April 27, 2023

UV und das Mikrobiom der Haut

Das Hautmikrobiom hat aufgrund seiner Rolle für die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden in den Bereichen Schönheitspflege und Körperpflege zunehmend an Aufmerksamkeit gewonnen und könnte nun auch in der Sonnenpflege eine neue Rolle spielen.

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Das Hautmikrobiom hat aufgrund seiner Rolle für die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden zunehmend an Aufmerksamkeit in der Schönheits- und Körperpflege gewonnen und könnte nun auch zu einem neuen Bereich in der Sonnenpflege werden.

Indem es eine Schutzbarriere auf unserer Haut bildet, bietet das Mikrobiom eine erste Verteidigungslinie gegen externe Stressfaktoren, einschließlich UV-Strahlung [1]. Die Sonnenpflege und die Verwendung von UV-Filtern ist jedoch ein Bereich der Körperpflege, in dem mehr Arbeit erforderlich ist, um die Beziehung zum Hautmikrobiom zu verstehen.

Bei dsm-firmenich haben wir diesen Bedarf erkannt und die erste klinische Studie durchgeführt, die die Vorteile von UV-Filtern für das Hautmikrobiom bei UV-Exposition untersucht. Unser Expertenteam für Photoprotektion bestätigt nicht nur einen Einfluss der UV-Strahlung auf die Zusammensetzung des Mikrobioms, sondern zeigt auch als erstes einen aktiven Nutzen der Anwendung von Sonnenschutzmitteln für das Mikrobiom der Haut und seine Schutzfunktion. In diesem Zusammenhang identifizierten wir Lactobacillus crispatus als einen der Hauptakteure im Mikrobiom der UV-bestrahlten Haut - eine neue und aufregende Entdeckung für den Bereich des Hautmikrobioms.

Wir haben auch die damit verbundenen Vorteile für die Verbraucher untersucht: UV-Filter, die die Populationen von L. crispatus unterstützen, können dazu beitragen, die natürliche Widerstandsfähigkeit der Haut nach einer UV-Exposition zu erhalten und zu stärken.

Für die Entwickler von Sonnenschutzmitteln fließen diese Erkenntnisse in die Identifizierung von UV-schützenden Inhaltsstoffen ein, die für hautresilienzstärkende Formulierungen verwendet werden können - einschließlich einer Auswahl an mikrobiomfreundlichen, zertifizierten PARSOL® UV-Filtern.

Im Folgenden gehen wir näher auf dieses Thema ein, einschließlich der Ergebnisse unserer Studie und der wichtigsten Schlussfolgerungen für Entwickler von UV-geschützten Körperpflegeprodukten.

Was ist das Mikrobiom der Haut und wie wird es durch UV-Strahlung beeinflusst?

Das Hautmikrobiom ist eine vielfältige Gemeinschaft von Mikroorganismen, einschließlich Bakterien, Pilzen und Viren, die sich auf der menschlichen Haut befinden (Abb. 1) [2].

Diese Mikroorganismen und ihre Wechselwirkungen mit der Umwelt spielen eine entscheidende Rolle für die Gesundheit unserer Haut und unser allgemeines Wohlbefinden - zum Beispiel, indem sie unsere Haut vor potenziellen Krankheitserregern abschirmen und so unsere Hautschutzbarriere und unser Immunsystem unterstützen [3].

In dem Maße, wie unser Verständnis dieses komplexen Ökosystems gewachsen ist, haben wir auch erkannt, wie der Schutz des Hautmikrobioms zu einer gesünderen Haut beitragen kann. Die Aufrechterhaltung eines ausgewogenen, gesunden Mikrobioms ist für diese Dynamik von entscheidender Bedeutung, wobei sowohl Quantität als auch Qualität wichtig sind. Das Mikrobiom der Haut passt sich an innere und äußere Faktoren wie Alter, Lebensstil und Umwelt an. Da das Mikrobiom an der Grenze zwischen Individuum und Umwelt angesiedelt ist, wird das Mikrobiom der Haut eindeutig von Umweltfaktoren beeinflusst [4].

Für den Zusammenhang zwischen UV-Strahlung und dem Hautmikrobiom gibt es nur wenige Belege. So wurde beispielsweise gezeigt, dass erythemwirksame UV-Bestrahlungsdosen einen Einfluss auf die bakterielle Zusammensetzung der Probanden haben [5] und dass die zelluläre und immunologische Reaktion auf UV von einem intakten Hautmikrobiom abhängt [6]. Mehrere UV-Filter wurden auch in der Industrie getestet und es hat sich gezeigt, dass sie keine nachteiligen Auswirkungen auf das Hautmikrobiom haben, aber in keiner Studie wurde dieser Zusammenhang vollständig untersucht oder geprüft, ob UV-Filter einen aktiven Nutzen für das Hautmikrobiom haben könnten.

Wir haben erkannt, dass es notwendig ist, die Auswirkungen der UV-Exposition auf das Hautmikrobiom und die potenziellen Vorteile von UV-Filtern besser zu untersuchen, und haben daher eine bahnbrechende klinische Studie zur Erforschung dieser Zusammenhänge konzipiert und durchgeführt.

Abb. 1 | Das Mikrobiom der Haut. Die vielfältige Gemeinschaft von Mikroorganismen, die auf der Oberfläche unserer Haut leben - darunter Bakterien und Pilze. Bakterien sind die am häufigsten vorkommenden Mikroorganismen auf der Haut. Die Zusammensetzung der Bakterien hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. von der Körperstelle und den feuchten, trockenen oder fettigen Hautbedingungen. Die Abbildung wurde von Byrd et al. [2] übernommen.

Pilotversuch von dsm-firmenich für UV und das Hautmikrobiom

Die beiden Hauptziele der klinischen Pilotstudie waren:

1. Bewertung der Auswirkungen von erythematischer UV-Exposition auf das Hautmikrobiom
2. Feststellung, ob Sonnenschutzmittel eine schützende Wirkung auf das Mikrobiom der UV-exponierten Haut haben

Wir wählten ein Studiendesign mit 10 weiblichen Probanden, die jeweils Hautproben von vier Hautzonen auf dem oberen mittleren Rücken zur Verfügung stellten, d.h. unbehandelt/unbelichtet, unbehandelt/belichtet, Placebo und SPF20-behandelt auf belichteter Haut. Berücksichtigt wurden die Zeitpunkte unmittelbar vor und 2 Stunden nach der erythematösen UV-Exposition (2 Minimal Erythema Doses). Hautabstrichproben wurden auf Veränderungen in der Zusammensetzung des Hautmikrobioms untersucht.

(i) Veränderung der Vielfalt des Hautmikrobioms
Die Analyse der Sequenzierung der Hautproben zeigte, dass sowohl die UV-Bestrahlung als auch die Behandlung einen deutlichen Einfluss auf die relative Häufigkeit und Vielfalt der verschiedenen Bakterien im Hautmikrobiom hatten (Abb. 2).

Abb. 2 | Deutliche Veränderungen in der globalen Diversität innerhalb des Hautmikrobioms nach UV-Bestrahlung und Behandlung. Relative Häufigkeit und Vielfalt der bakteriellen Zusammensetzung des Probanden V1 nach Bedingungen

(ii) Schutz von Lactobacillus crispatus
Innerhalb der sehr vielfältigen Hautmikrobiom-Gemeinschaft identifizierten wir die Bakterienart Lactobacillus crispatus, die nach UV-Exposition leicht reduziert und gleichzeitig durch die Sonnenschutzbehandlung geschützt wurde.

Laktobazillen sind eine Gruppe von Milchsäure produzierenden Bakterien, die als Schlüsselkomponente der angeborenen Immunreaktion anerkannt sind und bekanntermaßen für die menschliche Gesundheit von Vorteil sind [7]. Laktobazillen sind der Schlüssel zur Aufrechterhaltung eines stabilen und sauren Milieus und tragen dadurch zur Erhaltung der Barrierefunktion und der Widerstandsfähigkeit der Haut bei. Laktobazillen tragen auch dazu bei, das allgemeine Gleichgewicht der mikrobiellen Gemeinschaft aufrechtzuerhalten und schützen vor Krankheitserregern und Infektionen der Haut.

L. crispatus ist eine Art von Lactobacillus Bakterien, die bereits als wichtiges Mitglied des vaginalen und intestinalen Mikrobioms identifiziert wurden [8, 9], über deren Dynamik auf der Haut jedoch wenig bekannt ist [10, 11]. L. crispatus war in unserer Studie die am häufigsten vorkommende Lactobacillus Spezies auf der Haut, und wir gehören zu den ersten, die das Potenzial von L. crispatus als relevantes Mitglied des natürlichen Hautmikrobioms identifizieren. Wir haben gesehen, dass sich die relative Häufigkeit von L. crispatus im UV-bestrahlten Hautmikrobiom signifikant verändert hat (Abb. 3). Wir fanden heraus, dass die UV-Exposition die Häufigkeit von L. crispatus in vivo verringerte, was bestätigt, dass UV-Strahlung in der Tat Ungleichgewichte im Hautmikrobiom verursachen kann, was sich möglicherweise auf die Hautgesundheit auswirkt. Darüber hinaus wurde in vivo ein aktiver Nutzen des UV-Schutzes festgestellt, wobei das SPF 20 Sonnenschutzmittel die UV-induzierte Verringerung von L. crispatus verhinderte.

Abb. 3 | Relative Abundanz von L. crispatus nach Bestrahlung und Behandlung. Mit Hilfe der Sequenzierungsanalyse konnten wir Veränderungen in der relativen Häufigkeit von L. crispatus zwischen Kontroll-, UV-bestrahlten und mit Sonnenschutzmittel behandelten Proben feststellen.

Nach der Beobachtung, dass bestimmte Mikroorganismen wie L. crispatus vom UV-Schutz profitieren können, führten wir weitere In-vitro-Experimente durch, die unsere Ergebnisse bestätigten. Darüber hinaus konnten wir einen aktiven Nutzen von selektiven UV-Filtern für nützliche Bakterien feststellen:

PARSOL® 340, PARSOL® ZX, PARSOL® 1789 und PARSOL® EHT schützten wirksam L. crispatus reichlich vor UV-Strahlung.

Wir haben auch festgestellt, dass eine intelligente PARSOL® Filterkombination, z. B. mit unseren mikrobiomfreundlichen zertifizierten* UV-Filtern PARSOL®1789, PARSOL® Shield und PARSOL® EHT, eine Maximierung des Lichtschutzfaktors ermöglicht, während der Schutz der symbiotischen Bakterienarten erhalten bleibt, um die Widerstandsfähigkeit der UV-exponierten Haut zu stärken.

Darüber hinaus haben wir in vitro gesehen, dass die im Rahmen des Tests verwendeten UV-Filter ein selektives Schutzverhalten zeigten: Populationen von L. crispatus oder Staphylococcus epidermidis, die als eine weitere nützliche Referenzspezies angesehen wurde, wurden durch UV-Filter unterstützt; im Gegensatz dazu haben wir beobachtet, dass das Wachstum von Cutibacterium acnes durch bestimmte UV-Filter abgeschwächt werden konnte.

C. acnes ist ein Hauptbestandteil des Hautmikrobioms, wird aber häufig mit der Entwicklung von entzündlicher Akne in Verbindung gebracht, wenn das Hautmikrobiom unausgewogen ist und zu viele komedogene Inhaltsstoffe verwendet werden [12-14]. Wir konnten feststellen, dass C. acnes Population durch ausgewählte UV-Filter - wie PARSOL® 1789, PARSOL® EHS und PARSOL® 340 - reduziert werden konnte, während gleichzeitig das Gleichgewicht durch die Unterstützung von Populationen anderer Bakterien wie S. epidermidis erhalten blieb.

Diese Ergebnisse legen die gezielte Verwendung dieser Filter für Sonnenschutzformulierungen nahe, die speziell für zu Akne neigende Haut entwickelt wurden.

Was bedeuten diese Ergebnisse für die Verbraucher und die Entwickler von Sonnenschutzmitteln?

(i) Stärkung der natürlichen Widerstandsfähigkeit der Haut
Bei dsm-firmenich beobachten wir eine wachsende Vorliebe der Verbraucher für Produkte, die die natürlichen Eigenschaften der Haut unterstützen und verbessern. Unsere Studie geht auf dieses Bedürfnis der Verbraucher ein, indem sie einen klaren Nutzen für die Haut herausstellt.

Wir haben gezeigt, dass eine Auswahl von UV-Filtern nicht nur vor schädlicher UV-Strahlung schützt, sondern auch die natürliche Widerstandsfähigkeit der Haut erhöht, indem sie das Überleben nützlicher Bakterien im Hautmikrobiom schützt. Die Verwendung von Sonnenschutzmitteln mit einer geeigneten Filterkombination kann daher die Gesundheit der Haut unterstützen. Es trägt zur Erhaltung der Hautstruktur und -funktion bei, indem es die natürliche Funktion des Hautmikrobioms bewahrt. Diese erhöhte Widerstandsfähigkeit kann auch dazu beitragen, vor den schädlichen Folgen von Umweltstressoren wie UV-Strahlung zu schützen und die Auswirkungen der Hautalterung zu verzögern bzw. ihnen entgegenzuwirken [15].

(ii) Auswahl und Formulierung von UV-Filtern für Sonnenschutzmittel
Die Ergebnisse der Studie wurden nicht nur in ein neues Forschungsgebiet eingeführt, sondern auch in zwei Patentanmeldungen umgesetzt. Unsere Erkenntnisse helfen den Entwicklern von Sonnenschutzmitteln, Formulierungen mit zusätzlichem Differenzierungspotenzial auf dem Markt zu entwickeln, das durch die Wahl ausgewählter PARSOL® UV-Filter entsteht.

Durch unsere Arbeit geben wir auch Empfehlungen, welche UV-Filter am besten für die Gesundheit der Haut geeignet sind (Abb. 4) und ein gesundes Hautmikrobiom unterstützen.

Abb. 4 | Empfohlene UV-Filter und Kombinationen zur Unterstützung von Lactobacillus crispatus und zur Kontrolle von C. acnes

Wenn Sie sich für die Verwendung dieser Filter in einer Sonnenpflegeformulierung entscheiden, stellen wir Formulierern zusätzlich Hilfsmittel zur Verfügung, um die Vorteile des Hautmikrobioms im Endprodukt zu fördern - einschließlich Formulierungsanleitungen zur Unterstützung der Formulierung mikrobiomfreundlicher Produkte auf der Grundlage unserer langjährigen Erfahrung in diesem Bereich.

Zur Unterstützung eines mikrobiomfreundlichen Claims können Formulierer zum Beispiel zertifizierte mikrobiomfreundliche* Filter aus dem dsm-firmenich PARSOL® Portfolio verwenden, wie PARSOL® 1789, PARSOL® Shield und PARSOL® EHT. Wir bieten auch Flor'Active Defense SPF 30 an - eine erstmals auf dem Markt erhältliche, zertifizierte mikrobiomfreundliche* Sonnenschutzformulierung, die nachweislich die mikrobielle Vielfalt der Haut respektiert, vor UV-Strahlung schützt und die Hautgesundheit unterstützt (Abb. 5).

Abb. 5 | Flor'Active Defense SPF 30 - eine erste zertifizierte mikrobiomfreundliche Sonnenschutzformulierung auf dem Markt.

Für weitere Informationen über die Studie oder für Unterstützung bei UV-Filtern und Formulierungen wenden Sie sich bitte an oder an.

Weitere Informationen über das Hautmikrobiom finden Sie in unserem Secret Life of Skin content hub.

Referenzen

Callewaert, C. et al. Das Mikrobiom der Haut und sein Zusammenspiel mit der Umwelt. Am. J. Clin. Dermatol. 21, 4-11 (2020).

1. Patra, V., I. Gallais Serezal, und P. Wolf, Potential of Skin Microbiome, Pro- and/or Pre-Biotics to Affect Local Cutaneous Responses to UV Exposure. Nährstoffe, 2020. 12(6).

2. Byrd, A.L., Y. Belkaid, und J.A. Segre, Das Mikrobiom der menschlichen Haut. Nat Rev Microbiol, 2018. 16(3): p. 143-155.

3. Flowers, L. und E.A. Grice, Die Mikrobiota der Haut: Abwägung von Risiko und Ertrag. Cell Host Microbe, 2020. 28(2): p. 190-200.

4. McCall, L.I., et al., Home chemical and microbial transitions across urbanization. Nat Microbiol, 2020. 5(1): p. 108-115.

5. Burns, E.M., et al., Ultraviolette Strahlung, sowohl UVA als auch UVB, beeinflusst die Zusammensetzung des Hautmikrobioms. Exp Dermatol, 2019. 28(2): p. 136-141.

6. Patra, V., et al., Skin Microbiome Modulates the Effect of Ultraviolet Radiation on Cellular Response and Immune Function. iScience, 2019. 15: p. 211-222.

7. Wang, S., et al., Antimicrobial Compounds Produced by Vaginal Lactobacillus crispatus Are Able to Strongly Inhibit Candida albicans Growth, Hyphal Formation and Regulate Virulence-related Gene Expressions. Front Microbiol, 2017. 8: p. 564.

8. Lepargneur, J.P., Lactobacillus crispatus als Biomarker für den gesunden Vaginaltrakt. Ann Biol Clin (Paris), 2016. 74(4): p. 421-7.

9. Dempsey, E. und S.C. Corr, Lactobacillus spp. for Gastrointestinal Health: Aktuelle und zukünftige Perspektiven. Front Immunol, 2022. 13: p. 840245.

10. Delanghe, L., et al., The role of lactobacilli in inhibiting skin pathogens. Biochem Soc Trans, 2021. 49(2): p. 617-627.

11. Lebeer, S., et al., Selective targeting of skin pathobionts and inflammation with topically applied lactobacilli. Cell Rep Med, 2022. 3(2): p. 100521.

12. Conforti, C., et al., Topische Dermokosmetika und Akne vulgaris. Dermatol Ther, 2021. 34(1): p. e14436.

13. Lee, Y.B., E.J. Byun, and H.S. Kim, Potential Role of the Microbiome in Acne: Ein umfassender Überblick. J Clin Med, 2019. 8(7).

14. Dagnelie, M.A., et al., Decrease in Diversity of Propionibacterium acnes Phylotypes in Patients with Severe Acne on the Back. Acta Derm Venereol, 2018. 98(2): p. 262-267.

15. Kim, H.J., et al., Aged related human skin microbiome and mycobiome in Korean women. Sci Rep, 2022. 12(1): p. 2351.

Vorgestellte Formulierungen

Flor'Active Defense Feuchtigkeitscreme SPF 30 Formulierung

Eine mikrobiomfreundliche Feuchtigkeitscreme mit einem milden Konservierungssystem, das über den UV-Schutz hinaus zusätzliche Eigenschaften zur Stärkung der Hautbarriere bietet.

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