Aesthetics Update #11
Molekulare Einblicke in die Hautalterung
Zhang et. al. (2018)
Einführung
Die Haut, das größte Organ des menschlichen Körpers, ist ständig äußeren Einflüssen ausgesetzt und zeigt mit zunehmendem Alter sichtbare Anzeichen des Alterns, wie Faltenbildung, Elastizitätsverlust und eine raue Textur. Diese Veränderungen sind auf eine Kombination von intrinsischen (inneren) und extrinsischen (äußeren) Faktoren zurückzuführen. Diese Übersichtsarbeit von Zhang et. al. aus 2018 bietet einen umfassenden Überblick über die Prozesse und Mechanismen der Hautalterung sowie die aktuellen Behandlungsstrategien, die darauf abzielen, die Hautalterung zu verhindern oder rückgängig zu machen.
Zusammenfassung
Hautalterung wird durch intrinsische Faktoren wie genetische Prädisposition und extrinsische Faktoren wie UV-Strahlung und Umweltverschmutzung verursacht. Intrinsische Alterung führt zu dünner, trockener Haut und feinen Falten, während extrinsische Alterung, insbesondere durch UV-Strahlung, zu groben Falten, Elastizitätsverlust und einer rauen Hauttextur führt. Diese Studie untersucht die molekularen Mechanismen, die zu diesen Veränderungen führen, und stellt aktuelle Behandlungsstrategien vor, die darauf abzielen, die Hautalterung zu verhindern oder rückgängig zu machen.
Methodik
Die Autoren führten eine umfassende Literaturrecherche durch, um die aktuellen Erkenntnisse über die molekularen Mechanismen der Hautalterung und die wirksamen Behandlungsstrategien zusammenzufassen. Dabei wurden sowohl experimentelle Studien als auch klinische Untersuchungen berücksichtigt, um ein vollständiges Bild der Hautalterung und deren Behandlungsmöglichkeiten zu zeichnen.
Ergebnisse
Veränderungen bei der Hautalterung
Intrinsische Alterung:
Histologische Veränderungen: Intrinsische Hautalterung ist ein chronologisch physiologischer Veränderungsprozess. Die bemerkenswertesten histologischen Veränderungen treten in der Basalzellschicht auf. Mit zunehmendem Alter nimmt die Zellproliferation in der Basalschicht ab, wodurch die Epidermis dünner wird. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen Dermis und Epidermis verringert, was die Nährstoffversorgung der Epidermis einschränkt und die Proliferationsfähigkeit der Basalzellen weiter schwächt.
Zelluläre Seneszenz: Die reduzierte Proliferationsfähigkeit der Zellen, einschließlich Keratinozyten, Fibroblasten und Melanozyten, wird als zelluläre Seneszenz bezeichnet. Mit zunehmendem Alter steigt die Expression des Seneszenzmarkers β-Galactosidase in dermalen Fibroblasten und epidermalen Keratinozyten.
Veränderungen der Dermis: In der Dermis der intrinsisch gealterten Haut finden sich weniger Mastzellen und Fibroblasten sowie rarefizierte Kollagen- und elastische Fasern. Die Produktion von Typ-I-Prokollagen ist aufgrund einer Herunterregulierung des TGF-β/Smad-Signalwegs und des damit verbundenen Bindegewebswachstumsfaktors reduziert.
Extrinsische Alterung:
UV-bedingte Veränderungen: UV-Strahlung ist der Hauptfaktor für extrinsische Hautalterung und macht etwa 80 % der Gesichtsalterung aus. Im Gegensatz zur dünneren Epidermis bei intrinsisch gealterter Haut verdickt sich die UV-bestrahlte Epidermis. Die äußerste Schicht der Epidermis, das Stratum corneum, verdickt sich aufgrund einer beeinträchtigten Degradation der Korneozyten-Desmosomen.
Elastin und Kollagen: In UV-bestrahlten Hautbereichen nimmt die Produktion von Typ-VII-Kollagen, das an der dermal-epidermalen Verbindung verankert ist, ab. Dies trägt zur Faltenbildung bei, da die Verbindung zwischen Dermis und Epidermis geschwächt wird. In photo-gealterter Haut kommt es zu einer signifikanten Akkumulation abnormaler elastischer Fasern, ein pathologisches Phänomen, das als solare Elastose bezeichnet wird. UV-Bestrahlung erhöht die Expression von Elastin, gefolgt von Elastolyse, was zu einer schweren Ablagerung verkürzter elastischer Fasern führt.
Mikrovaskuläre Veränderungen: Mit zunehmendem Alter nimmt die Funktionalität der Mikrozirkulation ab. Dies ist auf eine endotheliale Dysfunktion zurückzuführen, die eine verringerte angiogenetische Kapazität, eine insuffiziente Expression von Adhäsionsmolekülen und eine beeinträchtigte vasodilatorische Funktion umfasst.
Molekulare Mechanismen in der Hautalterung
Oxidativer Stress: ROS spielen eine entscheidende Rolle bei den Veränderungen der extrazellulären Matrix sowohl bei der intrinsischen als auch bei der extrinsischen Hautalterung. ROS können durch verschiedene Quellen produziert werden, einschließlich der mitochondrialen Elektronentransportkette und UV-Strahlung, die die Aktivität von Rezeptor-Tyrosinkinasen erhöht und Signalwege aktiviert, die die Kollagenproduktion hemmen und die Transkription von Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) fördern.
DNA-Schäden: Langanhaltende UV-Bestrahlung erhöht DNA-Schäden und Mutationen, was zu vorzeitiger Hautalterung oder Karzinogenese führt. Insbesondere UV-B-Strahlen verursachen strukturelle Veränderungen in DNA-Nukleotiden, die nicht durch menschliche Zellen repariert werden können.
Telomerverkürzung: Telomere sind repetitive Nukleotidsequenzen, die die Enden von Chromosomen schützen. Mit jeder Zellteilung verkürzen sich die Telomere, was letztlich zur zellulären Seneszenz führt. Die Telomerase, ein Enzym, das Telomerwiederholungen hinzufügt, ist in der Hautalterung von besonderer Bedeutung. UV-Strahlung führt zu übermäßiger ROS-Produktion, was zu Telomer-Mutationen und weiterem Zelltod oder Seneszenz führen kann.
MikroRNA (miRNA) Regulation: miRNAs, eine Klasse nicht-kodierender RNAs, spielen eine Rolle bei der zellulären Seneszenz und der Alterung des Organismus. Beispielsweise verursacht miR-23a-3p zelluläre Seneszenz durch Targeting der Hyaluronsäure-Synthase 2 (HAS2), was zu einer reduzierten HA-Produktion führt.
Glykierung: „Advanced Glycation End-Products“ (AGE) entstehen durch die nicht-enzymatische Glykierung von Proteinen, Lipiden oder Nukleinsäuren, was deren normale Funktion beeinträchtigt. Glykiertes Kollagen ist hoch resistent gegen den Abbau durch MMPs und akkumuliert daher im Alter, was die Hautelastizität verringert.
Behandlungsstrategien
Antioxidantien: Antioxidantien wirken als Reduktionsmittel, die ROS neutralisieren können, um die Hautalterung zu lindern. Beispiele sind Vitamin C und E sowie antioxidative Enzyme wie Superoxid-Dismutase und Glutathion-Peroxidase. Pflanzliche Antioxidantien wie Epigallocatechin-Gallat (EGCG) aus grünem Tee zeigen ebenfalls vielversprechende Ergebnisse. Allerdings ist Vorsicht geboten, da übermäßige Supplementierung von Antioxidantien potenziell schädlich sein kann.
Stammzelltherapie: Die Transplantation von Fettgewebe oder „Adipose Derived Stem Cells“ (ADSCs) kann die Hautqualität verbessern und die Hautverjüngung fördern. ADSCs produzieren eine Reihe von Wachstumsfaktoren, die die Regeneration der Haut unterstützen. In klinischen Tests wurde gezeigt, dass autologer Fetttransfer die Alterung der Haut verjüngt und das Hautvolumen verbessert.
Retinoide: Chemisch ähnliche Substanzen wie Vitamin A, insbesondere Tretinoin, hemmen die Aktivität von „Activator-Protein-1“ (AP-1), wodurch die Expression von MMPs unterdrückt und der Abbau von Kollagen verhindert wird. Retinoide erhöhen auch die epidermale Dicke und die Produktion von Verankerungsfibrillen.
Hormontherapie: Hormontherapien wie die Hormonersatztherapie (HRT) verbessern die Hautdicke, den Kollagengehalt und die Elastizität und erhöhen die Hydratation. Allerdings gibt es Hinweise darauf, dass HRT das Risiko für die Entwicklung von Brustkrebs erhöhen kann.
Telomer-Modifikation: Die Aktivierung der Telomerase könnte theoretisch die Hautalterung rückgängig machen, birgt jedoch das Risiko einer erhöhten Karzinogenese, da die verlängerte Zellproliferation auch zu Hautkrebs führen kann.
Diätetische Einschränkungen: Eine Diät mir geringer Zuckeraufnahme und die Vermeidung von stark gegrillten, frittierten oder gebratenen Lebensmitteln können die Bildung von AGEs verringern. Einige Kräuter und Gewürze wie Zimt und Oregano sowie Verbindungen wie α-Liponsäure und Taurin können die Glykierung ebenfalls hemmen.
Relevanz für die klinische Praxis
Die Ergebnisse dieser Studie sind für die klinische Praxis von großer Bedeutung, da sie einen Einblick in die zugrunde liegenden Mechanismen der Hautalterung geben und wirksame Behandlungsstrategien aufzeigen. Durch die Anwendung von Antioxidantien, Stammzelltherapie und Retinoiden können dermatologische Behandlungen verbessert und die Hautalterung effektiv bekämpft werden. Darüber hinaus betonen die Autoren die Bedeutung präventiver Maßnahmen wie Sonnenschutz und eine gesunde Ernährung zur Vermeidung extrinsischer Hautalterung.
Fazit
Die Hautalterung ist ein komplexer Prozess, der durch eine Vielzahl von intrinsischen und extrinsischen Faktoren beeinflusst wird. Diese Studie hebt die Bedeutung der molekularen Mechanismen hervor und zeigt vielversprechende Behandlungsansätze auf, die darauf abzielen, die Hautalterung zu verlangsamen oder umzukehren. Weitere Forschung ist erforderlich, um diese Ansätze zu optimieren, neue Produkte und Wirkstoffe zu überprüfen und effektive Strategien zu entwickeln. Präventive Maßnahmen sollten weiterhin gefördert werden, um die Haut vor schädlichen äußeren Einflüssen zu schützen.
Auf einen Blick
Hautalterung wird durch intrinsische und extrinsische Faktoren verursacht.
Oxidativer Stress, DNA-Schäden, Telomerverkürzung, miRNA-Regulation, Glykierung und Entzündungsprozesse sind Schlüsselmechanismen.
Antioxidantien, Stammzelltherapie, Retinoide, Hormontherapie, Telomer-Modifikation und diätetische Einschränkungen sind wirksame Behandlungsstrategien.
Klinische Relevanz: Verbessertes Verständnis über die Ursachen von Hautalterung durch molekulare Einblicke und präventive Maßnahmen.
Quellenangabe
Zhang, S., & Duan, E. (2018). Fighting against Skin Aging: The Way from Bench to Bedside. Cell Transplantation, 27(5), 729-738. https://doi.org/10.1177/0963689717725755
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