Die Lipide, welche die Haut wasserdicht machen, werden in der Hornschicht von Enzymen zusammengefügt, und diese Enzyme haben ihre optimale Aktivität im sauren Milieu. Steigt der pH-Wert an der Oberfläche, beobachtet die Forschung eine langsamere Regeneration der Barriere und eine weniger kohäsive Hornschicht.
Dieser Mechanismus erklärt zu einem grossen Teil, warum die natürliche Säure der Haut die Forschenden so sehr interessiert. Er spielt sich im Massstab von wenigen Mikrometern ab, in den oberflächlichsten Schichten der Epidermis.
Der Kitt der Hornschicht
Die Hornschicht wird oft mit einer Mauer verglichen. Die Ziegel sind die Korneozyten, abgeflachte, mit Keratin gefüllte Zellen. Der Kitt ist eine Ansammlung von Lipiden, die in feinen Lamellen zwischen diesen Zellen angeordnet sind.
Dieser Kitt vereint drei Lipidfamilien: Ceramide, Cholesterin und freie Fettsäuren. In übereinanderliegenden Schichten organisiert, bremsen sie die Verdunstung von Wasser und bilden den wesentlichen Teil der Permeabilitätsbarriere.
Lipide, die als Vorstufen angeliefert werden
Diese Lipide beginnen ihre Existenz als Vorstufen. Die Zellen der Epidermis produzieren sie und speichern sie in kleinen Organellen, den lamellären Körperchen. In dem Moment, in dem sich die Zelle in einen Korneozyten umwandelt, gibt sie diesen Inhalt in den Raum zwischen den Zellen frei.
Die Vorstufen müssen dann an Ort und Stelle umgewandelt werden. Mehrere Enzyme übernehmen diese Aufgabe:
- die β-Glucocerebrosidase wandelt Glucosylceramide in Ceramide um;
- die saure Sphingomyelinase wandelt Sphingomyelin in Ceramide um;
- eine sekretorische Phospholipase setzt Fettsäuren aus Phospholipiden frei.
Ohne diesen Schritt bleiben die Lamellen unreif. Forschende haben die β-Glucocerebrosidase auf der Haut von Mäusen blockiert. Die Glucosylceramide sammelten sich an, unreife Membranstrukturen blieben zwischen den Zellen bestehen und die Barrierefunktion nahm allmählich ab. Der Effekt war nach dem Absetzen des Hemmstoffs reversibel (Holleran et al., 1993).
Ein Optimum bei saurem pH
Diese Enzyme der Lipidreifung haben eine optimale Aktivität bei saurem pH. Besonders gut dokumentiert ist dies für die β-Glucocerebrosidase (Mauro et al., 1998). Die saure Sphingomyelinase arbeitet, wie ihr Name sagt, ebenfalls im sauren Milieu. Ihre Aktivität nimmt ab, wenn die Hornschicht neutralisiert wird (Hachem et al., 2005).
Die Säure der Hornschicht erscheint so als Arbeitsbedingung für diese Enzyme.
Was geschieht, wenn der pH-Wert steigt
Experimentelle Studien an der Haut von Mäusen haben beobachtet, was mit diesen Enzymen geschieht, wenn man den pH-Wert der Hornschicht erhöht. Die Aktivität der β-Glucocerebrosidase nimmt ab, und die Reparatur der Barriere beginnt bei neutralem oder alkalischem pH langsamer (Mauro et al., 1998; Hachem et al., 2003). Hält die Erhöhung an, werden die β-Glucocerebrosidase und die saure Sphingomyelinase schliesslich von anderen Enzymen der Hornschicht, den Serinproteasen, abgebaut (Hachem et al., 2005).
Die Folgen für den Zusammenhalt der Hornschicht werden im Artikel «Was an der Hautoberfläche geschieht, wenn ihr pH-Wert steigt» ausführlich beschrieben.
Was diese Arbeiten aussagen lassen
Diese Ergebnisse stammen vor allem aus Tiermodellen, mit chemischen Mitteln, die den pH-Wert stark erhöhen sollen. Sie beschreiben einen Mechanismus. Sie messen nicht die Wirkung einer bestimmten Dusche oder eines bestimmten Reinigungsmittels bei einer Person.
Sie beleuchten jedoch eine Beobachtung, die beim Menschen gemacht wurde. In einer Studie mit 330 Freiwilligen wiesen Hautpartien, deren Oberflächen-pH unter 5 lag, bessere Barriere- und Hydratationsparameter auf als die übrigen (Lambers et al., 2006). Der Zusammenhang zwischen Oberflächensäure und Barrierequalität ist also kohärent, vom Enzym bis zur gesamten Haut.
Eine tägliche Arbeit
Die Hautbarriere erneuert sich ständig. Sie wird jeden Tag von diesen Enzymen aufgebaut, Schicht um Schicht, im sauren Milieu der Hornschicht.
Im Alltag begrenzt eine massvolle Reinigung die Schwankungen dieses Milieus: lauwarmes Wasser, kurzes Waschen, sorgfältiges Abspülen.
Dieser Artikel ist Teil der PHYTO 5 Bibliothek.
Quellen
- Hachem JP, Crumrine D, Fluhr J, Brown BE, Feingold KR, Elias PM. pH directly regulates epidermal permeability barrier homeostasis, and stratum corneum integrity/cohesion. Journal of Investigative Dermatology. 2003;121(2):345-353. DOI : 10.1046/j.1523-1747.2003.12365.x
- Hachem JP, Man MQ, Crumrine D, Uchida Y, Brown BE, Rogiers V, Roseeuw D, Feingold KR, Elias PM. Sustained serine proteases activity by prolonged increase in pH leads to degradation of lipid processing enzymes and profound alterations of barrier function and stratum corneum integrity. Journal of Investigative Dermatology. 2005;125(3):510-520. DOI : 10.1111/j.0022-202X.2005.23838.x
- Holleran WM, Takagi Y, Menon GK, Legler G, Feingold KR, Elias PM. Processing of epidermal glucosylceramides is required for optimal mammalian cutaneous permeability barrier function. Journal of Clinical Investigation. 1993;91(4):1656-1664. DOI : 10.1172/JCI116374
- Lambers H, Piessens S, Bloem A, Pronk H, Finkel P. Natural skin surface pH is on average below 5, which is beneficial for its resident flora. International Journal of Cosmetic Science. 2006;28(5):359-370. DOI : 10.1111/j.1467-2494.2006.00344.x
- Mauro T, Holleran WM, Grayson S, Gao WN, Man MQ, Kriehuber E, Behne M, Feingold KR, Elias PM. Barrier recovery is impeded at neutral pH, independent of ionic effects: implications for extracellular lipid processing. Archives of Dermatological Research. 1998;290(4):215-222. DOI : 10.1007/s004030050293