Innere Uhr und Rhythmen der Haut

Innere Uhr und Rhythmen der Haut

Von Annette Mehling und Wolfgang Poly

Noch findet die Chronobiologie der Haut wenig Beachtung in der Dermatologie. Dabei spielt die »innere Uhr« bei einigen Hauterkrankungen durchaus eine Rolle. Bei Wahl des »richtigen« Zeitpunkts für die Applikation kann sowohl Wirkung als auch Verträglichkeit einer Therapie optimiert werden.

Biologische Rhythmen spielen bei vielen physiologischen Prozessen eine bedeutende Rolle. Auch die Haut unterliegt bestimmten Rhythmen. Tagsüber verstärkt sie ihre Abwehrkräfte, um schädigende Umwelteinflüsse abzuwehren. Nachts werden die regenerativen Prozesse verstärkt.

Ereignisse, die sich periodisch wiederholen, verlaufen in bestimmten Zyklen. Obwohl zeitlich wiederkehrende Abläufe in der belebten Natur schon lange bekannt sind, hat sich die Chronobiologie als neue wissenschaftliche Forschungsrichtung erst Mitte des 20. Jahrhundert etabliert. Sie ist die Lehre der zeitlichen Organisation von Organismen. Viele der hier verwendeten Begriffe basieren auf physikalischen Einheiten. Da biologische Prozesse notorisch ungenau sind, haben die Einheiten häufig Präfixe wie Circa, Ultra oder Infra. So entwickelten sich Bezeichnungen wie ultradian: Zyklen, kürzer als ein Tag, circadian: Tageszyklus, infradian: Zyklen, länger als ein Tag, circalunar: Monatszyklus und circaannual: Jahreszyklus.

Biologische Rhythmen wurden bereits bei  Prokaryonten, Pflanzen, Tieren und  Menschen beobachtet. Dabei reichen die  Periodenlängen von Millisekunden bis hin zu Jahren. Typische Beispiele für Rhythmen mit unterschiedlichen Periodenlängen sind Herzschlag, Atmung, Melaninblutspiegel, Wach-/Schlafrhythmus sowie der Menstruationszyklus.

Sonne steuert innere Uhren

Zu den periodischen Rhythmen beim Menschen gehören die Ausschüttung von Hormonen, Stoffwechselvorgänge und bestimmte Organaktivitäten. Sowohl exogene als auch endogene Faktoren spielen dabei eine Rolle. Der bekannteste exogene Zeitgeber für unsere inneren Uhren ist die Sonne. Der circadiane Rhythmus, der Tag-Nacht-Rhythmus, gehört zu den am besten erforschten Rhythmen in der Chronobiologie.

Bei Säugetieren werden die inneren Uhren über den Lichteinfall auf spezielle Lichtrezeptoren der Netzhaut synchronisiert. Die Information wird auf den superchiasmatischen Nukleus (SCN) übertragen, der wiederum die Ausschüttung vieler Hormone beeinflusst. Bekannte Störungen dieses Systems sind Schlafstörungen, die zum Beispiel durch Zeitverschiebung bei Reisen, Schichtarbeit oder wechselnde Jahreszeiten bedingt sein können.

Zu den endogenen Faktoren, die die  inneren periodischen Abläufe jedes Einzelnen beeinflussen, gehören Gene mit Bezeichnungen wie clock (clk), frequency (frq) oder timeless (tim).

Beim Menschen unterscheidet man  Frühaufsteher (Lerchen) und Nachtmenschen (Eulen), je nach Taktung der inneren Uhr. Ebenfalls abhängig von der inneren Uhr können  je nach Messzeitpunkt  unterschiedliche Blut-Messwerte erhalten werden, was Diagnostik und Therapieeinstellung erschweren kann.

Die zeitlich unterschiedlich ablaufenden Prozesse im Körper können darüber hinaus die Wirkung von Arzneimitteln beeinflussen. Dementsprechend wichtiger werden Chronobiologie und -pharmakologie für das Design klinischer Studien und die Entwicklung neuer Verabreichungsregime.

Vor allem bei älteren Personen können die biologischen Rhythmen aus dem Takt geraten. Es gibt bereits Hinweise, dass unter anderem Diabetes, Herzerkrankungen und Fettleibigkeit möglicherweise mit Störungen des individuellen Rhythmus zusammenhängen. So konnte bereits gezeigt werden, dass die Verabreichung von Chemotherapeutika zum »richtigen« Zeitpunkt eine Dosisreduktion bei gleicher Wirkung möglich macht, wodurch sich Nebenwirkungen reduzieren lassen.

Chronobiologie der Haut

In Studien konnten für die Haut verschiedene circadiane Rhythmen gezeigt werden. So sind zum Beipsiel der transepidermale Wasserverlust (TEWL), der Aminosäuregehalt, die Keratinozytenproliferation, die Hauttemperatur und die cutane Mikrozirkulation nachts höher.

Gegen Mittag sind die Sebumproduktion und der pH-Wert der Haut höher. Die Proliferation der dermalen Zellen verläuft zeitlich invers zur Proliferation der epidermalen Zellen und ist tagsüber höher als nachts; die Proliferation der epidermalen Zellen von Hautbiopsien zeigt am späten Abend Spitzen und gegen Mittag Tiefen.

Eine Wiederherstellung der Hautbarriere nach einer Schädigung am Abend verläuft langsamer als bei einer Schädigung zu anderen Zeitpunkten. Insgesamt scheint die Hautbarrierefunktion nachts weniger stark ausgeprägt, die Regeneration aber  verstärkt zu sein.

Monatliche und saisonale Rhythmen

Abhängig vom Menstruationszyklus ist bei Frauen die Hautbarrierefunktion zwischen dem 22. und 26. Tag des Zyklus schlechter, zwischen Tag  eins und sechs des Zyklus ist die Haut deutlich trockener und an den Zyklustagen 20 bis 28 empfindlicher gegenüber UVB-Strahlen.

Auch saisonale Rhythmen sind nachweisbar: Die Lipidperoxidation an der Hautoberfläche steigt im Frühjahr und ist am höchsten in den Sommermonaten, möglicherweise bedingt durch die Sonneneinstrahlung. Im Winter ist die Hautfeuchtigkeit geringer als im Sommer. Außerdem wurde eine deutliche Reduzierung vieler Hautlipide sowie der Fettsäuren und des Cholesterols des Stratum corneum im Gesicht nachgewiesen.

Im Winter steigt der Haut-pH, die Menge an natürlichen Feuchtigkeitsfaktoren der Haut ist vermindert. Weiterhin sind die Empfindlichkeit gegenüber Irritantien wie Natriumlaurylsulfat (SLS/SDS) sowie die Reaktion auf verschiedene bioaktive Substanzen wie Trypsin und Substanz P höher. Diese Faktoren gelten als mögliche Ursachen für Hautstörungen wie die Winterxerosis.

Chronobiologie bei Hauterkrankungen

In der Dermatologie hat die Chronobiologie noch relativ wenig Beachtung gefunden. Sie spielt aber bei einigen Hauterkrankungen eine Rolle. So wurden beispielsweise unterschiedliche circadiane Rhythmen in der Proliferation der dermalen und epidermalen Zellen bei Psoriatikern beschrieben: Hier zeigt sich eine erhöhte Proliferation der epidermalen Zellen zwischen 21 und drei Uhr nachts, die geringste gegen neun Uhr morgens.

Zudem weiß man, dass die inflammatorische Aktivität nachts am höchsten und morgens am niedrigsten ist. Dementsprechend leiden Neurodermitiker  oft nachts am stärksten unter Juckreiz. Saisonale Variationen zeigen sich zum Beispiel in der häufigen Verschlimmerung einer Dermitis in den Wintermonaten. Die Intensität der Reaktion auf bestimmte Allergene hängt sowohl von der Tages- (morgens niedriger) als auch der Jahreszeit ab.

Zukunftsperspektiven

Die Reaktivität und Hautbarrierefunktion variiert je nach Tageszeit und kann für verschiedene kosmetische und therapeutische Anwendungen von Bedeutung sein, beispielsweise für die Reinigung und Pflege. So kann Letztere bei der richtigen Auswahl von Zeitfenstern für die Applikation eines Kosmetikums optimiert werden, etwa bezüglich Wirkung und Verträglichkeit.

Probandinnen einer in Frankreich durchgeführten Studie gaben beispielsweise an, dass die Wirkung einer Nachtcreme tatsächlich bessere Ergebnisse zeigte, wenn sie abends aufgetragen wurde. Dies gilt als Hinweis, dass pharmazeutisch oder kosmetisch aktive Stoffe abends besser penetrieren und somit eine bessere Wirkung erzielen. Umgekehrt: Im Hinblick auf die Hautreinigung könnte empfindliche oder geschädigte Haut geschont werden, wenn die Reinigung zu einem Zeitpunkt erfolgt, an dem die Hautbarriere am stärksten ist.

Auch die Effektivität von transdermalen Delivery-Systemen könnte unter Beachtung der chronobiologischen Rhythmen positiv moduliert werden, so hofft man. Denn die Entwicklung transdermaler Applikationssysteme für Therapeutika hängt zum einen von den Penetrationseigenschaften des Stoffes ab, zum anderen aber aber auch direkt von der Hautbarrierefunktion, die wiederum von der inneren Uhr gesteuert wird.

Für die Verfasser:

Annette Mehling

Cognis Deutschland GmbH u. Co. KG

Henkelstraße 67

40551 Düsseldorf

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