Ausgabe 21
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Bericht aus der Wissenschaft		Spektroskopie am Eutermodell nach Carotinoidapplikation		Wolfgang Pittermann

Das "isolierte perfundierte Rindereuter" ist ein in-vitro-Modell, das in der dermatologischen und kosmetischen Forschung für Resorptions- und Irritationsstudien nach topischer Applikation vielfältig eingesetzt wird. Es dient als idealer Träger typischer Säugetierhaut. Die kontinuierliche Perfusion erhält Barrierewirkung und Hautstoffwechsel aufrecht. Ausgangspunkt für die in-vitro-Untersuchung waren Humanstudien zum Lichtschutz nach dem 'inside-outside' Prinzip. In diesem Konzept wird der traditionell topisch applizierte Lichtschutz durch systemische Applikation wirkungsvoll ergänzt, aber nicht ersetzt (1).

In der hier zusammengefaßten Studie wurde das isoliert perfundierte Eutermodell für die Untersuchung einer systemischen Carotinoidapplikation mittels Reflexionsspektroskopie eingesetzt und auf seine Eignung als UV-Lichtschutzmodell untersucht. Carotinoide aus der Alge Dunaliella salina wurden als pH-neutrale, tief orangerote Suspensionen in Glycerin eingesetzt. Bei der aktiven Komponente handelte es sich um Betatene 30% als natürliches Carotinoidgemisch in Sojaöl. Durch die hämoglobin- und zellfreie Organperfusion entfallen die unter in-vivo-Bedingungen sich überlagernden Absorptionsspektren von Hämoglobin und Carotinoiden, so daß sich neue experimentelle Ansatzpunkte ergeben.

In klinischen Studien wurde die Carotinoidkonzentration in Haut oder Blutplasma nichtinvasiv reflexionsspektroskopisch gemessen. In dieser Studie wurde die Reflexionsspektroskopie vom kurzwelligen UV- bis zum langwelligen Infrarot-Bereich eingesetzt. Zwei unterschiedliche Lichtintensitäten wurden auf zwei Hauttiefen fokussiert: bis 0,5 mm Tiefe mit der Epidermis, dem Gefäßkapillarnetz und den papillären Kapillarschlingen sowie bis 1,5 mm Tiefe mit den mittelgroßen Gefäßen. In Abbildung 1 wird die flach bleibende und tiefe Meßvariante der Reflektionsspektroskopie schematisch dargestellt. Diese zwei Meßmethoden wurden entwickelt, um die Carotinoidkonzentrationen im obersten und tiefen Hautbereich getrennt zu erfassen. Die Carotinoidkinetik in der Haut nach Kurzzeitapplikation wird so deutlicher. In der Messung bis 0,5 mm Tiefe wird das Maximum bereits nach 4 Minuten erreicht und über 80 Minuten aufrechterhalten. Die Anreicherung konzentriert sich im subpapillären Gefäßnetz und den aufsteigenden Kapillarschlingen. Die Messung bis 1,5 mm Tiefe wies unmittelbar nach Applikationsbeginn eine geringere, 20 Minuten nach Ende jedoch sehr viel höhere Gewebskonzentration auf.

Für den Lichtschutz der Haut ist die Fokussierung auf zwei Gefäßnetze bedeutsam, daßdie besonders exponierten Kapillarschlingen und das sie umgebende papilläre, dermale Bindegewebe schutzbedürftig sind. Diese Kapillarschlingen liegen der Hautoberfläche näher als die korrespondierenden epidermalen Bereiche (Abbildung 1) und stellen einen wesenlichen Teil des carotinoidhaltigen Gewebes dar, das nur durch die flach bleibende Meßvariante spezifisch erfaßt wird. Andere Teile des Gefäßsystems und das Bindegewebe werden erst nachrangig vom Licht beeinflußt, daßsie durch die Epidermis besser geschützt werden.

Unter den experimentellen Bedingungen der unphysiologisch hohen Einsatzkonzentration (0,01%ige Lösung = 190 µmol/l) über 10 Minuten als Kurz- (190 µmol) und über 130 Minuten als Langzeitapplikation (2.740 µmol) mit anschließender Auswaschphase) verteilte sich das Carotinoid zeitlich unterschiedlich im oberflächlichen und tiefen Gefäßnetz. Das subpapilläre Netz füllte sich rasch auf. Scheinbar speicherten die Zellen der Gefäßauskleidung (Endothelien) schnell große Carotinoidmengen und verzögerten zunächst eine deutliche Konzentrationszunahme in den tieferen venösen Gefäßen.

Der grau unterlegte Bereich in Abbildung 2 gibt die in der Humanstudie nach zwölfwöchiger Supplementierung in physiologischen Konzentrationen gemessene Anreicherung (tiefe Meßvariante) wieder und liegt über den Werten der 0,5 mm tiefen Messung. Zudem fand die Carotinoidanreicherung wegen der chronischen Supplementierung wahrscheinlich teilweise außerhalb der Gefäße statt.

Quelle:
Pittermann, W.; Jungmann, H.; Kietzmann, M.; Schmitt, M.;Blume, B.; Spektroskopie im UV- und sichtbaren Bereich am isoliert perfundierten Eutermodell nach systemischer Carotinoidapplikation, Kosmetische Medizin 19 (1998) 152 - 162

Literatur:
(1) Schweitzer, C.; Natural Mixed Carotenoids Provide 'Inside-Outside' Sun Protection, Drug & Cosmetic Industry 161 (1997) No. 6, 40 -44
(2) Pittermann, W.; Das perfundierte Rindereuter: Ein natürliches in-vitro-Hautmodell, Skin Care Forum Nr. 15 (1996) 1 - 5

Dr. Wolfgang Pittermann, Fachtierarzt für Pathologie, früher Leiter des Labors für experimentelle Toxikologie und Pathologie, ist jetzt in der Henkel-Forschungsplattform “Biochemie der Haut” für experimentelle Dermatologie für Penetration /Irritation in Haut und Schleimhaut sowie neue Techniken zuständig.

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