Messung der Effekte carotinoidfreier Nahrungsergänzungsmittel auf die radikalfangenden Eigenschaften der menschlichen Haut mittels Elektronenspinresonanz-Spektroskopie und Resonanz Raman-Spektroskopie: vergleichende Untersuchung von Vitamin C und einem Aroniabeerenpräparat

Abstract

Einleitung: Antioxidantien verhindern oxidative Gewebeschäden durch freie Radikale. Um ausreichend Antioxidantien bereitzustellen, müssen diese mit der Nahrung zugeführt werden. In dieser Studie wurden die Auswirkungen der Einnahme natürlicher und synthetischer Nahrungsergänzungsmittel auf die radikalfangenden Eigenschaften der Haut untersucht. Zugleich sollte die Anwendbarkeit der Elektronenspinresonanz-Spektroskopie als in-vivo Methode zu diesem Zweck überprüft werden. Ein bereits evaluiertes Messinstrument ist die Resonanz Raman Spektroskopie. Methoden: Im Rahmen klinischer Studien (inklusive der folgenden Studie) sowie in einer öffentlichen Freiwilligen- Aktion wurden bei 151 Personen die Carotinoidkonzentrationen der Haut mittels Raman Spektroskopiegemessen und persönliche Daten erhoben und statistisch ausgewertet. In einer klinischen Studie erhielten 44 gesunde Probanden von 20 bis 57 Jahren (Mittelwert (MW) 32J.) zwei Mal täglich für 28 Tage ein Nahrungsergänzungsmittel. Je 11 Probanden erhielten Placebo (Dextrosepulver), niedrigdosiertes Vitamin C-Pulver (125mg Vitamin C in Dextrose /Tag), Aronia- Pulver (800mg Aronia mit 40mg Vitamin C/ Tag), oder hochdosiertes Vitamin C-Pulver (225mg Vitamin C in Dextrose/ Tag). Das Aronia-Pulver und das niedrigdosierte Vitamin C Pulver wiesen die gleiche radikalfangende Kapazität auf. Diese wurde mit einer definierten Menge eines Testradikals in vitro geprüft und wird als RadicalProtectionFactor (RPF) beschrieben. Die zweite Vitamin C Probe besitzt einen 1.8-fach höheren RPF. Mittels Resonanz Raman Spektroskopie und Elektronenspinresonanz-Spektroskopie wurden die Carotinoidkonzentrationen und die radikalfangenden Eigenschaften der Haut zu Beginn und nach 28 Tagen ermittelt. 9 Probanden der niedrig-dosierten Vitamin C Gruppe wurden zusätzlich nach 14 Tagen gemessen. Alle Probanden erhielten zu allen Terminen einen Fragebogen, in dem Ernährungs- und Lebensgewohnheiten erfragt wurden. Ergebnisse: Durch alimentäre Substitution mit Vitamin C und dem Aronia-Misch-Produkt steigen die radikalfangenden Eigenschaften der Haut signifikant zum Vorniveau um 22% bzw. 23%. In der hochdosierten Vitamin C Gruppe ist ein signifikanter Anstieg um 37% zu verzeichnen. Innerhalb der Vitamin C Gruppe ist der Effekt der Substitution bereits nach 14 Tagen in voller Höhe messbar. Die Carotinoidkonzentrationen stiegen unter der Supplementation mit carotinoidfreien Antioxidantien nicht signifikant. Die Carotinoidkonzentrationen sind abhängig von Geschlecht, Alter und Rauchen. Frauen, Nichtraucher und Probanden unter 40 Jahren zeigen höhere Carotinoidwerte. Schlussfolgerung: Mit Hilfe der ESR-Spektroskopie konnte gezeigt werden, dass sowohl ein natürliches Mischpräparat, als auch reines synthetisches Vitamin C die radikalfangenden Eigenschaften der Haut in gleicher Weise erhöhen. Der RPF ist ein gutes Maß zur Evaluation der antioxidativen Potenz eines Präparates. Signifikante Erhöhungen der Carotinoidkonzentrationen nach Einnahme carotinoidfreier Antioxidantien konnten in dieser vierwöchigen Studie nicht nachgewiesen werden. Langzeiteffekte können aufgrund der kurzen Studiendauer nicht beurteilt werden.

Introduction: The antioxidative defense system of the skin prevents cell damage induced by free radicals. Dietary intake of antioxidants is important for the maintenance of this defense system. This study focusses on the effect of dietary supplementation on the radical scavenging activity in the human skin. The Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy is evaluated as an in- vivo measurement method. The Raman resonance spectroscopy is a valid method. Methods: In clinical studies (including the following study) and at a public exhibition 151 volunteers were measured with Raman spectroscopy and answered a cross-sectional survey. A statistical analysis was performed. In a clinical study 44 healthy volunteers aged between 20 and 57 years were administered with a dietary supplement for 28 days twice daily. Each group consisted of 11 volunteers; placebo (dextrose powder), low dose vitamin C (125mg Vitamin C/day), Aronia 800mg Aronia and 40mg vitamin C/day) or high dose vitamin C (225mg vitamin C/day). The Aronia supplement and the low dose vitamin C supplement had shown the same radical scavenging activity in a pre-clinical in-vitro investigation. The radical scavenging activity was tested with a defined amount of a test radical. The resulting parameter is called the Radical Protection Factor (RPF). In this investigation the high dose vitamin C supplement is 1.8 times more effective. At baseline and after 28 days of oral supplementation measurements were performed using Raman spectroscopy and Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy. Nine volunteers of the low dose vitamin C group were additionally measured after 14 days. All volunteers took part in a survey at the time of the measurements. Results: After 28 days of oral supplementation with vitamin C and the Aronia supplement the radical scavenging activity of the skin measured by Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy had increased significantly by 22% and 23%, respectively. The high dose vitamin C group showed a significant median increase by 37%. Within the low dose vitamin C group the effect is already seen after 14 days of supplementation. There was no significant enhancement of the carotenoid levels. In the cross-sectional investigations the amount of carotenoids in human skin showed to be dependent on gender, age and smoking habits. Women, non-smokers and volunteers below 40 years of age show higher carotenoid concentrations. Conclusion: Using the EPR spectroscopy it could be shown that both the natural Aronia/vitamin C mixture and the pure synthetic vitamin C supplement equally enhanced the radical scavenging activity of the skin. In this study the RPF showed to be suitable parameter of radical scavenging activity in-vitro. A significant enhancement of carotenoid levels was not observed. The study period had been too short to determine long-term effects.