experimenteller Teil
5 Statistische Datenauswertung
Abb. III 9: Häufigkeitsverteilung und Formmaße: Basiswerte Hautoberflächen-pH,
Voruntersuchung A1, A2 und A3. Altersgruppe: 31-50 Jahre (n = 23).
5.2.2 Nicht-parametrische Testverfahren
Aufgrund
der
ausschließlich
nicht
hinreichend
nicht-parametrische
normalverteilten
Parameter
Testverfahren
angewendet.
wurden
Diese
Testverfahren setzen keine bestimmte Verteilungsform voraus und werden
daher auch als verteilungsfreie oder verteilungsunabhängige Testverfahren
bezeichnet (Weiß 2002; Schwarze 2009a).
Bei den erhobenen Parametern handelt es sich größtenteils um mindestens
ordinal skalierte Daten, d. h. man kann die Daten in eine Rangordnung
bringen. Innerhalb der Testverfahren für Rangdaten unterscheidet man Tests
zum Vergleich von zwei und Test zum Vergleich von mehreren Stichproben.
152
III Experimenteller Teil
5 Statistische Datenauswertung
Die Stichproben können dabei abhängig (verbunden) oder unabhängig
(unverbunden) sein (Bortz und Lienert 2008; Bortz und Schuster 2010).
Tab. III 16 zeigt die eingesetzten nicht-parametrischen Testverfahren:
Tab. III 16: Eingesetzte nicht-parametrische Testverfahren
Testverfahren
Anhängigkeit
Anzahl der Stichproben
Kruskal-Wallis-Test
unabhängig
3 oder mehrere
Mann-Whitney-U-Test
unabhängig
2
abhängig
2
Wilcoxon-Test
Der
Kruskal-Wallis-Test65
eignet
sich
zum
Vergleich
mehrerer
unabhängiger Variablen. Mit diesem Test wurde untersucht, ob signifikante
Unterschiede der Basiswerte bei mehreren Teststellen vorliegen. Wurden
keine signifikanten Unterschiede zwischen den Werten errechnet, wurde von
nahezu
identischen
Ausgangswerten
der
entsprechenden
Parameter
ausgegangen.
Der Mann-Whitney-U-Test66 ist geeignet, um zwei unabhängige Stichproben
miteinander zu vergleichen. Mit diesem Test wurde analysiert, ob zwischen
zwei unabhängigen Gruppen bzw. Teststellen signifikante Unterschiede
bestehen. Zu beachten ist, dass zwei unterschiedliche Teststellen innerhalb
eines
Individuums,
auch
wenn
sie
benachbart
lagen
(z. B.
distal-volar/proximal-volar oder linker/rechter Unterarm), als unverbunden
gewertet wurden.
Verbundene Stichproben, wie z. B. die Messwerte einer Teststelle zu
unterschiedlichen Zeitpunkten wurden mit dem Wilcoxon-Test67 auf
signifikante Unterschiede überprüft. So konnte beispielsweise überprüft
werden, ob sich der Nachwert eines bestimmten Parameters signifikant vom
Vorwert (Basiswert) unterscheidet (Bortz und Lienert 2008).
65
Synonyme: H-Test nach Kruskal und Wallis
Synonyme: Mann-Whitney-Test, U-Test nach Mann und Whitney, U-Test von Mann,
Whitney und Wilcoxon, U-Test nach Wilcoxon, Mann und Whitney
67
Synonyme: Wilcoxon-Test für Paardifferenzen, Wilcoxon-Rangsummmentest,
Wilcoxon-Vorzeichenrangtest, Wilcoxon-Test für gepaarte Stichproben
66
153
III Experimenteller Teil
5 Statistische Datenauswertung
Die Nullhypothese wurde mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5%
verworfen, denn das Signifikanzniveau wurde auf α = 0,05 festgelegt.
Folgende Signifikanzschranken wurden angewendet (Weiß 2002):
p > 0,05
nicht signifikant
p ≤ 0,05
signifikant
p ≤ 0,01
hoch-signifikant
p ≤ 0,001
höchst-signifikant
5.2.3 Korrelationsanalyse
Ein wichtiger Aspekt des Forschungsprojektes ist der Zusammenhang
zwischen Hautoberflächen-pH und epidermaler Barrierefunktion. Aus diesem
Grunde wurden entsprechende Zusammenhänge in der Hauptuntersuchung
A statistisch analysiert. Die Korrelation nach Bravais und Pearson68 dient
der
Quantifizierung
linearer
Zusammenhänge
zweier
Variablen
(Hautoberflächen-pH und epidermale Barrierefunktion) (Weiß 2002). Die
Stärke des Zusammenhangs wird dabei über eine Maßzahl zwischen -1 und
+1
ausgedrückt,
dem
Korrelationskoeffizienten
(r).
Negative
lineare
Zusammenhänge werden durch eine negative Maßzahl ausgedrückt und
positive Zusammenhänge folgerichtig über ein positives Maß (-1 ≤ r ≤ +1)
(Bamberg et al. 2008). Entsprechend wird die positive (gleichsinnige) von der
negativen (gegensinnigen) Korrelation unterschieden (Weiß 2002).
Je größer r, desto stärker ist der lineare Zusammenhang ausgeprägt, wobei
0 bedeutet, dass kein linearer Zusammenhang vorliegt (Tab. III 17). Die
Berechnung der Korrelation nach Pearson ist vorrangig auf normalverteilte
Daten ausgelegt und zeigt zudem eine gewisse Anfälligkeit gegenüber
Ausreißern. Korrelationsanalysen, insbesondere der Signifikanzwert, bei
kleinen Stichprobengrößen sollten jedoch prinzipiell zurückhaltend bewertet
werden (Weiß 2002; Kammermeyer und Zerpies 2003; Schwarze 2009a).
Das Verfahren wurde gewählt, da es bei zwei metrischen Merkmalen das
Verfahren der Wahl ist (Hartung 2005). Der Koeffizient kann unterschiedlich
68
Synonyme: Korrelationskoeffizient nach Pearson, Produkt-Moment-Korrelationskoeffizient
154
III Experimenteller Teil
5 Statistische Datenauswertung
interpretiert werden (Degen und Lorscheid 2002; Kohn 2004; Brosius 2011).
Hier wurde folgende Interpretation angewendet:
Tab. III 17: Interpretation des Korrelationskoeffizienten (Brosius 2011)
Betrag des Koeffizienten
Interpretation
0
über 0 bis 0,2
über 0,2 bis 0,4
über 0,4 bis 0,6
über 0,6 bis 0,8
über 0,8 bis unter 1
1
Außerdem
wurde
geprüft,
Keine Korrelation
Sehr schwache Korrelation
Schwache Korrelation
Mittlere Korrelation
Starke Korrelation
Sehr starke Korrelation
Perfekte Korrelation
ob
ein
statistisch
signifikanter
linearer
Zusammenhang besteht. Parallel zum Korrelationskoeffizienten wurde die
Signifikanz (2-seitig) dargestellt. Die Nullhypothese wurde mit einer
Irrtumswahrscheinlichkeit von 5% verworfen, denn das Signifikanzniveau
wurde auf α = 0,05 festgelegt (Weiß 2002):
p > 0,05
nicht signifikant
p ≤ 0,05
signifikant
p ≤ 0,01
hoch-signifikant
p ≤ 0,001
höchst-signifikant
5.2.4 Formulierung der statistischen Hypothesen
Die theoretische Auseinandersetzung mit einem Forschungsthema mündet in
der
Regel
in
fachlich-theoretische
Schlussfolgerungen,
die,
präzise
formuliert, als Hypothesen bezeichnet werden. Hypothesen beinhalten
Aussagen,
die
den
bisherigen
Wissenstand
ergänzen
oder
ihm
widersprechen können. Eine Hypothese, die eine innovative Aussage
beinhaltet und/oder bisherige Erkenntnisse in Frage stellt, wird als
Alternativhypothese (H1) bezeichnet. Zu der Alternativhypothese muss eine
entsprechende (konkurrierende) Nullhypothese (H0) formuliert werden
(2002). „Die Nullhypothese behauptet, dass der in der Alternativhypothese
postulierte Unterschied bzw. Zusammenhang nicht vorhanden ist“ (Weiß
2002; Schwarze 2009b; Bortz und Schuster 2010).
155
III Experimenteller Teil
5 Statistische Datenauswertung
Hinsichtlich der Alternativhypothesen werden gerichtete von ungerichteten
Hypothesen unterschieden. Hypothesen, bei denen nichts über die Richtung
des Unterschiedes ausgesagt wird, werden als ungerichtete (2-seitig)
Hypothesen bezeichnet. Sollten aufgrund von Vorüberlegungen bereits
eindeutige Erkenntnisse vorliegen, ist es möglich eine gerichtete (1-seitig)
Hypothese
zu
formulieren
Forschungsgegenstand
der
(Bortz
und
Schuster
vorliegenden
Arbeit
2010).
keine
Da
zum
eindeutigen
Erkenntnisse vorliegen, werden die Hypothesen ungerichtet formuliert.
5.2.4.1 Voruntersuchungen
Voruntersuchung A1, A2 und A3
Für den statistischen Vergleich der Basiswerte des Hautoberflächen-pH bei
31 bis 50-jährigen (µ1) und über 80-jährigen (µ2) ergibt sich folgende
Hypothese:
Die
H0: µ1 = µ2
Kein Unterschied des Hautoberflächen-pH vor der Applikation
H1: µ1 ≠ µ2
Unterschied des Hautoberflächen-pH vor der Applikation
Überprüfung
der
statistischen
Hypothesen
erfolgte
mit
dem
Mann-Whitney-U-Test (Asymptotische Signifikanz, 2-seitig).
Für den intraindividuellen Vergleich der Basiswerte unterschiedlicher
Teststellen (µ1, µ2) ergibt sich folgende Hypothese:
Die
H0: µ1 = µ2
Kein Unterschied des Hautoberflächen-pH vor der Applikation
H1: µ1 ≠ µ2
Unterschied des Hautoberflächen-pH vor der Applikation
Überprüfung
der
statistischen
Hypothesen
erfolgte
mit
dem
Kruskal-Wallis-Test (Asymptotische Signifikanz).
156
III Experimenteller Teil
5 Statistische Datenauswertung
Voruntersuchung B
Für den statistischen Vergleich der Basiswerte des Hautoberflächen-pH und
der RHF von überwiegend lichtgealteter Haut (µ1) und überwiegend
zeitgealteter Haut (µ2) ergibt sich folgende Hypothese:
Die
H0: µ1 = µ2
Kein Unterschied vor der Anwendung
H1: µ1 ≠ µ2
Unterschied vor der Anwendung
Überprüfung
der
statistischen
Hypothesen
erfolgte
mit
dem
Mann-Whitney-U-Test (Asymptotische Signifikanz, 2-seitig).
Für den statistischen Vergleich der Basiswerte (µ1) und den entsprechenden
Werten zu unterschiedlichen Messzeitpunkten (µ2) ergeben sich folgende
Hypothesen:
Die
H0: µ1 = µ2
Kein Effekt durch die 1-, 2-, 3- bzw. 4-wöchige Anwendung des
Testproduktes auf den Hautoberflächen-pH
H1: µ1 ≠ µ2
Effekt durch die 1-, 2-, 3- bzw. 4-wöchige Anwendung des
Testproduktes auf den Hautoberflächen-pH
H0: µ1 = µ2
Kein Effekt durch die 1-, 2-, 3- bzw. 4-wöchige Anwendung des
Testproduktes auf die RHF
H1: µ1 ≠ µ2
Effekt durch die 1-, 2-, 3- bzw. 4-wöchige Anwendung des
Testproduktes auf die RHF
H0: µ1 = µ2
Kein Effekt durch die 4-wöchige Anwendung des Testproduktes
auf die epidermale Barriereintegrität am volaren Unterarm
H1: µ1 ≠ µ2
Effekt durch die 4-wöchige Anwendung des Testproduktes auf die
epidermale Barriereintegrität am volaren Unterarm
Überprüfung
der
statistischen
Hypothesen
erfolgte
mit
dem
Wilcoxon-Test (Asymptotische Signifikanz, 2-seitig).
157
III Experimenteller Teil
5 Statistische Datenauswertung
5.2.4.2 Hauptuntersuchungen
Hauptuntersuchung A
Der statistische Vergleich von Gruppe A (µ1) und B (µ2) bezieht sich auf
folgende Parameter:
DASI
Hautoberflächen-pH, RHF, TEWL
Epidermale Barriereintegrität, -kohäsion und -regeneration
Mikrobielle Besiedlung der Haut
Für diese Parameter ergeben sich folgende statistische Hypothesen:
Die
H0: µ1 = µ2
Kein Unterschied zwischen Gruppe A und B vor der 7-wöchigen
Anwendung der Testprodukte
H1: µ1 ≠ µ2
Unterschied zwischen Gruppe A und B vor der 7-wöchigen
Anwendung der Testprodukte
H0: µ1 = µ2
Kein Unterschied zwischen Gruppe A und B nach der 7-wöchigen
Anwendung der Testprodukte
H1: µ1 ≠ µ2
Unterschied zwischen Gruppe A und B nach der 7-wöchigen
Anwendung der Testprodukte
Überprüfung
der
statistischen
Hypothesen
erfolgte
mit
dem
Mann-Whitney-U-Test (Asymptotische Signifikanz, 2-seitig).
Zum Vergleich von Vorwert (Basiswert) und Nachwert (nach 7-wöchiger
Anwendung) innerhalb einer Gruppe wurden folgende Hypothesen formuliert:
Die
H0: µ1 = µ2
Kein Unterschied in der Gruppe A/Gruppe B zwischen Vorwert und
Nachwert
H1: µ1 ≠ µ2
Unterschied in der Gruppe A/Gruppe B zwischen Vorwert und
Nachwert
Überprüfung
der
statistischen
Hypothesen
erfolgte
mit
dem
Wilcoxon-Test (Asymptotische Signifikanz, 2-seitig).
158
III Experimenteller Teil
5 Statistische Datenauswertung
Zur Überprüfung linearer Zusammenhänge zwischen Hautoberflächen-pH
und epidermaler Barrierefunktion wurde der Korrelationskoeffizient r (mit 2seitiger Signifikanz) berechnet. Zur Bewertung des linearen Zusammenhangs
wurde folgende Zusammenhangshypothese formuliert:
H0: µ1 = µ2
Kein linearer Zusammenhang zwischen Hautoberflächen-pH und
epidermaler Barrierefunktion
H1: µ1 ≠ µ2
Linearer Zusammenhang zwischen Hautoberflächen-pH und
epidermaler Barrierefunktion
Hauptuntersuchung B
Der statistische Vergleich von 31 bis 50-jährigen (µ1) und über 80-jährigen
(µ2) bezieht sich auf folgende Parameter:
Hautoberflächen-pH, RHF, TEWL
Epidermale Barriereintegrität, -kohäsion und -regeneration
Mikrobielle Besiedlung der Haut
Für diese Parameter ergeben sich folgende statistische Hypothesen:
Die
H0: µ1 = µ2
kein Unterschied zwischen 31 bis 50-jährigen und über 80-jährigen
H1: µ1 ≠ µ2
Unterschied zwischen 31 bis 50-jährigen und über 80-jährigen
Überprüfung
der
statistischen
Hypothesen
erfolgte
mit
dem
MannWhitney-U-Test (Asymptotische Signifikanz, 2-seitig).
159
IV Ergebnisse
IV
Ergebnisse
1
Vorbemerkungen
1 Vorbemerkungen
In den durchgeführten Untersuchungen zeigten sich nach Applikation der
Testprodukte keine unerwünschten Hautreaktionen i. S. einer irritativen oder
allergischen Kontaktdermatitis. Auch nach Abschluss der Studien wurden
keine im Untersuchungszusammenhang stehenden Veränderungen am
Integument konstatiert.
Da der Hautoberflächen-pH im Fokus der vorliegenden Arbeit steht, werden
nachfolgend die entsprechenden Werte beider Altersgruppen dargestellt und
statistisch analysiert. Abb. IV 1 zeigt, dass der Hautoberflächen-pH über
80-jähriger (n = 43) hoch-signifikant (p = 0,002) erhöht ist im Vergleich zu
dem von 31 bis 50-jährigen (n = 43).
Abb. IV 1: Vergleichende Darstellung des Hautoberflächen-pH von 31 bis 50-jährigen
(n = 43) und über 80-jährigen (n = 43) aus den drei Voruntersuchungen (A1, A2 und
A3) und den zwei Hauptuntersuchungen (A und B) (Basiswerte). Induktive Statistik:
Mann-Whitney-U-Test
160
IV Ergebnisse
2
2 Voruntersuchungen
Voruntersuchungen
Durch die Voruntersuchungen A1, A2 und A3 wurde der kurzfristige Einfluss
von O/W-Emulsionen mit unterschiedlich eingestelltem pH-Wert auf den
Hautoberflächen-pH von 31 bis 50-jährigen und über 80-jährigen im
Zeitverlauf ermittelt und miteinander verglichen. Voruntersuchung B hatte
die langfristige Beeinflussung des Hautoberflächen-pH und der epidermalen
Barriereintegrität
bei
über
80-jährigen
weiblichen
Probanden
zum
Gegenstand.
Für die pH-Zeitkurven der Voruntersuchungen wurden keine Signifikanzen
berechnet. Im Mittelpunkt der Untersuchung stand der durch die einmalige
Applikation erreichte pH-Wert (Zielbereich: pH 4,5 bis 5,069) und nicht die
Differenz zwischen den Testprodukten. Für die Zeitkurven wurden lediglich
die Basiswerte statistisch analysiert. Für alle weiteren Parameter der Vorund Hauptuntersuchungen, wie z. B. RHF oder TEWL, wurden dagegen
Signifikanzen berechnet, da hier kein Zielbereich anvisiert wurde, sondern
das Ausmaß der Differenz von Bedeutung war.
2.1
Voruntersuchung A1
Altersgruppe: 31 bis 50 Jahre (n = 10)
In Abb. IV 2 wird deutlich, dass die Basiswerte des Hautoberflächen-pH der
verschiedenen Teststellen sich nicht signifikant von einander unterscheiden
(p = 0,316).
Die Grafik zeigt die stärkste Veränderung des Hautoberflächen-pH durch
Produkt A (pH 3,5) und Produkt B (pH 4,0). Der pH-Wert (Median) wird durch
Produkt A um 0,35 Einheiten von 4,95 auf 4,60 und durch Produkt B
ebenfalls um 0,35 Einheiten von 5,30 auf 4,95 gesenkt. Produkt D (pH 5,5)
führt zu einer Erhöhung des pH um 0,15 Einheiten nach 20, 40 und 60
Minuten und 0,25 Einheiten nach 100 und 120 Minuten.
69
s. Theoretischer Teil: II 2 Forschungshypothesen
161
IV Ergebnisse
2 Voruntersuchungen
Produkt C (pH 4,5) hat keine nennenswerten Auswirkungen auf den
Hautoberflächen-pH von 31 bis 50-jährigen, denn die Veränderungen
betragen über den gesamten Messzeitraum ≤ 0,10 Einheiten.
Abb. IV 2: Hautoberflächen-pH (Median) im Zeitverlauf vor (Basis) und nach einmaliger
Applikation unterschiedlicher Testprodukte. Altersgruppe: 31-50 Jahre (n = 10).
Induktive Statistik: Kruskal-Wallis-Test
Zudem wird in der Darstellung deutlich, dass die Veränderungen durch die
Produkte A und B über den Zeitraum von 2 Stunden auf einem stabilen
Niveau zwischen pH 5,00 und 4,50 mit Schwankungen ≤ 0,05 Einheiten
liegen.
Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 10)
Wie Abb. IV 3 verdeutlicht, unterscheiden sich die Basiswerte des
Hautoberflächen-pH der verschiedenen Teststellen nicht signifikant von
einander (p = 0,950).
Es zeigt sich, dass bei den über 80-jährigen durch Produkt A (pH 3,5) die
stärkste Veränderung des pH erreicht wird. Der Hautoberflächen-pH
(Median) wird durch Produkt A um 0,65 Einheiten von pH 5,35 auf 4,70
gesenkt. Produkt B (pH 4,0) führt zu einer Verschiebung um 0,50 Einheiten
von pH 5,30 auf 4,80. Produkt C (pH 4,5) führt zu einer pH-Wert Absenkung
um 0,25 Einheiten nach 60, 80 und 100 Minuten von 5,30 auf 5,05. Produkt
162
IV Ergebnisse
2 Voruntersuchungen
D (pH 5,5) verändert den pH von 5,45 auf 5,25 um 0,20 Einheiten nach 60
Minuten. Die Veränderungen durch Produkt A und B bleiben über den
Zeitraum von 2 Stunden auf einem stabilen Niveau zwischen pH 5,00 und
4,50.
Abb. IV 3: Hautoberflächen-pH (Median) im Zeitverlauf vor (Basis) und nach einmaliger
Applikation unterschiedlicher Testprodukte. Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 10).
Induktive Statistik: Kruskal-Wallis-Test
2.2
Voruntersuchung A2
Altersgruppe: 31 bis 50 Jahre (n = 5)
Abb. IV 4 macht deutlich, dass die Basiswerte des Hautoberflächen-pH der
verschiedenen Teststellen sich nicht signifikant von einander unterscheiden
(p = 0,883).
Bei den 31 bis 50-jährigen wird durch Produkt A (pH 3,5) die stärkste
Veränderung des Hautoberflächen-pH erreicht. Der Hautoberflächen-pH
(Median) wird durch Produkt A um 1,00 Einheiten von 5,40 auf 4,40 gesenkt.
Produkt B (pH 4,0) führt zu einer Erniedrigung des pH um 0,40 Einheiten
nach 240 und 360 Minuten. Die Veränderungen durch Produkt A und B
bleiben über den Zeitraum von 2 Stunden auf einem stabilen Niveau
zwischen pH 5,10 und 4,40.
163
IV Ergebnisse
2 Voruntersuchungen
Abb. IV 4: Hautoberflächen-pH (Median) im Zeitverlauf vor (Basis) und nach einmaliger
Applikation unterschiedlicher Testprodukte. Altersgruppe: 31-50 Jahre (n = 5).
Induktive Statistik: Kruskal-Wallis-Test
Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 5)
Die Basiswerte des Hautoberflächen-pH der verschiedenen Teststellen
unterscheiden sich nicht signifikant (p = 0,567) von einander (Abb. IV 5).
Abb. IV 5: Hautoberflächen-pH (Median) im Zeitverlauf vor (Basis) und nach einmaliger
Applikation unterschiedlicher Testprodukte. Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 5).
Induktive Statistik: Kruskal-Wallis-Test
164
IV Ergebnisse
2 Voruntersuchungen
Die Grafik zeigt die stärkste Veränderung des Hautoberflächen-pH nach
Applikation von Produkt A (pH 3,5). Der Hautoberflächen-pH (Median) wird
durch Produkt A um 0,90 Einheiten von 5,60 auf 4,70 gesenkt. Produkt B
(pH 4,0) führt zu einer pH-Wert Erniedrigung von 5,70 auf 5,20 um 0,50
Einheiten. Der Hautoberflächen-pH bleibt nach Applikation von Produkt B
über den gesamten Messzeitraum stabil und liegt nach 7 Stunden bei 5,30.
Produkt A führt zu einer pH Verschiebung auf unter 5, die über den Zeitraum
von 7 Stunden messbar ist.
2.3
Voruntersuchung A3
Altersgruppe: 31 bis 50 Jahre (n = 8)
Abb. IV 6 zeigt, dass die Basiswerte des Hautoberflächen-pH der
verschiedenen Teststellen sich nicht signifikant von einander unterscheiden
(p = 0,693).
Abb. IV 6: Hautoberflächen-pH (Median) im Zeitverlauf vor (Basis) und nach einmaliger
Applikation unterschiedlicher Testprodukte. Altersgruppe: 31-50 Jahre (n = 8).
Induktive Statistik: Kruskal-Wallis-Test
Bei den 31 bis 50-jährigen wird durch Produkt D (pH 5,5) die stärkste
Veränderung des Hautoberflächen-pH erreicht. Der Hautoberflächen-pH
(Median) wird durch Produkt D um 0,40 Einheiten von 5,05 auf 5,45 erhöht.
Produkt B (pH 4,0) führt zu einer Verminderung des Hautoberflächen-pH um
0,10 Einheiten von 5,15 auf 5,05. Der Hautoberflächen-pH erreicht 10
165
IV Ergebnisse
Stunden
nach
2 Voruntersuchungen
Applikation
von
Produkt
B
und
D
annähernd
die
Ausgangswerte (5,10 und 5,10).
Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 8)
Die Basiswerte des Hautoberflächen-pH der verschiedenen Teststellen
unterscheiden sich nicht signifikant (p = 0,704) von einander (Abb. IV 7).
Bei den über 80-jährigen wird durch Produkt B (pH 4,0) eine stärkere
Veränderung des Hautoberflächen-pH erreicht als durch Produkt D (pH 5,5).
Der Hautoberflächen-pH (Median) wird durch Produkt B um 0,70 Einheiten
von 5,75 auf 5,05 vermindert. Produkt D führt zu einer Verminderung des
Hautoberflächen-pH
um
0,20
Einheiten
von
5,75
auf
5,55.
Der
Hautoberflächen-pH erreicht 10 Stunden nach Applikation von Produkt B und
D annähernd die Ausgangswerte (5,65 und 5,60).
Abb. IV 7: Hautoberflächen-pH (Median) im Zeitverlauf vor (Basis) und nach einmaliger
Applikation unterschiedlicher Testprodukte. Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 8).
Induktive Statistik: Kruskal-Wallis-Test
Somit benötigt die Restituierung des Hautoberflächen-pH nach einmaliger
Applikation einer O/W-Emulsion mit pH 4,0 zwischen 7 (Voruntersuchung A2)
und 10 (Voruntersuchung A3) Stunden.
166
IV Ergebnisse
2 Voruntersuchungen
Zusammenfassend lässt sich aussagen: Der Hautoberflächen-pH von
über 80-Jährigen ist im Vergleich zum Hautoberflächen-pH von 31 bis
50-jährigen hoch-signifikant erhöht (Abb. IV 1).
Nach Applikation der Produkte A (pH 3,5) und B (pH 4,0) nimmt der
Hautoberflächen-pH
stärker
ab
als
nach
Applikation
der
Vergleichsprodukte (Abb. IV 2 und Abb. IV 3). Der Hautoberflächen-pH
liegt nach Applikation der Produkte A und B zwischen 4,5 und 5,0, d. h.
im definierten pH-Zielbereich zwischen 4,5 und 5,0 (Abb. IV 3).
Der Hautoberflächen-pH von über 80-jährigen ist nach Applikation der
Produkte A (pH 3,5) und B (pH 4,0) über 2 (Abb. IV 3) und 7 (Abb. IV 5)
Stunden unverändert.
Die Applikation von Produkt D (pH 5,5) führt bei über 80-jährigen zu
keiner nennenswerten Veränderung des Hautoberflächen-pH. Bei 31 bis
50-jährigen steigt der Hautoberflächen-pH nach Applikation von
Produkt D leicht an (Abb. IV 2 und Abb. IV 3).
In beiden Altersgruppen ist 10 Stunden nach Applikation der Produkte
B (pH 4,0) und D (pH 5,5) der Hautoberflächen-pH restituiert (Abb. IV 6
und Abb. IV 7).
Folglich erreicht der Hautoberflächen-pH nach einmaliger Applikation
einer O/W-Emulsion mit einem pH von 4,0 nach 7 (Voruntersuchung A2)
bis 10 Stunden (Voruntersuchung A3) wieder den Ausgangswert.
Die Veränderung des Hautoberflächen-pH durch Produkt B (pH 4,0) ist
bei über 80-jährigen ausgeprägter als bei 31 bis 50-jährigen:
A1: 0,50 (≥ 80 Jahre) vs 0,35 (31-50 Jahre) Einheiten
A2: 0,50 (≥ 80 Jahre) vs 0,40 (31-50 Jahre) Einheiten
A3: 0,70 (≥ 80 Jahre) vs 0,10 (31-50 Jahre) Einheiten
167
IV Ergebnisse
2.4
2 Voruntersuchungen
Voruntersuchung B
Die Ergebnisse der Voruntersuchungen A1 bis A3 machen deutlich, dass der
altersbedingt erhöhte Hautoberflächen-pH durch gezielte Applikation leicht
saurer Externa erniedrigt bzw. normalisiert werden kann. Nachfolgend
werden
entsprechende
Erkenntnisse
hinsichtlich
der
langfristigen
Anwendung einer leicht sauren O/W-Emulsion (pH 4,0) beschrieben.
Außerdem werden Effekte der langfristigen Anwendung auf die epidermale
Barrierefunktion von weiblichen Probanden (n = 13, Alter: ≥ 80 Jahre) unter
Berücksichtigung des Alterungsmechanismus (überwiegend extrinsisch vs
überwiegend intrinsisch) dargestellt.
Abb. IV 8 stellt dar, dass die Werte am ventralen Oberarm (überwiegend
intrinsisch gealtert) und an der zentralen Stirn (überwiegend extrinsisch
gealtert) keine
signifikanten
Unterschiede
vor der Anwendung des
Testproduktes (pH 4,0) aufweisen: Hautoberflächen-pH (p = 0,572), RHF
(p = 0,200).
Abb. IV 8: Hautoberflächen-pH (A) und RHF (B) der Probanden (n = 13, Alter: ≥ 80
Jahre) vor der Anwendung des Testproduktes. Vergleichende Darstellung des
ventralen Oberarms (überwiegend intrinsische Hautalterung) und der zentralen Stirn
(überwiegend extrinsische Hautalterung). Induktive Statistik: Mann-Whitney-U-Test.
RHF: relative Hornschichtfeuchte, AU: arbitrary unit
168
IV Ergebnisse
Durch
die
2 Voruntersuchungen
4-wöchige
Anwendung
des
Testproduktes
wird
der
Hautoberflächen-pH und die RHF beeinflusst (Abb. IV 9 und Abb. IV 10).
Nach 7-tägiger Anwendung nimmt der Hautoberflächen-pH (Median) am
Oberarm von 6,00 auf 5,60 und an der Stirn von 6,10 auf 5,20 ab. Nach 14
Tagen Anwendung, zeigt sich weiterhin eine Verminderung des pH im
Vergleich zum Basiswert von 5,60 (Oberarm) und 5,20 (Stirn). Nach
21
Tagen liegt der pH am Oberarm bei 5,40 und an der Stirn bei 5,20. Am Tag
28 zeigt sich an beiden Lokalisationen ein leichter Anstieg des pH im
Vergleich zu Tag 21. Am Oberarm beträgt der pH nach 4 Wochen
Anwendung 5,60 und an der Stirn 5,50.
Abb. IV 9: Hautoberflächen-pH (Median) der Probanden (n = 13, Alter: ≥ 80 Jahre) im
Zeitverlauf der Anwendungsphase. Vergleichende Darstellung des ventralen
Oberarms (überwiegend intrinsische Hautalterung) und der zentralen Stirn
(überwiegend extrinsische Hautalterung). Induktive Statistik: Mann-Whitney-U-Test
Abb. IV 9 zeigt, dass durch die Anwendung der Hautoberflächen-pH an
beiden Hautbereichen im Vergleich zum Basiswert vermindert wird und über
dem gesamten Messzeitraum stabil zwischen 5,60 und 5,20 liegt. Wie in den
Vorbemerkungen
erläutert,
werden
für
den
Hautoberflächen-pH
im
Gegensatz zu den weiteren Parametern, keine Signifikanzen berechnet, da
nicht das Ausmaß der pH Veränderung entscheidend ist, sondern die
Annährung an den definierten Zielbereich: pH 4,5 bis 5,0.
169
IV Ergebnisse
2 Voruntersuchungen
Nach Tag 7 zeigt sich eine signifikante Erhöhung der RHF (Median) am
Oberarm (p = 0,004) von 49,5 auf 59,3 und an der Stirn (p = 0,009) von 38,3
auf 52,7. Die RHF beträgt am Tag 14 am Oberarm 61,4 (p = 0,010) und an
der Stirn 55,6 (p = 0,013) und am Tag 21 am Oberarm 61,4 (p = 0,006) und
an der Stirn 53,7 (p = 0,039). Am Abschlusstag 28 liegt die RHF am Oberarm
bei 58,3 und ist weiterhin signifikant (p = 0,013) erhöht im Vergleich zum
Basiswert. Die RHF (50,1) an der Stirn ist am Tag 28 nicht signifikant
(p = 0,173) erhöht im Vergleich zum Basiswert. Wie Abb. IV 10 deutlich
macht, tritt nach 4 Wochen sowohl für den Oberarm als auch für die Stirn
eine leichte Verminderung der RHF ein.
Abb. IV 10: RHF (Median) der Probanden (n = 13, Alter: ≥ 80 Jahre) im Zeitverlauf der
Anwendungsphase. Vergleichende Darstellung des ventralen Oberarms (überwiegend
intrinsische Hautalterung) und der zentralen Stirn (überwiegend extrinsische
Hautalterung). Induktive Statistik: Wilcoxon-Test, Messwerte von Tag 7, 14, 21 und 28
im Vergleich zum Basiswert. RHF: relative Hornschichtfeuchte, AU: arbitrary unit
Neben Hautoberflächen-pH und RHF wurde auch der Einfluss des
Testproduktes auf die Funktion der EPB am volaren Unterarm, hier der
epidermalen Barriereintegrität, untersucht. Die Barriereintegrität wurde
ermittelt durch die Anzahl der Klebefolienabrisse, die notwendig waren um
eine Schädigung der EPB hervorzurufen. Als Indiz für die Schädigung galt
die 3-fache Erhöhung des TEWL.
170
IV Ergebnisse
2 Voruntersuchungen
Abb. IV 11 zeigt bei 10 (nicht-präirritierter Unterarm70) bzw. 11 (präirritierter
Unterarm71) von 13 hochbetagten Probanden eine erhöhte Barriereintegrität
nach Anwendung des Testproduktes, d. h. es waren mehr Abrisse zur
Schädigung der EPB (3-fach Erhöhung des TEWL) notwendig.
Die Grafik verdeutlicht, dass die Anzahl der Abrisse (Median) nach
Anwendung des Testproduktes sowohl am nicht-präirritierten Unterarm (15,0
Abrisse) als auch am präirritierten Unterarm (16,0 Abrisse) signifikant
(p = 0,015), bzw. hoch-signifikant (p = 0,005) erhöht ist im Vergleich zur
Anzahl der Abrisse vor der Anwendung (11,0 Abrisse).
Abb. IV 11: Epidermale Barriereintegrität. Anzahl der Abrisse am volaren Unterarm der
Probanden (n = 13, Alter: ≥ 80 Jahre) bis zur Barriereschädigung (3-fach Erhöhung
des transepidermalen Wasserverlustes) vor (Tag 0) und nach (Tag 28) Anwendung
des Testproduktes. Induktive Statistik: Mann-Whitney-U-Test
70
71
s. Experimenteller Teil: III 3.2 Voruntersuchung B
s. Experimenteller Teil: III 3.2 Voruntersuchung B
171
IV Ergebnisse
2 Voruntersuchungen
Zusammenfassend lässt sich festhalten: Bei über 80-jährigen wird der
Hautoberflächen-pH durch die tägliche Applikation des Testproduktes
(pH 4,0) über 4 Wochen gesenkt (Abb. IV 9).
Der Hautoberflächen-pH von 6,00 am Oberarm und 6,10 an der Stirn
liegt nach 4-wöchiger Anwendung des Testproduktes zwischen 5,60
und 5,20, d.h. leicht über dem definierten Zielbereich von 4,5 bis 5,0
(Abb. IV 9).
Der Hautoberflächen-pH der überwiegend intrinsisch gealterter Haut
nimmt weniger ab (0,60 Einheiten), als der pH extrinsisch gealterter
Haut (0,90 Einheiten) (Abb. IV 9).
Die RHF nimmt unter der 4-wöchigen Anwendung des Testproduktes
gegenüber dem Basiswert signifikant zu. Intrinsisch und extrinsisch
gealterte Haut reagierten vergleichbar (Abb. IV 10).
Die Basiswerte des Hautoberflächen-pH und der RHF unterscheiden
sich lokalisationsabhängig nicht signifikant, d. h. zwischen intrinsisch
und extrinsischer Hautalterung (Abb. IV 8).
Die Barriereintegrität am volaren Unterarm ist nach 4-wöchiger
Anwendung des Testproduktes signifikant verbessert (Abb. IV 11).
172
IV Ergebnisse
3
3 Hauptuntersuchungen
Hauptuntersuchungen
Die Ergebnisse der Voruntersuchungen zeigen, dass der altersbedingt
erhöhte Hautoberflächen-pH normalisiert werden kann und dass durch
langfristige
Anwendung
einer
sauren
O/W-Emulsion
die
epidermale
Barriereintegrität verbessert wird. Durch die Hauptuntersuchung A sollten
diese Ergebnisse über weiterführende biophysikalische Methoden verifiziert
und darüberhinaus die Effekte auf die klinische Erscheinung und mikrobielle
Besiedlung der Altershaut analysiert werden. Die Hauptuntersuchung B
diente dem Vergleich von 31 bis 50-jährigen und über 80-jährigen mit Fokus
auf die Funktion der EPB und der Hautflora.
3.1
Hauptuntersuchung A
Durch die Hauptuntersuchung A wurde der Effekt einer langfristigen
Anwendung
von
Pflege-
und
Reinigungsprodukten
(Pflegelotion,
Pflegecreme, Waschlotion) auf die Altershaut untersucht. Es wurden zwei
Probandengruppen gebildet, die jeweils eine unterschiedliche Variante der
Produkte verwendeten: Gruppe A (pH 4,0-Produkte), Gruppe B (pH 6,0Produkte). In Gruppe A konnten 12 (80-95 Jahre, 9 weiblich) und in Gruppe
B 8 (80-97 Jahre, 7 weiblich) Probanden die Studie abschließen72.
Klinische Untersuchung
Abb. IV 12 zeigt, dass bei der Eingangsuntersuchung (Basiswert) das
Ausmaß der Hauttrockenheit (DASI) beider Gruppen A und B vergleichbar ist
(p = 0,616). Nach der Anwendung der Testprodukte ist der DASI in Gruppe A
hoch-signifikant (p = 0,002) und in Gruppe B signifikant (p = 0,036)
vermindert. Zwischen den Gruppen liegt kein signifikanter (p = 0,297)
Unterschied des DASI nach der Anwendung vor. Auch die Veränderung des
DASI, ausgedrückt als delta-DASI ist in Gruppe A und B vergleichbar
(p = 0,562).
72
s. Experimenteller Teil: III 5.1 Hauptuntersuchung A
173
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Zusammenfassend lässt sich aussagen: Die Hauttrockenheit nimmt
unter Anwendung der Testprodukte (pH 4,0 und pH 6,0) in beiden
Gruppen signifikant ab. Darüber hinaus liegt kein signifikanter
Unterschied zwischen den Gruppen vor (Abb. IV 12).
Abb. IV 12: (A) DASI (dry skin/ichthyosis area and severity index) der Probanden
(Alter: ≥ 80 Jahre) vor und nach Anwendung der Testprodukte. (B) Veränderung des
DASI (delta-DASI) durch Anwendung der Testprodukte. Vergleichende Darstellung:
Gruppe A (n = 12), B (n = 8). Induktive Statistik: Wilcoxon-Test, Mann-Whitney-U-Test
Biophysikalische Untersuchungen
Wie Abb. IV 13 verdeutlicht unterscheiden sich die Basiswerte des
Hautoberflächen-pH (p = 0,461), der RHF (p = 0,334) und des TEWL
(p = 0,643) beider Gruppen nicht signifikant von einander. Durch die
Anwendung
der
Testprodukte
kommt
es
jedoch
zu
signifikanten
Veränderungen. Die RHF liegt in beiden Gruppen vor der Anwendung unter
35,0 Einheiten (wie als Einschlusskriterium definiert). Durch die Anwendung
erhöht sich die RHF (Median) in Gruppe A von 30,5 auf 36,3 und in Gruppe B
von 28,3 auf 30,7 Einheiten. Der Anstieg in Gruppe A ist hoch-signifikant
(p = 0,005), wohingegen der Anstieg in Gruppe B nicht signifikant (p = 0,161)
ist (Abb. IV 14). Die Grafik zeigt, dass die Langzeitanwendung den TEWL
nicht nennenswert beeinflusst: Gruppe A (p = 0,305), Gruppe B (p = 0,270),
Gruppe A vs B (p = 0,877) (Abb. IV 14).
174
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Abb. IV 13: Basiswerte der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre): Hautoberflächen-pH (A),
RHF (B) und TEWL (C). Vergleichende Darstellung von Gruppe A (n = 12) und B (n =
8). Induktive Statistik: Mann-Whitney-U-Test. RHF: relative Hornschichtfeuchte, TEWL:
transepidermaler Wasserverlust, AU: arbitrary unit
Abb. IV 14: RHF (A) und TEWL (B) der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre) vor und nach
Anwendung der Testprodukte. Vergleichende Darstellung: Gruppe A (n = 12), B
(n = 8). Induktive Statistik: Wilcoxon-Test, Mann-Whitney-U-Test. RHF: relative
Hornschichtfeuchte, TEWL: transepidermaler Wasserverlust, AU: arbitrary unit
175
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Der Hautoberflächen-pH (Median) vermindert sich in Gruppe A durch die
Anwendung von 5,57 auf 5,17. Durch Klebefolienabrisse wurde der pH
unterschiedlicher SC Zelllagen (SC Tiefe) ermittelt73. Die Analyse des SC-pH
zeigt nach der Anwendung auf der Hautoberfläche (5,17), nach 5 (5,20),
nach 10 (5,10) und nach 15 (5,10) Abrissen eine Verminderung des pH. Der
SC-pH schwankt in Gruppe B vor und nach der Anwendung zwischen 5,50
und 6,00. Der Hautoberflächen-pH beträgt in Gruppe B vor der Anwendung
5,72 und nach der Anwendung 5,52. Der SC-pH ist nach 5 (5,60), nach 10
(5,65) und nach 15 (5,70) Abrissen erhöht im Vergleich zur Basis (Abb. IV
15).
Abb. IV 15: Stratum corneum-pH (SC-pH) als Funktion der Anzahl Abrisse.
Vergleichende Darstellung des pH (Median) der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre) vor und
nach Anwendung der Testprodukte. (A) Gruppe A (n = 12), (B) Gruppe B (n = 8)
Zusammenfassend ist festzuhalten: Die RHF nimmt durch die 7wöchige Anwendung der Testprodukte A (pH 4,0) im Vergleich zur
Anwendung der Testprodukte B (pH 6,0) signifikant zu (Abb. IV 14).
73
s. Experimenteller Teil: III 1.2.1 pH-Metrie
176
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Der TEWL bleibt durch die Anwendung unbeeinflusst. Es zeigen sich
keine signifikanten Differenzen, weder zwischen den Gruppen, noch
innerhalb einer Gruppe zwischen den beiden Messzeitpunkten (Abb. IV
15).
Der Hautoberflächen-pH nimmt durch die Anwendung der Testprodukte
A um 0,4 Einheiten und durch die Anwendung der Testprodukte B um
0,2 Einheiten ab (Abb. IV 15).
Nach 5, 10 und 15 Abrissen zeigt sich der SC-pH bei den mit
Testprodukten A vorbehandelten Probanden erniedrigt im Vergleich
zum Basiswert, aber bei mit den Testprodukten B Vorbehandelten
erhöht (Abb. IV 15).
Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion
Es wurden drei dynamische Parameter zur Funktion der EPB ermittelt:
Barriereintegrität, Barrierekohäsion und Barriereregeneration. Die epidermale
Barriereintegrität spiegelt die Anzahl der Abrisse wider, die nötig sind um
eine Schädigung der EPB hervorzurufen74.
Abb. IV 16 zeigt, dass die epidermale Barriereintegrität vor der Anwendung
der Testprodukte in beiden Gruppen vergleichbar ist (p = 0,699): 16 Abrisse
(Gruppe A), 14 Abrisse (Gruppe B).
Durch die 7-wöchige Anwendung der Testprodukte verbessert sich die
Barriereintegrität in beiden Gruppen: in Gruppe A liegt die Anzahl der Abrisse
im Median bei 21 und in Gruppe B bei 16 Abrissen. Gegenüber der
Ausgangssituation müssen in Gruppe A (hoch-signifikant: p = 0,007), mehr
Abrisse bis zur Barriereschädigung durchgeführt werden als in Gruppe B
(nicht signifikant: p = 0,672). Nach der 7-wöchigen Anwendung werden in
Gruppe A signifikant mehr Abrisse benötigt um einen 3-fach erhöhten TEWL
zu generieren als in Gruppe B (p = 0,025).
74
s. Experimenteller Teil: III 1.2.4 Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion
177
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Abb. IV 16: Epidermale Barriereintegrität der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre). Anzahl der
Abrisse bis zur Barriereschädigung (3-fach Erhöhung des TEWL) vor und nach
Anwendung der Testprodukte. Vergleichende Darstellung: Gruppe A (n = 12), B
(n = 8). Induktive Statistik: Wilcoxon-Test, Mann-Whitney-U-Test
Die Bestimmung der epidermalen Barrierekohäsion erfolgte konsekutiv
durch zwei unterschiedliche Methoden:
1. Bestimmung der prozentualen Absorption durch I-DR [% Absorption]
2. Bestimmung der Proteinmenge nach Bradford [µg/Abriss]
Es wurde jeder zweite Abriss (D-Squame) verwendet (Nr. 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13
und 15), so dass acht unterschiedliche D-Squames pro Proband konsekutiv
über zwei Methoden analysiert wurden 75.
Abb. IV 17 zeigt, dass die Basiswerte beider Gruppen sich nicht signifikant
unterscheiden. Es liegen keine signifikanten Unterschiede, weder bei der
Proteinkonzentration nach Bradford (p = 0,396) noch bei der Messung der
prozentualen Absorption durch I-DR (p = 0,678), vor.
75
s. Experimenteller Teil: III 1.2.4 Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion
178
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Abb. IV 17: Epidermale Barrierekohäsion der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre). (A)
Proteinmenge pro Abriss [µg/Abriss] und (B) prozentuale Absorption der Abrisse
[%Absorption] vor und nach Anwendung der Testprodukte. Vergleichende
Darstellung: Gruppe A (n=12), B (n=8). Induktive Statistik: Wilcoxon-Test, MannWhitney-U-Test
Die Grafik macht deutlich, dass durch die Anwendung der Testprodukte die
Barrierekohäsion in Gruppe B abnimmt, denn sowohl die Proteinmenge als
auch die Absorption erhöhen sich. Die Proteinmenge (Median) nimmt in
Gruppe B von 143,6 auf 173,2 µg/Abriss zu. Die Absorption (Median) der
Abrisse aus Gruppe B steigt von 11,8% auf 14,3% an. Sowohl der Anstieg
der Proteinmenge (p = 0,025) als auch der Anstieg der prozentualen
Absorption (p = 0,025) sind signifikant. In Gruppe A verändert sich durch die
7-wöchige Anwendung der Testprodukte die Barrierekohäsion nicht, weder
bei der Proteinmenge pro Abriss (p = 0,814) noch bei der prozentualen
Absorption (p = 0,530). Die Proteinmenge (Median) verringert sich von 125,8
auf 120,4 µg/Abriss und die Absorption von 12,4% auf 11,9%. Die
Unterschiede zwischen den Gruppen sind nach der 7-wöchigen Anwendung
für beide Untersuchungsmethoden signifikant (p = 0,003, p = 0,037).
179
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Ebenso zeigt die Aufschlüsselung der Proteinmenge für die einzelnen
Abrisse,
dass
die
7-wöchige
Anwendung
der
Testprodukte
die
Barrierekohäsion in Gruppe A nicht beeinflusst: Die Einzelanalyse der
Abrisse zeigt für keinen der 8 Abrisse in Gruppe A einen signifikanten
Unterschied zwischen den Messzeitpunkten. In Gruppe B liegen für die
Abrisse 3 (p = 0,012), 5 (p = 0,012), 7 (p = 0,036) und 11(p = 0,012)
signifikante Zunahmen der Proteinmengen vor (Abb. IV 18).
Abb. IV 18: Epidermale Barrierekohäsion der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre).
Proteinmenge pro D-Squame [µg/Abriss] vor und nach Anwendung der Testprodukte.
Darstellung der Proteinmenge (Median) als Funktion der 8 Abrisse (Nr. 1, 3, 5, 7, 9, 11,
13, 15) pro Proband. (A) Gruppe A (n = 12), (B) Gruppe B (n = 8). Induktive Statistik:
Wilcoxon-Test
Wie Abb. IV 19 zeigt, wird auch durch I-DR in Gruppe A keine signifikante
Veränderung der Barrierekohäsion beobachtet, mit Ausnahme von Abriss 1
(p = 0,018). In Gruppe B ist dagegen auch durch I-DR ein signifikanter
Unterschied zwischen den Messzeitpunkten bei Abriss 3 (p = 0,050), 5
(p = 0,025), 7 (p = 0,025) und 11 (p = 0,036) feststellbar.
180
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Abb. IV 19: Epidermale Barrierekohäsion der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre).
Prozentuale Absorption der D-Squames [% Absorption] vor und nach Anwendung der
Testprodukte. Darstellung der prozentualen Absorption (Median) als Funktion der 8
Abrisse (Nr. 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15) pro Proband. (A) Gruppe A (n = 12), (B) Gruppe B
(n = 8). Induktive Statistik: Wilcoxon-Test
Das bedeutet, dass sowohl die Bestimmung der Proteinmenge [µg/Abriss],
als auch die Bestimmung der Absorption [%] eine signifikante Verminderung
der Barrierekohäsion in Gruppe B belegt.
Als weiterer Parameter wurde die epidermale Barriereregeneration nach
experimenteller Schädigung vor und nach Anwendung der Testprodukte
untersucht. Die Schädigung der EPB erfolgte über Abrisse (D-Squames) am
volaren Unterarm, woraufhin die prozentuale Barriereregeneration nach 24
Stunden durch Messung des TEWL ermittelt wurde76.
In Abb. IV 20 wird gezeigt, dass die prozentuale Barriereregeneration vor der
7-wöchigen Anwendung der Testprodukte in Gruppe A und B vergleichbar ist
(p = 0,700). Die prozentuale Barriereregeneration (Median) liegt in Gruppe A
nach 24 Stunden bei -0,31% und Gruppe B bei 19,00%. Durch die 7-wöchige
76
s. Experimenteller Teil: III 1.2.4 Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion
181
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Anwendung der Testprodukte verbessert sich sowohl in Gruppe A (55,69%)
als
auch
in
Gruppe
B
(22,22%)
die
Barriereregeneration.
Diese
Verbesserung gegenüber dem Ausgangswert ist in Gruppe A hoch-signifikant
(p = 0,004) im Gegensatz zu Gruppe B (p = 0,327). Der Unterschied
zwischen beiden Gruppen ist nach der Anwendung signifikant (p = 0,021).
Abb. IV 20: Epidermale Barriereregeneration der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre).
Prozentuale Barriereregeneration ((TEWL nach Irritation – TEWL nach 24
Stunden/TEWL nach Irritation – TEWL Basiswert) x 100 = % Barriereregeneration) vor
und nach Anwendung der Testprodukte. Vergleichende Darstellung: Gruppe A
(n = 12), B (n = 8). Induktive Statistik: Wilcoxon-Test, Mann-Whitney-U-Test.
Hinzuzufügen ist, dass vor der Anwendung beide Gruppen negative Werte
der Barriereregeneration aufweisen: Das Minimum der Barriereregeneration
liegt bei -34,25% in Gruppe A (50% der Probanden mit negativen Werten;
n = 6) und -79,07% in Gruppe B (25% der Probanden mit negativen Werten;
n = 2). Nach der Anwendung liegt in Gruppe A kein negativer Wert vor,
wohingegen in Gruppe B weiterhin 25% der Probanden eine „negative“
epidermale Barriereregeneration aufweisen.
182
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Die Basiswerte für die Parameter der epidermalen Barrierefunktion sind
vor der 7-wöchigen Anwendung der Testprodukte in beiden Gruppen
vergleichbar (Abb. IV 16 und Abb. IV 17 und Abb. IV 20).
Zusammenfassend zeigt sich durch die 7-wöchige Anwendung der
Testprodukte A (pH 4,0) und B (pH 6,0):
eine verbesserte Barriereintegrität in beiden Gruppen. Diese ist in
Gruppe A hoch-signifikant und in Gruppe B nicht signifikant
(Abb. IV 16).
eine signifikante Abnahme der Barrierekohäsion in Gruppe B. In
Gruppe
A
liegt
keine
signifikante
Veränderung
der
Barrierekohäsion vor (Abb. IV 17 und Abb. IV 18 und Abb. IV 19).
eine schnellere Barriereregeneration sowohl in Gruppe A, als
auch in Gruppe B. Diese ist innerhalb Gruppe A hoch-signifikant
und in Gruppe B nicht signifikant (Abb. IV 20).
Abschließend werden in Abb. IV 21 lineare Zusammenhänge (Korrelation
nach Bravais und Pearson) zwischen Hautoberflächen-pH und epidermaler
Barrierefunktion
dargestellt.
Dadurch
soll
die
Bedeutung
des
Hautoberflächen-pH für die Funktion der EPB verifiziert werden. Diese
Analyse bezieht sich auf die Korrelationen nach der 7-wöchigen Anwendung
der Testprodukte unter Berücksichtigung der Gruppenzugehörigkeit.
Die Korrelationsanalyse von Hautoberflächen-pH und Barriereintegrität zeigt
in der Grafik einen signifikanten (p = 0,037), negativen Zusammenhang
(r = -0,469: mittlere Korrelation) der beiden Parameter. Der Zusammenhang
zwischen Hautoberflächen-pH und prozentualer Barriereregeneration ist
negativ (r = -379: schwache Korrelation) aber nicht signifikant (p = 0,099).
Die Korrelation zwischen Hautoberflächen-pH und Barrierekohäsion ist
positiv (r = 0,464: mittlere Korrelation; r = 0,316: schwache Korrelation) und
183
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
für die Bestimmung der Proteinmenge (p = 0,040) im Gegensatz zur
prozentualen Absorption (p = 0,175) signifikant.
Abb. IV 21: Linearer Zusammenhang (Korrelation nach Bravais und Pearson)
zwischen Hautoberflächen-pH und epidermaler Barrierefunktion: Barriereintegrität (A),
Barriereregeneration (B), Barrierekohäsion, Protein [µg/Abriss] (C), Absorption [%]
(D). Messzeitpunkt: nach Anwendung der Testprodukte. Vergleichende Darstellung:
Gruppe A (n = 12), B (n = 8). Alter der Probanden: ≥ 80 Jahre
184
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Zusammenfassend wird in Abb. IV 21 deutlich:
Die
Korrelation
von
Hautoberflächen-pH
und
epidermaler
Barriereintegrität ist signifikant und steht in einem negativen
linearen Zusammenhang.
Der
Korrelationsanalyse
prozentualer
epidermaler
von
Hautoberflächen-pH
Barriereregeneration
zeigt
und
einen
negativen linearen, aber nicht signifikanten Zusammenhang.
Die
Korrelation
von
Hautoberflächen-pH
und
epidermaler
Barrierekohäsion ist positiv und für die Bestimmung der
Proteinmenge
[µg/Abriss]
im
Gegensatz
zur
prozentualen
Absorption zudem signifikant.
Bestimmung der mikrobiellen Besiedlung
Um den Einfluss der langfristigen Anwendung der Testprodukte auf die
mikrobielle Besiedlung der Altershaut zu untersuchen, wurden quantitative
(Gesamtkeimzahl)
und
qualitative
(Keimspektrum)
mikrobiologische
77
Analysen durchgeführt .
Abb. IV 22 und Tab. IV 1 machen deutlich, dass die Gesamtkeimzahl am
volaren Unterarm der Gruppe A und B bereits vor der Anwendung der
Testprodukte
signifikant
differiert (p = 0,015).
Unter Anwendung
der
Testprodukte nimmt die Gesamtkeimzahl in beiden Gruppen zu. Diese
Zunahme ist innerhalb beider Gruppen signifikant (p = 0,016; p = 0,017). In
Gruppe A ist eine Zunahme um 125% zu verzeichnen, das entspricht einer
Zunahme (Median) um 115 KbE/cm² Haut. In Gruppe B beträgt die Zunahme
178%, dass entspricht einem Anstieg (Median) von 480 auf 1336 KbE/cm²
Haut. Im Vergleich zu Gruppe A ist der Anstieg der Gesamtkeimzahl in
Gruppe B nach der Anwendung hoch-signifikant (p = 0,003) (Tab. IV 1).
77
s. Experimenteller Teil: III 1.3 Bestimmung der mikrobiellen Besiedlung
185
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
2
Abb. IV 22: Gesamtkeimzahl [log KbE/cm Haut] der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre) vor
und nach Anwendung der Testprodukte. Vergleichende Darstellung: Gruppe A
(n = 12), B (n = 8)
2
Tab. IV 1: Gesamtkeimzahl (KbE/cm Haut) der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre) vor und
nach Anwendung der Testprodukte. Vergleichende Darstellung: Gruppe A (n = 12), B
(n = 8)
2
Gesamtkeimzahl [KbE/cm Haut]
Messzeitpunkt
Gruppe
A
B
vorher
Median
Minimum
Maximum
Median
Minimum
Maximum
a
Signifikanz [p]
Veränderung
b
Signifikanz [p]
nachher
92
8
1796
480
80
3625
207
20
3846
1336
293
5040
0,015
0,003
a
+125%
0,016
+178%
0,017
b
KbE: Kolonie bildende Einheiten, Mann-Whitney-U-Test, Wilcoxon-Test
Tab. IV 2 fasst alle isolierten Keime aufgeschlüsselt nach Messzeitpunkt und
Gruppe zusammen. Insgesamt wurden acht Bakteriengattungen (oder -arten)
und eine Pilzgattung isoliert. Am häufigsten wurden KNS isoliert: In Gruppe A
wurden KNS vor und nach der Anwendung bei 100% der Probanden isoliert.
In Gruppe B liegt die Isolationsrate vor der Anwendung bei 75% und danach
186
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
bei 100%. Das entspricht in Gruppe B einer Zunahme von 33%. Micrococcus
spp. und Corynebacterium spp. werden ebenfalls häufig isoliert: Mikrokokken
werden vor allem nach der Anwendung häufiger isoliert als vorher. In Gruppe
A beträgt die Isolationsrate nach der Anwendung 100%, das entspricht einer
Zunahme von 71%. In Gruppe B liegt die Isolationsrate nach der Anwendung
bei 88%, das entspricht einer Zunahme von 75%.
Tab. IV 2: Keimspektrum (Isolationsraten). Aufgeschlüsselt nach absoluter (n) und
relativer (%) Anzahl der Probanden, bei denen der entsprechende Keim isoliert wurde.
Vor und nach Anwendung der Testprodukte. Vergleichende Darstellung: Gruppe A
(n = 12), B (n = 8)
Keimspektrum
Gruppe
A
B
vorher
nachher
Δ
vorher
nachher
12 (100)
12 (100)
0 (0)
8 (100)
8 (100)
0 (0)
Micrococcus spp.
7 (58)
12 (100)
5 (71)
4 (50)
7 (88)
3 (75)
Corynebacterium spp.
2 (17)
10 (83)
8 (400)
6 (75)
7 (88)
1 (17)
12 (100)
12 (100)
0 (0)
6 (75)
8 (100)
2 (33)
2 (17)
2 (17)
0 (0)
1 (13)
0 (0)
-1 (-100)
Sporenbildner
0 (0)
3 (25)
3 (-)
0 (0)
2 (25)
2 (-)
Acinetobacter spp.
0 (0)
3 (25)
3 (-)
0 (0)
1 (13)
1 (-)
2 (17)
4 (33)
2 (100)
1 (13)
2 (25)
1 (100)
Pseudomonas spp.
0 (0)
3 (25)
3 (-)
0 (0)
0 (0)
0 (0)
Pilze
0 (0)
1 (0)
1 (-)
0 (0)
0 (0)
0 (0)
Kein Wachstum
0 (0)
0 (0)
0 (0)
0 (0)
0 (0)
0 (0)
1 Keim
4 (33)
0 (0)
-4 (-100)
1 (13)
0 (0)
-1 (-100)
2 Keime
4 (33)
0 (0)
-4 (-100)
4 (50)
1 (13)
-3 (-75)
Mischflora*
4 (33)
12 (100)
8 (200)
3 (38)
7 (88)
4 (133)
Messzeitpunkt
Anzahl Probanden
absolut: n; relativ: (%)
KNS
VS
S. aureus
Δ
KNS: Koagulase-negative Staphylokokken, VS: Viridans-Streptokokken, S. aureus: Staphylococcus
aureus, spp: species pluralis, Δ: Veränderung (delta), *Nach Ko et al. (2008): ≥ drei
unterschiedliche Keime pro Proband
Die Isolationsrate der Korynebakterien zeigt in Gruppe B im Gegensatz zu
Gruppe
A
keine
nennenswerte
Veränderung
(17%)
zwischen
den
Messzeitpunkten. In Gruppe A beträgt die Zunahme bei Korynebakterien
400%. Sporenbildner, Acinetobacter spp. und Pseudomonas spp. sind vor
der Anwendung im Gegensatz zu danach bei keinem Probanden isoliert.
187
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Sporenbildner werden in Gruppe A und B nach der Anwendung bei 25% der
Probanden
isoliert.
Die
Isolationsrate
von
Acinetobacter
spp.
und
Pseudomonas spp. liegt in Gruppe A nach der Anwendung bei 25%.
Pseudomonas spp. in Gruppe B sind weder vor noch nach der Anwendung
Bestandteil des Abstrichs. Die Isolationsrate der Viridans-Streptokokken zeigt
in Gruppe A keine Veränderung, sie liegt vorher und nachher bei 17%. In
Gruppe B werden Viridans-Streptokokken vorher bei einem und nachher bei
keinem Probanden isoliert. Für die Isolationsrate von S. aureus ist in beiden
Gruppen eine Zunahme von 100% zu verzeichnen. Bei einem Probanden
aus Gruppe A ist nach der Anwendung die Isolation eines Pilzes (Aspergillus
fumigatus) gegeben.
Es zeigt sich bei keinem Probanden „Kein Wachstum“, weder vor noch nach
der Anwendung. In Gruppe A kann man nach der Anwendung bei 100% der
Probanden von einer Mischflora (≥ 3 Keime) sprechen, das entspricht einer
Zunahme von 200%. In Gruppe B liegt die Zunahme der Probanden mit
Mischflora bei 133%.
Zusammenfassend lässt sich aussagen: Die Gesamtkeimzahl ist bei
Probanden aus Gruppe B vor und nach der Anwendung der
Testprodukte signifikant größer als bei Probanden der Gruppe A (Abb.
IV 22 und Tab. IV 1).
Unter Anwendung der Testprodukte nimmt die Gesamtkeimzahl
[KbE/cm2 Haut] in beiden Gruppen signifikant zu. In Gruppe A liegt die
Zunahme bei 125% und in Gruppe B bei 178% (Tab. IV 1).
Aus Tab. IV 2 geht hervor:
Die
Isolationsrate
für
KNS
beträgt,
unabhängig
von
Messzeitpunkt und Gruppe, 75 bis 100%.
Die Isolationsrate für Micrococcus spp. ist nach der Anwendung
der Testprodukte höher im Vergleich zum Basiswert.
188
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Die Isolationsrate der Corynebacterium spp. zeigt in Gruppe B im
Gegensatz zu Gruppe A keine nennenswerte Veränderung (17%)
zwischen den Messzeitpunkten. In Gruppe A nimmt die Anzahl
der Probanden, bei denen Korynebakterien isoliert wurden, um
400% zu.
Sporenbildner, Acinetobacter spp. und Pseudomonas spp.
werden in beiden Gruppen nur nach der Anwendung isoliert.
In Gruppe B werden nur vor der Anwendung bei einem
Probanden Viridans-Streptokokken isoliert.
Die Isolationsrate von S. aureus nimmt in beiden Gruppen um
100% zu.
Bei einem Probanden aus Gruppe A wird nach der Anwendung
ein Pilz (Aspergillus fumigatus) isoliert.
3.2 Hauptuntersuchung B
Biophysikalische Untersuchungen
Die Hauptuntersuchung B hatte den Vergleich von 31 bis 50-jährigen und
über 80-jährigen zum Ziel. Untersucht wurden altersbedingte Differenzen in
der Funktion der EPB und der mikrobiellen Besiedlung der Haut. Hierzu
wurden Erwachsene mittleren Alters (31-50 Jahre) in die Untersuchung
einbezogen und deren Daten (n = 20) mit den Basiswerten der Hochbetagten
(n = 20) aus der Hauptuntersuchung A verglichen. Die Methodik der
Hauptuntersuchung B orientiert sich folgerichtig an der Hauptuntersuchung
A.
Die Daten zum Hautoberflächen-pH der folgenden Untersuchung sind in die
statistische Analyse des Abschnitts „1 Vorbemerkungen“ eingegangen und
dort bereits dargestellt (Abb. IV 1). Es zeigt sich ein hoch-signifikanter
(p = 0,002) Unterschied zwischen beiden Altersgruppen. Wie Abb. IV 23
189
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
deutlich macht, ist auch die RHF (p = 0,000) und der TEWL (p = 0,000) in
beiden Altersgruppen höchst-signifikant different. Die Grafik zeigt, dass die
Werte bei den 31 bis 50-jährigen größer sind als bei den über 80-jährigen. In
der Altersgruppe der 31 bis 50-jährigen beträgt die RHF (Median) 42,9
Einheiten und der TEWL 9,3 g/m2h, wohingegen bei den 80-jährigen die RHF
31,4 Einheiten und der TEWL 4,5 g/m2h beträgt.
Abb. IV 23: RHF (A) und TEWL (B) von 31 bis 50-jährigen (n = 20) und über 80-jährigen
(n = 20) im Vergleich. Induktive Statistik: Mann-Whitney-U-Test. RHF: relative
Hornschichtfeuchte, TEWL: transepidermaler Wasserverlust, AU: arbitrary unit
Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion
Der Vergleich der epidermalen Barriereintegrität zeigt in Abb. IV 24 einen
höchst-signifikanten (p = 0,000) Unterschied zwischen beiden Gruppen: 26,0
Abrisse (31-50 Jahre) vs 15,5 Abrisse (≥ 80 Jahre) um den TEWL 3-fach zu
erhöhen, d. h. die epidermale Barriere zu schädigen. Somit ist die
Barriereintegrität der über 80-jährigen höchst-signifikant vermindert im
Vergleich zur Integrität der epidermalen Barriere von 31 bis 50-jährigen.
190
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Abb. IV 24: Epidermale Barriereintegrität. Anzahl der notwendigen Abrisse (DSquame) bis zur 3-fach Erhöhung des TEWL. Vergleichende Darstellung: 31 bis
50-jährige (n = 20), über 80-jährige (n = 20). Induktive Statistik: Mann-Whitney-U-Test
Abb.
IV
25
zeigt,
dass
die
epidermale
Barrierekohäsion
beider
Altersgruppen sich voneinander unterscheidet. Die Proteinmenge [µg/Abriss]
beträgt bei 31 bei 50-jährigen 104,3 µg und bei über 80-jährigen 134,8 µg.
Dieser Unterschied ist jedoch nicht signifikant (p = 0,058). Die Messung der
Absorption [%] durch I-DR ergibt hingegen eine höchst-signifikante
(p = 0,001) Differenz der Barrierekohäsion. In der Gruppe der Erwachsenen
mittleren Alters beträgt die Absorption 10,0% und in der Gruppe der
Hochbetagten 12,3%. In Abb. IV 26 wird dargestellt, dass sich die epidermale
Barriereregeneration ebenfalls altersabhängig signifikant unterscheidet
(p = 0,020). In der Altersgruppe der 31 bis 50-jährigen liegt die prozentuale
Barriereregeneration (Median) nach 24 Stunden bei 39,6% und in der
Altersgruppe
der
über
80-jährigen
bei
5,6%.
Somit
ist
die
Barriereregeneration der über 80-jährigen im Vergleich zu der der 31 bis 50jährigen signifikant vermindert. In der Gruppe der 31 bis 50-jährigen zeigt
sich bei keinem Probanden eine negative prozentuale Barriereregeneration,
im Gegensatz dazu jedoch bei acht Probanden unter den über 80-jährigen.
191
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Abb. IV 25: Epidermale Barrierekohäsion. (A) Proteinmenge pro Abriss [µg/Abriss]
und (B) prozentuale Absorption der Abrisse [% Absorption] (A). Vergleichende
Darstellung: 31 bis 50-jährige (n = 20), über 80-jährige (n = 20). Induktive Statistik:
Mann-Whitney-U-Test
Abb. IV 26: Epidermale Barriereregeneration. Prozentuale Barriereregeneration nach
Schädigung durch Abrisse (D-Squame). Vergleichende Darstellung: 31 bis 50-jährige
(n = 20), über 80-jährige (n = 20). Induktive Statistik: Mann-Whitney-U-Test
192
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Zusammenfassend ist festzuhalten: RHF und TEWL sind bei den 31 bis
50-jährigen im Vergleich zu den über 80-jährigen höchst-signifikant
erhöht (Abb. IV 23).
Der Hautoberflächen-pH der über 80-jährigen ist hoch-signifikant erhöht
im Vergleich zu dem von 31 bis 50-jährigen (Abb. IV 1).
Die Barriereintegrität der über 80-jährigen ist höchst-signifikant
vermindert im Vergleich zur Integrität der epidermalen Barriere von 31
bis 50-jährigen (Abb. IV 24).
Die Barrierekohäsion der über 80-jährigen ist vermindert im Vergleich
zur Kohäsion der epidermalen Barriere von 31 bis 50-jährigen. Der
Unterschied in Bezug auf die prozentuale Absorption ist höchstsignifikant. Der Unterschied in Bezug auf die Proteinmenge pro Abriss
ist jedoch nicht signifikant (Abb. IV 25).
Die Barriereregeneration der über 80-jährigen ist signifikant vermindert
im Vergleich zur Regeneration der epidermalen Barriere von 31 bis
50-jährigen (Abb. IV 26).
193
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Bestimmung der mikrobiellen Besiedlung
Die Gesamtkeimzahl am volaren Unterarm der 31 bis 50-jährigen und der
über 80-jährigen Probanden unterscheidet sich nicht signifikant (p = 0,715),
wie Abb. IV 27 und Tab. IV 3 verdeutlichen. Die Gesamtkeimzahl (Median)
am zentral-volaren Unterarm beträgt 328 KbE/cm2 Haut bei den 31 bis 50jährigen und 167 KbE/cm2 Haut bei den über 80-jährigen (Tab. IV 3).
2
Abb. IV 27: Gesamtkeimzahl (log KbE/cm Haut). Vergleichende Darstellung der 31 bis
50-jährigen (n = 20) und über 80-jährigen (n = 20)
2
Tab. IV 3: Gesamtkeimzahl (KbE/cm Haut). Vergleichende Darstellung der 31 bis
50-jährigen (n = 20) und über 80-jährigen (n = 20)
2
Gesamtkeimzahl [KbE/cm Haut]
Alter [Jahre]
31-50
Abweichung
Signifikanz [p]
*
≥ 80
Median
328
167
-49%
Minimum
20
8
Maximum
1149
3625
KbE: Kolonie bildende Einheiten, *Mann-Whitney-U-Test
0,715
Tab. IV 4 gibt einen Überblick über alle isolierten Keimen in Bezug auf die
Altersgruppe. Insgesamt werden acht verschiedene Bakteriengattungen bzw.
-arten isoliert. Am häufigsten werden in beiden Altersgruppen KNS,
Micrococcus spp. und Corynebacterium spp. isoliert. Bei den 31 bis 50194
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
jährigen werden KNS bei 100%, Mikrokokken bei 85% und Korynebakterien
bei 70% der Probanden isoliert.
Tab. IV 4: Keimspektrum (Isolationsraten). Aufgeschlüsselt nach Anzahl der
Probanden bei denen der entsprechende Keim isoliert wurde. Vergleichende
Darstellung von 31 bis 50-jährigen (n = 20) und über 80-jährigen (n = 20) unter
Berücksichtigung der absoluten (Anzahl: n) und relativen (%) Abweichung
Keimspektrum
31-50
≥ 80
Abweichung
20 (100)
20 (100)
0 (0)
Micrococcus spp.
17 (85)
11 (55)
-6 (-35)
Corynebacterium spp.
14 (70)
8 (40)
-6 (-43)
20 (100)
18 (90)
-2 (-10)
VS
6 (30)
3 (15)
-3 (-50)
Sporenbildner
7 (35)
0 (0)
-7 (-100)
Acinetobacter spp.
4 (20)
0 (0)
-4 (-100)
S. aureus
3 (15)
3 (15)
0 (0)
Kein Wachstum
0 (0)
0 (0)
0 (0)
1 Keim
0 (0)
5 (25)
5 (-)
2 Keime
4 (20)
8 (40)
4 (100)
16 (80)
6 (30)
-10 (-62,5)
Alter [Jahre]
Anzahl Probanden
absolut: n; relativ: (%)
KNS
Mischflora*
KNS: Koagulase-negative Staphylokokken, VS: Viridans-Streptokokken, S. aureus:
Staphylococcus aureus, spp: species pluralis, *Nach Ko et al. (2008): ≥ drei unterschiedliche
Keime pro Proband
Bei den über 80-jährigen beträgt die Isolationsrate für KNS 90%, für
Mikrokokken 55% und für Korynebakterien 40%. Sporenbildner (35%) und
Acinetobacter spp. (20%) werden nur bei den 31 bis 50-jährigen isoliert.
Viridans-Streptokokken werden doppelt so häufig, d. h. bei 6 anstatt 3
Probanden in der Altersgruppe der 31 bis 50-jährigen isoliert. In beiden
Altersgruppen wird S. aureus mit identischer Häufigkeit (15%) isoliert. Es
zeigt sich bei keinem Probanden „Kein Wachstum“, gleich welcher
Altersgruppe er angehört. In der Altersgruppe der 31 bis 50-jährigen kann
man bei 80% der Probanden von einer Mischflora (≥ 3 Keime) sprechen. Bei
den über 80-jährigen weisen 30% der Probanden eine Mischflora auf, dass
sind 10 Probanden weniger (-62,5%).
195
IV Ergebnisse
3 Hauptuntersuchungen
Zusammenfassend lässt sich aussagen: Die Gesamtkeimzahl bei 31 bis
50-jährigen
und
bei
über
80-jährigen
unterscheidet
sich
nicht
signifikant (Abb. IV 27 und Tab. IV 3).
Zudem geht aus Tab. IV 4 hervor:
Die am häufigsten isolierten Keime sind in beiden Altersgruppen
KNS, Mikrokokken und Korynebakterien.
Die Isolationsrate von KNS beträgt bei den 31 bis 50-jährigen
100% und bei den über 80-jährigen 90%.
Die Isolationsrate von Mikrokokken beträgt bei den 31 bis 50jährigen 85% und bei den über 80-jährigen 55%.
Die Isolationsrate von Korynebakterien beträgt bei den 31 bis 50jährigen 70% und bei den über 80-jährigen 40%.
Sporenbildner (35%) und Acinetobacter spp. (20%) werden nur in
der Altersgruppe der 31 bis 50-jährigen isoliert.
Viridans-Streptokokken
werden
doppelt
so
häufig
in
der
Altersgruppe der 31 bis 50-jährigen isoliert.
Die Isolationsrate von S. aureus beträgt in beiden Altersgruppen
15%, dass entspricht 3 von 20 Probanden.
Bei den über 80-jährigen weisen 30% der Probanden eine
Mischflora auf. In der Altersgruppe der 31 bis 50-jährigen kann
man bei 80% der Probanden von einer Mischflora sprechen.
Es werden weder bei den 31 bis 50-jährigen noch bei den über
80-jährigen Pilzarten oder MRSA aus den Proben isoliert.
196
V Diskussion
1 Voruntersuchungen
V
Diskussion
1
Voruntersuchungen
Gegenstand der Voruntersuchungen A1, A2 und A3 war es, die
Beeinflussung des erhöhten Hautoberflächen-pH Hochbetagter durch die
einmalige Applikation einer leicht sauren O/W-Emulsion zu untersuchen.
Vergleichend wurde der Effekt von Testprodukten mit unterschiedlichem pHWert (pH 3,5, pH 4,0, pH 4,5 und pH 5,5) am Unterarm von 31 bis 50jährigen und über 80-jährigen analysiert.
Wie in der Literatur beschrieben, zeigte sich auch in der vorliegenden Studie
der basale Hautoberflächen-pH Hochbetagter signifikant erhöht gegenüber
den 31 bis 50-jährigen (Zlotogorski 1987; Thune et al. 1988; Wilhelm et al.
1991; Laufer und Dikstein 1996; Choi et al. 2007; Marrakchi und Maibach
2007; Man et al. 2009) (Abb. IV 1). Durch die einmalige Applikation der
Testprodukte wurde der pH-Wert verändert. Ziel der Applikation war es, den
Hautoberflächen-pH Hochbetagter in den physiologischen Bereich zwischen
4,5 und 5,0 einzustellen. Das wurde mit den Testprodukten pH 3,5 und pH
4,0 erreicht. Diese Normalisierung des pH blieb über 2 (Voruntersuchung A1)
und 7 (Voruntersuchung A2) Stunden nach Applikation stabil. In der
Voruntersuchung A3 erreichte der Hautoberflächen-pH nach 10 Stunden
wieder seinen Ausgangswert. Folglich ist von einer Restituierung des
Hautoberflächen-pH
zwischen
7
und
10
Stunden
nach
einmaliger
Produktapplikation auszugehen (Abb. IV 7). Vergleichbare Untersuchungen,
durchgeführt an der Haut von Hochbetagten, liegen nach Wissen des Autors,
bislang nicht vor. In vielen Studien wurde der Einfluss der Hautreinigung auf
den Hautoberflächen-pH an unter 80-jährigen untersucht. Die Zeit der
Restituierung des Hautoberflächen-pH nach standardisierter Waschung
schwankt je nach Studiendesign und Testprodukt zwischen 45 Minuten
(Bechor et al. 1988) und 8 Stunden (Post et al. 1992). Schreml et al. (2012)
zeigten an jungen Erwachsenen, dass der Hautoberflächen-pH durch die
einmalige Applikation einer O/W-Emulsion (pH 4,0) über mindestens 180
197
V Diskussion
1 Voruntersuchungen
Minuten signifikant gesenkt werden kann. Voruntersuchungen und Literatur
weisen unisono darauf hin, dass der Hautoberflächen-pH über Stunden
durch die einmalige Applikation beeinflusst werden kann. Außerdem wurde
deutlich, dass die direkte Veränderung des pH-Wertes unmittelbar nach
Applikation in allen drei Voruntersuchungen bei den über 80-jährigen stärker
war als bei den 31 bis 50-jährigen. Diese altersbedingten Unterschiede
könnten auf der verminderten Pufferkapazität der Altershaut beruhen (Levin
und Maibach 2010). Die Applikation eines Produktes, eingestellt auf den
marktüblichen pH 5,5 (Wichers 2008), führte bei den Hochbetagten zu keiner
nennenswerten Veränderung und bei der jungen Vergleichsgruppe sogar zur
Erhöhung des Hautoberflächen-pH. Schon Kim et al. (2009) zeigten an
jungen Probanden, dass eine O/W-Emulsion mit pH 5,0 einen leicht erhöhten
Hautoberflächen-pH von 5,5 nicht normalisiert, d. h. pH 4,5 bis 5,0 erzielt.
Der physiologische pH-Bereich von ≤ 5,0 wurde durch die Applikation einer
W/O-Emulsion (pH 5,5) auf einer experimentell alkalisierten Hautoberfläche
nicht erreicht (Gottfreund und Meyer 1998). Folglich scheinen Externa mit
einem pH von > 5,0 ungeeignet zu sein, um den altersbedingt erhöhten
Hautoberflächen-pH zu senken bzw. zu normalisieren.
Zusammenfassend lassen die Ergebnisse der Voruntersuchung die
Schlussfolgerung zu, dass die tägliche, zweimalige Applikation leicht
saurer Externa (pH 3,5 und pH 4,0) den Altershaut-pH normalisiert und
physiologisch stabilisiert.
Die Frage, ob auch die langfristige Anwendung einer leicht sauer
eingestellten
O/W-Emulsion
(pH
4,0)
den
Hautoberflächen-pH
bei
Hochbetagten normalisiert, wurde in Voruntersuchung B beantwortet.
Dabei wurden zusätzlich die Effekte auf überwiegend intrinsisch (ventraler
Oberarm) und überwiegend extrinsisch (zentrale Stirn) gealterte Haut
verglichen. Die Ausgangswerte des Hautoberflächen-pH und der RHF von
Oberarm und Stirn unterschieden sich vor der Anwendung nicht signifikant
voneinander. Die RHF Werte der Stirn (38,3) lagen jedoch im Median unter
denen am Oberarm (49,5). Diese Verminderung der RHF im Rahmen
198
V Diskussion
1 Voruntersuchungen
extrinsischer Hautalterung ist beschrieben (Gniadecka et al. 1998; Blaak et
al. 2011; Liu et al. 2012). Der Hautoberflächen-pH von etwa 6 wurde durch
die 4-wöchige Anwendung in einen Bereich 5,2 bis 5,6 gesenkt. Gleichzeitig
wurde die RHF unter Anwendung des Testproduktes signifikant erhöht. Somit
wurden die von Kim et al. (2009) an jungen Probanden erzielten langfristigen
Wirkungen, hier an der Haut von Hochbetagten bestätigt. Bei Kim et al.
(2009) wurde durch die 5-wöchige Anwendung einer leicht sauren O/WEmulsion (pH 3,0) der Hautoberflächen-pH von etwa 5,5 auf ein
physiologisches
Level
von
4,71
±
0,47
gesenkt.
Hinsichtlich
der
Beeinflussung intrinsisch und extrinsisch gealterter Haut zeigten sich im
Untersuchungsverlauf keine signifikanten Unterschiede. Sowohl an der
intrinsisch als auch an der extrinsisch gealterten Haut waren die Erhöhungen
des RHF signifikant im Vergleich zum Basiswert. Sowohl am Oberarm als
auch an der Stirn konnten der Hautoberflächen-pH und die RHF positiv durch
die 4-wöchige Anwendung des Testproduktes beeinflusst werden. Folglich
muss, basierend auf den hier gewonnenen Ergebnissen zur Beeinflussung
der RHF und des Hautoberflächen-pH, bei der Hautpflege nicht zwischen
intrinsisch gealterter und extrinsisch gealterter Haut unterschieden werden.
Die Ergebnisse der Voruntersuchung B lieferten zudem Anzeichen für die
positive Wirkung einer langfristigen Anwendung saurer Externa auf die
Funktion der EPB (Abb. IV 11). Es zeigte sich, dass dadurch die epidermale
Barriereintegrität (Anzahl der Klebefolienabrisse, die zur Schädigung der
EPB nötig sind) im Vergleich zur Ausgangssituation signifikant verbessert
wurde. Diese hier angedeutete funktionelle Wirkung der Testprodukte wird im
nächsten Kapitel ausführlich diskutiert.
Unklar bleibt, ob sich die Restitution des altersbedingt erhöhten
Hautoberflächen-pH durch eine O/W-Emulsion mit pH 4,0 auf die
Physiologie der Altershaut auswirkt. Um diese Frage zu beantworten,
wurde die Wirkung saurer Externa auf das klinische Bild, die EPB und
die Mikroflora der Altershaut untersucht.
199
V Diskussion
2
2 Hauptuntersuchungen
Hauptuntersuchungen
Es wurden zwei Hauptuntersuchungen durchgeführt:
Hauptuntersuchung A: In einer randomisierten und kontrollierten Studie an
Hochbetagten (≥ 80 Jahre) wurde die hautphysiologische Wirkung von
marktüblichen Externa (pH 6,0; Wichers 2008) mit auf pH 4,0 eingestellten
Externa verglichen. Hierzu wurden in einem Seniorenheim randomisiert zwei
Gruppen
von
Hochbetagten
gebildet,
die
jeweils eine
Pflegelotion,
Pflegecreme und Waschlotion über 7 Wochen anwendeten. Dabei lag der
Unterschied zwischen den Testprodukten lediglich im pH-Wert: Gruppe A
(pH 4,0) und Gruppe B (pH 6,0).
Hauptuntersuchung B: Mit identischen Messverfahren wurde die Funktion
der EPB und der Zustand der Mikroflora bei Erwachsenen mittleren Alters
(31-50 Jahre) untersucht. Die beiden Altersgruppen konnten so miteinander
verglichen werden.
Nachfolgend
werden
alle
hautphysiologischen
und
mikrobiologischen
Untersuchungsparameter für beide Altersgruppen vergleichend diskutiert.
Darauf aufbauend folgt zum jeweiligen Parameter die Interpretation der 7wöchigen kontrollierten Anwendungsstudie.
Biophysikalische Parameter
Zwischen Erwachsenen mittleren Alters und Hochbetagten zeigte sich ein
höchst-signifikanter Unterschied der biophysikalischen Parameter: RHF,
TEWL und pH. Es wurde eine Verminderung der RHF bei Hochbetagten
gemessen (Abb. IV 23), wobei die generelle Datenlage zur RHF unklar ist.
Einige Autoren (Potts et al. 1984; Gniadecka et al. 1998; Man et al. 2009;
Blaak et al. 2011) berichten analog zur vorliegenden Arbeit von einer
signifikanten altersbedingten Reduzierung, wohingegen Andere (Wilhelm et
al. 1991; Marrakchi und Maibach 2007; Chu und Kollias 2011) keine
verminderte Hydratation feststellten. Außerdem wurde die hier über
200
V Diskussion
Corneometrie
2 Hauptuntersuchungen
erfasste
Reduzierung
der
RHF
auch
mittels
Ramanspektroskopie belegt (Egawa und Tagami 2008). Begründen lässt
sich diese Beobachtung wie folgt: Altersbedingt ist die Struktur des SC
gestört (Rawlings 2010) und die NMF in ihrer Zusammensetzung verändert
(Jacobson et al. 1990; Egawa und Tagami 2008) respektive reduziert (Horii
et al. 1989). Außerdem sind weitere hygroskopische Substanzen, wie z. B.
Glycerol reduziert (Barland et al. 2006) und die epidermale Expression von
AQP3 (Li et al. 2010) vermindert.
Der in der vorliegenden Arbeit festgestellte altersabhängige subnormale
TEWL (Abb. IV 23) spiegelt den Großteil der Literatur wider (Baker 1971;
Lévêque et al. 1984; Tagami 1988; Lévêque 1989; Wilhelm et al. 1991;
Ghadially et al. 1995). Aber auch bezüglich des TEWL gibt es Studien, in
denen keine altersbedingten Differenzen ermittelt wurden (Rougier et al.
1988; Roskos und Guy 1989; Tupker et al. 1989; Marrakchi und Maibach
2007; Blaak et al. 2011). In einem Übersichtsartikel bewerten Alikhan et al.
(2010) die Einflussgröße Lebensalter auf den TEWL und folgern, dass der
TEWL erst nach dem 70. Lebensjahr abnimmt. Erklärt wird der subnormale
TEWL mit der Abnahme der Hauttemperatur, der reduzierten RHF (Wilhelm
und Maibach 1993) und der Zunahme der Korneozytengröße (Rogiers 2010)
im Alter.
Die 7-wöchige Anwendung der Testprodukte, pH 4,0 vs pH 6,0, wirkte sich
auf die RHF und den TEWL von Hochbetagten aus (Abb. IV 14). Während
die RHF der beiden Gruppen anfänglich vergleichbar war, war die RHF in
Gruppe A im Vergleich zur Gruppe B nach 7 Wochen signifikant erhöht. Kim
et al. (2009) hingegen konnten keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich
der RHF nach 5-wöchiger Anwendung eines pH 3,0 versus pH 8,0 Produktes
nachweisen.
Die
Vergleichbarkeit
der Studie mit den
vorliegenden
Ergebnissen ist aufgrund der abweichenden Produkt-pH-Werte und des
deutlich jüngeren Kollektivs jedoch stark eingeschränkt. Zudem sind
vergleichbare Untersuchungen an Hochbetagten nicht bekannt.
201
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Der TEWL ist vor der Anwendungsperiode in beiden Gruppen vergleichbar.
Auch nach 7-wöchiger Applikation trat keine signifikante Veränderung des
TEWL ein, weder in Gruppe A noch in Gruppe B. Aus der Literatur ist
bekannt, dass zwischen RHF und TEWL eine positive Korrelation besteht
(Lodén 2008). Auffällig ist, dass die RHF Erhöhung in Gruppe A nicht mit
einer Erhöhung des TEWL einhergeht. Demnach wirkt sich die Erhöhung des
RHF durch Anwendung von Externa mit pH 4,0 nicht negativ auf den TEWL
aus, sondern zeigt eine Stabilisierung des TEWL auf niedrigem Niveau.
Diese Stabilisierung des TEWL, bei paralleler Erhöhung der RHF, ist ein
entscheidendes Kriterium für eine sinnvolle hydratisierende Hautpflege (De
Paepe 2010). Dieses Kriterium war hier durch die Anwendung der leicht
sauren Testprodukte mit pH 4,0 gegeben. Die von Kim et al. (2009)
beschriebene signifikante Erhöhung des TEWL durch eine Emulsion mit pH
8,0 und signifikante Erniedrigung durch pH 3,0 konnten an der Haut von
Hochbetagten durch Produkte mit pH 4,0 und 6,0 nicht bestätigt werden.
Im
Rahmen
der
7-wöchigen
Anwendungstudie
wurde
neben
dem
Hautoberflächen-pH auch der SC-pH (pH-Gradient) ermittelt. Es wurden
nicht nur die oberflächlichen, sondern auch die tieferen Effekte der Produkte
auf den pH-Wert analysiert. Der Hautoberflächen-pH (Median) war initial in
beiden Gruppen vergleichbar: 5,57 (Gruppe A) und 5,72 (Gruppe B). Wie
bereits in den Voruntersuchungen A und B gezeigt, wurde auch hier der
Hautoberflächen-pH beeinflusst. Er wurde durch die Produktanwendung in
Gruppe A stärker herabgesetzt (um 0,4 Einheiten) als in Gruppe B (um 0,2
Einheiten), lag jedoch auch nach Anwendung in Gruppe A (pH 5,17) noch
leicht über dem physiologischen Bereich von pH 4,5 bis 5,0. Der von Öhman
und Vahlquist (1994) beschriebene epidermale pH-Gradient entsprach in
beiden Gruppen vor Studienbeginn nicht den Normwerten (Abb. IV 15).
Durch die erhöhten pH-Werte in den oberen Zelllagen des SC kommt es zu
einer Abflachung des Gradienten. Der SC-pH nahm nicht, wie physiologisch
in junger Haut gegeben (Hanson et al. 2002), mit zunehmender Tiefe zu. Der
SC-pH lag basal in beiden Gruppen vom 1. bis zum 30. Klebefolienabriss im
Bereich von pH 5,5. Durch die Produktanwendung über 7 Wochen wurde in
202
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Gruppe A der physiologische pH-Gradient annähernd wieder hergestellt, so
dass von der Hautoberfläche (pH 5,17) bis in die tieferen Schichten des SC
(pH 5,60) ein Anstieg des pH gegeben war. Die Beeinflussung des pHGradienten beschränkte sich auf die oberen Zelllagen. Bis zum 15. Abriss
wurde der pH-Wert gesenkt, vom 20. bis zum 30. Abriss hingegen zeigte sich
kein Effekt. Möglicherweise penetrieren saure Externa lediglich bis in diese
entsprechenden Zelllagen. Somit wäre die Gefahr einer kompletten
Ansäuerung des SC bis hin zum SG nicht gegeben. Folglich ist nicht mit
einer Abflachung des pH-Gradienten, sondern einer Wiederherstellung zu
rechnen. Vergleichbare Studien an der Haut von Hochbetagten liegen nicht
vor und können daher an dieser Stelle nicht diskutiert werden. Lediglich Choi
et al. (2007) machten die altersbedingte Zerstörung des pH-Gradienten im
Mausmodell deutlich. Über die exakte SC Tiefe in Relation zur Abrissanzahl
kann hier nur spekuliert werden. Dickel et al. (2010) benötigten mit
vergleichbarer Abrissmethode im Mittel 38 Abrisse bis zum Stratum lucidum.
Anzumerken ist, dass eine Punktmessung (statische Messung) der
biophysikalischen Parameter, vor allem des TEWL, nicht ausreicht um die
Funktion der EPB abschließend zu beurteilen. Insbesondere wegen des
normalen bzw. subnormalen TEWL bei Hochbetagten empfiehlt sich eine
genauere
Betrachtung
der
epidermalen
Barrierefunktion
unter
Berücksichtigung der Untersuchungsparameter Integrität, Kohäsion und
Regeneration als dynamische Messung (Elias und Ghadially 2002).
Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion
Wie bereits beschrieben (Ghadially et al. 1995; Choi et al. 2007), zeigte sich
auch in der vorliegenden Arbeit die epidermale Barriereintegrität (Anzahl
der Klebefolienabrisse, die zur Schädigung der EPB nötig sind) von über 80jährigen signifikant erniedrigt im Vergleich zu 31 bis 50-jährigen (Abb. IV 24).
Das bedeutet, dass im Vergleich zur jungen EPB weniger Abrisse nötig
waren um die EPB von Hochbetagten zu schädigen. Anders ausgedrückt,
zeigte sich die EPB von Hochbetagten weniger widerstandsfähig gegenüber
mechanischer Irritation.
203
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Der Zusammenhalt der EPB kann neben der Integrität auch durch die
Bestimmung der Kohäsion (Proteinmenge, die mittels Klebefolienabrissen
entfernt werden kann) ermittelt werden. Zur Bestimmung der epidermalen
Barrierekohäsion wurde die Proteinmenge pro D-Squame nach Bradford
(µg/Abriss) und durch I-DR (%Absorption) ermittelt. Die Proteinbestimmung
nach Bradford zeigte eine tendenzielle und die Bestimmung mittels I-DR eine
signifikant reduzierte Barrierekohäsion der Altershaut im Vergleich zu den
Erwachsenen mittleren Alters (Abb. IV 25). Nach Wissen des Autors liegen
keine vergleichbaren Analysen der epidermalen Barrierekohäsion durch
Proteinbestimmung an Hochbetagten vor. Die Ergebnisse bestätigen jedoch
die belegte altersbedingte Verminderung der epidermalen Barriereintegrität
(Ghadially et al. 1995; Choi et al. 2007). Beide hier erhobenen Parameter
(Integrität und Kohäsion) zeigten, dass die EPB von Hochbetagten weniger
widerstandsfähig gegenüber mechanischer Irritation war und die SC Struktur
leichter perturbiert werden konnte.
Im Rahmen der Hauptuntersuchung A veränderten sich durch die langfristige
Produktanwendung beide Parameter. Die Integrität der EPB nahm in beiden
Gruppen zu: 21 (Gruppe A) und 16 (Gruppe B) Abrisse im Median. Diese
Zunahme war jedoch nur in Gruppe A signifikant, d. h. unter Anwendung von
Externa mit pH 4,0 (Abb. IV 16). Unter der Anwendung von Externa mit
einem pH von 6,0 nahm in Gruppe B die epidermale Barrierekohäsion ab
(Abb. IV 17), gemessen über die Proteinmenge (μg/Abriss) und über die
Absorption (%). Die Proteinmenge (Median) in Gruppe B stieg von 143,6 auf
173,2 μg/Abriss und die Absorption (Median) von 11,8% auf 14,3% an. Unter
Anwendung der Produkte mit pH 4,0 wurde keine wesentliche Veränderung
der Barrierekohäsion beobachtet.
Die altersbedingte Reduzierung der epidermalen Barriereintegrität und
Barrierekohäsion erklärt sich durch den reduzierten Zusammenhalt von
Korneozyten (Choi et al. 2007). Die korneodesmosomalen Proteinstrukturen
(DSG1/DSG4, DSC1, CDSN) werden pH-abhängig insbesondere durch
KLK5 und KLK7 degradiert, wodurch die Desquamation eingeleitet wird.
204
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Unter physiologischen pH-Bedingungen (pH 4,5 bis 5,0) im SC ist die
Aktivität dieser beiden Serinproteasen leicht inhibiert, d. h. kontrolliert
(Ovaere et al. 2009). Experimentell wurde gezeigt, dass die einmalige
Applikation
einer
starken
Base
zu
einer
signifikant
reduzierten
Barriereintegrität führt (Hachem et al. 2003). Die reduzierte Integrität und
Kohäsion unter neutralen pH-Bedingungen wird mit einer starken Aktivierung
der Serinproteasen in Verbindung gebracht, wodurch es zu einer
übermäßigen Degradation der Korneodesmosomen kommt (Hachem et al.
2005a; Hachem et al. 2006). Folglich ist bei altersbedingt erhöhtem SC-pH
die Integrität und Kohäsion durch diesen beschriebenen Mechanismus
herabgesetzt, wie im Mausmodell belegt wurde (Choi et al. 2007). In der
vorliegenden Arbeit wurden die Folgen dieser übermäßigen Serinproteasenabhängigen, korneodesmosomalen Degradation bei Hochbetagten durch
dynamische Messungen der epidermalen Barrierefunktion bestätigt.
Aufgrund der zahlreichen Erkenntnisse zur Korrelation zwischen SC-pH und
Integrität/Kohäsion der EPB (Fluhr et al. 2001a; Hachem et al. 2003; Choi et
al. 2007; Gunathilake et al. 2009; Hachem et al. 2010) wurde überprüft, ob
die Anwendung von Externa mit pH 4,0 zur Normalisierung des SC-pH bei
Hochbetagten führt und so die Funktion der EPB positiv beeinflusst werden
kann. Unter der langfristigen Anwendung von Externa mit pH 4,0 besserte
sich die epidermale Barriereintegrität signifikant. In Bezug auf die Kohäsion
der EPB traten ebenfalls signifikante Veränderungen auf, diese zeigten aber
vor allem eine Reduzierung der Kohäsion unter pH 6,0. Zwar wurde die
Kohäsion unter pH 4,0 leicht verbessert, diese Entwicklung war aber nicht
signifikant. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass eine signifikante
Verbesserung der Barriereintegrität unter pH 4,0 und eine signifikante
Reduzierung der Barrierekohäsion unter pH 6,0 eintrat. Da beide Parameter
denselben pH-abhängigen Mechanismen unterliegen, bedarf es einer
Erklärung für diese Beobachtung. Integrität und Kohäsion der EPB werden
mit unterschiedlichen Methoden erfasst, wodurch per se schon eine Differenz
in den Ergebnissen vorliegen kann. Ein zentraler Unterschied scheint hier die
Anzahl der Klebefolienabrisse zu sein, die bei der Erfassung der beiden
205
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Parameter eingesetzt wurde. Zur Bestimmung der Integrität wurden Abrisse
so lange durchgeführt, bis der TEWL um das 3-fache angestiegen war.
Abhängig von der Studiengruppe und dem Messzeitpunkt wurden im Median
zwischen 14 und 21 Abrisse mit einer maximalen Abrissanzahl von 34
benötigt. Die Abrissanzahl zur Bestimmung der Kohäsion war dagegen
definiert, d. h. auf 15 festgelegt. Möglicherweise wurde durch beide
Messungen ein unterschiedlicher SC Bereich erfasst: Die Integrität mit bis zu
34 Abrissen erfasst die Funktion der EPB bis zum Stratum compactum,
wohingegen die Kohäsionsbestimmung hier die Prozesse weiter an der
Oberfläche, d. h. bis zum Stratum disjunctum, widerspiegelt. Über diese
unterschiedlichen Messbereiche werden die abweichenden Ergebnisse
erklärt. Die tendenzielle Aussage bleibt davon unberührt, denn unter pH 4,0
scheint es zur Hemmung der Serinproteasen, also zum kontrollierten Abbau
der Korneodesmosomen zu kommen und unter pH 6,0 zur übermäßigen
Aktivierung von KLK5 und KLK7 und so zur überschießenden Degradation
von DSG1/DSG4, DSC1 und CDSN. Folglich wurde die Vermutung durch
konsequente Ansäuerung den SC-pH so zu stabilisieren, dass die Funktion
der EPB in der Altershaut verbessert wird, in dieser Arbeit bestätigt. Dabei
wird die Wirkung auf die EPB mit der Normalisierung der Enzymaktivitäten
von KLK5 und KLK7 erklärt (Choi et al. 2007).
Der Vergleich der epidermalen Barriereregeneration nach experimenteller
Schädigung mittels Klebefolienabrissen (D-Squame) zeigte eine signifikante
(p=0,02) Verzögerung bei den hochbetagten Probanden im Vergleich zu
Erwachsenen mittleren Alters (Abb. IV 26). Wie bereits belegt (Ghadially et
al. 1995; Ghadially et al. 1996; Haratake et al. 2000; Barland et al. 2004;
Choi et al. 2007) verläuft die Regeneration der EPB 24 Stunden nach
experimentell induziertem Schaden mit zunehmendem Alter signifikant
verzögert. Bei Ghadially et al. (1995) betrug die prozentuale epidermale
Barriereregeneration nach 24 Stunden bei jungen Probanden etwa 55% und
bei über 80-jährigen 15%. In der vorliegenden Studie betrug die prozentuale
Barriereregeneration (Median) der Altershaut nach 24 Stunden 5,39% im
Vergleich zu 39,73% bei den Erwachsenen mittleren Alters. Somit lag die
206
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Barriereregeneration nach 24 Stunden in beiden Altersgruppen unter den
beschriebenen Werten (Ghadially et al. 1995; Ghadially et al. 1996).
Darüberhinaus verlief die Barriereregeneration der Hochbetagten bei
insgesamt 8 von 20 Probanden zunächst negativ. In diesen Fällen ist nicht
von Regeneration der epidermalen Barriere, sondern von Exazerbation oder
Progredienz der initialen Barriereschädigung zu sprechen. Bei Erwachsenen
mittleren Alters wurde dieser Verlauf nicht beobachtet.
Die altersbedingt verzögerte Barrieregeneration wird zurückgeführt auf (1)
verminderte Sekretion von LB Lipiden in das SG/SC-Interface, (2) reduzierte
Lipidsynthese nach Irritation und (3) fehlerhafte lamellare Lipidanordnung im
SC (Ghadially et al. 1995; Ghadially et al. 1996). Die niedrige Ca++Konzentration im SG/SC-Interface erhöht die LB Sekretion nach Schädigung
der epidermalen Barriere. Somit könnte die gestörte epidermale Ca ++Verteilung der Altershaut zusätzlich die Barriereregeneration verzögern
(Fluhr et al. 2005; Darlenski und Fluhr 2010). Ferner scheint die verminderte
epidermale
Expression
von
IL-1α
im
Alter
an
der
gestörten
Barriereregeneration beteiligt zu sein (Ye et al. 2002).
Choi et al. (2007) begründet die längere Regenerationszeit mit dem
altersbedingt erhöhten SC-pH. Die zentrale Bedeutung des physiologischen
SC-pH für die epidermale Barriereregeneration ist
belegt (Mauro et al.
1998). Durch die altersbedingte pH Erhöhung auf 5,5 bis 6,0 ist die Aktivität
der „lipid processing enzymes“, also der Enzyme, die die polaren Lipide der
LB Sekretion in nicht-polare Barrierelipide transferieren, reduziert. Beide
involvierten Lipasen, BGC und aSM'ase, weisen ein pH-Optimum von 4,5 bis
5,0 auf (Vaccaro et al. 1985; Wertz und Downing 1989; Holleran et al. 1992;
Redoules et al. 1999; Takagi et al. 1999). Folglich inhibiert die altersbedingte
pH-Erhöhung die Aktivität beider Enzyme. Einer Barriereschädigung folgt die
Lipidsynthese und LB Sekretion der polaren Lipide in das SG/SC-Interface,
aber nur fehlerhaft die Restituierung der lamellaren Lipidmatrix. Da auch die
molekulare Lipidanordnung direkt über den pH-Wert beeinflusst wird, ist die
207
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Struktur der interzellulären Lipidmatrix unter neutralen pH-Bedingungen
gestört (Bouwstra et al. 1998b).
Die bis dato aufgestellten Hypothesen erklären jedoch nicht die ermittelten
Negativwerte der Barriereregeneration in der Altershaut. Um dieses
Phänomen zu erklären, könnte die Analyse immunologischer Faktoren zur
Epidermis hilfreich sein. Die Schädigung der epidermalen Barriere stimuliert
die Expression proinflammatorischer Zytokine: IL-1α, IL-1β, IL-1ra, IL-6, TNFα. Dabei macht es keinen Unterschied, ob die Schädigung experimentell
durch Azeton oder Klebefolienabriss erzeugt wird (akut) oder sich im EFADMausmodell manifestiert (chronisch) (Wood et al. 1992; Nickoloff und Naidu
1994; Wood et al. 1994; Wood et al. 1997). Die Regeneration der
epidermalen Barriere korreliert mit der Initiierung proinflammatorischer
Prozesse
(Elias
und
Choi
2005).
Entscheidend
ist
in
diesem
Zusammenhang, dass das Immunsystem sich altersabhängig verändert, was
als ‚Immunseneszenz’ bezeichnet wird. Dabei kommt es zu Über- und
Unterfunktionen im angeborenen und erworbenen Immunsystem (Peters
2011). Durch erhöhte Aktivitäten bestimmter proinflammatorischer Zytokine,
entsteht im Alter eine chronische, subklinische, kontrollierte Inflammation
(„low grade inflammation“), i. S. einer Überfunktion des angeborenen
Immunsystems
(Giunta
2006).
Die
genauen
Gründe
für
diese
überschießende Abwehr sind noch nicht erklärt. Kummulative Schädigungen
und Irritationen des Gewebes scheinen jedoch eine zentrale Ursache der
chronischen Inflammation im Alter zu sein (Licastro et al. 2005).
Proinflammatorische
Zytokine
sind
zentraler
Bestandteil
unserer
physiologischen Immunabwehr. Sie können jedoch durch permanente
immunologische Reize, z. B. durch die gestörte epidermale Barrierefunktion
im Alter, eine chronische Inflammation generieren (Licastro et al. 2005; Lu et
al. 2006).
Zusammenfassend
lassen
sich
die
Negativwerte
der
epidermalen
Barriereregeneration durch „inflammaging“ (Franceschi et al. 2000) erklären:
Im
Alter
stimulieren
Xerosis,
strukturelle
Veränderungen
des
SC,
208
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Barrierestörungen und Veränderungen der kutanen Mikroflora permanent die
Immunabwehr, wodurch sich eine chronische, subklinische -mit bloßem Auge
nicht sichtbare- Inflammation erklären lässt. Diese altersbedingte chronische
Inflammation wird nach experimenteller Barriereschädigung weiter verstärkt
und induziert eine zusätzliche Irritation, die 24 Stunden später als negative
prozentuale Barriereregeneration messbar ist. Dieses Phänomen ist in der
gesunden Haut 31 bis 50-jähriger nicht zu beobachten. Hier wird unter
adäquater Expression von IL-1, IL-6 und TNF-α die epidermale Barriere, wie
beschrieben (Elias und Feingold 2006), in den ersten 24 Stunden
weitgehend restituiert.
Durch die 7-wöchige Anwendung von Externa (Pflegelotion Pflegecreme,
Waschlotion) mit pH 4,0 (Gruppe A) wurde die altersbedingt reduzierte
Barriereregeneration signifikant verbessert (Abb. IV 20). Dieser Effekt wurde
durch die Anwendung entsprechender Vergleichsprodukte mit pH 6,0
(Gruppe B) nicht erreicht.
Der Bedeutung des SC-pH für die epidermale Barriereregeneration ist belegt
(Mauro et al. 1998). Die hier dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die
Absenkung des Hautoberflächen-pH und SC-pH durch entsprechende
Externa die Restituierung der Barriere beschleunigen, wie bei Choi et al.
(2007) bereits im Mausmodell beschrieben. Durch die Absenkung des pH im
SC wird das pH-Optimum für die an der Barriereformation beteiligten
Lipasen, BGC und aSM’ase, wiederhergestellt und vermutlich die Aktivität im
Vergleich zum Basiswert erhöht. Unmittelbar nach Schädigung der
epidermalen Barriere kommt es durch LB Sekretion zur Ausschüttung polarer
Lipide in das SG/SC-Interface. Diese werden durch BGC und aSM’ase in
nicht- und schwach-polare Barrierelipide transferiert und in die lamellare
Lipidmatrix eingebaut. Möglicherweise unterstützt die hier durchgeführte
langfristige, topische Normalisierung des erhöhten Altershaut-pH diesen
Prozess.
Buraczewska
und Lodén
(2005)
konnten hingegen
keine
unterschiedliche Wirkung auf die Regeneration der EPB durch eine O/WEmulsion mit pH 4,0 im Vergleich zu pH 7,5 feststellen. Die abweichenden
209
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Ergebnisse zwischen der vorliegenden Arbeit und der erwähnten Studie
können jedoch mit dem Alter der Probanden (21-54 Jahre) oder der
unterschiedlichen Irritationsart (NLS) erklärt werden.
Die Anwendung der Externa in Gruppe A (pH 4,0) könnte zudem das
proinflammatorische Gleichgewicht beeinflussen. Zum einen zieht die
Erhöhung des SC-pH eine erhöhte Ausschüttung von Zytokinen nach sich
(Hachem et al. 2002b) und zum anderen korreliert ein erhöhter SC-pH nicht
nur mit dem Alter, sondern auch mit inflammatorischen Hautzuständen (Fluhr
und Elias 2002). Eine Normalisierung des erhöhten SC-pH inflammatorischer
Haut (Atopische Dermatitis) verbessert die Barrierefunktion und den
immunologischen Status signifikant (Hatano et al. 2009). In weiterführenden
Untersuchungen sollte überprüft werden, ob durch konsequente Hautpflege
die chronische Inflammation im Alter minimiert werden kann und welche
Rolle dabei der pH-Wert der Pflegeprodukte spielt. Für diese Untersuchung
könnte die Expression entsprechender proinflammatorischer Zytokine, wie IL1 oder TNF-α, analysiert werden.
Der
Zusammenhang
zwischen
Hautoberflächen-pH
und
epidermaler
Barrierefunktion zeigte sich zudem in der durchgeführten Korrelationsanalyse
(Abb. IV 21). Hautoberflächen-pH und epidermale Barriereregeneration,
Barriereintegrität sowie Barrierekohäsion korrelierten linear nach 7-wöchiger
Anwendung. Lediglich für die Regeneration der EPB ist die Korrelation zum
Hautoberflächen-pH hier nicht signifikant. Damit steht die Studie in Einklang
mit der in der Literatur beschriebenen Bedeutung des Hautoberflächen-pH
für die Funktion der EPB (Mauro et al. 1998; Fluhr et al. 2001a; Hachem et
al. 2003; Fluhr et al. 2004a; Choi et al. 2007; Gunathilake et al. 2009).
Bestimmung der mikrobiellen Besiedlung
Parallel zur Analyse der EPB wurde auch der Einfluss des Alters auf die
mikrobielle Besiedlung untersucht. Außerdem wurde in der vorliegenden 7wöchigen Anwendungsstudie der Effekt der Testprodukte auf die Hautflora
210
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
von Hochbetagten untersucht. Beide Untersuchungen wurden aufgeteilt in
die quantitative und qualitative Analyse der Hautflora.
Es
ist
allgemein
anerkannt,
dass
sich
die
mikrobielle
Besiedlung
altersabhängig quantitativ und qualitativ verändert (Korting et al. 1988; Roth
und James 1989; Cogen et al. 2008; Grice und Segre 2011). Aufgrund der
verminderten RHF und herabgesetzten Sebum- und Schweißproduktion ist
die residente Flora der Altershaut generell reduziert (Leyden et al. 1975). Ein
entsprechender Unterschied war beim hier durchgeführten Vergleich der 31
bis 50-jährigen und der über 80-jährigen nicht vorhanden. Der Median der
Gesamtkeimzahl (KbE/cm2 Haut) am Unterarm von Hochbetagten lag zwar
unter dem Erwachsener mittleren Alters (167 vs 328 KbE/cm2), diese
Differenz war jedoch nicht signifikant (Abb. IV 27). Zudem lag, insbesondere
bei den Hochbetagten, eine starke Streuung der Keimdichte mit großer
Spannweite vor: 20 bis 1149 KbE/cm2 (31-50 Jahre) und 8 bis 3625 KbE/cm2
(≥ 80 Jahre). Weitere Publikationen zur entsprechenden Gegenüberstellung
der Keimdichte auf der Hautoberfläche von Erwachsenen und Hochbetagten
liegen nach Wissen des Autors nicht vor.
Im Kontext der 7-wöchigen Anwendungsstudie war die Gesamtkeimzahl
(KbE/cm2 Haut) der Hochbetagten bereits vor der Anwendung signifikant
unterschiedlich (Abb. IV 22): Gruppe A (Median: 92 KbE/cm2) und Gruppe B
(Median: 480 KbE/cm2). Die Zunahme der Gesamtkeimzahl durch die
Anwendung der Externa mit pH 4,0 und 6,0 war in beiden Gruppen
signifikant und lag bei +125% (Median: 207 KbE/cm2) bzw. +178% (Median:
1336 KbE/cm2). Zwischen den Gruppen lag auch nach der Anwendung keine
signifikante Differenz vor. Darüberhinaus zeigten die Werte in beiden
Gruppen eine sehr starke Streuung: vorher: 8 bis 3625 KbE/cm2, nachher: 20
bis 5040 KbE/cm2. Aufgrund der differenten Ausgangswerte und der großen
Spannweite der Daten werden die Daten zur Gesamtkeimzahl hier sehr
zurückhaltend
interpretiert.
Unter
Betrachtung
der
mikrobiellen
Einflussfaktoren (Korting et al. 1988; Roth und James 1989) geht die
Verminderung der Hauttrockenheit, gemessen als DASI, mit optimierten
211
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Bedingungen für Mikroorganismen an der Hautoberfläche in beiden Gruppen
einher. Vor diesem Hintergrund kann die erreichte Erhöhung der mikrobiellen
Besiedlung als positiv bewertet werden. Um die ermittelte Zunahme des
Keimwachstums jedoch abschließend bewerten zu können, muss das
Keimspektrum qualitativ analysiert werden. Ob die Erhöhung der Keimzahl
sich auf die residente Flora beschränkt oder ob pathogene Keime involviert
sind, war Gegenstand weiterer Untersuchungen.
Wie bereits für das menschliche Integument beschrieben (Roth und James
1989; Cogen et al. 2008), zeigte sich eine starke Besiedlung der
Hautoberfläche mit KNS. Die Isolationsrate war in beiden Altersgruppen
vergleichbar: 90% vs 100% der Probanden. Zudem wurde durch die Studie
die Literatur bestätigt (Sommerville 1969): Staphylokokken scheinen keiner
altersbedingten Reduzierung zu unterliegen, was durch die ausgeprägte
Toleranz gegenüber Feuchtigkeitsmangel, wie bei altersbedingter Xerosis,
erklärt werden kann (Peters und Pulverer 1994). Die Analyse der
Häufigkeitsverteilung
von
Mikrokokken
zeigte
eine
altersbedingte
Verminderung der Isolationsrate (85% vs 55% der Probanden) und weicht
somit von den publizierten Daten ab (Sommerville 1969). Das Isolationsrate
der
Korynebakterien
und
Streptokokken
widerspricht
ebenfalls
den
Untersuchungen von Sommerville (1969), denn beide Keime wurden in der
vorliegenden Studie bei den Hochbetagten seltener isoliert im Vergleich zu
den jüngeren Probanden. Außerdem konnte hier die von Lertzman und
Gaspari (1996) beschriebene Besiedlung mit Proteus mirabilis und
Pseudomonas aeruginosa bei älteren Menschen nicht bestätigt werden.
Abweichend von der Literatur (Sommerville 1969) wurden zudem keine
Hefepilze, wie z. B. C. albicans isoliert. Tendenziell war die Altershaut von
residenten Keimen schwächer besiedelt, wenngleich die Differenz zur jungen
Erwachsenenhaut nicht signifikant war. Ferner zeigte sich beim jungen
Kollektiv eine höhere Keimdiversität, in Form vom Vorhandensein einer
Mischflora (80% vs 30% der Probanden). Dabei erfolgte die Klassifizierung
als Mischflora in Anlehnung an Ko et al. (2008) sofern drei oder mehr
unterschiedliche Hautkeime von einem Probanden isoliert wurden.
212
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Zusammenfassend gesagt, bestätigen die Ergebnisse der vorliegenden
Arbeit zum Großteil nicht die bereits publizierten Arbeiten. Wobei hier
anzumerken ist, dass die Studienlage zur mikrobiellen Besiedlung bei
Hochbetagten generell sehr dünn ist. Die nachgewiesene leicht reduzierte
Besiedlung mit residenten Keimen und die verminderte Keimdiversität im
Alter werden unter dermatologischen Gesichtspunkten negativ gewertet.
Basierend auf den Funktionen der residenten Flora (Cogen et al. 2008), wie
z. B. der Abwehr pathogener Keime, sollten Produkte zur Hautpflege die Zahl
der residenten Keime bei Hochbetagten erhöhen und die Hautflora
stabilisieren.
In der 7-wöchigen Anwendungsstudie wurde deshalb überprüft, welchen
Einfluss Externa mit pH 4,0 und pH 6,0 auf die Hautflora von über 80jährigen haben. KNS wurden, wie auch in der Literatur beschrieben (Roth
und James 1989; Cogen et al. 2008), in beiden Gruppen (A: pH 4,0 und B:
pH 6,0) am häufigsten isoliert. Vor der Anwendungsperiode waren 75 bis
100%
der
Probanden
Träger
von
KNS.
Nach
der
7-wöchigen
Anwendungsphase lag die Isolationsrate in beiden Gruppen bei 100%. KNS
wurden demnach in ihrem Wachstum nicht wesentlich durch die Anwendung
der Testprodukte beeinflusst. Das in der Literatur (Roth und James 1989)
beschriebene hohe Vorkommen von Mikrokokken wurde hier nicht bestätigt.
Nach Becker (2011) sind etwa 90 bis 95% aller Menschen mit Mikrokokken
besiedelt. Bei den Hochbetagten der vorliegenden Studie
lag die
Isolationsrate vor der Anwendungsphase lediglich bei 58% (Gruppe A) bzw.
50% (Gruppe B) also deutlich niedriger. Betrachtet man jedoch die
Isolationsrate nach Anwendung, wird deutlich, dass die oben beschriebene
Erhöhung der Gesamtkeimzahl unter anderem durch die Zunahme der
Mikrokokken begründet sein könnte: Gruppe A: 100%, Gruppe B: 88%. Einen
größeren Anteil an der Zunahme der Gesamtkeimzahl, insbesondere in
Gruppe A, scheinen Corynebacterium spp. zu haben. Die Isolationsrate stieg
in Gruppe A stark an von 17 auf 83%. In Gruppe B trugen bereits vor der
Anwendung 75% der Probanden Corynebacterium spp. auf der Haut. Eine
Mischflora lag vor der Anwendungsphase bei 33% der Probanden aus
213
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Gruppe A vor im Vergleich zu 38% aus Gruppe B. Nach der Anwendung
erhöhte sich der Anteil insbesondere in Gruppe A auf 100% und in Gruppe B
auf 88%. Der Anteil an Trägern von S. aureus stieg von 17 auf 33% in
Gruppe A und von 13 auf 25% in Gruppe B. Die Isolation des ubiquitären
Pilzes Aspergillus fumigatus in Gruppe A wurde als Kontamination der Probe
gewertet. Darüberhinaus zeigten sich keine nennenswerten Veränderungen
im Keimspektrum.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die Isolationsrate für KNS sowohl
vor als auch nach Anwendung in beiden Gruppen in bereits dokumentierten
Bereichen lag (Roth und James 1989; Cogen et al. 2008). Die von Korting et
al. (1992) und Lambers et al. (2006) beschriebenen pH-abhängigen Effekte
auf das Wachstum von S. epidermidis können auf Basis der vorliegenden
Daten nicht nachvollzogen werden. Hinsichtlich der Isolation der Mikrokokken
ist eine über die RHF gesteuerte Zunahme in beiden Gruppen anzunehmen.
Diese Zunahme hebt die Isolationsrate der Mikrokokken von einem niedrigen
auf ein annähernd physiologisches Niveau (Becker 2011). Nennenswerte
Differenzen zwischen den Gruppen wurden weder vor noch nach
Produktanwendung
Häufigkeitsanalyse
festgestellt.
der
Demzufolge
Mikrokokken
keine
wurde
durch
die
pH-Abhängigkeit
der
Gesamtkeimzahl aufgezeigt. Im Gegensatz dazu, kann eine pH-abhängige
Zunahme von Corynebacterium spp. in Gruppe A postuliert werden, denn
hier betrug die Zuwachsrate 400%. Ferner war die Zunahme der
Keimdiversität in Gruppe A größer als in Gruppe B, was als positiver Effekt
der Anwendung saurer Externa in dieser Gruppe gewertet werden kann.
Somit spiegelt die oben erwähnte Zunahme der Gesamtkeimzahl in beiden
Gruppen
eine
Zunahme
residenter
Keime
(Korynebakterien
und
Mikrokokken) wider. Die vorliegenden Erkenntnisse zeigen Tendenzen auf,
klare Aussagen zum Effekt der unterschiedlichen Testprodukte lassen sich
jedoch auf Basis dieser Daten nicht machen. Somit bleibt eine eindeutige
Antwort auf die Frage nach dem langfristigen Einfluss saurer Externa, mit
einem pH von 4,0, auf die Mikroflora bei Hochbetagten offen.
214
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Klinische Untersuchung
Neben der biophysikalischen und mikrobiologischen Untersuchung wurde im
Rahmen der Hauptuntersuchung A auch das klinische Bild der Altershaut, mit
Fokus auf die Hauttrockenheit (DASI) beurteilt (Abb. IV 12). Die
herausragende dermatologische Bedeutung der Xerosis als altersbedingte
klinische Veränderung ist belegt (Beauregard und Gilchrest 1987; Hara et al.
1993; Smith et al. 2002a; Smith et al. 2002b; Norman 2003a; Smith und
Leggat 2005).
Vor Beginn der 7-wöchigen Anwendungsstudie war das klinische Ausmaß
der Hauttrockenheit (DASI) in beiden Gruppen vergleichbar. Durch die
Anwendung der Testprodukte verbesserte sich der Hautzustand in beiden
Gruppen signifikant, wobei zwischen den Gruppen kein Unterschied
entstand. Daraus kann man zum einen schließen, dass die Testprodukte im
Rahmen der Studie adäquat und intensiv angewendet wurden, wie mit dem
Pflegepersonal vereinbart wurde. Zum anderen scheint allein der „chemischphysikalische“ Effekt der Formulierungsgrundlage, unabhängig vom pH-Wert,
einen positiven Einfluss auf das klinische Bild der Hauttrockenheit zu haben.
Betrachtet man nun die oben beschriebenen Ergebnisse zur RHF wird
deutlich, dass zwischen Klinik und Biophysik nicht zwangsläufig eine
Korrelation bestehen muss. Die Messung der RHF zeigte basal keinen
signifikanten Unterschied, wohingegen die RHF in Gruppe A im Vergleich zur
Gruppe B nach 7 Wochen signifikant erhöht war. Das klinische Bild war in
beiden
Gruppen
verbessert,
wohingegen
der
biophysikalische
Messparameter RHF nur in der Gruppe A verbessert wurde. Wie bereits in
den
experimentellen
Ausführungen
dargelegt,
liegt
ein
Vorteil
biophysikalischer Messungen darin, dass physiologische Veränderungen
schon erfasst werden, bevor sie dem menschlichen Auge sichtbar sind, also
bereits in der subklinischen Phase (Elsner et al. 1998; Hanau et al. 2003).
Dieses Phänomen ist unter anderem in der Berufsdermatologie bekannt:
Eine
Glukokortikoidbehandlung
inflammatorischer
Dermatosen,
verbessert
i. S.
einer
zwar
das
klinische
Bild
Erythemreduzierung,
die
215
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Dysfunktion der EPB bleibt aber weiterhin bestehen oder verschlechtert sich
sogar (Kao et al. 2003). Folglich muss eine an der Oberfläche „gesund“
aussehende Altershaut nicht zwangsläufig physiologisch
intakt sein.
Umgekehrt muss eine klinisch trockene Haut nicht zwangsläufig mit einer
gestörten epidermalen Barrierefunktion korrelieren, denn nach Imokawa et al.
(1989) ist die Trockenheit eher im Stratum disjunctum lokalisiert und die
Funktion der EPB im Stratum compactum. Somit wird hier die Empfehlung
gestützt, dass in hautphysiologischen, dermatologischen und kosmetischen
Studien immer ergänzende Methoden anzuwenden sind. Erst durch die
Kombination
klinischer
und
biophysikalischer
Messverfahren
können
Auswirkungen in ihrer Gesamtheit erfasst und interpretiert werden, worauf in
der nachfolgenden Methodenreflexion eingegangen wird.
Methodische Diskussion: Die hier eingesetzten Methoden und Materialien
wurden bereist im Methodenteil ausführlich dargelegt. An dieser Stelle
werden lediglich die im Forschungsprojekt „Hautpflege für Hochbetagte“
gemachten Erfahrungen reflektiert.
Wie bereits erwähnt, hat sich der breite methodische Einsatz von
ergänzenden biophysikalischen Messverfahren bewährt. Es ist zudem von
zentraler Bedeutung statische und dynamische Verfahren zu kombinieren, da
funktionelle Mechanismen nur dynamisch ausreichend erfasst werden
können. Die Methodik ließe sich theoretisch beliebig ausweiten, ist jedoch
oftmals, wie auch in der vorliegenden Arbeit, durch organisatorische,
pekuniäre oder zeitliche Aspekte begrenzt.
Weiterhin ist die Größe der gewählten Probandenkollektive kritisch zu
betrachten. Da die Voruntersuchungen lediglich einer ersten Orientierung
dienten, wurde entschieden die Probandenzahl klein zu halten. Dadurch
konnte der Aufwand für die Probandenrekrutierung begrenzt werden.
Folgerichtig lagen sehr zeitnah Daten vor, auf deren Basis weitere Studien
konzipiert wurden. Die Daten werden unter Berücksichtigung dieses
methodischen
Defizits
interpretiert.
Die
Probandenanzahl
für
die
216
V Diskussion
2 Hauptuntersuchungen
Hauptuntersuchung A wurde dabei durch die Größe bzw. Auslastung des
Seniorenheimes definiert. Die Rekrutierung von Hochbetagten ist schwierig.
In der Konzeptionsphase wurde eine Probandenanzahl von 15 bis 20 pro
Studiengruppe angestrebt. Bei 33 von 37 Hochbetagten (≥ 80 Jahre) des
Seniorenheimes lag eine Einwilligungserklärung vor. Von diesen 33
potentiellen Probanden erfüllten 27 die Ein- und Ausschlusskriterien. Das
bedeutet, dass zu Studienbeginn 27 Probanden in die Studie eingeschlossen
wurden, wovon 7 Probanden im Lauf der Studie aus medizinischen Gründen
ausgeschlossen werden mussten. Im Rahmen der Fallzahlplanung klinischer
Studien wird die angestrebte Probandenzahl um 10% erhöht, da bei Studien
an jüngeren und mittleren Erwachsenen i. d. R. etwa 10% „drop outs“
auftreten (Krummenauer et al. 2010). Diese Vorgehensweise ist für Studien
an Hochbetagten, aufgrund der Multimorbidität im Alter nicht zu empfehlen.
In der hier beschriebenen Hauptuntersuchung lag die Rate der Ausfälle bei
etwa 26%.
Die
Voruntersuchung
B
wurde
nicht
kontrolliert
durchgeführt
(kein
Kontrollprodukt). Im Nachhinein reduzierte das jedoch die Aussagekraft der
Voruntersuchung B, so dass für die Hauptuntersuchung das Studiendesign
entsprechend angepasst wurde (kontrolliert, randomisiert, doppelblind).
Somit wurden negative Erfahrungen zum methodischen Vorgehen aus den
Voruntersuchungen
als
Lerneffekt
gewertet
und
innerhalb
der
Hauptuntersuchungen weiter verbessert.
Außerdem
wurden
die
Hauptuntersuchungen
nicht
hautphysiologischen
wie
empfohlen
Messungen
klimatisiert
der
durchgeführt
(Berardesca 1997; Rogiers 2001; Parra und Paye 2003). Im Rahmen der
Hauptuntersuchung
A,
im
Seniorenheim,
gab
das
Setting
keine
Klimatisierung her. Die Raumbedingungen (Temperatur, Rel. Luftfeuchte) vor
und nach der 7-wöchigen Anwendung waren allerdings vergleichbar78,
wodurch der Vergleich der Daten möglich wurde. Unter Berücksichtigung der
Raumbedingungen
78
im
Seniorenheim
wurden
auch
die
Daten
der
s. Experimenteller Teil: III 5.1 Hauptuntersuchung A
217
V Diskussion
Erwachsenen
2 Hauptuntersuchungen
mittleren
Alters
erhoben,
so
dass
auch
hier
die
Vergleichbarkeit gegeben war79.
Weiter erfordert die Bestimmung der mikrobiellen Besiedlung eine bessere
Standardisierung. Die Einflussfaktoren auf die Hautflora sind zahlreich, sehr
komplex (Kleidung, Ernährung, Okklusion, Geschlecht, Genetik etc.) und
konnten
im
Messzeitpunkt
hier
hin
gegebenen
kontrolliert
Studiendesign
werden.
nicht
ausreichend
Biophysikalische
zum
Parameter
unterliegen zwar auch vielen Einflussfaktoren, jedoch können diese durch die
30-minütige Entspannungs- und Akklimatisationsphase einfacher kontrolliert
werden. Erklärbar ist so zum einen die große Differenz einzelner
Untersuchungsparameter zwischen den Gruppen vor und nach der
Anwendung und zum anderen die breite Streuung der Daten. Effekte von
Topika auf die Hautflora sind nach Auffassung des Autors der vorliegenden
Arbeit nur durch sehr hohe Standardisierung und konsequente Kontrolle der
komplexen Einflussfaktoren zu zeigen. Die in der vorliegenden Arbeit
gewonnen Daten zur mikrobiellen Besiedlung sind vor diesem Hintergrund
zurückhaltend zu interpretieren.
79
s. Experimenteller Teil: III 5.2 Hauptuntersuchung B
218
VI Schlussfolgerungen und Ausblick
VI
Schlussfolgerungen und Ausblick
Durch das vorliegende Forschungsprojekt „Hautpflege für Hochbetagte“
wurden Erkenntnisse zur „Gesunderhaltung der Altershaut“ gewonnen. Die
Arbeit
versteht
sich
als
Beitrag
zur
Prävention
altersbedingter
Hautveränderungen bis hin zu Hauterkrankungen, die mit einer gestörten
EPB und einer veränderten Mikroflora korrelieren. Durch Restituierung des
physiologischen
SC-pH
sollen
epidermale
Enzymaktivitäten
optimiert
werden, mit dem Ziel die Funktion der EPB und das Gleichgewicht der
Hautflora im Alter zu stabilisieren:
Der erhöhte Altershaut-pH lässt sich über kurz- und langfristige Anwendung
von Externa mit einem pH von 4,0 normalisieren und über 7 bis 10 Stunden
auf physiologischem Niveau stabilisieren. Diese pH-Restituierung hat
funktionelle Auswirkungen auf die EPB von Hochbetagten. Die epidermale
Barriereintegrität, Barrierekohäsion und Barriereregeneration wird signifikant
über die Anwendung entsprechender leicht saurer Externa (Pflegelotion,
Pflegecreme,
Waschlotion)
verbessert.
Dieser
Effekt
wird
durch
Vergleichsexterna mit marktüblichen pH von 6,0 (Wichers 2008) nicht
erreicht. Beide Produkte (pH 4,0 und pH 6,0) verbessern im Zuge der
kontrollierten Anwendung den klinischen Hautzustand. Vor allem durch die
Bestimmung der epidermalen Barrierekohäsion zeigte sich, dass die
Zunahme der Hautfeuchtigkeit pH-kontrolliert erfolgen muss, da sonst mit
zunehmender Aktivität der Serinproteasen KLK5 und KLK7 gerechnet
werden muss. Es bleibt unklar, ob der hier gezeigte Effekt von Externa mit
pH 4,0 auf einer Optimierung der Enzymaktivitäten von KLK5, KLK7, BGC
und
aSM'ase
biologische
beruht.
Weiterführende
Untersuchungen
biochemische
hinsichtlich
der
und
molekular-
zugrunde
liegenden
Mechanismen sind notwendig. Ferner bleibt unklar, ob die galenische
Zusammensetzung der Testprodukte einen Einfluss auf die Normalisierung
des SC-pH hat. Es stellt sich beispielsweise die Frage, ob andere
219
VI Schlussfolgerungen und Ausblick
Formulierungsgrundlagen
würden.
Weiterführende
die Wirkungen
verstärken
Untersuchungen
des
oder
vermindern
SC-pH
nach
Produktapplikation über „fluorescence lifetime imaging microscopy“ sind hier
ratsam. Der pH-Wert der Testprodukte wurde über Zitronensäure eingestellt.
Für die zukünftige Produktentwicklung bleibt die Frage offen, ob die hier
erzielten Ergebnisse auch mit anderen Säuren erreicht werden, oder sogar
übertroffen werden können.
Die hier durchgeführte Analyse der Hautflora von Hochbetagten gibt
Hinweise, dass die mikrobielle Besiedlung der Altershaut generell reduziert
ist und eine verminderte Keimdiversität aufweist. Es bleibt unklar, wodurch
die altersbedingten Veränderungen der mikrobiellen Besiedlung exakt
charakterisiert sind. In Anbetracht der aktuellen molekularbiologischen
Fortschritte sind entsprechende Untersuchungen an der Altershaut, unter
Berücksichtigung der Topographie,
angezeigt. Es stellt sich zudem die
Frage, ob die altersbedingt veränderte Zusammensetzung der Hautflora die
antimikrobielle Abwehr beeinflusst. Weiterführende Untersuchungen an der
Haut von Hochbetagten zur Korrelation zwischen residenten Keimen und
antimikrobiellen Peptiden und Lipiden könnten zusätzliche interessante
Erkenntnisse zur vorliegenden Thematik liefern.
Neben der altersbedingten Erhöhung des Hautoberflächen- und SC-pH kann
es auch unter pathologischen Bedingungen zu vergleichbaren pH-Werten
kommen (Fluhr und Elias 2002). Entzündliche Hauterkrankungen, wie z. B.
Atopische Dermatitis (Seidenari und Giusti 1995), seborrhoische Dermatitis
(Beare et al. 1958) oder Akne (Schürer und Bock 2008) gehen mit einer
Erhöhung des Hautoberflächen-pH einher. Auch bei dem schwer zu
fassenden Zustand der „empfindlichen Haut“ ist ein tendenziell erhöhter
Hautoberflächen-pH
beschrieben
(Seidenari
et
al.
1998),
dessen
Normalisierung sich positiv auf diesen Hautzustand auswirken könnte
(Döring 2012). Vor diesem Hintergrund scheinen Externa, wie in der
vorliegenden
Studie
angewendet,
auch
im
Kontext
der
Prävention
inflammatorischer Hautzustände sinnvoll zu sein. Untersuchungen am
220
VI Schlussfolgerungen und Ausblick
inflammatorischen Mausmodell (Atopische Dermatitis) unterstützen die
Sinnhaftigkeit einer Anwendung von Hautpflegeprodukten mit pH 4,0 (Hatano
et al. 2009). Wiechers (2008) geht noch einen Schritt weiter und fordert, dass
Hautpflege- und Hautreinigungsprodukte generell, also auch für jüngere und
mittlere Erwachsene, einen pH-Wert von ≤ 5,0 haben sollten. Weiterführende
Untersuchungen zum Einfluss von Externa mit pH 4,0 erscheinen sinnvoll um
die entsprechende Einsatzmöglichkeit der hier getesteten Produkte an
gesunder und kranker Haut, in Form einer therapiebegleitenden Basispflege,
zu überprüfen.
Im gesamten Untersuchungsverlauf sind nach Anwendung aller geprüften
Externa (pH 3,5 bis pH 6,0) weder bei den Erwachsenen mittleren Alters (n =
23) noch bei den Hochbetagten (n = 56) unerwünschte Wirkungen i. S. einer
irritativen oder allergischen Reaktion aufgetreten. Außerdem ist darauf
hinzuweisen, dass gemäß „Cosmetic Ingredient Review (CIR) Expert Panel“
der Einsatz von α-Hydroxysäuren, wie z. B. die hier zur pH-Einstellung
verwendete Zitronensäure, sicher ist („safe for use“), wenn die Konzentration
von 10% nicht überschritten wird und der pH bei ≥ 3,5 liegt (Andersen 1998).
Zudem wurde auf Basis der multizentrischen Studie von Segger et al. (2007)
der pH-Bereich kosmetischer Mitteln mit der Auslobung „pH hautneutral“, „pH
hautideal“ oder „hautfreundlicher pH-Wert“ modifiziert und liegt jetzt zwischen
pH 4,1 und 5,8 (Gesellschaft Deutscher Chemiker o. J.). Das macht auch die
Abgrenzung zum Anwendungsfeld „chemisches Peeling“ deutlich: In diesem
Zusammenhang werden α-Hydroxysäuren in Konzentrationen von bis zu
15% (pH-Wert: 3,8) als „homecare treatment“ empfohlen (Schürer 2006;
Schürer und Wiest 2011). Im Gegensatz dazu sieht die vorliegende Arbeit
eine Restituierung der physiologischen pH-Verhältnisse vor, mit dem Ziel die
Struktur des SC zu stabilisieren.
Zusammenfassend wird auf Basis der vorliegenden Ergebnisse
empfohlen, Produkte zur Hautpflege und Hautreinigung im Sinne einer
präventiven Gesunderhaltung der Altershaut konsequent auf pH 4,0
einzustellen.
221
VI Schlussfolgerungen und Ausblick
Damit ist für die Zukunft ein kostengünstiger Weg zur Produktoptimierung im
Kontext der Altershautpflege aufgezeigt. Die epidermale Barrierefunktion der
Altershaut wird über den hier beschriebenen Weg der pH-kontrollierten
Hautpflege verbessert und folglich das Auftreten der Xerosis minimiert.
Dadurch könnte der „dry skin cycle“ und der „itch scratch cycle“ vermieden
oder unterbrochen werden. Außerdem könnte so der Manifestation von
ekzematösen Hautveränderungen sowie bakteriellen und mykotischen
Hautinfektionen vorgebeugt werden.
Die innovative Justierung des pH-Wertes von Externa auf pH 4,0 bringt
medizinische Vorteile für die steigende Anzahl Hochbetagter selbst, i. S.
einer gesunden Haut, sozioökonomische Vorteile, durch die Vermeidung
von (kostenintensiven) schwerwiegenden Hauterkrankungen als Folge der
Xerosis und formulierungstechnische Vorteile, z. B. durch eine höhere
mikrobiologische Stabilität der kosmetischen Mittel.
Produkte zur Pflege der Altershaut sollten neben der Einstellung auf pH 4,0
weitere Komponenten, wie z. B. Feuchthaltefaktoren, enthalten. Wegen der
altersbedingt reduzierten Verminderung von AQP3 (Li et al. 2010) ist der
weitverbreitete Einsatz von Gylcerol auch für die Pflege der Altershaut eine
sinnvolle und kostengünstige Komponente (Hara et al. 2002; Hara und
Verkman 2003) und zwar in Konzentrationen von etwa 10% (De Paepe und
Rogiers 2009). Um der veränderten Lipidsynthese im Alter (Ghadially et al.
1995; Ghadially et al. 1996) Rechnung zu tragen, erscheint zudem der
Einsatz von CHOL-dominaten Formulierungen (Ghadially et al. 1996;
Zettersten et al. 1997) oder Mevalonsäure (Haratake et al. 2000) sinnvoll.
Eine weitere zentrale Veränderung der Altershaut ist die Manifestation der
chronischen Inflammation („inflammaging“) (Licastro et al. 2005; Giunta
2006; Peters 2011). Um dieser negativen immunologischen Entwicklung
entgegen zu wirken, kann der Einsatz antiinflammatorischer Wirkstoffe für die
Hautpflege von Hochbetagten sinnvoll sein (Thornfeldt 2008). Man könnte
weitere Beispielsubstanzen aufführen, deren Einsatz für die Pflege der
222
VI Schlussfolgerungen und Ausblick
trockenen Altershaut sinnvoll ist (Gesellschaft Für Dermopharmazie 2009).
Entscheidend ist es, und das machen die drei Beispiele deutlich, die
veränderte Physiologie in die formulierungstechnische Überlegung mit
einzubeziehen. Auch die vorliegende Arbeit hat eine altersbedingte
Veränderung, hier in Form des erhöhten Altershaut-pH, berücksichtigt und so
eine signifikante Verbesserung des Hautzustandes erreicht. Die Entwicklung
kosmetischer Mittel muss auf Basis funktioneller Veränderungen versuchen,
die daraus resultierenden Störungen zu kompensieren und zielgerichtet an
zu gehen. Nur so können effiziente und hautphysiologisch sinnvolle Produkte
zur Hautpflege von Hochbetagten entwickelt werden.
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259
VIII Anhang
1 Abbildungsverzeichnis
VIII Anhang
1
Abbildungsverzeichnis
1.1
Kapitel I
Abb. I 1: Bevölkerungszahlen der 65 bis unter 80-jährigen sowie 80-jährigen
und Älteren in den Jahren 2005 bis 2050 (Statistisches Bundesamt 2006)
1.2
13
Kapitel II
Abb. II 1: Klinische Erscheinung der Hauttrockenheit. Leicht trockene, dünne
Altershaut mit leichter Schuppung, Rauigkeit und durchscheinenden Gefäßen
(A). Extrem trockene, dünne Altershaut mit sehr starker Schuppung, sehr
starker Rauigkeit und durchscheinenden Gefäßen (B)
18
Abb. II 2: Feuchtigkeitsgradient innerhalb des Stratum corneum (volarer
Unterarm) in Abhängigkeit vom Lebensalter (Egawa und Tagami 2008)
23
Abb. II 3: Darstellung des „dry skin cycle”. NMF: Natural Moisturizing Factor,
SC: Stratum corneum, TEWL: Transepidermaler Wasserverlust. (Rawlings
und Matts 2005)
27
Abb. II 4: Hautoberflächen-pH nach Applikation der Testprodukte (A, B, C).
Die Testprodukte A und C führten zu signifikanten (* p < 0,05) Veränderungen
des Hautoberflächen-pH in Woche 1, 2, 3 und 5. A=pH 3,0; B=pH 5,0;
C=pH 8,0; NT=unbehandelte Kontrolle (Kim et al. 2009)
37
Abb. II 5: SC-pH vor (Baseline) und 10 Minuten nach Applikation des
Testproduktes (pH 4,0) in Abhängigkeit der Klebefolienabrisse, d.h. Stratum
corneum Tiefe. *signifikant (p < 0,05), **hoch-signifikant (p < 0,01) (Schreml et
al. 2012)
38
Abb. II 6: Endogene oder Exogene Einflussfaktoren können die epidermale
Barriere und den normalen Calciumgradienten zerstören (Proksch et al. 2008)
53
Abb. II 7: Darstellung der molekularen Anordnung der Lipide in der „long
periodicity phase (LPP)“ ( modifiziert nach Bouwstra et al. 1998a)
58
Abb. II 8: Phasenverhalten der SC Lipide (Pilgram et al. 2001)
59
Abb. II 9: Modell des molekularen Arrangements der “long periodicity phase”
(LPP). Charakteristische Anordnung der 3 Lipidschichten im „sandwich model“
(modifiziert nach Bouwstra et al. 2006)
60
Abb. II 10: Epidermales Expressionsmuster interzellulärer desmosomaler
Proteinstrukturen. Dsg: Desmoglein, Dsc: Desmocollin (Eissa und Diamandis
2009)
62
Abb. II 11: Interzellulärer Proteinanteil der Korneodesmosomen. IR:
Interzellularraum, DSC1: Desmocollin 1, DSG1/4: Desmoglein 1/4, CDSN:
Corneodesmosin (modifiziert nach Eissa und Diamandis 2009; Ovaere et al.
2009)
63
260
VIII Anhang
1 Abbildungsverzeichnis
Abb. II 12: Physiologische (normale) Aktivität verschiedener SC Proteasen in
Abhängigkeit der SC Tiefe und des pH-Wertes. SCCE: Stratum corneum
chymotryptic enzyme (KLK7), SCTE: Stratum corneum tryptic enzyme (KLK5),
CathD: Cathepsin D, SCCP: Stratum corneum cystein proteases (modifiziert
nach Elias 2005)
67
Abb. II 13: (A) Neutralisierung des Stratum corneum-pH durch experimentelle
Applikation einer starken Base (TMG; 1, 1, 3, 3-Tetramethylguanidine),
wodurch eine Aktivitätssteigerung von Serinproteasen induziert wurde (grüne
Fluoreszenz) im (B) Vergleich zur gepufferten Kontrolle (nTMG), weiße
Maßstabsleiste: 10 µm (Hachem et al. 2005a)
69
Abb. II 14: Veränderungen des Hautoberflächen-pH (MW ± SD) in
unterschiedlichen Lebensphasen (Fluhr und Elias 2002)
73
Abb. II 15: Mechanismus der altersbedingt gestörten epidermalen
Barrierefunktion (modifiziert nach Choi et al. 2007)
78
Abb. II 16: Anzahl der zwischen 2002 und 2008 veröffentlichten
Formulierungen im Verhältnis zum angegebenen pH-Wert (modifiziert nach
Wichers 2008)
83
Abb. II 17: Einflussfaktoren der Hautflora (Grice und Segre 2011)
90
Abb. II 18: Lokalisationsabhängigkeit der bakteriellen Hautflora (Grice et al.
2009)
91
1.3
Kapitel III
Abb. III 1: Projektstruktur: „Hautpflege für Hochbetagte“
®
®
99
Abb. III 2: Skin-pH-Meter PH905 (Mobile Skin Center MSC 100 Special)
103
Abb. III 3: DermaLab® Transepidermal Water Loss Module
107
®
Abb. III 4: Corneometer CM825 (Mobile Skin Center® MSC 100 Special)
109
Abb. III 5: Abrissvorgang zur Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion
113
Abb. III 6: SquameScan™ 850A
114
Abb. III 7: Probennahme zur Bestimmung der Hautflora
121
Abb. III 8: Labortechnische Arbeitsschritte zur Keimidentifizierung
127
Abb. III 9: Häufigkeitsverteilung und Formmaße: Basiswerte HautoberflächenpH, Voruntersuchung A1, A2 und A3. Altersgruppe: 31-50 Jahre (n = 23).
152
1.4
Kapitel IV
Abb. IV 1: Vergleichende Darstellung des Hautoberflächen-pH von 31 bis
50-jährigen (n = 43) und über 80-jährigen (n = 43) aus den drei
Voruntersuchungen (A1, A2 und A3) und den zwei Hauptuntersuchungen (A
und B) (Basiswerte). Induktive Statistik: Mann-Whitney-U-Test
160
Abb. IV 2: Hautoberflächen-pH (Median) im Zeitverlauf vor (Basis) und nach
einmaliger Applikation unterschiedlicher Testprodukte. Altersgruppe: 31-50
Jahre (n = 10). Induktive Statistik: Kruskal-Wallis-Test
162
261
VIII Anhang
1 Abbildungsverzeichnis
Abb. IV 3: Hautoberflächen-pH (Median) im Zeitverlauf vor (Basis) und nach
einmaliger Applikation unterschiedlicher Testprodukte. Altersgruppe: ≥ 80
Jahre (n = 10). Induktive Statistik: Kruskal-Wallis-Test
163
Abb. IV 4: Hautoberflächen-pH (Median) im Zeitverlauf vor (Basis) und nach
einmaliger Applikation unterschiedlicher Testprodukte. Altersgruppe: 31-50
Jahre (n = 5). Induktive Statistik: Kruskal-Wallis-Test
164
Abb. IV 5: Hautoberflächen-pH (Median) im Zeitverlauf vor (Basis) und nach
einmaliger Applikation unterschiedlicher Testprodukte. Altersgruppe: ≥ 80
Jahre (n = 5). Induktive Statistik: Kruskal-Wallis-Test
164
Abb. IV 6: Hautoberflächen-pH (Median) im Zeitverlauf vor (Basis) und nach
einmaliger Applikation unterschiedlicher Testprodukte. Altersgruppe: 31-50
Jahre (n = 8). Induktive Statistik: Kruskal-Wallis-Test
165
Abb. IV 7: Hautoberflächen-pH (Median) im Zeitverlauf vor (Basis) und nach
einmaliger Applikation unterschiedlicher Testprodukte. Altersgruppe: ≥ 80
Jahre (n = 8). Induktive Statistik: Kruskal-Wallis-Test
166
Abb. IV 8: Hautoberflächen-pH (A) und RHF (B) der Probanden (n = 13, Alter:
≥ 80 Jahre) vor der Anwendung des Testproduktes. Vergleichende
Darstellung des ventralen Oberarms (überwiegend intrinsische Hautalterung)
und der zentralen Stirn (überwiegend extrinsische Hautalterung). Induktive
Statistik: Mann-Whitney-U-Test. RHF: relative Hornschichtfeuchte, AU:
arbitrary unit
168
Abb. IV 9: Hautoberflächen-pH (Median) der Probanden (n = 13, Alter: ≥ 80
Jahre) im Zeitverlauf der Anwendungsphase. Vergleichende Darstellung des
ventralen Oberarms (überwiegend intrinsische Hautalterung) und der
zentralen Stirn (überwiegend extrinsische Hautalterung). Induktive Statistik:
Mann-Whitney-U-Test
169
Abb. IV 10: RHF (Median) der Probanden (n = 13, Alter: ≥ 80 Jahre) im
Zeitverlauf der Anwendungsphase. Vergleichende Darstellung des ventralen
Oberarms (überwiegend intrinsische Hautalterung) und der zentralen Stirn
(überwiegend extrinsische Hautalterung). Induktive Statistik: Wilcoxon-Test,
Messwerte von Tag 7, 14, 21 und 28 im Vergleich zum Basiswert. RHF:
relative Hornschichtfeuchte, AU: arbitrary unit
170
Abb. IV 11: Epidermale Barriereintegrität. Anzahl der Abrisse am volaren
Unterarm der Probanden (n = 13, Alter: ≥ 80 Jahre) bis zur
Barriereschädigung (3-fach Erhöhung des transepidermalen Wasserverlustes)
vor (Tag 0) und nach (Tag 28) Anwendung des Testproduktes. Induktive
Statistik: Mann-Whitney-U-Test
171
Abb. IV 12: (A) DASI (dry skin/ichthyosis area and severity index) der
Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre) vor und nach Anwendung der Testprodukte. (B)
Veränderung des DASI (delta-DASI) durch Anwendung der Testprodukte.
Vergleichende Darstellung: Gruppe A (n = 12), B (n = 8). Induktive Statistik:
Wilcoxon-Test, Mann-Whitney-U-Test
174
Abb. IV 13: Basiswerte der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre): HautoberflächenpH (A), RHF (B) und TEWL (C). Vergleichende Darstellung von Gruppe A (n =
12) und B (n = 8). Induktive Statistik: Mann-Whitney-U-Test. RHF: relative
Hornschichtfeuchte, TEWL: transepidermaler Wasserverlust, AU: arbitrary unit
175
Abb. IV 14: RHF (A) und TEWL (B) der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre) vor und
nach Anwendung der Testprodukte. Vergleichende Darstellung: Gruppe A
(n = 12), B (n = 8). Induktive Statistik: Wilcoxon-Test, Mann-Whitney-U-Test.
262
VIII Anhang
1 Abbildungsverzeichnis
RHF: relative Hornschichtfeuchte, TEWL: transepidermaler Wasserverlust,
AU: arbitrary unit
175
Abb. IV 15: Stratum corneum-pH (SC-pH) als Funktion der Anzahl Abrisse.
Vergleichende Darstellung des pH (Median) der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre)
vor und nach Anwendung der Testprodukte. (A) Gruppe A (n = 12), (B)
Gruppe B (n = 8)
176
Abb. IV 16: Epidermale Barriereintegrität der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre).
Anzahl der Abrisse bis zur Barriereschädigung (3-fach Erhöhung des TEWL)
vor und nach Anwendung der Testprodukte. Vergleichende Darstellung:
Gruppe A (n = 12), B (n = 8). Induktive Statistik: Wilcoxon-Test, MannWhitney-U-Test
178
Abb. IV 17: Epidermale Barrierekohäsion der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre).
(A) Proteinmenge pro Abriss [µg/Abriss] und (B) prozentuale Absorption der
Abrisse [%Absorption] vor und nach Anwendung der Testprodukte.
Vergleichende Darstellung: Gruppe A (n=12), B (n=8). Induktive Statistik:
Wilcoxon-Test, Mann-Whitney-U-Test
179
Abb. IV 18: Epidermale Barrierekohäsion der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre).
Proteinmenge pro D-Squame [µg/Abriss] vor und nach Anwendung der
Testprodukte. Darstellung der Proteinmenge (Median) als Funktion der 8
Abrisse (Nr. 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15) pro Proband. (A) Gruppe A (n = 12), (B)
Gruppe B (n = 8). Induktive Statistik: Wilcoxon-Test
180
Abb. IV 19: Epidermale Barrierekohäsion der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre).
Prozentuale Absorption der D-Squames [% Absorption] vor und nach
Anwendung der Testprodukte. Darstellung der prozentualen Absorption
(Median) als Funktion der 8 Abrisse (Nr. 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15) pro Proband.
(A) Gruppe A (n = 12), (B) Gruppe B (n = 8). Induktive Statistik: Wilcoxon-Test
181
Abb. IV 20: Epidermale Barriereregeneration der Probanden (Alter: ≥ 80
Jahre). Prozentuale Barriereregeneration ((TEWL nach Irritation – TEWL nach
24 Stunden/TEWL nach Irritation – TEWL Basiswert) x 100 = %
Barriereregeneration) vor und nach Anwendung der Testprodukte.
Vergleichende Darstellung: Gruppe A (n = 12), B (n = 8). Induktive Statistik:
Wilcoxon-Test, Mann-Whitney-U-Test.
182
Abb. IV 21: Linearer Zusammenhang (Korrelation nach Bravais und Pearson)
zwischen Hautoberflächen-pH und epidermaler Barrierefunktion:
Barriereintegrität (A), Barriereregeneration (B), Barrierekohäsion, Protein
[µg/Abriss] (C), Absorption [%] (D). Messzeitpunkt: nach Anwendung der
Testprodukte. Vergleichende Darstellung: Gruppe A (n = 12), B (n = 8). Alter
der Probanden: ≥ 80 Jahre
184
Abb. IV 22: Gesamtkeimzahl [log KbE/cm2 Haut] der Probanden (Alter: ≥ 80
Jahre) vor und nach Anwendung der Testprodukte. Vergleichende
Darstellung: Gruppe A (n = 12), B (n = 8)
186
Abb. IV 23: RHF (A) und TEWL (B) von 31 bis 50-jährigen (n = 20) und über
80-jährigen (n = 20) im Vergleich. Induktive Statistik: Mann-Whitney-U-Test.
RHF: relative Hornschichtfeuchte, TEWL: transepidermaler Wasserverlust,
AU: arbitrary unit
190
Abb. IV 24: Epidermale Barriereintegrität. Anzahl der notwendigen Abrisse (DSquame) bis zur 3-fach Erhöhung des TEWL. Vergleichende Darstellung: 31
bis 50-jährigen (n = 20), über 80-jährige (n = 20). Induktive Statistik: MannWhitney-U-Test
191
263
VIII Anhang
1 Abbildungsverzeichnis
Abb. IV 25: Epidermale Barrierekohäsion. (A) Proteinmenge pro Abriss
[µg/Abriss] und (B) prozentuale Absorption der Abrisse [% Absorption] (A).
Vergleichende Darstellung: 31 bis 50-jährige (n = 20), über 80-jährige (n = 20).
Induktive Statistik: Mann-Whitney-U-Test
192
Abb. IV 26: Epidermale Barriereregeneration. Prozentuale
Barriereregeneration nach Schädigung durch Abrisse (D-Squame).
Vergleichende Darstellung: 31 bis 50-jährige (n = 20), über 80-jährige (n = 20).
Induktive Statistik: Mann-Whitney-U-Test
192
Abb. IV 27: Gesamtkeimzahl (log KbE/cm2 Haut). Vergleichende Darstellung:
31 bis 50-jährige (n = 20), über 80-jährige (n = 20)
194
264
VIII Anhang
2
Tabellenverzeichnis
2.1
Kapitel II
2 Tabellenverzeichnis
Tab. II 1: Typische klinische Charakteristika der intrinsischen und
extrinsischen Hautalterung (Kerscher et al. 2005)
17
Tab. II 2: Übersicht: Prävalenz der Xerosis unter Berücksichtigung des
jeweiligen Settings (modifiziert nach Smith und Leggat 2005)
20
Tab. II 3: Maßnahmen zur Hautreinigung im Alter (Williams und Kerscher
2005)
32
Tab. II 4: Hautpflege im Alter (Williams und Kerscher 2005)
33
Tab. II 5: Inhaltsstoffe topischer Pflegeprodukte zur Behandlung der trockenen
Haut (Moisturizer) (modifiziert nach Rawlings et al. 2004)
34
Tab. II 6: Schutzfunktionen des Stratum corneum (modifiziert nach Elias 2005;
Elias 2006b)
45
Tab. II 7: An der Desquamation beteiligte Kallikrein-verwandte Peptidasen
(KLK)
65
Tab. II 8: Zusammensetzung der residenten bakteriellen Hautflora
(kulturbasierte Identifizierung) (modifiziert nach Chiller et al. 2001)
86
2.2
Kapitel III
Tab. III 1: Pipettierschema für Eichlösungen
116
Tab. III 2: Pipettierschema für die photometrische Messung der Eich- und
Probenlösungen
117
Tab. III 3: Berechnung der Proteinkonzentration (Beispiel)
118
Tab. III 4: Beispiele zur Berechnung der Gesamtkeimzahl (Riemelt et al. 2003)
123
Tab. III 5: Alters- und Geschlechtsverteilung: Voruntersuchung A
135
Tab. III 6: Struktur: Voruntersuchung A1
136
Tab. III 7: Struktur: Voruntersuchung A2
136
Tab. III 8: Struktur: Voruntersuchung A3
136
Tab. III 9: Alters- und Geschlechtsverteilung: Voruntersuchung B
138
Tab. III 10: Struktur: Voruntersuchung B
139
Tab. III 11: Alters- und Geschlechtsverteilung: Hauptuntersuchung A
142
Tab. III 12: Kurzübersicht zum Versuchsablauf: Hauptuntersuchung A
145
Tab. III 13: Struktur: Hauptuntersuchung A
145
Tab. III 14: Alters- und Geschlechtsverteilung: Hauptuntersuchung B
147
Tab. III 15: Kurzübersicht zum Versuchsablauf: Hauptuntersuchung B
147
Tab. III 16: Eingesetzte nicht-parametrische Testverfahren
153
Tab. III 17: Interpretation des Korrelationskoeffizienten (Brosius 2011)
155
265
VIII Anhang
2.3
2 Tabellenverzeichnis
Kapitel IV
Tab. IV 1: Gesamtkeimzahl (KbE/cm2 Haut) der Probanden (Alter: ≥ 80 Jahre)
vor und nach Anwendung der Testprodukte. Vergleichende Darstellung:
Gruppe A (n = 12), B (n = 8)
186
Tab. IV 2: Keimspektrum (Isolationsraten). Aufgeschlüsselt nach absoluter (n)
und relativer (%) Anzahl der Probanden, bei denen der entsprechende Keim
isoliert wurde. Vor und nach Anwendung der Testprodukte. Vergleichende
Darstellung: Gruppe A (n = 12), B (n = 8)
187
2
Tab. IV 3: Gesamtkeimzahl (KbE/cm Haut). Vergleichende Darstellung der 31
bis 50-jährigen (n = 20) und über 80-jährigen (n = 20)
194
Tab. IV 4: Keimspektrum (Isolationsraten). Aufgeschlüsselt nach Anzahl der
Probanden bei denen der entsprechende Keim isoliert wurde. Vergleichende
Darstellung von 31 bis 50-jährigen (n = 20) und über 80-jährigen (n = 20) unter
Berücksichtigung der absoluten (Anzahl: n) und relativen (%) Abweichung
195
266
VIII Anhang
3
3 Abkürzungsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
Abkürzung
Bedeutung
AMP
aMW
AQP
aSM’ase
AU
BGC
Ca
CBBG
CD
CDSN
CE
CER
CER ADS, AH, AP, AS, EOH,
EOP, EOS, NDS, NH, NP, NS
CHOL
CoA
COS
DASI
DNS
DSC
DSG
Antimikrobielle Peptide
Arithmetischer Mittelwert
Aquaporin
Acidic Sphingomyelinase
Arbitrary Unit
Beta-(β-) Glukocerebrosidase
Calcium
Coomassie-Brilliant-Blau G-250
Corneodesmosomen
Corneodesmosin
Cornified Cell Envelope
Ceramide
EEMCO
EFA
EFAD
EPB
FFS
H
H0
H1
HMG
I-DR
IL
INCI
KLK
KNS
LB
Ceramidklassifizierung (Motta et al. 1993)
Cholesterol
Coenzym A
Columbia Agar +5% Hammelblut
Dry Skin/Ichthyosis Area and Severity Index
Desoxyribonukleinsäure
Desmocollin
Desmoglein
European Group on Efficacy Measurement of
Cosmetics and other Topical Products
Essential Fatty Acid
Essential Fatty Acid Deficiency
Epidermale Permeabilitätsbarriere
Freie Fettsäuren
Wasserstoff
Nullhypothese
Alternativhypothese
Hydroxymethylglutaryl
Infrarotdensitometrie
Interleukin
International Nomenclature of Cosmetic
Ingredients
Kallikrein-verwandte Peptidasen
Koagulase-negative Staphylokokken
Lamellar Bodies
267
VIII Anhang
LEKTI-1
LPP
MCK
MRSA
MSSA
Na
NHE1
NLS
NMF
OTU
O/W
pH
PVX
Q1
Q3
RHF
SB
SC
SCCE
SC-pH
SCTE
SD
SG
SGC2
sPLA2
SPP
spp.
SPT
SS
TEWL
TFR
TMG
TNF
W/O
%BR
3 Abkürzungsverzeichnis
Lympho-Epithelial Kazal-Type-1 Inhibitor
Long Periodicity Phase
MacKonkey Agar mit Kristallviolett
Methicillin-resistenter S. aureus
Methicillin-sensibler S. aureus
Natrium
Na+/H+-Exchanger 1
Natriumlaurylsulfat
Natural Moisturizing Mactor
Operational Taxonomic Units
Öl-in-Wasser (-Emulsion)
potentia hydrogenii
Chocolat PolyViteX Agar
Unteres Quartil
Oberes Quartil
Relative Hornschichtfeuchte
Stratum Basale
Stratum Corneum
Stratum Corneum Chymotryptic Enzyme
Stratum Corneum-pH
Stratum Corneum Tryptic Enzyme
Standardabweichung
Stratum Granulosum
Sabouraud Gentamicin Chloramphenicol 2 Agar
Secretory Phospholipase A2
Short Periodicity Phase
species pluralis
Serin-Palmitoyltransferase
Stratum Spinosum
Transepidermaler Wasserverlust
Totally Fertility Rate
1, 1, 3, 3-Tetramethylguanidine
Tumornekrosefaktor
Wasser-in-Öl (-Emulsion)
Prozentuale Barriereregeneration
268
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
4
Voruntersuchungen
4.1
Probandenaufklärungen
Voruntersuchungen A1, A2 und A3
Hintergrund
der
Untersuchung:
Diese
Studie
ist
Teil
eines
Forschungsprojektes zur Entwicklung von Hautpflegeprodukten für
Hochbetagte, d. h. über 80-jährige.
In dieser Voruntersuchung soll ermittelt werden, in welchem Maße der
Hautoberflächen-pH-Wert, also der „Säureschutzmantel“ der Haut, durch die
Anwendung einer Creme mit unterschiedlichen pH-Werten (pH 3,5; pH 4,0;
pH 4,5 und pH 5,5) beeinflusst wird.
Ansprechpartner und Betreuer: Währen dieser Studie werden Sie von Frau
apl. Prof. Dr. med. Nanna Y. Schürer (0541-405 1827) und Herrn Jürgen
Blaak (0541-405 1824) von der Universität Osnabrück betreut. Bitte nehmen
Sie bei Fragen oder Anregungen Kontakt auf.
Ablauf der Untersuchung: Die Teststellen (Unterarm; links und rechts)
werden mit den Testprodukten eingecremt. Nach 20 Minuten wird der
Hautoberflächen-pH gemessen. Weitere Messungen erfolgen in
unterschiedlichen zeitlichen Abständen.
Die gesamte Untersuchung erstreckt sich über einen Zeitraum von 2
(Voruntersuchung A1), 7 (Voruntersuchung A2) oder 16 (Voruntersuchung
A3) Stunden. Durch die Untersuchung wird festgestellt, wie sich der pH-Wert
unter Einfluss einer Creme mit unterschiedlichen pH-Werten über eine
Zeitspanne von 2, 7 oder 16 Stunden verändert.
Risikobewertung: Alle Inhaltsstoffe der Creme sind bereits auf
Hautverträglichkeit geprüft und für Kosmetika zugelassen. Es ist lediglich die
pH-Wertveränderung der Haut, die hier untersucht werden soll.
269
VIII Anhang
Die
Bestimmung
4 Voruntersuchungen
des
Hautoberflächen-pH
ist
ein
nicht-invasives
(oberflächliches,
schmerzfreies),
international
anerkanntes
und
standardisiertes Messverfahren, das routinemäßig im Fachgebiet
Dermatologie, Umweltmedizin und Gesundheitstheorie der Universität
Osnabrück angewendet wird.
Ihre Teilnahme an der Voruntersuchung ist freiwillig. Sie werden in diese
Untersuchung also nur dann einbezogen, wenn Sie schriftlich ihre
Einwilligung erklären. Ferner können Sie Ihr Einverständnis zur Teilnahme
jederzeit, auch ohne Angabe von Gründen, zurückziehen. Darüberhinaus
werden
die
Ergebnisse
vertraulich
behandelt,
so
dass
die
Datenschutzbelange gewahrt sind.
Hiermit erkläre ich mich bereit, an der beschriebenen Voruntersuchung
teilzunehmen. Ich habe die oben stehenden Informationen gelesen,
verstanden und bin zusätzlich mündlich über Ziele und Ablauf, sowie
über die zu erwartenden Irritationseffekte aufgeklärt worden.
Osnabrück,
……………………………………
Unterschrift des Probanden
270
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung B
Hintergrund
der
Untersuchung:
Diese
Studie
ist
Teil
eines
Forschungsprojektes zur Entwicklung einer Hautpflegeserie für Hochbetagte,
d. h. über 80-jährige.
In dieser Voruntersuchung soll ermittelt werden, in welchem Maße die
Barrierefunktion der Haut durch die Anwendung einer Pflegelotion mit einem
pH-Wert von 4,0 beeinflusst wird.
Ansprechpartner und Betreuer: Während dieser Studie werden Sie von Frau
Prof. Dr. med. Nanna Y. Schürer (0541-405 1827) und Herrn Jürgen Blaak
(0541-405 1824) von der Universität Osnabrück betreut. Bitte nehmen Sie
bei Fragen oder Anregungen Kontakt auf.
Ablauf der Untersuchung: Über einen Zeitraum von 4 Wochen pflegen Sie
ihren Körper 2x täglich mit der Lotion. Nach Beendigung des Zeitraumes wird
die Wirkung des Testproduktes bewertet. Es wird untersucht, inwieweit sich
das Testprodukt auf die Funktion ihrer Hautbarriere, auf den
Hautoberflächen-pH-Wert und auf die Hautfeuchtigkeit ausgewirkt hat.
Risikobewertung: Alle Inhaltsstoffe der Creme sind bereits auf
Hautverträglichkeit geprüft und für Kosmetika zugelassen. Es ist lediglich der
Einfluss des pH-Wertes (pH 4) der hier untersucht werden soll.
Die dazu notwendigen Untersuchungsmethoden (TEWL-Messung, pHMessung, Hautfeuchtigkeitsmessung, Klebefolienabrisse) sind nicht-invasive
(oberflächliche, schmerzfreie), international anerkannte und standardisierte
Methoden, die routinemäßig im Fachgebiet Dermatologie, Umweltmedizin
und Gesundheitstheorie angewendet werden.
Im Anschluss an die Abrisse kann es in Einzelfällen zu einer leichten Rötung
kommen. Diese ist jedoch erfahrungsgemäß nach einigen Minuten wieder
verschwunden.
271
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Ihre Teilnahme an der Voruntersuchung ist freiwillig. Sie werden in diese
Untersuchung also nur dann einbezogen, wenn Sie schriftlich ihre
Einwilligung erklären. Ferner können Sie Ihr Einverständnis zur Teilnahme
jederzeit, auch ohne Angabe von Gründen, zurückziehen. Darüberhinaus
werden
die
Ergebnisse
vertraulich
behandelt,
so
dass
die
Datenschutzbelange gewahrt sind.
Hiermit erkläre ich mich bereit, an der beschriebenen Voruntersuchung
teilzunehmen. Ich habe die oben stehenden Informationen gelesen,
verstanden und bin zusätzlich mündlich über Ziele und Ablauf, sowie
über die zu erwartenden Irritationseffekte aufgeklärt worden.
Osnabrück,
……………………………………
Unterschrift des Probanden
272
VIII Anhang
4.2
4 Voruntersuchungen
Datenerfassungsprotokolle
Voruntersuchung A1
Probandennummer:
Alter:
Probandeninitialen:
Geschlecht:
Hautoberflächen-pH
Testprodukt
pH 3.5
pH 4.0
pH 4.5
pH 5.5
unbehandelt
Basis
20
40
60
80
100
120
Datum:
Uhrzeit:
Raumtemperatur (°C):
rel. Luftfeuchte (%):
273
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung A2
Probandennummer:
Alter:
Probandeninitialen:
Geschlecht:
Hautoberflächen-pH
Testprodukt
pH 3.5
pH 4.0
unbehandelt
Basis
20
120
240
360
420
Datum
Uhrzeit:
Raumtemperatur (°C):
rel. Luftfeuchte (%):
274
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung A3
Probandennummer:
Alter:
Probandeninitialen:
Geschlecht:
Hautoberflächen-pH
Testprodukt
pH 4.0
pH 5.5
unbehandelt
Basis
0,33
10
12
16
Datum
Uhrzeit:
Raumtemperatur (°C):
rel. Luftfeuchte (%):
275
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung B
Probandennummer:
Alter:
Probandeninitialen:
Geschlecht:
Basismessung
Datum:
RT:
LF:
RHF
Haut-pH
Oberarm (ventral)
Stirn (zentral)
Unterarmseite:
TEWL (Basis):
3-fach TEWL (Zielwert):
3-fach TEWL (Endwert):
Anzahl Abrisse:
Tag 7
Datum:
RT:
LF:
RHF
Haut-pH
RHF
Haut-pH
Oberarm (ventral)
Stirn (zentral)
Tag 14
Datum:
RT:
LF:
Oberarm (ventral)
Stirn (zentral)
276
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Tag 21
Datum:
RT:
LF:
RHF
Haut-pH
RHF
Haut-pH
Oberarm (ventral)
Stirn (zentral)
Tag 28
Datum:
RT:
LF:
Oberarm (ventral)
Stirn (zentral)
Unterarmseite:
TEWL (Basis)
3-fach TEWL (Zielwert)
3-fach TEWL (Endwert)
Anzahl Abrisse
Unterarmseite:
TEWL (Basis)
3-fach TEWL (Zielwert)
3-fach TEWL (Endwert)
Anzahl Abrisse
277
VIII Anhang
4.3
4 Voruntersuchungen
Teststellen
Voruntersuchung A1
278
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung A2
279
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung A3
280
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung B
281
VIII Anhang
4.4
4 Voruntersuchungen
Tabellen zur deskriptiven Statistik
Altersabhängigkeit: Hautoberflächen-pH
Hautoberflächen-pH
Vergleich der Basiswerte (Daten aus: VU A1, A2, A3 und HU A)
Altersgruppe: 31-50 Jahre (n = 43)
Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 43)
N
Gültig
43
N
Gültig
Fehlend
0
Fehlend
Median
5,300
Median
Spannweite
2,3
Spannweite
Minimum
4,4
Minimum
Maximum
6,7
Maximum
Perzentile
25
5,000
Perzentile
25
50
5,300
50
75
5,700
75
43
0
5,600
2,0
5,1
7,1
5,400
5,600
5,900
Voruntersuchung A1
Hautoberflächen-pH
Basiswerte, Altersgruppe: 31-50 Jahre (n = 10)
Teststelle 1 (Produkt A: pH 3,5)
Teststelle 2 (Produkt B: pH 4,0)
N
Gültig
10
N
Gültig
Fehlend
0
Fehlend
Median
4,9500
Median
Spannweite
1,10
Spannweite
Minimum
4,40
Minimum
Maximum
5,50
Maximum
Perzentile
25
4,6500
Perzentile
25
50
4,9500
50
75
5,4000
75
10
0
5,3000
1,10
4,50
5,60
4,9000
5,3000
5,5000
Teststelle 3 (Produkt C: pH 4,5)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
10
0
5,0500
1,10
4,50
5,60
4,8000
5,0500
5,3000
10
0
5,2500
1,40
4,40
5,80
5,0500
5,2500
5,6250
Teststelle 5 (unbehandelt)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
10
0
5,1500
1,20
4,40
5,60
4,7500
5,1500
5,3250
Testselle 4 (Produkt D: pH 5,5)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
282
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Hautoberflächen-pH
Basiswerte, Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 10)
Teststelle 1 (Produkt A: pH 3,5)
N
Gültig
10
Fehlend
0
Median
5,3500
Spannweite
1,80
Minimum
5,10
Maximum
6,90
Perzentile
25
5,1750
50
5,3500
75
6,1250
Teststelle 2 (Produkt B: pH 4,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
10
0
5,3000
2,10
5,00
7,10
5,0750
5,3000
6,1500
Teststelle 3 (Produkt C: pH 4,5)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
10
0
5,3000
2,00
5,00
7,00
5,1750
5,3000
5,8000
Testselle 4 (Produkt D: pH 5,5)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
10
0
5,4500
2,30
4,80
7,10
5,1500
5,4500
6,2750
Teststelle 5 (unbehandelt)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
10
0
5,5000
2,00
5,10
7,10
5,2500
5,5000
5,8500
283
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung A2
Hautoberflächen-pH
Basiswerte, Altersgruppe: 31-50 Jahre (n = 5)
Teststelle 1 (Produkt A: pH 3,5)
N
Gültig
5
Fehlend
0
Median
5,4000
Spannweite
1,10
Minimum
4,50
Maximum
5,60
Perzentile
25
4,8000
50
5,4000
75
5,5500
Teststelle 3 (unbehandelt)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
5
0
5,4000
1,00
4,70
5,70
4,9000
5,4000
5,6000
Teststelle 2 (Produkt B: pH 4,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
5
0
5,7000
,60
5,50
6,10
5,5500
5,7000
5,9000
5
0
5,3000
1,00
4,70
5,70
5,0000
5,3000
5,7000
Hautoberflächen-pH
Basiswerte, Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 5)
Teststelle 1 (Produkt A: pH 3,5)
N
Gültig
5
Fehlend
0
Median
5,6000
Spannweite
,90
Minimum
5,20
Maximum
6,10
Perzentile
25
5,3000
50
5,6000
75
5,9000
Teststelle 3 (unbehandelt)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
Teststelle 2 (Produkt B: pH 4,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
5
0
5,7000
,50
5,60
6,10
5,6000
5,7000
5,9500
284
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung A3
Hautoberflächen-pH
Basiswerte, Altersgruppe: 31-50 Jahre (n = 8)
Teststelle 1 (Produkt B: pH 4,0)
N
Gültig
8
Fehlend
0
Median
5,1500
Spannweite
1,40
Minimum
4,60
Maximum
6,00
Perzentile
25
4,9250
50
5,1500
75
5,5250
Teststelle 3 (unbehandelt)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
5,0500
,90
4,60
5,50
5,0000
5,0500
5,3500
Teststelle 2 (Produkt D: pH 5,5)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
5,7500
1,00
5,30
6,30
5,5250
5,7500
5,8750
8
0
5,0500
,90
4,60
5,50
4,8000
5,0500
5,3250
Hautoberflächen-pH
Basiswerte, Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 8)
Teststelle 1 (Produkt B: pH 4,0)
N
Gültig
8
Fehlend
0
Median
5,7500
Spannweite
,90
Minimum
5,30
Maximum
6,20
Perzentile
25
5,6250
50
5,7500
75
5,9750
Teststelle 3 (unbehandelt)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
Teststelle 2 (Produkt D: pH 5,5)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
5,6500
,90
5,20
6,10
5,4500
5,6500
5,8750
285
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung B
Hautoberflächen-pH
Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 13)
Teststelle: Oberarm, ventral
Teststelle: Stirn, zentral
Basiswert
N
Basiswert
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
Tag 7
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
Tag 14
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
Tag 21
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
Tag 28
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
13
0
6,0000
1,90
4,90
6,80
5,6000
6,0000
6,4000
13
0
5,6000
1,60
4,60
6,20
5,2000
5,6000
5,9000
13
0
5,6000
2,30
4,10
6,40
5,0000
5,6000
5,7000
13
0
5,4000
1,90
4,30
6,20
5,2000
5,4000
5,5000
13
0
5,6000
1,60
4,40
6,00
5,3000
5,6000
5,7000
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
Tag 7
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
Tag 14
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
Tag 21
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
Tag 28
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
13
0
6,1000
1,80
5,20
7,00
5,7000
6,1000
6,6000
13
0
5,2000
1,80
4,50
6,30
5,2000
5,2000
6,0000
13
0
5,2000
1,90
4,30
6,20
4,9000
5,2000
5,7000
13
0
5,2000
1,90
4,20
6,10
5,0000
5,2000
5,6000
13
0
5,5000
2,00
4,20
6,20
5,1000
5,5000
5,8000
286
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Epidermale Barriereintegrität
Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 13)
Teststelle: Unterarm, präirritiert
Basiswert
N
Gültig
13
Fehlend
0
Median
11,0000
Spannweite
12,00
Minimum
5,00
Maximum
17,00
Perzentile
25
9,0000
50
11,0000
75
12,0000
Tag 28
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
4.5
13
0
16,0000
26,00
9,00
35,00
13,0000
16,0000
22,0000
Teststelle: Unterarm, nicht-präirritiert
Basiswert
nicht ermittelt
Tag 28
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
13
0
15,0000
16,00
8,00
24,00
13,0000
14,0000
20,0000
Tabellen zur induktiven Statistik
Altersabhängigkeit: Hautoberflächen-pH
Hautoberflächen-pH
Vergleich der Basiswerte
Ränge
BASIS pH
Altersgruppe
31-50 Jahre
≥ 80 Jahre
Gesamt
N
43
43
86
Mittlerer Rang
35,27
51,73
Rangsumme
1516,50
2224,50
Mann-Whitney-U Test
BASIS pH
Mann-Whitney-U Test
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische
Signifikanz (2-seitig)
570,500
1516,500
-3,069
,002
287
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung A1
Hautoberflächen-pH
Analyse der Basiswerte, Altersgruppe: 31-50 Jahre (n = 10)
Ränge
BASIS
Teststellen
Teststelle 1 (Produkt A: pH 3,5)
Teststelle 2 (Produkt B: pH 4,0)
Teststelle 3 (Produkt C: pH 4,5)
Teststelle 4 (Produkt D: pH 5,5)
Teststelle 5 (unbehandelt)
N
10
10
10
10
10
Mittlerer Rang
20,10
29,70
22,25
31,75
23,70
Kruskal-Wallis Test
Chi-Quadrat
df
Asymptotische Signifikanz
BASIS pH
4,728
4
,316
Analyse der Basiswerte, Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 10)
Ränge
BASIS
Teststellen
Teststelle 1 (Produkt A: pH 3,5)
Teststelle 2 (Produkt B: pH 4,0)
Teststelle 3 (Produkt C: pH 4,5)
Teststelle 4 (Produkt D: pH 5,5)
Teststelle 5 (unbehandelt)
N
10
10
10
10
10
Mittlerer Rang
26,40
24,70
22,70
25,85
27,85
Kruskal-Wallis Test
Chi-Quadrat
df
Asymptotische Signifikanz
BASIS pH
,713
4
,950
288
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung A2
Hautoberflächen-pH
Analyse der Basiswerte, Altersgruppe: 31-50 Jahre (n = 5)
Ränge
BASIS
Teststellen
Teststelle 1 (Produkt A: pH 3,5)
Teststelle 2 (Produkt B: pH 4,0)
Teststelle 3 (unbehandelt)
Kruskal-Wallis Test
Chi-Quadrat
df
Asymptotische Signifikanz
N
5
5
5
Mittlerer Rang
7,30
8,00
8,70
,249
2
,883
Analyse der Basiswerte, Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 5)
Ränge
BASIS
Teststellen
Teststelle 1 (Produkt A: pH 3,5)
Teststelle 2 (Produkt B: pH4,0)
Teststelle 3 (unbehandelt)
N
5
5
5
Mittlerer Rang
6,40
8,30
9,30
Kruskal-Wallis Test
Chi-Quadrat
df
Asymptotische Signifikanz
pH Basiswerte
1,134
2
,567
289
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung A3
Hautoberflächen-pH
Analyse der Basiswerte, Altersgruppe: 31-50 Jahre (n = 8)
Ränge
BASIS
Teststellen
Teststelle 1 (Produkt B: pH 4,0)
Teststelle 2 (Produkt D: pH 5,5)
Teststelle 3 (unbehandelt)
N
8
8
8
Mittlerer Rang
14,00
12,50
11,00
N
8
8
8
Mittlerer Rang
13,94
12,56
11,00
Kruskal-Wallis Test
Chi-Quadrat
df
Asymptotische Signifikanz
BASIS pH
,732
2
,693
Analyse der Basiswerte, Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 8)
Ränge
BASIS
Teststellen
Teststelle 1 (Produkt B: pH 4,0)
Teststelle 2 (Produkt D: pH 5,5)
Teststelle 3 (unbehandelt)
Kruskal-Wallis Test
Chi-Quadrat
df
Asymptotische Signifikanz
BASIS pH
,702
2
,704
290
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Voruntersuchung B
Biophysikalische Parameter
Analyse der Basiswerte, Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 13)
Ränge
Hautoberflächen-pH
RHF (AU)
Teststelle
Oberarm (ventral)
Stirn (zentral)
N
13
13
Oberarm (ventral)
Stirn (zentral)
13
13
Mittlerer Rang
Rangsumme
12,65
164,50
14,35
186,50
15,42
11,58
200,50
150,50
Mann-Whitney-U Test
Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische Signifikanz (2-seitig)
Exakte Signifikanz [2*(1-seitig Sig.)]
Hautoberflächen-pH
73,500
164,500
-,565
,572
,579
RHF (AU)
59,500
150,500
-1,282
,200
,204
Relative Hornschichtfeuchte (AU)
Vergleich zum Basiswert, Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 13)
Teststelle: Oberarm (ventral), überwiegend intrinsische Hautalterung
Ränge
RHF Tag 7 – RHF BASIS
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
RHF Tag 14 – RHF BASIS Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
RHF Tag 21 – RHF BASIS Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
RHF Tag 28 – RHF BASIS Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
N
1
12
0
13
2
10
1
13
1
12
0
13
3
10
0
13
Mittlerer Rang Rangsumme
4,00
4,00
7,25
87,00
3,00
7,20
6,00
72,00
6,00
7,08
6,00
85,00
3,33
8,10
10,00
81,00
Wilcoxon Test
Z
Asymptotische
Signifikanz
(2-seitig)
RHF Tag 7 –
RHF Tag 14 –
RHF Tag 21 –
RHF Tag 28 –
RHF BASIS
RHF BASIS
RHF BASIS
RHF BASIS
-2,901
-2,590
-2,761
-2,481
,004
,010
,006
,013
291
VIII Anhang
4 Voruntersuchungen
Epidermale Barriereintegrität
Vergleich zum Basiswert, Altersgruppe: ≥ 80 Jahre (n = 13)
Teststelle: volarer Unterarm (zentral)
Ränge
Abrisse nach Anwendung
Negative Ränge
(nicht-irritiert) – Abrisse BASIS Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
Abrisse nach Anwendung
Negative Ränge
(prä-irritiert) – Abrisse BASIS Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
N
2
10
1
13
2
11
0
13
Mittlerer Rang Rangsumme
4,00
8,00
7,00
70,00
2,75
7,77
5,50
85,50
Wilcoxon Test
Abrisse nach Anwendung
Abrisse nach Anwendung
(nicht-irritiert) – Abrisse BASIS (prä-irritiert) – Abrisse BASIS
-2,440
-2,800
Z
Asymptotische
Signifikanz
,015
(2-seitig)
,005
292
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
5
Hauptuntersuchungen
5.1
Probandenaufklärungen
Hauptuntersuchung A
Hintergrund der Untersuchung: Diese Studie ist Teil eines
Forschungsprojektes zur Entwicklung einer Hautpflegeserie für
Hochbetagte, d. h. über 80-jährige.
Aktuell sind kaum spezielle Hautpflegemittel für über 80-jährige auf dem
Markt erhältlich. Die Haut von über 80-jährigen ist aber stark verändert
gegenüber der Haut von jüngeren Menschen, wie z. B. 30-jährigen. Etwa
85% der über 80-jährigen leidet unter altersbedingter Hauttrockenheit,
starkem Juckreiz und vielfältigen Hautinfektionen.
Der Grund für diese Hautprobleme ist die verminderte Funktion der
Hautbarriere. Normalerweise verhindert die Hautbarriere zum einen, dass
die Haut zu viel Flüssigkeit verliert und zum anderen, dass keine
Fremdstoffe, wie z. B. Bakterien, in die Haut eindringen. Aus diesem
Grund wurde an der Universität Osnabrück ein Forschungsprojekt ins
Leben gerufen, dass eine spezielle Hautpflege für Hochbetagte
entwickeln soll.
Ansprechpartner und Betreuer: Während dieser Studie werden Sie von
Frau Prof. Dr. med. Nanna Y. Schürer (0541-405 1827) und Herrn Jürgen
Blaak (0541-405 1824) von der Universität Osnabrück betreut. Bitte
melden Sie sich bei Fragen oder Anregungen.
Ablauf der Untersuchung: Durch diese Studie soll untersucht werden, ob
die 7-wöchige Anwendung von speziellen
Hautpflegeprodukten
(Plegelotion, Pflegecreme und Waschlotion) die Hautbarriere von über
80-jährigen beeinflussen kann.
293
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Kurzdarstellung:
Dermatologische Voruntersuchung aller Teilnehmer der Studie durch Frau
Prof. Dr. med. Nanna Schürer
Messungen an der Haut: oberflächliche, ungefährliche Messungen an der
Hautoberfläche durch Herrn Jürgen Blaak (z. B. Messung der Hautfeuchtigkeit)
7-wöchige Anwendung der Produkte (Pflegelotion, Pflegecreme, Waschlotion)
Messungen an der Haut: oberflächliche, ungefährliche Messungen an der
Hautoberfläche durch Herrn Jürgen Blaak (z. B. Messung der Hautfeuchtigkeit)
Dermatologische Nachuntersuchung aller Teilnehmer der Studie durch Frau
Prof. Dr. med. Nanna Schürer
Risikobewertung: Alle Inhaltsstoffe der Hautpflegeprodukte sind bereits
auf Hautverträglichkeit geprüft, für Kosmetika zugelassen und auf dem
Markt erhältlich. Es wurde lediglich der pH-Wert der Hautpflegeprodukte
verändert.
Die Messungen an der Haut (z. B. Hautfeuchtigkeit, Haut-pH) sind nichtinvasive (oberflächliche, schmerzfreie), international anerkannte und
standardisierte Messverfahren.
Ihre Teilnahme an der Studie ist freiwillig. Sie werden in diese
Untersuchung also nur dann einbezogen, wenn Sie schriftlich ihre
Einwilligung erklären. Ferner können Sie Ihr Einverständnis zur
Teilnahme jederzeit, auch ohne Angabe von Gründen, zurückziehen.
Hiermit erkläre ich mich bereit, an der beschriebenen Untersuchung
teilzunehmen. Ich habe die oben stehenden Informationen gelesen,
verstanden und bin zusätzlich mündlich über Ziele und Ablauf
aufgeklärt worden.
Osnabrück,
……………………………………
Unterschrift des Probanden
294
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Hauptuntersuchung B
Hintergrund der Untersuchung: Diese Studie ist Teil eines
Forschungsprojektes zur Entwicklung einer Hautpflegeserie für
Hochbetagte, d. h. über 80-jährige.
Aktuell sind kaum spezielle Hautpflegemittel für über 80-jährige auf dem
Markt erhältlich. Die Haut von über 80-jährigen ist aber stark verändert
gegenüber der Haut von jüngeren Menschen, wie z. B. 30-jährigen. Etwa
85% der über 80-jährigen leidet unter altersbedingter Hauttrockenheit,
starkem Juckreiz und vielfältigen Hautinfektionen.
Der Grund für diese Hautprobleme ist die verminderte Funktion der
Hautbarriere. Normalerweise verhindert die Hautbarriere zum einen, dass
die Haut zu viel Flüssigkeit verliert und zum anderen, dass keine
Fremdstoffe, wie z. B. Bakterien, in die Haut eindringen. Aus diesem
Grund wurde an der Universität Osnabrück ein Forschungsprojekt ins
Leben gerufen, dass eine spezielle Hautpflege für Hochbetagte
entwickeln soll.
Ansprechpartner und Betreuer: Während dieser Studie werden Sie von
Frau Prof. Dr. med. Nanna Y. Schürer (0541-405 1827) und Herrn Jürgen
Blaak (0541-405 1824) von der Universität Osnabrück betreut. Bitte
melden Sie sich bei Fragen oder Anregungen.
Ablauf der Untersuchung: Durch diese Studie sollen Vergleichswerte von
mittleren Erwachsenen (31-50 Jahre) gewonnen werden. Durch den
Vergleich der Hautbarriere von jungen und älteren Menschen können
weitere Erkenntnisse gewonnen werden um die Entwicklung einer
speziellen Hautpflege für über 80-jährige voranzutreiben. An zwei
aufeinanderfolgenden Tagen werden Messungen an den Unterarmen
vorgenommen.
295
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Risikobewertung: Die Messungen an der Haut (z. B. Hautfeuchtigkeit,
Haut-pH) sind nicht-invasive (oberflächliche, schmerzfreie), international
anerkannte und standardisierte Messverfahren.
Ihre Teilnahme an der Studie ist freiwillig. Sie werden in diese
Untersuchung also nur dann einbezogen, wenn Sie schriftlich ihre
Einwilligung erklären. Ferner können Sie Ihr Einverständnis zur
Teilnahme jederzeit, auch ohne Angabe von Gründen, zurückziehen.
Hiermit erkläre ich mich bereit, an der beschriebenen Untersuchung
teilzunehmen. Ich habe die oben stehenden Informationen gelesen,
verstanden und bin zusätzlich mündlich über Ziele und Ablauf
aufgeklärt worden.
Osnabrück,
……………………………………
Unterschrift des Probanden
296
VIII Anhang
5.2
5 Hauptuntersuchungen
Datenerfassungsprotokolle
Hauptuntersuchung A
297
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
298
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
299
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
300
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
301
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Hauptuntersuchung B
302
VIII Anhang
5.3
5 Hauptuntersuchungen
Teststellen
Hauptuntersuchungen A und B
303
VIII Anhang
5.4
5 Hauptuntersuchungen
Tabellen zur deskriptiven Statistik
Hauptuntersuchung A
Dry Skin/Ichthyosis Area and Severity Index (DASI)
vor der Anwendung
Gruppe A (pH 4,0)
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
12
N
Gültig
Fehlend
0
Fehlend
Median
230,00
Median
Spannweite
390
Spannweite
Minimum
80
Minimum
Maximum
470
Maximum
Perzentile
25
180,00
Perzentile
25
50
230,00
50
75
337,50
75
8
0
285,00
220
190
410
220,00
285,00
345,00
nach der Anwendung
Gruppe A (pH 4,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
12
0
30,00
200
0
200
,00
30,00
60,00
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
70,00
590
0
590
,00
70,00
177,50
12
0
-200,00
330
-410
-80
-302,50
-200,00
-160,00
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
-195,00
480
-300
180
-267,50
-195,00
-127,50
Δ – DASI
Gruppe A (pH 4,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
304
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Biophysikalische Parameter, vor der Anwendung
Hautoberflächen-pH
Gruppe A (pH 4,0)
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
12
N
Gültig
Fehlend
0
Fehlend
Median
5,5500
Median
Spannweite
1,50
Spannweite
Minimum
5,20
Minimum
Maximum
6,70
Maximum
Perzentile
25
5,3250
Perzentile
25
50
5,5500
50
75
6,0000
75
Relative Hornschichtfeuchte (AU)
Gruppe A (pH 4,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
12
0
32,1000
11,40
23,30
34,70
28,0500
32,1000
33,0500
8
0
5,7500
,90
5,30
6,20
5,5000
5,7500
5,9750
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
27,5500
12,10
22,20
34,30
24,1500
27,5500
33,5250
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
4,6500
4,30
2,80
7,10
3,4000
4,6500
6,0000
2
Transepidermaler Wasserverlust (g/m h)
Gruppe A (pH 4,0)
N
Gültig
12
Fehlend
0
Median
4,2500
Spannweite
6,80
Minimum
2,10
Maximum
8,90
Perzentile
25
2,9500
50
4,2500
75
5,3750
305
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Biophysikalische Parameter, nach der Anwendung
Hautoberflächen-pH
Gruppe A (pH 4,0)
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
12
N
Gültig
Fehlend
0
Fehlend
Median
5,2000
Median
Spannweite
,40
Spannweite
Minimum
4,90
Minimum
Maximum
5,30
Maximum
Perzentile
25
5,0250
Perzentile
25
50
5,2000
50
75
5,2750
75
8
0
5,5000
1,10
5,40
6,50
5,5000
5,5000
5,7500
Relative Hornschichtfeuchte (AU)
Gruppe A (pH 4,0)
N
Gültig
12
Fehlend
0
Median
36,1000
Spannweite
26,40
Minimum
22,40
Maximum
48,80
Perzentile
25
32,1750
50
36,1000
75
41,2000
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
31,9000
13,60
23,00
36,60
26,6250
31,9000
34,7000
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
4,5000
4,10
3,30
7,40
3,7500
4,5000
5,9500
2
Transepidermaler Wasserverlust (g/m h)
Gruppe A (pH 4,0)
N
Gültig
12
Fehlend
0
Median
4,6000
Spannweite
3,40
Minimum
3,30
Maximum
6,70
Perzentile
25
4,2250
50
4,6000
75
5,4750
306
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion, vor der Anwendung
Epidermale Barriereintegrität
Gruppe A (pH 4,0)
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
12
N
Gültig
Fehlend
0
Fehlend
Median
16,00
Median
Spannweite
15
Spannweite
Minimum
8
Minimum
Maximum
23
Maximum
Perzentile
25
13,50
Perzentile
25
50
16,00
50
75
19,50
75
8
0
14,00
17
8
25
10,50
14,00
22,50
Epidermale Barrierekohäsion
Gruppe A (pH 4,0)
Gruppe B (pH 6,0)
Proteinbestimmung (µg/Abriss)
N
Gültig
12
Fehlend
0
Median
125,8200
Spannweite
153,28
Minimum
56,88
Maximum
210,16
Perzentile
25
91,0350
50
125,8200
75
174,6075
Proteinbestimmung (µg/Abriss)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
I-DR (% Absorption)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
12
0
12,3900
9,18
8,61
17,79
11,2950
12,3900
13,4900
I-DR (% Absorption)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
11,7800
8,73
10,15
18,88
10,7825
11,7800
14,5325
Epidermale Barriereregeneration
Gruppe A (pH 4,0)
N
Gültig
12
Fehlend
0
Median
-,3500
Spannweite
94,40
Minimum
-34,20
Maximum
60,20
Perzentile
25
-21,9250
50
-,3500
75
45,4500
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
19,0000
139,10
-79,10
60,00
-14,6500
19,0000
39,8250
8
0
143,5950
74,59
102,73
177,32
119,6800
143,5950
157,8275
307
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion, nach der Anwendung
Epidermale Barriereintegrität
Gruppe A (pH 4,0)
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
12
N
Gültig
Fehlend
0
Fehlend
Median
20,50
Median
Spannweite
19
Spannweite
Minimum
15
Minimum
Maximum
34
Maximum
Perzentile
25
18,00
Perzentile
25
50
20,50
50
75
25,25
75
8
0
15,50
13
11
24
12,00
15,50
20,75
Epidermale Barrierekohäsion
Gruppe A (pH 4,0)
Gruppe B (pH 6,0)
Proteinbestimmung (µg/Abriss)
N
Gültig
12
Fehlend
0
Median
120,3900
Spannweite
115,23
Minimum
73,44
Maximum
188,67
Perzentile
25
113,8675
50
120,3900
75
144,5100
Proteinbestimmung (µg/Abriss)
N
Gültig
8
Fehlend
0
Median
173,1700
Spannweite
125,27
Minimum
135,98
Maximum
261,25
Perzentile
25
158,2400
50
173,1700
75
222,2325
I-DR (% Absorption)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
12
0
11,9350
10,35
8,20
18,55
10,6550
11,9350
13,6275
I-DR (% Absorption)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
14,2650
11,65
10,16
21,81
13,1875
14,2650
19,0450
Epidermale Barriereregeneration
Gruppe A (pH 4,0)
N
Gültig
12
Fehlend
0
Median
55,7000
Spannweite
69,50
Minimum
23,60
Maximum
93,10
Perzentile
25
40,8750
50
55,7000
75
76,6500
Gruppe B (pH 6,0)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
22,2500
142,60
-83,30
59,30
,1250
22,2500
52,4250
308
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Bestimmung der mikrobiellen Besiedlung
vor der Anwendung
Gruppe A (pH 4,0)
2
KbE/cm Haut
N
Gültig
12
Fehlend
0
Median
92,00
Spannweite
1788
Minimum
8
Maximum
1796
Perzentile
25
48,00
50
92,00
75
191,00
Gruppe B (pH 6,0)
2
KbE/cm Haut
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
480,00
3545
80
3625
175,00
480,00
2501,50
nach der Anwendung
Gruppe A (pH 4,0)
2
KbE/cm Haut
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
Gruppe B (pH 6,0)
2
KbE/cm Haut
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
8
0
1336,00
4747
293
5040
566,00
1336,00
3879,00
12
0
207,00
3826
20
3846
74,25
207,00
356,75
Hauptuntersuchung B
Biophysikalische Parameter
Relative Hornschichtfeuchte (AU)
31-50 Jahre
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
20
0
42,900
22,3
32,8
55,1
39,375
42,900
45,900
≥ 80 Jahre
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
20
0
31,400
12,5
22,2
34,7
25,450
31,400
33,050
2
Transepidermaler Wasserverlust (g/m h)
31-50 Jahre
N
Gültig
20
Fehlend
0
Median
9,250
Spannweite
10,2
Minimum
5,5
Maximum
15,7
Perzentile
25
8,225
50
9,250
75
10,875
≥ 80 Jahre
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
20
0
4,400
6,8
2,1
8,9
3,450
4,400
5,475
309
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Bestimmung der epidermalen Barrierefunktion
Epidermale Barriereintegrität
31-50 Jahre
≥ 80 Jahre
N
Gültig
20
N
Fehlend
0
Median
26,000
Median
Spannweite
26,0
Spannweite
Minimum
14,0
Minimum
Maximum
40,0
Maximum
Perzentile
25
20,250
Perzentile
50
26,000
75
30,000
Gültig
Fehlend
25
50
75
20
0
15,500
17,0
8,0
25,0
12,250
15,500
19,500
Epidermale Barrierekohäsion
31-50 Jahre
≥ 80 Jahre
Proteinbestimmung (µg/Abriss)
N
Gültig
20
Fehlend
0
Median
104,2650
Spannweite
162,46
Minimum
28,41
Maximum
190,87
Perzentile
25
89,3525
50
104,2650
75
119,3400
Proteinbestimmung (µg/Abriss)
N
Gültig
20
Fehlend
0
Median
134,7650
Spannweite
153,28
Minimum
56,88
Maximum
210,16
Perzentile
25
96,9325
50
134,7650
75
167,0150
I-DR (% Absorption)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
I-DR (% Absorption)
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
Epidermale Barriereregeneration
31-50 Jahre
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
20
0
10,0000
9,75
4,61
14,36
9,0200
10,0000
11,2175
20
0
39,580
64,7
5,4
70,0
20,515
39,580
45,268
≥ 80 Jahre
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
20
0
12,3100
10,27
8,61
18,88
10,9425
12,3100
13,4900
20
0
5,550
139,3
-79,1
60,2
-17,650
5,550
40,725
310
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Bestimmung der mikrobiellen Besiedlung
31-50 Jahre
≥ 80 Jahre
2
2
KbE/cm Haut
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
5.5
KbE/cm Haut
N
Gültig
Fehlend
Median
Spannweite
Minimum
Maximum
Perzentile
25
50
75
20
0
327,50
1129
20
1149
60,00
327,50
587,00
20
0
167,00
3617
8
3625
80,00
167,00
567,50
Tabellen zur induktiven Statistik
Hauptuntersuchung A
Dry Skin/Ichthyosis Area and Severity Index (DASI)
Vergleich der Gruppen
Ränge
Studiengruppe
A (pH 4,0)
B (pH 6,0)
Gesamt
DASI (nach der Anwendung) A (pH 4,0)
B (pH 6,0)
Gesamt
Δ – DASI
A (pH 4,0)
B (pH 6,0)
Gesamt
DASI (vor der Anwendung)
N
12
8
20
12
8
20
12
8
20
Mittlerer Rang Rangsumme
9.96
119.50
11.31
90.50
9.42
12.13
113.00
97.00
9.88
11.44
118.50
91.50
Mann-Whitney-U Test
Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische
Signifikanz
(2-seitig)
Exakte Signifikanz
[2*(1-seitig Sig.)]
DASI
DASI
(vor der Anwendung) (nach der Anwendung)
41.500
35.000
119.500
113.000
-.502
-1.042
Δ – DASI
40.500
118.500
-.580
,616
,297
,562
,624
,343
,571
311
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Biophysikalische Parameter
Vergleich der Gruppen
Ränge
Messzeitpunkt
vor der Anwendung
Studiengruppe
A
B
Gesamt
pH
A
B
Gesamt
TEWL A
B
Gesamt
nach der Anwendung RHF
A
B
Gesamt
pH
A
B
Gesamt
TEWL A
B
Gesamt
Mann-Whitney-U Test
Messzeitpunkt
vor der Anwendung
nach der Anwendung
RHF
N
12
8
20
12
8
20
12
8
20
12
8
20
12
8
20
12
8
20
Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische Signifikanz
(2-seitig)
Exakte Signifikanz
[2*(1-seitig Sig.)]
Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische Signifikanz
(2-seitig)
Exakte Signifikanz
[2*(1-seitig Sig.)]
Mittlerer Rang Rangsumme
11,54
138,50
8,94
71,50
RHF
35,500
71,500
-,965
9,71
11,69
116,50
93,50
10,00
11,25
120,00
90,00
12,42
7,63
149,00
61,00
6,50
16,50
78,00
132,00
10,67
10,25
128,00
82,00
pH
TEWL
38,500
42,000
116,500 120,000
-,737
-,463
,334
,461
,643
,343
25,000
61,000
-1,774
,473
,000
78,000
-3,740
,678
46,000
82,000
-,155
,076
,000
,877
,082
,000
,910
312
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Biophysikalische Parameter
Vergleich zum Basiswert
Ränge
Gruppe
A
RHF nach Anwendung
– RHF BASIS
pH nach Anwendung
– pH BASIS
TEWL nach Anwendung
– TEWL BASIS
B
RHF nach Anwendung
– RHF BASIS
pH nach Anwendung
– pH BASIS
TEWL nach Anwendung
– TEWL BASIS
Wilcoxon Test
Gruppe
A
B
Z
Asymptotische
Signifikanz
(2-seitig)
Z
Asymptotische
Signifikanz
(2-seitig)
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
N Mittlerer Rang Rangsumme
1
3,00
3,00
11
6,82
75,00
0
12
11
6,00
66,00
0
,00
,00
1
12
3
7,17
21,50
8
5,56
44,50
1
12
2
4,00
8,00
6
4,67
28,00
0
8
4
3,38
13,50
2
3,75
7,50
2
8
2
3,75
7,50
5
4,10
20,50
1
8
RHF nachher
– RHF BASIS
-2,825
pH nachher
– pH BASIS
-2,947
TEWL nachher
– TEWL BASIS
-1,026
,005
-1,400
,003
b
-,632
,305
-1,103
,161
,527
,270
313
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Epidermale Barriereintegrität
Vergleich der Gruppen
Ränge
Messzeitpunkt
vor der Anwendung
Gruppe
Abrissanzahl A
B
Gesamt
nach der Anwendung Abrissanzahl A
B
Gesamt
Mann-Whitney-U Test
N
12
8
20
12
8
20
Messzeitpunkt
vor der Anwendung
Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische Signifikanz
(2-seitig)
Exakte Signifikanz
[2*(1-seitig Sig.)]
nach der Anwendung Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische Signifikanz
(2-seitig)
Exakte Signifikanz
[2*(1-seitig Sig.)]
Mittlerer Rang
Rangsumme
10,92
131,00
9,88
79,00
12,92
6,88
155,00
55,00
Abrissanzahl
43,000
79,000
-,387
,699
,734
19,000
55,000
-2,245
,025
,025
Epidermale Barriereintegrität
Vergleich zum Basiswert
Ränge
Gruppe
A
Abrisse nach Anwendung
– Abrisse BASIS
B
Abrisse nach Anwendung
– Abrisse BASIS
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
N Mittlerer Rang Rangsumme
1
1,00
1,00
9
6,00
54,00
2
12
3
3,83
11,50
4
4,13
16,50
1
8
Wilcoxon Test
Gruppe
A
Z
Asymptotische Signifikanz (2-seitig)
B
Z
Asymptotische Signifikanz (2-seitig)
Abrisse nach der Anwendung
– Abrisse BASIS
-2,706
,007
-,423
,672
314
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Epidermale Barrierekohäsion
Vergleich der Gruppen
Ränge
I-DR (% Absorption)
vor der Anwendung
Proteinbestimmung (µg/Abriss)
vor der Anwendung
I-DR (% Absorption)
nach der Anwendung
Proteinbestimmung (µg/Abriss)
nach der Anwendung
Studiengruppe
A
B
Gesamt
A
B
Gesamt
Gruppe A
Gruppe B
Gesamt
Gruppe A
Gruppe B
Gesamt
N
12
8
20
12
8
20
12
8
20
12
8
20
Mittlerer Rang Rangsumme
11,00
132,00
9,75
78,00
9,58
11,88
115,00
95,00
8,25
13,88
99,00
111,00
7,25
15,38
87,00
123,00
Mann-Whitney-U Test
Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische
Signifikanz
(2-seitig)
Exakte
Signifikanz
[2*(1-seitig Sig.)]
I-DR
Proteinbestimmung
I-DR
Proteinbestimmung
vorher
vorher
nachher
nachher
42,000
37,000
21,000
9,000
78,000
115,000
99,000
87,000
-,463
-,849
-2,083
-3,009
,643
,396
,037
,003
,678
,427
,039
,002
315
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Epidermale Barrierekohäsion
Vergleich zum Basiswert
Ränge
Gruppe
A
I-DR nachher
– I-DR BASIS
Protein nachher
– Protein BASIS
B
I-DR nachher
– I-DR BASIS
Protein nachher
– Protein BASIS
Wilcoxon Test
Gruppe
A
B
Z
Asymptotische
Signifikanz
(2-seitig)
Z
Asymptotische
Signifikanz
(2-seitig)
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
N
6
6
0
12
4
8
0
12
1
7
0
8
1
7
0
8
Mittlerer Rang Rangsumme
7,83
47,00
5,17
31,00
9,00
5,25
36,00
42,00
2,00
4,86
2,00
34,00
2,00
4,86
2,00
34,00
I-DR nach der Anwendung Protein nach der Anwendung
– I-DR BASIS
– Protein BASIS
-,628
-,236
,530
-2,240
,814
-2,240
,025
,025
Epidermale Barriereregeneration
Vergleich der Gruppen
Ränge
Barriereregeneration (%)
vor der Anwendung
Barriereregeneration (%)
nach der Anwendung
Studiengruppe
A
B
Gesamt
A
B
Gesamt
N
12
8
20
12
8
20
Mittlerer Rang
10,08
11,13
Rangsumme
121,00
89,00
13,00
6,75
156,00
54,00
Mann-Whitney-U Test
Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische Signifikanz
(2-seitig)
Exakte Signifikanz
[2*(1-seitig Sig.)]
Barriereregeneration (%)
Barriereregeneration (%)
vor der Anwendung
nach der Anwendung
43,000
18,000
121,000
54,000
-,386
-2,315
,700
,021
,734
,020
316
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Epidermale Barriereregeneration
Vergleich zum Basiswert
Ränge
Gruppe
A
BR (%) nachher Negative Ränge
– BR (%) BASIS Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
B
BR (%) nachher Negative Ränge
– BR (%) BASIS Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
Wilcoxon Test
Gruppe
A
B
Z
Asymptotische Signifikanz (2-seitig)
Z
Asymptotische Signifikanz (2-seitig)
N
1
11
0
12
2
6
0
8
Mittlerer Rang
Rangsumme
2.00
2.00
6.91
76.00
5.50
4.17
11.00
25.00
BR (%) nach der Anwendung
– BR (%) BASIS
a
-2.903
,004
a
-.980
,327
317
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Lineare Zusammenhänge
Korrelationen zwischen Hautoberflächen-pH und epidermaler Barrierefunktion
Barriereintegrität
Hautoberflächen-pH (Anzahl der Abrisse)
*
Hautoberflächen-pH Pearson
1
-.469
Signifikanz (2-seitig)
,037
N
20
20
*
Barriereintegrität
Pearson
-.469
1
(Anzahl der Abrisse) Signifikanz (2-seitig)
,037
N
20
20
*. Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,05 (2-seitig) signifikant.
Hautoberflächen-pH
% Barriereregeneration
Pearson
Signifikanz (2-seitig)
N
Pearson
Signifikanz (2-seitig)
N
Hautoberflächen-pH
1
20
-.379
,099
20
Hautoberflächen-pH
1
Hautoberflächen-pH
Pearson
Signifikanz (2-seitig)
N
20
*
Proteinbestimmung
Pearson
.464
(µg/Abriss)
Signifikanz (2-seitig)
,040
N
20
*. Die Korrelation ist auf dem Niveau von 0,05 (2-seitig) signifikant.
Hautoberflächen-pH
I-DR (% Absorption)
Pearson
Signifikanz (2-seitig)
N
Pearson
Signifikanz (2-seitig)
N
% BR
-.379
,099
20
1
20
Protein
(µg/Abriss)
*
.464
,040
20
1
20
I-DR
Hautoberflächen-pH (% Absorption)
1
.316
,175
20
20
.316
1
,175
20
20
318
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Bestimmung der mikrobiellen Besiedlung
Vergleich der Gruppen
Ränge
Messzeitpunkt
vor der Anwendung
Gruppe
KbE/cm2 Haut A
B
Gesamt
nach der Anwendung KbE/cm2 Haut A
B
Gesamt
N
12
8
20
12
8
20
Mann-Whitney-U Test
Messzeitpunkt
vor der Anwendung Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische Signifikanz (2-seitig)
Exakte Signifikanz [2*(1-seitig Sig.)]
nach der Anwendung Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische Signifikanz (2-seitig)
Exakte Signifikanz [2*(1-seitig Sig.)]
Mittlerer Rang Rangsumme
7,88
94,50
14,44
115,50
7,29
15,31
87,50
122,50
KbE/cm2 Haut
16,500
94,500
-2,432
,015
,012
9,500
87,500
-2,971
,003
,002
Bestimmung der mikrobiellen Besiedlung
Vergleich zum Basiswert
Ränge
Gruppe
A
KbE nachher
– KbE BASIS
B
KbE, nachher
– KbE BASIS
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
Negative Ränge
Positive Ränge
Bindungen
Gesamt
N
3
8
1
12
1
7
0
8
Mittlerer Rang Rangsumme
2,00
6,00
7,50
60,00
1,00
5,00
1,00
35,00
Wilcoxon Test
Gruppe
A
Z
Asymptotische
Signifikanz (2-seitig)
B
Z
Asymptotische
Signifikanz (2-seitig)
KbE, nach der Anwendung
– KbE BASIS
-2,402
,016
-2,380
,017
319
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Hauptuntersuchung B
Biophysikalische Parameter
Vergleich der Gruppen
Ränge
Altersgruppe (Jahre)
31-50
≥ 80
Gesamt
2
TEWL (g/m h) 31-50
≥ 80
Gesamt
RHF (AU)
N
20
20
40
20
20
40
Mittlerer Rang Rangsumme
30,13
602,50
10,88
217,50
29,70
11,30
594,00
226,00
Mann-Whitney-U Test
2
Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische Signifikanz (2-seitig)
Exakte Signifikanz [2*(1-seitig Sig.)]
RHF (AU) TEWL (g/m h)
7,500
16,000
217,500
226,000
-5,208
-4,979
,000
,000
,000
,000
Epidermale Barrierefunktion
Vergleich der Gruppen
Ränge
Altersgruppe (Jahre)
31-50
≥ 80
Gesamt
Barrierekohäsion
31-50
(Proteinbestimmung)
≥ 80
Gesamt
Barrierekohäsion
31-50
(I-DR)
≥ 80
Gesamt
Barriereregeneration (%) 31-50
≥ 80
Gesamt
Barriereintegrität
(Abrissanzahl)
N
20
20
40
20
20
40
20
20
40
20
20
40
Mittlerer Rang Rangsumme
28,25
565,00
12,75
255,00
17,00
24,00
340,00
480,00
14,40
26,60
288,00
532,00
24,80
16,20
496,00
324,00
Mann-Whitney-U Test
Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische
Signifikanz (2-seitig)
Exakte Signifikanz
[2*(1-seitig Sig.)]
Abrisse
45,000
255,000
-4,198
Proteinbestimmung
I-DR
130,000 78,000
340,000 288,000
-1,894 -3,300
% BR
114,000
324,000
-2,326
,000
,058
,001
,020
,000
,060
,001
,020
320
VIII Anhang
5 Hauptuntersuchungen
Bestimmung der mikrobiellen Besiedlung
Vergleich der Gruppen
Ränge
2
KbE/cm Haut
Altersgruppe (Jahre)
31-50
≥ 80
Gesamt
N
20
20
40
Mittlerer Rang
21,18
19,83
Rangsumme
423,50
396,50
Mann-Whitney-U Test
2
Mann-Whitney-U
Wilcoxon-W
Z
Asymptotische Signifikanz (2-seitig)
Exakte Signifikanz [2*(1-seitig Sig.)]
KbE/cm Haut
186,500
396,500
-,365
,715
,718
321
IX Eidesstattliche Erklärung
IX
Eidesstattliche Erklärung
Erklärung über die Eigenständigkeit der erbrachten wissenschaftlichen
Leistung
Ich erkläre hiermit, dass ich die vorliegende Arbeit ohne unzulässige Hilfe
Dritter und ohne Benutzung anderer als der angegebenen Hilfsmittel
angefertigt habe. Die aus anderen Quellen direkt oder indirekt übernommen
Stellen, Daten und Konzepte sind unter Angabe der Quelle gekennzeichnet.
Bei der Auswahl und Auswertung folgenden Materials haben mir die
nachstehend aufgeführten Personen in der jeweils beschriebenen Weise
entgeltlich/ unentgeltlich geholfen:
1. apl. Prof. Dr. med. Nanna Y. Schürer (Ärztliche Beurteilung der
Hauttrockenheit im Rahmen der Hauptuntersuchung A, unentgeltlich)
2. Frau Juliane Liebsch und Frau Linda Strothmann (Assistenz bei der
Datenerhebung im Rahmen der Hauptuntersuchungen, unentgeltlich)
Weitere Personen waren an der inhaltlichen materiellen Erstellung der
vorliegenden Arbeit nicht beteiligt. Insbesondere habe ich hierfür nicht die
entgeltliche Hilfe von Vermittlungsdiensten bzw. Beratungsdiensten
(Promotionsberater oder andere Personen) in Anspruch genommen.
Niemand hat von mir unmittelbar oder mittelbar geldwerte Leistungen für
Arbeiten erhalten, die im Zusammenhang mit dem Inhalt der vorgelegten
Dissertation stehen.
Diese Arbeit wurde bisher weder im In- noch im Ausland in gleicher oder
ähnlicher Form einer anderen Prüfungsbehörde vorgelegt.
Jürgen Blaak
Moskauer Ring 56
97084 Würzburg
*25.10.1975 in Nordhorn
(Ort, Datum)
(Unterschrift)
322