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Bevor die Haut brennt

22.05.2000
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-TitelGovi-Verlag

SONNENSCHUTZ 2000

Bevor die Haut brennt

von Gerd Kindl, München

Im letzten Jahrzehnt haben sich die Kenntnisse über die Auswirkungen der Sonnenstrahlen auf die Haut ständig erweitert. Man weiß heute mehr über die immunologischen Veränderungen, die Wirkungen der UVA-Strahlen, die Vorgänge beim Ablauf von Zellkernschäden und die Ursachen krankhafter Reaktionen der Haut nach einer Strahleneinwirkung. Neue Bestimmungsmethoden erlauben es, die Wirkung von Sonnenschutzprodukten genauer zu definieren und zu standardisieren. Die Hersteller preisen ihre Produkte mit neuen Schutzfaktoren und Vorteilen an. Doch welche Angaben sind für den Fachmann und den Verbraucher wirklich hilfreich?

Neue Anwendungsformen, neue UV-Filtersubstanzen und Radikalfänger sowie eine bessere Charakterisierung der Schutzwirkung: Diese Fortschritte wollen die Herstellerfirmen auch werblich umsetzen. Daher versehen sie die Produkte mit neuen Kennzahlen, heben deren besondere Eigenschaften hervor und bieten diese zielgruppenorientiert an (Tabelle1). Doch die Verwirrung beim Verbraucher, aber auch bei Fachleuten wie Ärzten, Apothekern oder Kosmetikerinnen dürfte oft größer sein als der tatsächliche Informationsgehalt. Für die Charakterisierung eines Sonnenschutzmittels und als Kriterium für die Auswahl genügen drei Angaben:

  • Lichtschutzfaktor,
  • Hinweis auf einen UVA-Schutz und
  • Hinweis auf Wasserfestigkeit.

Vielfältige Angaben auf Sonnenschutzprodukten

AngabenBeispiele Besondere Eigenschaften, Faktoren Lichtschutzfaktor

UVA-Schutz: UVA-Faktor (IPD oder PPD), UVA-Ratio, Australischer Standard

UVC-Schutz

Infrarotschutz (IR)

Wasserfestigkeit

Schutzgruppeneinteilung

Photostabilität

Bräunungsfaktor

Alterungsschutzfaktor

Belastungsquotient

P53-geprüft Vorteile durch chemische Zusammensetzung mit Radikalfängern

keine chemischen Filter

keine Konservierungsmittel, Duftstoffe oder Emulgatoren

mit Insektenschutz

mit Zellschutz Zielgruppen bei empfindlicher Haut, bei allergiegefährdeter Haut

für Kinder

für Sportler

Lichtschutzfaktor: einheitliche Werte für Europa

Der Lichtschutzfaktor gibt an, wie stark das Produkt vor den Erythem erzeugenden ultravioletten B-Strahlen der Sonne (etwa 295 bis 320 nm) schützt. Daher müsste man korrekterweise von einem Sonnenbrand- oder Erythemschutzfaktor sprechen. Der Faktor wird in vivo an der Haut des Menschen bestimmt. Das Grundprinzip der Methode besteht vereinfacht gesagt darin, dass man zuerst die ungeschützte Haut mit einer künstlichen Lichtquelle, die ein sonnenähnliches Spektrum aussendet, bestrahlt und die Zeit oder UVB-Dosis feststellt, die 16 bis 24 Stunden nach der Bestrahlung zu einer sichtbaren Hautrötung führt (MED, Minimale Erythemdosis). Danach wird die mit einem Sonnenschutzmittel geschützte Haut in gleicher Weise behandelt. Der Lichtschutzfaktor ergibt sich aus der Beziehung :

Zeit bis zum Erythem mit Sonnenschutzmittel
LF= --------------------------------------------------
Zeit bis zum Erythem ohne Sonnenschutzmittel

Dies klingt nach einer sehr einfachen Bestimmungsmethode. In der Praxis können jedoch zahlreiche Versuchsparameter das Ergebnis beeinflussen: Auftragsmenge und -art des Produkts, Qualität der Bestrahlungslampe, Abstufung der Bestrahlung, Auswahl der Probanden sowie Ablesung und Auswertung der Hautrötung.

Die unterschiedliche Bewertung dieser Parameter führte dazu, dass es in Ländern wie Deutschland, USA, Japan oder Australien zwar standardisierte Methoden gab, diese jedoch je nach Versuchsanordnung unterschiedliche Ergebnisse brachten. Manche Sonnenschutzprodukte gaben daher zwei Faktoren an: FDA 20/DIN 12 oder USA 16/Euro 8. Selbst innerhalb Europas waren mehrere Methoden in Gebrauch, die unterschiedliche Faktoren lieferten. Um diese Verwirrung zu beenden und eine Vergleichbarkeit der Produkte zu ermöglichen, entwickelte eine Arbeitsgruppe des Dachverbands der europäischen Kosmetikindustrie, COLIPA, eine verbesserte Prüfvorschrift. Diese wurde 1994 als offizielle Bestimmungsmethode veröffentlicht (COLIPA Sun Protection Factor Test Method; 8) und wird seitdem von allen nationalen Industrieverbänden der EU-Staaten europaweit angewendet. Damit sind die Lichtschutzfaktoren der Sonnenschutzmittel in Europa vergleichbar.

Das In-vivo-Prüfverfahren ist teuer und zeitaufwändig. Überdies bestehen ethische Bedenken, die menschliche Haut lange mit schädigenden Strahlen zu belasten. Alternativ wurde deshalb nach In-vitro-Methoden gesucht. Praktiziert wird derzeit überwiegend ein Vorschlag von B. Diffey (1989) (Details bei Gabard1996; Tronnier 1998; Kockott 1998).

Voraussetzung für die Gültigkeit des Lichtschutzfaktors ist, dass das Sonnenschutzmittel in der gleichen Menge wie bei der Testung im Labor aufgetragen wird. Diese beträgt nach der COLIPA-Methode 2 mg/cm². Damit ist man von der seit 1976 in Deutschland gültigen DIN-Norm von 1,5 mg/cm² abgewichen. Diese Änderung ist schwer verständlich, da man aus früheren Untersuchungen (Stenberg 1985) wusste, dass die Verbraucher geringere Mengen einreiben. Tatsächlich tragen sie durchschnittlich nur 0,5 bis 1,5 mg/cm² auf (Azurdia 1999; Bech-Thomsen 1993). Bei einer solchen Verringerung der Schichtdicke nimmt die Sonnenschutzwirkung um bis zu 50 Prozent ab (Tronnier 1999). Offensichtlich wollte man sich den Sonnenschutzmitteln aus den USA angleichen, die durch die größere Schichtdicke der FDA-Methode zum Teil doppelt so hohe Faktoren aufweisen. Überdies führen gleichmäßigere Schichtdicken zu besser reproduzierbaren Werten.

Auf Grund des von den Prüfbedingungen abweichenden Verbraucherverhaltens wird vielfach empfohlen, den Faktor etwa um ein Drittel zu reduzieren und die Bestrahlungszeit entsprechend zu verringern. Ein solcher Rat ist absolut praxisfremd! Die klare Aussage des Lichtschutzfaktors (Verlängerung des Sonnenaufenthalts) darf nicht verwässert werden. Man muss dem Verbraucher vielmehr deutlich machen, dass er das Sonnenschutzmittel rechtzeitig (30 Minuten vor dem Sonnen), ausreichend (viel hilft viel) und wiederholt (nach circa zwei Stunden) auftragen soll. Größere Packungen mit mehr Inhalt könnten ein großzügigeres Auftragen fördern.

Sind extrem hohe Lichtschutzfaktoren sinnvoll?

Nachdem sich die DIN Norm 67501 im September 1999 an die COLIPA-Methode angeglichen hat, führen die größeren Auftragsmengen zwangsläufig zu bisher ungewohnt hohen Lichtschutzfaktoren (LSF). Während vor fünfzehn Jahren die meisten Produkte Faktoren um 10 aufwiesen, werden jetzt Präparate mit LSF 60 (zum Beispiel Avène, Anthelios, Capital Soleil) oder sogar 100 (Beispiel: Photoderm) angeboten. In Japan kann man seit 1998 ein Produkt mit Faktor 123 kaufen. Diese Tendenz entspricht durchaus den Forderungen der Dermatologen und der Neigung der Verbraucher nach mehr Schutzleistung. Extrem hohe Faktoren sind aber in der Fachwelt aus mehreren Gründen nicht unumstritten.

o Bei einem Faktor von 20 werden etwa 95 Prozent aller UVB-Strahlen absorbiert, bei einem LSF von 50 rund 98 Prozent. Um derart hohe Faktoren zu erreichen, müssen mehrere UVB-Filtersubstanzen kombiniert werden. Die Belastung der Haut und das allergologische Risiko stehen in keinem Verhältnis zum geringfügig verbesserten Schutz. Daher schlug Schrader 1997 vor, einen Belastungsquotienten einzuführen. Dieser ergibt sich, wenn die Menge der UV-Filter durch den Lichtschutzfaktor geteilt wird. Da jedoch keine substanzspezifischen Eigenschaften wie Eindringvermögen, Verträglichkeit oder Stabilität berücksichtigt werden, wird der Belastungsquotient als toxikologisches Bewertungskriterium angezweifelt (Finkel 1998).

  • Lichtschutzfaktoren über 30 sind nur begrenzt reproduzierbar (Tronnier 1998).
  • Die Bestimmung am Menschen stösst bei Faktoren über 30 an ihre Grenzen (Tronnier 1996). Zu deren Ermittlung sind Bestrahlungszeiten von vierzig Minuten und mehr nötig. In dieser Zeit muss der Proband absolut ruhig liegen.
  • Extrem hohe Lichtschutzfaktoren verführen den Verbraucher zu überlangen Besonnungszeiten. Dies kann bei empfindlichen Personen und hoher UVB-Intensität in südlichen oder tropischen Ländern Hautschäden hervorrufen, wenn die erlaubte Bestrahlungszeit voll "ausgereizt" wird. Ein Sonnenbrand wird in den meisten Fällen zwar vermieden, die Eigenschutzmechanismen jedoch überfordert und die Anlagen für chronische Schäden wie beschleunigte Hautalterung oder Hautkrebs gesetzt.

Um das "Rennen" nach immer höheren Lichtschutzfaktoren zu beenden, werden in Japan Sonnenschutzmittel nur bis Faktor 50 deklariert; höherer Schutz wird mit "50 +" gekennzeichnet. Australien begrenzt seit 1997 seine Produkte auf "30 +". Die Gesundheitsbehörden in den USA streben eine ähnliche Regelung an. Einige Apothekenprodukte folgen diesem Vorschlag bereits, zum Beispiel Microban 30+ oder Louis Widmer 20+. Die COLIPA schlägt vor, die Sonnenschutzmittel in Schutzklassen einzuteilen (Tabelle 2). Die kombinierte Angabe von Faktor und Schutzklasse ist sinnvoll und wird von einigen Hersteller bereits praktiziert.

Einteilung von Sonnenschutzmitteln in
Schutzklassen, nach COLIPA

LichtschutzfaktorSchutzklasse 2 bis 5 Niedrig 6 bis 11 Mittel 12 bis 19 hoch ab 20 sehr hoch

In den USA werden Sonnenschutzmittel mit Faktoren über 20 als "Sunblock" bezeichnet, was viele deutsche Hersteller übernahmen. Korrekt ist dies nicht, denn immerhin erreichen noch drei bis fünf Prozent der UVB-Strahlen die Haut. In den USA soll die Werbeaussage "Sunblock" ab 2003 untersagt werden.

Fazit: Für den kosmetischen Einsatz, also den Sonnenschutz für die gesunde Haut, reichen Faktoren bis zu 30. Trotzdem haben Produkte mit extrem hohen Faktoren oder mit Totalschutz ihre Berechtigung. Sie werden eingesetzt bei Pigmentstörungen, bei medizinischen Indikationen, zum Beispiel einem Defekt der natürlichen Schutzmechanismen, bei der Gefahr krankhafter Lichtreaktionen, zur Verhinderung von Photoreaktionen oder von chronischen Sonnenschäden wie Hautalterung und Hautkrebs.

UVA-Filtersubstanzen sind rar

UVA-Strahlen durchdringen die Epidermis und gelangen bis ins Bindegewebe. Man schreibt ihnen deutlich schädigende Wirkungen zu (Krutmann 1998; Raab 1998), wie Lichtalterung der Haut; Photoaging: Schädigung der Kollagenstruktur, Induktion von Hautkrebs (Photokarzinogenese): DNA-Schäden durch Radikalbildung, Immunsuppression, Auslösung krankhafter Lichtreaktionen, zum Beispiel Polymorphe Lichtdermatose oder Mallorca-Akne, Photoaugmentation: Verstärkung der Wirkung der UVB-Strahlen, Photoallergische oder phototoxische Reaktionen, Pigmentierung der Haut.

Sonnenschutzmittel schützen im UVA-Bereich (320 bis 380 nm) durch Absorption (chemische Filtersubstanzen) oder Reflexion und Streuung (Mikropigmente). Während in der Kosmetikverordnung  mehr als ein Dutzend Filter für den UVB-Bereich (Neuentwicklungen der letzten Jahre: Octocrylene und Octyl Triazone) aufgeführt sind, stehen nur zwei echte UVA-Filter zur Verfügung:

  • Parsol 1789 oder Eusolex 9020; INCI-Name Butyl Methoxydibenzoyl Methane. Der Filter deckt sowohl den kurz- als auch den langwelligen UVA-Bereich (320 bis 400 nm) ab mit einem Maximum bei 360 nm.
  • Mexoryl SX; INCI-Name Terephtalylidene Dicamphor Sulfonic Acid. Der eher im kurzwelligen UVA-Bereich wirksame Filter mit einem Maximum um 340 nm kommt aus der L’Oreal Forschung und ist aus patentrechtlichen Gründen nur den zum Konzern gehörenden Firmen zugänglich (zum Beispiel in den Produkten von La Roche Posay und Vichy).

In Kombination mit UVB-Filtern werden Benzophenone-3 und Benzophenone-4 (wasserlöslich) häufig eingesetzt. Sie absorbieren UVB-Strahlen und zeigen eine schwache Wirkung im nahen UVA-Bereich von 320 bis etwa 340 nm. Sie werden deshalb als Breitbandfilter bezeichnet. Dies ist nicht ganz korrekt, denn von einem solchen Filter würde man ein Abdecken des UVB-Bereichs und der langwelligen UVA-Strahlen bis circa 380 nm erwarten.

Breitbandfilter fangen UVA und -B ab

Ein echter Breitbandfilter wurde 1998 zugelassen und wiederum von der L’Oreal Gruppe patentiert: Mexoryl XL (INCI-Name Drometrizole Trisiloxane). Der Filter zeigt eine sehr gute Absorption im UVB-Bereich mit Maximum bei 303 nm und eine ebenso hohe Absorption im UVA mit Maximum bei 344 nm. Das fettlösliche Mexoryl XL ist eine gute Ergänzung zu dem wasserlöslichen, im kurzwelligen UVA wirkenden Mexoryl SX. Setzt man dem Produkt zusätzlich das im langwelligen UVA wirkende Parsol 1789 beziehungsweise Eusolex 9020 und Titandioxid zu, deckt man den gesamten UVA-Bereich ab. Diese umfangreiche Kombination aus einem Mikropigment, drei UVA-Filtern und einem UVB-Filter (Octocrylene) ist zum Beispiel enthalten in Anthelios XL 60+ oder Capital Soleil 60.

Eine interessante Innovation ist der im Frühjahr 2000 zugelassene Filter Tinosorb M (INCI: Methylen Bis Benzotriazolyl Tetramethylbutylphenol) (zum Beispiel in bestimmten Avène-Produkten, Pierre Fabre. Die Substanz absorbiert zuverlässig im UVB- (Maximum bei 306 nm) und UVA-Bereich (Maximum bei 348 nm). Das organische Pigment mit einer Teilchengröße von etwa 200 nm ist unlöslich in Wasser und Öl (Mikrodispersion ohne Weißeleffekt). Eine Penetration in tiefere Hautschichten konnte laut Firmenangabe nicht beobachtet werden. Die ultravioletten Strahlen werden an den ungelösten Teilchen reflektiert und gestreut. Gleichzeitig erfolgt eine ausgeprägte Absorption der UV-Quanten durch die an der Teilchenoberfläche sitzenden chemischen Gruppen mit zahlreichen ungesättigten Verbindungen. Tinosorb M vereint deshalb die Eigenschaften eines chemischen UV-Filters (Absorption) mit denen eines Pigments (Reflexion).

Mikropigmente ohne ungeliebte Weißeleffekte

Die klassischen Mikropigmente wie Titandioxid und Zinkoxid schützen durch Reflexion, Streuung und Absorption im gesamten UVA, -B- und -C-Bereich (wobei UVC-Strahlen beim Sonnenbaden keine Rolle spielen). Daher kann man von Breitbandfiltern sprechen. Durch die Verkleinerung der Teilchen auf 20 bis 50 nm werden sichtbare Strahlen nicht mehr gestreut. Dies rief früher den unschönen Weißeleffekt auf der Haut hervor. Eine verbesserte Galenik erlaubt heute Sonnenschutzprodukte mit Faktoren bis 50, ohne dass störende Weißeleffekte beim Einreiben auftreten.

Auf Grund der geringen Partikelgröße wird ein Endringen in tiefere Hautschichten vermutet. Tichy konnte schon 1992 mit In-vitro-Permeationsstudien zeigen, dass sowohl bei Human- als auch bei Maushaut keine perkutane Absorption erfolgt. Weigmann und Mitarbeiter (1997) wiesen mit einer von ihnen entwickelten Methode nach, dass ultrafeines Titandioxid im oberen Bereich der Hornschicht fixiert bleibt. Weitergehende Untersuchungen von C. Bennat (1999) zeigten ebenfalls, dass sich das transepidermale Eindringvermögen des mikrofeinen Feststoffes auf das Stratum corneum beschränkt. Allerdings haben das Dispersionsmittel und zugesetzte Hilfsstoffe entscheidenden Einfluss. So können die feinen Partikel aus einem liposomalen System tiefer in die oberen Hautschichten penetrieren als aus einer öligen Dispersion. Auch ist denkbar, dass eine durch UV-Einwirkung entzündete Haut die Penetration erleichtert.

Durch ihr breites Absorptionsvermögen sind Mikropigmente ideal kombinierbar mit allen chemischen UVA-und UVB-Filtern, wodurch deren Konzentration reduziert werden kann. Durch die Behandlung der Oberfläche ("Coating", zum Beispiel Dotierung mit Eisen oder Hydrophobierung mit Alkylsilanen) werden die reaktiven Zentren so maskiert, dass keine photochemische Prozesse ablaufen können. Die Entstehung freier Radikale wird dadurch verhindert (Driller 1997).

Inzwischen gibt es viele Präparate, deren Schutzwirkung ausschließlich auf Mikropigmenten beruht. Auf der Verpackung findet man Hinweise wie "Chemical free" oder "Ohne chemische UV-Filter"(Beispiele: Avène Creme f 50 oder Milch für Kinder f 25; Eucerin Mikropigment Creme/Lotio f 15/25; Minesol Creme f 44; MicroSonne Emulsion f 20). Grundsätzlich können die Produkte jedem Verbraucher empfohlen werden. Bei Mikropigmenten sind keine Kontaktallergien oder Photoreaktionen zu beobachten. Daher werden sie gerne eingesetzt bei der empfindlichen Kinderhaut oder bei Neigung zu photoallergischen Reaktionen auf chemische UV-Filter.

Trotz der zahlreichen Vorteile sind Titandioxid und Zinkoxid als UV-Filter in der Kosmetikverordnung nur vorläufig bis Mitte dieses Jahres zugelassen (Verlängerung ist wahrscheinlich). Die Hersteller bemühen sich, das physikalisch-chemische Verhalten (Photostabilität, Penetration, Hautverträglichkeit) in ausführlichen Dossiers zu dokumentieren.

In-vivo-Nachweis des UVA-Schutzes

Zur Bestimmung des UVA-Schutzes gibt es weder eine allgemein gültige Methode noch eine Vorschrift, wann der Anspruch eines UVA-Schutzes ausgelobt werden darf. Die pauschale Angabe "Mit UVA-Schutz" sagt nichts darüber aus, in welchem Ausmaß das Produkt schützt. Auch eine Kennzahl, der so genannte UVA-Faktor, hilft nicht weiter, weil zu seiner Bestimmung nicht vergleichbare Methoden angewendet werden. Man nutzt dazu die unterschiedlichen Veränderungen, die UVA-Strahlen an der Haut auslösen können wie Erythem oder Pigmentierung.

UVA-Erythem: Die Ermittlung des UVA-Faktors erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie beim Lichtschutzfaktor. Allerdings sind zur Erzeugung eines UVA-Erythems hohe Dosen und sehr lange Bestrahlungszeiten nötig. Die gleichzeitig eintretende Bräunung erschwert überdies das Erkennen der Rötung. Man hat deshalb versucht, das Erythem durch eine phototoxische Reaktion zu provozieren. Dazu wird auf die Haut 8-Methoxypsoralen aufgetragen und anschließend mit UVA bestrahlt (PUVA-Methode). Die Rötung tritt bei wesentlich geringeren Bestrahlungsenergien und nach kürzeren Bestrahlungszeiten auf. Abgesehen von der Realitätsferne der Methode bestehen Bedenken gegen die Anwendung phototoxischer Substanzen, da dauerhafte Zellkernschäden nicht ausgeschlossen sind.

Pigmentierung: UVA-Strahlen können vorhandene, noch farblose Melaninvorstufen in der Haut nachdunkeln lassen. Zur Bestrahlung werden spezielle Quecksilberdampflampen verwendet, die nur Strahlen von 320 bis 400 nm emittieren. Die rasch einsetzende Bräune kann visuell oder kolorimetrisch gemessen werden. Der Faktor ergibt sich aus dem Verhältnis der Bestrahlungszeit, die man zur Bräunung braucht, einmal an der geschützten Haut und einmal an der ungeschützten Haut. Auch bei dieser Methode können zahlreiche Parameter das Ergebnis beeinflussen. Hauptgrund für die erheblich voneinander abweichenden UVA-Faktoren ist der unterschiedliche Ablesezeitpunkt der Bräunung:

o Sofortbräune (Immediate pigment darkening, IPD): UVA-Dosis: 1 bis 6 J/cm²; Ablesung nach 15 Minuten. Kritisiert wird, dass die Bräunung zu diesem Zeitpunkt noch sehr instabil ist und die Endpunktablesung nicht realistisch sei.

o Dauerhafte Bräune (Persistent pigment darkening, PPD): UVA-Dosis bis zu 30 J/cm², Ablesezeitpunkt nach zwei Stunden. In dieser Phase ist die Bräunung stabil.

Logischerweise differieren die Werte erheblich (IPD-Werte zum Teil vierfach so hoch). Die meisten Hersteller favorisieren die PPD-Methode, in Japan ist diese seit 1996 Industriestandard. Wenn ein Hersteller einen UVA-Faktor angibt, sollte man immer nach der Bestimmungsmethode fragen.

Fazit: Ein UVA-Faktor ist nur eine Richtgröße, wobei Zahlen größer zehn bei der PPD-Methode in der Regel eine Absorption von mehr als 90 Prozent anzeigen. Auch die gleichzeitige Angabe von zwei UVA-Faktoren nach dem Schema "UVA IPD 50/PPD 10" ist wenig hilfreich. Informativer ist eine Prozentangabe, zum Beispiel "UVA-Schutz 95 Prozent". Die Verknüpfung des UVA-Faktors mit dem Lichtschutzfaktor ist unzulässig. Nur weil beide Faktoren zufällig den gleichen Wert ergeben, kann man nicht von einem gleichwertigen Schutz im UVA- und UVB-Bereich sprechen.

Es geht auch in vitro

Viele Hersteller prüfen den UVA-Schutz ihrer Präparate in vitro. Grundlage ist meistens die Methode von B. Diffey (1997), bei der die Intensität der UVA-Strahlen gemessen wird, die ein auf ein Transporefilter aufgetragenes Sonnenschutzmittel durchlässt (Transmissonsmessung). Probleme bestehen in der Auftragstechnik und der Herstellung einer gleichmäßigen Schichtdicke (Tronnier 1999). Die Fachgruppe"Sonnenschutz" der Deutschen Gesellschaft für Kosmetikchemiker (DGK) hat ein Verfahren zur Standardisierung der Prüfparameter erarbeitet, die sich in einem Ringversuch reproduzierbar zeigten und gute Korrelationen zu den in vivo-Bestimmungen ergaben (Gers-Barlag 2000). Auch die COLIPA arbeitet an einer einheitlichen europäischen Methode.

  • Der Australische Standard (AS/NZS 2604,1997) ist derzeit weltweit die einzige rechtlich verbindliche Methode zur Bestimmung des UVA-Schutzes. Auch viele europäische Hersteller wenden dieses Verfahren an. Ein UVA-Schutz darf dann ausgelobt werden, wenn das Sonnenschutzmittel in einer definierten Prüfanordnung im Bereich von 320 bis 360 nm mehr als 90 Prozent der UVA-Strahlen absorbiert. Ein Faktor wird nicht angegeben. Kritiker verweisen darauf, dass der Bereich von 360 bis 400 nm nicht berücksichtigt wird und keine Aussage über die Photostabilität gemacht werden kann. Auf entsprechend getesteten Sonnenschutzmitteln findet man Hinweise wie "UVA-Schutz nach Australischem Standard" oder "Stopp 90 Prozent UVA".
  • Bei der Breitspektrum-Bewertung (Diffey 1994) wird eine Absorptionskurve über einen Bereich von 290 bis 400 nm aufgezeichnet. Dann wird eine Kritische Wellenlänge berechnet, die 90 Prozent der gesamten Fläche unter der Absorptionskurve begrenzt. Bleibt die Kritischen Wellenlänge unter 325 nm (geringer UVA-Schutz), gibt es keine Bewertung, von 325 bis 335 nm einen Stern, von 335 bis 350 nm zwei, von 350 bis 370 nm drei und oberhalb von 370 nm vier Sterne (hoher UVA-Schutz). In den USA soll der Anspruch eines UVA-Schutzes nur dann erfolgen dürfen, wenn die Kritische Wellenlänge mindestens bei 370 nm liegt. Fachleute halten die Bewertung nach der Kritischen Wellenlänge für realistischer (Gabard 1999), da diese das gesamte Spektrum der ultravioletten Strahlen, die für die Hautschäden verantwortlich sind, berücksichtigt.
  • Die UVA-Ratio ist eine neue Kennzahl, die das Verhältnis des UVA- zu UVB-Schutz transparent machen soll. Zur Berechnung werden die Flächen unter der erwähnten Absorptionskurve im Bereich von 320 bis 400 nm (UVA) und von 290 bis 320 nm (UVB) ins Verhältnis gesetzt. Je näher der Quotient bei 1 liegt, umso höher ist der UVA-Schutz. Nach diesem System werden in England Sonnenschutzmittel klassifiziert (Boots Star Rating System). Die Bewertung ist nicht unumstritten, denn ein niedriger UVB-Schutz kann eine Einstufung zu einem Produkt mit hohem UVA-Schutz bewirken.

Fazit: Eine zusätzliche Kennzahl verwirrt nur und sagt nicht aus, wie hoch der UVA-Schutz wirklich ist. Ein UVA-Faktor gibt dem Verbraucher keinen Anhaltspunkt für "richtiges" Sonnenbaden. Deshalb kann auf den UVA-Faktor verzichtet werden.

Infrarot-Schutzfaktor ist unnötig

Sehr häufig findet man auf Sonnenschutzmitteln den Hinweis, dass das Produkt auch vor Infrarotstrahlen schütze. Diese machen etwa 44 Prozent des Strahlenspektrums aus, das die Erdoberfläche erreicht. Es handelt sich um langwellige (800 bis 3000 nm) und damit energiearme Strahlen, die an den Zellstrukturen der Haut keine direkten biochemischen Veränderungen erzeugen. Infrarotstrahlen durchdringen die oberen Hautschichten und gelangen bis zur Subcutis. Die Erweiterung der Blutgefässe führt zur Durchwärmung der Haut und damit zu einer vermehrten Feuchtigkeitsabgabe. Gleichzeitig scheinen UV-bedingte Erytheme verstärkt zu werden. Möglicherweise verschlechtert Infrarot die Repairkapazität der Hautzellen (Raab 1994), da es wichtige Enzymproteine denaturiert. Neuere Untersuchungen zeigen dagegen, dass die Strahlen die Hautzellen vor UV-Schäden schützen (Dubertret 1998). Unter den Bedingungen eines dem Hauttyp entsprechenden Sonnenbades müssen keine Hautschäden befürchtet zu werden.

Fazit: Es ist unnötig, auf den Produkten einen Infrarotschutz anzugeben. Dieser ist kein notwendiges Auswahlkriterium. Mikropigmente schützen nicht vor IR-Strahlen, denn dazu wären Teilchengrößen von mindestens 500 nm nötig. Einen guten IR-Schutz - zumindest kurzfristig - bieten stark wasserhaltige Zubereitungen wie Hydrogele, O/W-Lotionen oder Hydrodispersionsgele.

Photostabilität, nur ein Marketing-Gag?

Unter UV-Bestrahlung können alle chemischen Filtersubstanzen einem photochemischen Abbau unterliegen. Zur Messung der Haltbarkeit unter UV-Einfluss werden verschiedene Prüfverfahren angewendet. Nach Driller (1997) gibt es keine Daten, die einwandfrei die In-vivo-Relevanz der Photostabilität belegen. Eine Abnahme der UV-Absorption bedeutet nicht in jedem Fall eine Photodegradation (Schwarzenbach 1998). Um die Testmethoden zu vereinheitlichen, hat die COLIPA ein Verfahren zur Messung der Photostabilität entwickelt (1996). Eine Methode zur Prüfung der Formulierungen ist in Vorbereitung.

Im UVB-Bereich stellt sich das Problem der Photostabilität nicht: Viele der zugelassenen UV-Filter sind unter der üblichen Strahlenbelastung eines Sonnentages ausreichend stabil. Eine hohe Photostabilität zeigen zum Beispiel die UVB-Filter Octocrylene und Octyl Triazone sowie das noch im nahen UVA wirkende Benzophenone. Außerdem werden durch die Art der Lichtschutzfaktorbestimmung (Bestrahlung bis zur Hautrötung) ein eventueller Photoabbau und Unterschiede in der Photostabilität der Formulierungen automatisch miterfasst (Gonzenbach 1997). Der Verbraucher kann sich darauf verlassen, dass während der Besonnung die Schutzleistung im UVB-Bereich erhalten bleibt.

Problematischer scheinen die Verhältnisse im UVA-Bereich zu sein. Beim bisher einzigen für den langwelligen UVA-Bereich zur Verfügung stehenden Filter Butyl Methoxydibenzoyl Methane (Parsol 1789) konnte im Labor ein Photoabbau zu verschiedenen Reaktionsprodukten beobachtet werden. Durch entsprechende Formulierung (Dispersionsmittel, Einschluss in Liposomen oder Cyclodextrine) und Zusatz von UVB-Filtern wie Octocrylene oder 4-Methylbenzylidene Camphor kann dieser UVA-Filter jedoch stabilisiert werden (Diffey 1997). Der neue, im kurzwelligen UVA-Bereich wirkende Filter Mexoryl SX erwies sich nach Herstellerangaben durch seine Fähigkeit zur Cis-Trans-Isomerie als photostabil. Auch der Breitbandfilter Mexoryl XL zeigte sich unter UV-Einwirkung sehr stabil. Der Grund liegt in einem rasch ablaufenden intramolekularen Protonentransfer zwischen dem angeregten Zustand des Moleküls nach UV-Absorption und seinem Grundzustand. Dieser Prozess der Photo-Tautomerie ist reversibel, das Molekül steht wieder zur UV-Absorption zur Verfügung. Auch das neue Breitbandpigment Tinosorb M zeigte unter der Einwirkung von 50 MED noch eine Photostabilität von mehr als 98 Prozent (Firmenangabe).

Bei Aussagen zur Photostabilität von Sonnenschutzmitteln sollte grundsätzlich nachgefragt werden, welcher UV-Bereich gemeint ist, welche Prüfmethode angewendet wurde und wie die genauen Versuchsbedingungen (Lampe, Wellenlänge, Dauer und anderes) aussehen.

Fazit: Der Anwender eines Sonnenschutzmittels geht mit Recht davon aus, dass er ein qualitativ hochwertiges Präparat bekommt, das hautverträglich, sicher im UV-Schutz und stabil unter den Bedingungen eines Sonnenbades ist. Photostabilität sollte bei Sonnenschutzmitteln so selbstverständlich sein wie das ABS-System für Autos.

Absolut wasserfeste Produkte gibt es nicht

Wer unter intensiver Sonneneinwirkung oder am Wasser Sport betreibt, benötigt ein gut haftendes, durch Wasser und Schweiß schwer abspülbares Sonnenschutzprodukt. Besonders wichtig ist dies für Kinder, die oft stundenlang am oder im Wasser spielen. Schnorchler müssen berücksichtigen, dass bis zu einem Meter unter Wasser die UVB-Intensität noch 70 Prozent beträgt.

Galenische Besonderheiten eines
wasserfesten Produkts

KomponentenBeispiele Grundlage Öle, W/O-Emulsion (Creme, Lotio), Liposomen, Lipogel, lipophile Paste hydrophobe Hilfsstoffe Silikonölderivate, alkyliertes Polyvinylpyrrolidon, Filmbildner aus Acrylsäure, Copolymerisate, Biopolymere wie Chitosan Glycolate in der Hornschicht haftende UV-Filter .

Geprüft wird die Wasserfestigkeit eines Produktes nach dem Prinzip der Lichtschutzfaktorbestimmung. Das auf der Haut befindliche Sonnenschutzmittel wird zusätzlich einer Wassereinwirkung ausgesetzt; dann erst wird mit UVB bestrahlt. In der Regel darf ein Präparat als wasserfest bezeichnet werden, wenn der Faktor nach einem Wasserkontakt von zweimal zwanzig Minuten noch mindestens fünfzig Prozent des ursprünglichen Wertes ausmacht. Die besten Produkte erreichen siebzig Prozent (Tronnier 1999).

Da die Bedingungen eines Sonnenbades und das Verbraucherverhalten stark variieren, sind die Details der Versuchsanordnung (Wasserart, Menge, Dauer und Art der Einwirkung, Temperatur, Testareal, Verhalten der Probanden, Messung an der trockenen oder nassen Haut) strittig. Selbst innerhalb Deutschlands findet man je nach Labor verschiedene Prüfverfahren (Tronnier 1999; Schrader 1994). Um die Testmethoden zu vereinheitlichen, arbeitet die COLIPA an einer Prüfvorschrift zur Bestimmung der Wasserfestigkeit. Die Methode von Schwarzenbach (1996) weicht vom System der Faktorbestimmung ab: In einer Waschkammer wird die Haut abgespült, im Waschwasser wird mittels HPLC die Konzentration des ausgewaschenen UV-Filters gemessen.

Fazit: Zur Bestimmung der Wasserfestigkeit gibt es derzeit keine allgemein anerkannte Methode. Auch die Einstufung des Produktes ist unklar. Man findet Beschreibungen wie wasserfest, extrem wasserfest, wasserbeständig, seewasserfest, schweißfest oder sogar abriebfest. Absolut wasserfeste Produkte kann es nicht geben. Nach dem Schwimmen und Abtrocknen sollte der Sonnenfreund die Haut unbedingt wieder einreiben.

Radikalfänger sind in

Ganz im Trend liegen Sonnenschutzmittel mit Wirkstoffen, die den UV-Schutz unterstützen und bestehende Schäden beheben sollen. Beim Sekundärschutz geht es vor allem um eine Entzündungshemmung und das Abfangen der durch UV-Einwirkung entstandenen Radikale.

Praktisch kein Sonnenschutzmittel verzichtet heute auf den Zusatz von Radikalfängern. Dies ist durchaus sinnvoll, da reaktive Sauerstoffspezies an allen Entzündungsvorgängen beteiligt sind und vor allem die ungesättigten Verbindungen (Aminosäuren, Proteine, Lipide) angreifen, aus denen die Zellwände und DNA-Strukturen der Zellkerne aufgebaut sind. Freie Radikale und reaktive Sauerstoffspezies spielen auch bei der Polymorphen Lichtdermatose – vom Laien oft als Sonnenallergie bezeichnet - eine Rolle. In Sonnenschutzprodukten findet man deshalb eine Vielzahl von Substanzen, die freie Radikale neutralisieren sollen: Vitamin E, Vitamin C, Glucosylrutin, Furalglucitol, Ginkgo-Extrakt, Thermalwasser, Silymarin, Superoxiddismutase, Grüner Tee-Extrakt, Bakterienlysate, Bio Melanin, Ferulasäure oder Carboxymethyl-Glucan. Bei einigen Substanzen ist jedoch fraglich, ob sie auch bei topischer Anwendung als Radikalfänger wirken.

Ein potenter Radikalfänger ist das Flavonoid a-Glucosylrutin, das in Kombination mit Vitamin E als Pre Sun Creme (zum Beispiel Eucerin Gel-Creme Phase 1) zur Prophylaxe der Polymorphen Lichtdermatose Tage vor dem Aufenthalt in der Sonne aufgetragen wird (Hadschiew 1997). Dem gleichen Prinzip folgt die Empfehlung, die Haut frühzeitig mit einer hochkonzentrierten Vitamin E-Creme (Beispiel Optolind E) abzusättigen (Heinrich 1994).

Fast jedes Sonnenschutzmittel enthält Vitamin E (Tocopherol). Reine Vitamin E-Cremes erreichen einen Lichtschutzfaktor von etwa 3. Durch die perorale Aufnahme lassen sich in der Epidermis keine ausreichend hohen Tocopherol-Konzentrationen erreichen. Überdies zeigen Studien, dass sich die Vitamin E-Konzentration in der Haut durch Sonneneinstrahlung um bis zu fünfzig Prozent verringern kann (Thiele 1998). Deshalb ist eine lokale Applikation erforderlich. Als Acetat penetriert Vitamin E gut in die Epidermis, wo es durch Esterasen in freies Vitamin E gespalten wird. Auf Grund seiner Struktur kann es gut in die Zellwand eingelagert werden und schützt diese vor dem Angriff der Radikale (Übersichtsarbeit zur Wirkung von Vitamin E in Kosmetika: U. Kindl 1997).

Werden die Vitamine A, C und E liposomal verkapselt, konnten die Radikalfänger-Eigenschaften erhöht und eine signifikante protektive Wirkung auf die DNA nachgewiesen werden (Blume 1999). Das Ausmaß des DNA-Schutzes wird mit dem Comet-Test gezeigt, einer Einzell-Elektrophorese, die die DNA-Bruchstücke der geschädigten Zelle als Kometenschweif anzeigt. Der direkte Nachweis freier Radikale kann mit der Elektronenspinresonanz-Spektroskopie erfolgen. In Analogie zur Bestimmung des Lichtschutzfaktors wird vorgeschlagen, mit dieser Methode die antioxidative Wirkung der Sonnenschutzmittel zu bestimmen und über einen "Radical Protecting Factor" (RPF) zu charakterisieren (Kuhn 1997).

Zukunftsmusik: Zellschäden reparieren

Zur Charakterisierung der Qualität eines Sonnenschutzmittels wird der Schutz vor Sonnenbrand in Zukunft nicht mehr im Vordergrund stehen. Der Lichtschutzfaktor hilft zwar, bei richtiger Anwendung ein Erythem zu vermeiden, er gibt aber keine Anleitung, wie der Verbraucher eine Immunsuppression oder nicht mehr reparierbare Zellkernschäden vermeiden kann. Dazu braucht man neue Messkriterien und Kennzeichnungen.

Ein "Immune Protective Factor" (IPF) ergibt sich aus dem Verhältnis der Lichtdosen, die eine 50prozentige Immunsuppression an der geschützten und der ungeschützten Haut hervorrufen (Roberts 1997).

Diskutiert wird auch ein "Mutation Protection Factor" (MPF), der auf der Bestimmung des p53-Proteins beruht. Dessen wichtigste Aufgabe ist es, das Ausmaß von Zellkernschäden festzustellen und die Zellteilung so lange anzuhalten, bis die Schäden behoben sind. Das Protein kann aber auch den Zelltod (Apoptose) einleiten, damit die fehlerhaften Informationen nicht weitergegeben werden können (Cesarini 1997). Je größer die Schäden durch UV-Licht im Zellkern sind, umso mehr p53 wird in den Keratinozyten gebildet. Diese Zunahme lässt sich anhand histochemischer Hautuntersuchungen verfolgen und ist ein gut messbarer Endpunkt für die Ermittlung eines Faktors. Ein Hersteller versieht einige seiner Sonnenschutzmittel bereits mit dem Aufdruck "P53 Activité Controllé"( Roc Santé Soleil Sonnenblock Creme F 40).

Ein völlig anderer Ansatz ist die Messung des Vaskulären Endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF), der die Gefäßneubildung um die bösartigen Stachelzellkrebse anregt und damit deren Ausbreitung fördert. Nach Ansicht von Wissenschaftlern sollten Sonnenschutzmittel nicht nur vor Sonnenbrand und Erbgutschäden schützen, sondern auch vor Gefäßneubildung (Blaudschun, Scharfetter-Kochanek 1999).

Im Mittelpunkt wird in Zukunft auch die Behebung der eingetretenen Zellkernschäden stehen. Versuche, die körpereigenen Reparaturmechanismen in der Zelle (Glutathion-Peroxidase, Superdoxiddismutasen, Vitamin E und C) durch so genannte Repairkomplexe zu unterstützen, gab es schon immer. Verwendet wurden zum Beispiel Stoffwechselprodukte von Bifidus-Bakterien, ein Komplex aus Acetyltyrosin, Adenosintriphosphat und Riboflavin sowie ein Thymidin-Dinucleotid (pTpT). Das Problem: Wie bringt man solche Repairkomplexe durch die Barriereschichten der Haut bis zu den lebenden Zellen? Bis entsprechende Produkte (Apres Sun Repair) auf den Markt kommen, wird sicher noch eine lange Entwicklungsphase vergehen.

Hoffnungsvolle Ansätze zeigen Forschungsergebnisse aus dem Arbeitskreis von Krutmann und Schwarz. In ihren Studien wurde die Haut nach einer UVB-Bestrahlung mit Liposomen behandelt, in die das Enzym Photolyase aus der Alge Anacystis nidulans eingelagert wurde. Unter dem Einfluss photoreaktivierender Strahlen (300 bis 500 nm) ist das Enzym in der Lage, Schäden in der DNA-Struktur zu erkennen und vor allem die Cyclobutan-Pyrimidin-Dimeren wieder in ihre monomere Form umzuwandeln (Stege 2000). Die Zahl der UVB-bedingten Dimere wurde um 40 Prozent verringert. Gleichzeitig nahm die Neigung zum Erythem ab, und weniger entzündungsfördernde Adhäsionsmoleküle (ICAM 1) waren nachweisbar.

Ein weiteres Forschungsziel ist die Entwicklung von Produkten, die über den gesamten Strahlenbereich der Sonne hinweg schützen. Die heutigen Produkte sind im Grunde nur UV-Schutzpräparate. Hautschäden entstehen jedoch durch das Zusammenwirken aller Strahlenbereiche, vom Ultraviolett über das Sichtbare bis hin zum Infrarot. So gesehen wäre ein Sonnenschutzmittel, das vor dem gesamten Sonnenspektrum schützt, sicher ideal. Utopie oder nahe Zukunft?

Literatur beim Verfasser

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