In vivo- und ex vivo-Bestimmung der kutanen radikalfangenden Eigenschaften einer hyperforinhaltigen Hautcreme mittels eines L-Band Elektronen-Spin- Resonanz-Spektrometers und Messung der Cremewirkung auf die extrazelluläre Lipidmatrix

Abstract

Freie Radikale sind ein wichtiger Bestandteil multipler Stoffwechselreaktionen, die in Wechselwirkung mit dem antioxidativen Netzwerk stehen. Bei Homöostasestörungen zu Gunsten der freien Radikale besteht jedoch ein erhöhtes Risiko für Zell- und Molekülschädigungen mit beispielsweise daraus resultierender vorzeitiger Hautalterung und maligner Zellentartung. Ziel dieser Arbeit war es, die kutane radikalprotektive Wirkung einer hyperforinhaltigen Hautcreme im Vergleich zur Placebocreme und der unbehandelten Haut unter Stressinduktion durch in situ VIS-/NIR-Bestrahlung zu untersuchen und eine reproduzierbare nicht-invasive Messmethodik zu entwickeln. Als Messinstrument diente das L-Band-ESR-Spektrometer. Die Studiendurchführung erfolgte ex vivo an Schweineohrhaut (n=9) und erstmalig in vivo an humaner Haut (n=11) jeweils unter Messung des Cremesoforteffektes und der in vivo Langzeitwirkung nach 4 Wochen Cremeapplikation. Außerdem erfolgte eine optische Messung der Absorptions- und Streueigenschaften der Testcremes mit Hilfe eines Zweistrahlspektrometers mit einer Ulbrichtkugel. Zur Untersuchung des Einflusses der VIS-/NIR-Bestrahlung und der hyperforinhaltigen Hautcreme auf die Lipidzusammensetzung des Stratum corneums wurde bei den in vivo Messungen vor und nach der Bestrahlung eine Extraktion und anschließende externe Analyse der Lipide durchgeführt. Nach einmaliger Cremeapplikation zeigte sich in vivo eine signifikant niedrigere Radikalbildung in den mit den Testcremes behandelten Hautarealen im Vergleich zur unbehandelten Haut. Zwischen den mit Placebo- und Verumcreme behandelten Hautarealen war kein signifikanter Unterschied erruierbar. Es wird vermutet, dass der radikalprotektive Soforteffekt am ehesten durch die hohe Streuungseigenschaft der Testcremes bedingt ist. Bei den ex vivo Messungen und nach der in vivo Langzeitanwendung der Cremes, wurde in der verumbehandelten Haut sowie weniger stark ausgeprägt auch in der placebobehandelten Haut eine signifikant niedrigere Radikalbildung als in der unbehandelten Haut gemessen. Die Radikalbildung war in vivo höher als ex vivo und die Kinetik unterschiedlich. Auf den mit Creme behandelten Hautarealen war vor allem nach einmaliger Cremeapplikation, aber auch nach Langzeitcremeanwendung, im Vergleich zur unbehandelten Haut eine Erhöhung der Lipidkonzentration der meisten getesteten Hautlipiden zu beobachten, jedoch nur in wenigen Fällen signifikant. Zwischen den mit Verum- und Placebocreme behandelten Arealen zeigte sich dabei kein signifikanter Unterschied. Eine Reduktion der Lidpidkonzentration wurde bei der Lipidvorstufe Squalen in der Verumcreme- und Placebocreme-Gruppe nach der Langzeitcremeanwendung gemessen. Nach VIS-/NIR- Bestrahlung waren nur in Visite 2 wenige signifikante Änderungen der Lipidkonzentrationen erruierbar. Demnach zeigten beide Testcremes einen positiven Effekt auf die extrazelluläre Lipidkonzentration und damit auf den Hautbarriereschutz, wobei der Wirkstoff Hyperforin von geringerer Relevanz zu seien scheint. Bezüglich der radikalprotektiven Eigenschaften weisen beide Testcremes einen guten Soforteffekt auf und insbesondere die hyperforinhaltige Verumcreme auch nach Langzeitanwendung einen deutlichen Radikalschutz.

It is well known that an excess of free radicals involves an increased risk of cellular and molecular damage, which can, inter alia, result in premature skin aging or even cancer. The aim of this work was to study the cutaneous radical protective effect of a hyperforin-rich cream in comparison to a placebo cream and to untreated skin by using an L-Band-EPR spectrometer and to develop a non-invasive method. The free radicals were induced by in situ VIS-/NIR- irradiation. The measurements were conducted ex vivo on excised porcine skin (n=9), and for the first time in vivo on human skin (n=11) by examining the immediate effect of the creams in vivo and ex vivo as well as their long-term effect after 4 weeks of application in vivo. Furthermore, the optical properties of the creams were determined. In addition, lipid was extracted from the SC prior and subsequent to irradiation during the in vivo tests. Afterwards, the lipid was analyzed by AMD-HPTLC. The in vivo measurements following a single application of the test creams showed a significantly lower radical production in the cream-treated skin than in the untreated skin. As no significant difference between the radical production in the placebo cream and verum cream-treated skin could be detected, the immediate radical protective effect is supposed to have been caused by the optical properties of the creams. The results of the long-term in vivo measurements and the ex vivo tests disclosed in the verum cream-treated skin and, although less pronounced, in the placebo cream-treated skin a significantly reduced radical production in comparison to the untreated skin. The radical production was in vivo higher than ex vivo and the kinetics differed. In the case of the cream treated skin areas, an increased lipid concentration was measurable for the majority of the tested skin lipids in comparison to the untreated skin, although stronger after a single cream application than after long-term cream application. However, only a few significant differences were detected. No significant differences were found between the placebo cream and verum cream-treated skin. After the VIS-/NIR-irradiation, only at visit 2 significant differences were measurable. To conclude, both test creams showed a positive effect on the extracellular lipids and thus also on the skin barrier protection, with hyperforin obviously being of minor relevance in this respect. Both test creams showed an immediate radical-protective effect, with specifically the hyperforin-rich verum cream proving to efficiently reducing radicals also after long-term application.