Schädigung der Haarfollikel durch UV-Strahlen und die schützende Wirkung von Coffein

Durchgeführt im Monasterium Laboratory Skin & Hair research Solutions GmbH, Münster

Während die Auswirkungen von ultravioletter Strahlung (UV) auf die menschliche Haut bereits ausgiebig untersucht wurden und präventive Maßnahmen zum Schutz der Haut unter Sonneneinstrahlung allgegenwärtig sind, ist weitaus weniger bekannt zum Einfluss von UV-Strahlung auf die Funktionsfähigkeit der Haarfollikeln in der Haut.

Ziel dieser Untersuchung war es ein Modelsystem zu etablieren, in der Haarfollikel mit ihrem umgebenden Hautgewebe (full thickness scalp skin) als funktionsfähiges Organ (ex vivo) kultiviert wurden und die Schädigung der Haarfollikel durch die Anwendung von ultravioletter Strahlung (UV) bestimmt wurde. Hierbei war die Intensität der angewendeten UVA-Strahlung (320-400 nm) und UVB-Strahlung (280-320 nm) vergleichbar mit Sonnenlichtexpositionen im Juli in Europa.  

Im weiteren Verlauf dieser Untersuchung sollte der positive Einfluss von Coffein auf UV-geschädigte Haarfollikel nachgewiesen werden.

Methoden

Für die Untersuchung wurden humane Hautbiopsien mit terminalen Haarfollikeln 3 Tage lang mit bzw. ohne Coffein (0,1%) kultiviert. Anschließend wurden die Biopsien mit unterschiedlichen Intensitäten von UVA- und UVB-Strahlung behandelt und erneut 3 Tagen mit bzw. ohne Coffein (0,1%) kultiviert. Die niedrige UV-Dosierung korrespondierte mit einer vergleichbaren Sonnenlichtexposition von ca. 30 Minuten im Juli in Europa (Frankreich bzw. Deutschland) wobei die hohe Dosierung einer Sonnenlichtexposition von mehr als 60 Minuten entsprach.

Ergebnisse

Vergleichbar mit vorherigen Untersuchungen hatte die UV-Strahlung großen Einfluss auf die Schädigung der obersten Hautschicht (Epidermis) sowie die generelle Schädigung der Haut. Die Behandlung mit niedriger und hoher UV-Dosierung führte ebenfalls zu oxidativen DNA- und Zell-Schäden (Zytotoxizität) in den Haarfollikeln. Weiterhin wurde die Proliferation der hornbildenden Zellen (Keratinozyten) der Haarmatrix (HM) sowie der äußeren Haarwurzelscheide (ORSK) verringert, der Zelltod häufiger ausgelöst sowie der Übergang in die inaktive Haarwachstumsphase (katagen) initiiert. Hierbei hatte die höhere UV-Dosierung jeweils deutlich stärkere Schäden zur Folge und erreichte weitaus tiefere Bereiche der Haarfollikel.

Interessanterweise führte die topische Applikation von Coffein zur Reduktion der UV-induzierten zytotoxischen Zellschäden sowie zur Verringerung der Zelltodrate der hornbildenden Zellen (Keratinozyten) aus der Haarmatrix (HM) sowie aus der äußeren Haarwurzelscheide (ORSK). Gleichzeitig wurde der Übergang in die inaktive Haarwachstumsphase (katagen) gehemmt.

Zusammenfassung

Die Ergebnisse dieser Untersuchung verdeutlichen die negativen Auswirkungen von UV-Strahlung auf die Haut sowie zum ersten Mal auch die nachgewiesenen UV-induzierten Schädigungen der Haarfollikel. Demzufolge sollten nicht nur präventive Maßnahmen zum Schutz der Haut, sondern insbesondere auch der Haarfollikel ergriffen werden, um UV-Schäden am Körper und auf dem Kopf zu vermeiden. Im Rahmen dieser Untersuchung konnte ebenfalls zum ersten Mal gezeigt werden, dass Coffein den UV-induzierten Schäden im Haarfollikel entgegenwirken kann und als Ergänzung in Sonnenschutzprodukten hilfreich sein könnte.   

J. Gherardini, J. Wegner, J. Chéret, S. Ghatak, J. Lehmann, M. Alam, F. Jimenez, W. Funk, M. Böhm, N. Botchkareva, C. Ward, R. Paus, M. Bertolini, In J Cosm Sci,2019