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GD — Gesellschaft für Dermopharmazie e.V.

   
 

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Autorenbeitrag: hier...

Ausgabe März 2001


Dermokosmetik
Eingebunden in stufenförmige Testhierachie
Hautmodelle halten Einzug in Forschungsabteilungen der Kosmetikindustrie


Neue Methoden der biologischen und medizinischen Wissenschaft sind auch für die Kosmetikforschung interessant. Zu den epochalen Errungenschaften, die Einzug in einzelne Forschungsabteilungen der Kosmetikindustrie gehalten haben, gehören die In-vitro-Ganzhautmodelle. Hierbei handelt es sich um künstlich im Labor gezüchtete Hautstückchen, die analog zur menschlichen Haut aufgebaut sind. Am prominenten Beispiel der Hautalterung lässt sich zeigen, wie solche Modelle sinnvoll in eine Testhierarchie für kosmetische Wirkstoffe und Formulierungen eingebaut werden können.

Diese Testhierarchie durchlaufe im Schwarzkopf-Henkel-Forschungszentrum in Düsseldorf drei Stufen, erklärte Dr. Thomas Förster in einem Vortrag anlässlich der 4. Jahrestagung der GD Gesellschaft für Dermopharmazie im Mai letzten Jahres in Freiburg. Am Anfang der Testhierarchie stehe in seiner Firma das sogenannte Substanz-Screening mit schnell durchzuführenden Tests an einfachen Hautzellkulturen. In diesem Testraster würden aus einer Vielzahl potentieller Wirkstoffe die mit zu geringer Wirksamkeit ausgesondert. Um die Wirksamkeit der aktiven Stoffe unter realistischen Bedingungen zu untersuchen, kämen dann in der zweiten Stufe der Testhierarchie die neuen Ganzhautmodelle zum Einsatz. Schließlich erfolge in der dritten Stufe die dermatologische Prüfung im Verbraucherpanel.

Wirkstoff-Screening mit
Fibroblasten-Kulturen

Für Screening-Zwecke zur Prüfung von Einflüssen auf den Hautalterungsprozess böten sich, so Förster, vornehmlich Fibroblasten-Kulturen an. Fibroblasten könnten aus der Dermis entnommen und als einfaches Zellsystem in Monolayer-Kulturen weiter gezüchtet werden. Sie sind in der Dermis bekanntlich für die Kollagensynthese verantwortlich. Nach Aktivierung des entsprechenden Genabschnitts im Zellkern und Transkription der Information auf die m-RNA werden in den Ribosomen pro-alpha-Ketten hergestellt, die dann im Cytoplasma durch Prolylhydroxylase enzymatisch zu Prokollagen umgeformt werden. Prokollagen wird aus den Fibroblasten ausgeschleust und extrazellulär wiederum enzymatisch zu Tropikollagenfasern verändert. Letztere lagern sich schließlich zu den unlöslichen Kollagenfasern der extrazellulären Matrix aneinander.

Mehr Informationen, Abbildungen und Literaturangaben zu den erwähnten Ganzhautmodellen finden Sie in einem Autorenbeitrag von Förster, Jassoy, Petersohn, Schlotmann und Waldmann-Laue, der unter dem Titel ”Systematische Bewertung neuer Wirkstoffe und Kosmetika" in dieser Online-Fassung zu dieser Ausgabe von DermoTopics veröffentlicht wurde.

Wie Förster ausführte, könne dieser komplexe Prozess auf verschiedenen Ebenen durch kosmetische Wirkstoffe beeinflusst werden. Bekannt sei die Wirkung von Vitamin C auf die Prolylhydroxylase: Ohne Vitamin C komme die Kollagenproduktion zum Erliegen, was die Ursache für Skorbut sei. Doch auch andere Wirkstoffe könnten die Kollagensyntheserate beeinflussen. So sei bei den Untersuchungen in seinem Arbeitskreis aus einer Reihe verschiedener Weizen-, Milch- und Sojapeptide ein Cytokin aus der Sojapflanze identifiziert worden, das an vier Tage alten Fibroblasten-Kulturen eine Aktivierung der Proteinsynthese um 20 Prozent bewirkt habe.

Außer zum Studium der Kollagensynthese eigneten sich Fibrobasten-Kulturen auch zur Untersuchung bestimmter Photoalterungsprozesse bei der Entwicklung von Anti-aging-Produkten. So sei in diesem Modell zum Beispiel für Vitamin-A-palmitat und Antioxidantien wie Propylgallat eine Reduktion der sonnenlichtinduzierten Expression der kollagenabbauenden Metallomatrixproteasen nachgewiesen worden.

Untersuchungsmöglichkeiten
mit Ganzhautmodellen

Einfache Fibroblasten-Kulturen erlaubten zwar ein rasches und kostengünstiges Wirkstoff-Screening, doch seien die erhaltenen Ergebnisse aus mehreren Gründen nicht ohne weiteres auf die In-vivo-Situation übertragbar. Die Konzentrationsverhältnisse im Kulturmedium seien wegen des Fehlens der Hautbarriere nicht mit der realen Anwendungssituation vergleichbar. Außerdem könnten nur wasserlösliche oder wasserlöslich gemachte Stoffe untersucht werden, aber keine komplexen Cremeformulierungen. Schließlich blieben in diesem einfachen Modell sämtliche Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Hautabschnitten und -zelltypen unberücksichtigt.


Dr. Thomas Förster (links) und sein Team setzen
Ganzhautmodelle zur Charakterisierung kosmetischer
Wirkstoffe ein.


Bei dem verwendeten Ganzhautmodell entfielen all diese Unzulänglichkeiten. Kultivieren lasse sich dieses innerhalb von fünf Wochen durch sukzessives Züchten einer Dermis aus Fibroblasten und einer Epidermis mit Stratum corneum aus Keratinozyten. Nach der Kultivierung lebe das Modell mindestens vier Wochen nahezu unverändert weiter. In dieser Zeit könnten dann unter realistischen Bedingungen die erwähnten Wirksamkeitsprüfungen durchgeführt werden.

Für das im Fibroblasten-Experiment selektierte Sojapeptid konnte laut Försters Ausführungen im Ganzhautmodell nach zweiwöchiger Auftragung einer zehnprozentigen Gelformulierung eine Steigerung der Kollagensyntheserate um 37 Prozent gezeigt werden. Außerdem sei für dieses Cytokin eine mit drei Prozent zwar kleine, aber dennoch statistisch signifikante Stimulation der Hyaluronsäuresynthese nachgewiesen worden.


Bestätigung der Testergebnisse
unter In-vivo-Bedingungen

Wie Förster weiter ausführte, hätten In-vivo-Tests den stimulierenden Effekt des Cytokins auf die Hautzellen bestätigt. Als Beleg hierfür zitierte er eine klinische Studie, bei der im placebokontrollierten Halbseitenvergleich an zehn Probanden die Wirksamkeit einer Creme mit zwei Prozent des Cytokins im Augenfaltenbereich getestet wurde. Nach täglicher Behandlung über zwei Wochen wurden im Rahmen einer kosmetischen Operation Biopsien entnommen und biochemisch auf den Kollagen- und den Glucosamingehalt untersucht, der nach Angaben Försters durch die Behandlung um 29 beziehungsweise 20 Prozent zugenommen hatte.

Die Ergebnisse der biochemischen Untersuchungen seien schließlich in einer kontrollierten Gebrauchsstudie an 30 weiblichen Testpersonen überprüft worden. Hierbei wurde mittels FOITS (Fast Optical In-vivo Topography of the Skin) der Faltenstatus im Augenwinkelbereich evaluiert. Nach vierwöchiger Anwendung der Cytokin-Creme habe die Faltentiefe in diesem kritischen Bereich um durchschnittlich 16 Prozent abgenommen. Außerdem sei die Faltenglättung nach der Cremeanwendung auch visuell erkennbar gewesen und habe deshalb zu guten Noten bei der subjektiven Beurteilung durch die Probandinnen geführt.

Förster betonte, dass das Beispiel der cytokinhaltigen Anti-aging-Creme erkennbar mache, wie die neu etablierten Ganzhautmodelle mit dazu beitrügen, aussichtsreiche kosmetische Wirkstoffe und ihre Formulierungen umfassend zu charakterisieren. Insbesondere der Vergleich der In-vitro-Ergebnisse mit den In-vivo-Daten zeige, wie gut die Hautmodelle bereits die natürliche Situation nachahmten. (jk)

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