Mikrobiom

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Handschuhe, Masken, Helme, Schuhe – all diese Elemente haben einen gemeinsamen Nenner: Sie sollen unsere Haut vor Schäden schützen. Ähnlich verhält es sich mit unserem Körper – er bildet eine Barriere, die für unseren Komfort und unsere Sicherheit sorgen soll: das Hautmikrobiom. Genau wie im echten Leben kann manchmal ein Übermaß an Schutz schädlich sein; damit unsere Haut in guter Verfassung bleibt, müssen wir daher auf das richtige Gleichgewicht der Bakterien achten, die auf ihr leben. Der Begriff „Mikrobiom” wurde erstmals von Joshua Lederberg verwendet – einem US-amerikanischen Genetiker und Mikrobiologen, Nobelpreisträger, der einen gemeinsamen Begriff für die Gesamtheit der Genome aller auf und im menschlichen Körper lebenden komensalen, symbiotischen und pathogenen Mikroorganismen einführte. Die tatsächlichen Anfänge der Bestimmung des Einflusses von Mikroorganismen auf den menschlichen Organismus gehen jedoch viel weiter zurück, nämlich auf den Beginn des 19. Jahrhunderts. Heute hat jeder, der sich für die Pflege seiner Haut interessiert, vom Mikrobiom gehört. Wissen wir aber, wie wir das tun sollen und vor allem – warum?

 

Haut – ein Raum, auf dem sich das Mikrobiom bildet

Die Haut ähnelt in ihrem Aufbau einem dreistöckigen Eisberg. Ganz an der Spitze befindet sich die Epidermis (Oberhaut), darunter liegt die Dermis (Lederhaut) und ganz unten das Unterhautfettgewebe (Subkutis). Die Epidermis ist die sichtbarste, äußere Schicht der Haut mit einer Dicke von 0,05 bis 0,1 mm. Dies ist der Bereich, der am liebsten von Bakterien besiedelt wird. In der Epidermis selbst lassen sich 4 Schichten unterscheiden: die Basalzellschicht, die Stachelzellschicht, die Körnerschicht und die Hornschicht. In der Epidermis findet der Verhornungsprozess statt, die sogenannte Keratinisierung, die auf der Wanderung und Umwandlung von Hautzellen beruht, beginnend von der Basalzellschicht bis hin zur äußersten – der Hornschicht. Infolgedessen werden abgestorbene Zellen an die Hautoberfläche gedrückt, die ein Peeling erfordern. Die Dermis ist die Schicht, die die Epidermis stützt. Sie misst 2 bis 3 mm. Sie bildet eine extrazelluläre Matrix, die aus zahlreichen Kollagen- und Elastinfasern sowie einer an Hyaluronsäure reichen Grundsubstanz aufgebaut ist. Hier befinden sich die Talgdrüsen, Haare, Schweißdrüsen, Blut- und Lymphgefäße sowie zahlreiche Sensornerven. Das Unterhautfettgewebe ist die dickste Hautschicht und misst von einigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern. Sie ist mit der Dermis durch Elastin- und Kollagenfasern verbunden. Sie besteht hauptsächlich aus Adipozyten (Fettzellen) und Bindegewebe. Blut- und Lymphgefäße passieren sie auf ihrem Weg zur Dermis.

Hautmikrobiom

Die Haut ist ein Organ, das in ständigem Kontakt sowohl mit der Außen- als auch mit der Innenumgebung steht. Sie ist eine Art Schnittstelle des menschlichen Körpers zur äußeren Umwelt. Sie bildet eine Barriere, die das Innere des Organismus von der Außenumgebung trennt und vor einem potenziellen Angriff durch fremde Organismen oder toxische Substanzen schützt. Die Haut ist von einer vielfältigen Sammlung von Mikroorganismen – Bakterien, Pilzen, Viren und Milben – besiedelt, die als Hautmikrobiom bezeichnet wird. Die Mehrheit der Mikroorganismen, die die Haut besiedeln, ist nicht schädlich und lebt in Symbiose mit den Hautzellen.

Natürliches Hautmilieu

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Haut sind grundlegende Faktoren, die über die Organismen bestimmen, die sie besiedeln. Im Allgemeinen stellt sie eine feindliche Umgebung für das Wachstum von Mikroorganismen dar, da sie kühl, sauer sowie trocken ist und zu ständiger Abschuppung neigt. Aus diesem Grund werden Mikroorganismen regelmäßig von ihrer Oberfläche entfernt, was ihr Wachstums- und Biofilmbildungspotenzial einschränkt. Zusätzlich wird die Entwicklung von Mikroorganismen durch das Vorhandensein des Hydrolipidfilms gehemmt, der den pH-Wert ansäuert und antibakteriell wirkende Verbindungen wie Dermicidin, Lysozym und Talg enthält. Antimikrobielle Faktoren werden zudem von Keratinozyten, Sebozyten, Mastzellen und Schweißdrüsenzellen ausgeschieden, die in der Haut vorhanden sind. Auf der Hautoberfläche wurden über 20 Peptide mit einer solchen Wirkung identifiziert, darunter: Cathelicidin (LL-37), Defensine: Beta-Defensin 1 (HBD1), HBD2, HBD3, Psoriasine, das antimikrobielle Protein RNase 7 (SAP-2) und das SLPI-Protein. Aufgrund dieser Lebensbedingungen kann die Haut nur von bestimmten Mikroorganismenarten besiedelt werden. Darüber hinaus haben diese Bedingungen einen erheblichen Einfluss auf die Anzahl der Mikroorganismen. Infolgedessen ist das Hautmikrobiom gegen jegliche Veränderungen resistent und zeichnet sich durch eine Stabilität hinsichtlich seiner Zusammensetzung und Anzahl aus.

Zusammensetzung des Hautmikrobioms

Actinobacteria (36-51%), Firmicutes (24-34%), Proteobacteria (11-16%), Bacteroidetes (6-9%) sind die vier Hauptgruppen von Bakterien, die auf der Haut vorkommen. Die Ergebnisse von Untersuchungen an menschlichen Hautproben haben gezeigt, dass dort grampositive Bakterien der Gattungen Staphylococcus spp., Corynebacterium spp., Enhydrobacter spp., Micrococcus spp., Cutibacterium spp. und Veillonella spp. An feuchten Stellen sind Staphylococcus (Firmicutes) und Corynebacterium (Actinobacteria) die am häufigsten vorkommenden Bakterien. Fettbedeckte Stellen weisen die am wenigsten vielfältige Population auf, in der Arten der Gattung Cutibacterium (Actinobacteria) am häufigsten isoliert werden. Unter den Pilzarten lassen sich Malassezia spp., Cryptococcus spp., Rhodotorula spp., Aspergillus spp. und Epicoccum spp. unterscheiden, wobei Malassezia spp. etwa 80% der gesamten Pilzflora ausmachen. Neben Bakterien und Pilzen gehören auch Demodex-Milben (Demodex spp.) zur Hautmikrobiota; dabei handelt es sich um winzige Milben, die in den Haarfollikeln und Talgdrüsen leben. Die letzte Gruppe der Hautmikrobiota bilden Viren. Sie sind der am wenigsten erforschte Bestandteil der Hautmikrobiota. Es wird angenommen, dass Viren nicht nur pathogene Faktoren sind, sondern auch zur Aufrechterhaltung der Hauthomöostase beitragen. Es wurde nachgewiesen, dass Viren ein zwar wenig stabiler, aber dennoch wichtiger Bestandteil des Hautmikrobioms sind, insbesondere Viren mit doppelsträngiger DNA (dsDNA) wie die Polyomaviridae und Papillomaviridae.

 

Die Rolle des Hautmikrobioms

Das Hautmikrobiom spielt eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung der Hauthomöostase, dem Schutz vor invasiven Pathogenen und der Regulation des Immunsystems. Die Sekretion von Proteasen durch das Hautmikrobiom ist mit dem Prozess der Abschuppung und Erneuerung der Hornschicht verbunden, während die Sekretion von Lipasen mit dem Abbau der Oberfläche der Lipidschicht zusammenhängt. Darüber hinaus sind Ureasen am Abbau von Harnstoff beteiligt. Zu den weiteren Funktionen der Mikrobiota gehören die Bildung von Biofilmen oder Bacteriocinen (antibakteriellen Faktoren). Darüber hinaus spielt die Hautmikrobiota eine wichtige Rolle beim Schutz vor potenziell pathogenen Mikroorganismen durch das Phänomen der Konkurrenz (das gesunde Mikrobiom besiedelt die Haut und besetzt somit Nischen, die ein Milieu für das Wachstum von Pathogenen darstellen könnten) und die Produktion antimikrobieller Peptide (AMP). Die Wirkung des Hautmikrobioms auf die Funktion des Hauteimmunsystems ist nur unzureichend verstanden. Dennoch ist bekannt, dass in der Haut residierende Bakterien einen wesentlichen Einfluss auf die Aufrechterhaltung der Immunhomöostase haben. Zusätzlich modulieren sie die angeborene Immunantwort und beeinflussen die Entwicklung der adaptiven Immunantwort.

Gesunder Hautmikrobiomzustand im Vergleich zur Dysbiose

Ein korrektes, gesundes Hautmikrobiom zeichnet sich durch eine hohe Artenvielfalt und ein Gleichgewicht der quantitativen Verhältnisse zwischen den einzelnen Mikroorganismen aus. Eine Dysbiose bezeichnet ein Ungleichgewicht im Hautmikrobiom, das zum Auftreten oder zur Entwicklung von Erkrankungen wie Acne vulgaris, Rosazea, Psoriasis, seborrhoischer und atopischer Dermatitis oder sogar Alopecia areata führen kann. Der Zustand des Hautmikrobioms wird von vielen Faktoren beeinflusst. Die Besiedlung mit der Mikrobiota beginnt zum Zeitpunkt der Geburt, und ihre Zusammensetzung wird durch die Art der Entbindung beeinflusst. Anschließend wird diese Zusammensetzung durch mehrere innere Faktoren (ethnische Zugehörigkeit, Geschlecht und Alter) und äußere Faktoren (Lebensstil, Hygienegewohnheiten, verwendete Kosmetika, eingenommene Antibiotika, geografische Lage, Klima und Jahreszeit) bestimmt. Es werden Unterschiede im Hautmikrobiom von Personen beobachtet, die in verschiedenen Umgebungen (ländlich oder städtisch) leben: Die Mikroflora der Haut von Menschen, die in Industrieländern leben, ist viel weniger diversifiziert. Wichtige Faktoren, die sich negativ auf die Vielfalt der Mikroorganismen auf der Hautoberfläche auswirken, sind auch Antibiotika, die die Zusammensetzung der die Haut besiedelnden Bakterien verändern können, einschließlich der kommensalen Staphylococcus-Arten, von denen bekannt ist, dass sie mit dem pathogenen Staphylococcus aureus um die Besiedlung konkurrieren. Der Zustand der Hautmikrobiota wird zudem durch Hygiene- und Kosmetikbehandlungen mit chemischen Substanzen beeinflusst, die die Hautmikroflora entfernen; die daraus resultierenden Veränderungen der physikochemischen Bedingungen auf der Hautoberfläche erschweren die Rekolonisation der kommensalen Mikroflora und schaffen gleichzeitig günstige Bedingungen für die Besiedlung der Haut durch Pathogene.

Wie pflegt man das Mikrobiom?

Das Hautmikrobiom ist ein sehr vielfältiges Umfeld, das von vielen Faktoren beeinflusst wird. Die geeigneten Produkte sollten auf der Grundlage einer individuellen Beurteilung unseres Hautzustands ausgewählt werden. Es gibt jedoch einige universelle Merkmale, an denen wir uns orientieren können. Hauptsächlich sollten wir auf milde Produkte setzen, die den natürlichen pH-Wert der Haut nicht stören, sowie auf solche, die für ihre Feuchtigkeitsversorgung sorgen. Unter den Kosmetikherstellern zeichnet sich ein immer deutlicherer Trend ab, auf dem Produkt über dessen Einfluss auf das Hautmikrobiom zu informieren. Bei MPR Labs bieten wir eine Dienstleistung an, die in der Lage ist, eine solche Deklaration zu bestätigen. Dies ist durch die Durchführung entsprechender mikrobiologischer Analysen möglich, bei denen die Teilnehmer das jeweilige Kosmetikum vier Wochen lang anwenden, ohne ihre Ernährung, Lebensweise oder Gewohnheiten zu ändern. Der Vergleich der Hautmikroflora vor dem Auftragen des Produkts und nach seiner einmonatigen Anwendung ermöglicht es festzustellen, wie das Produkt das Mikrobiom unserer Haut beeinflusst hat. Produkte, die als positiv für das Hautmikrobiom empfohlen werden, können eine echte Unterstützung für dessen Wiederaufbau und Schutz darstellen.

Literatur:

1. Geloen Alain, Raillan Alexandra, Übersetzung: Aleksandra Weksej, Das Hautmikrobiom. Ein Leitfaden durch die Welt der natürlichen und nachhaltigen Hautpflege, Was machst du?. Znak Koncept, 2021
2. Manon Boxberger, Valérie Cenizo, Nadim Cassir & Bernard La Scola, Herausforderungen bei der Erforschung und Manipulation des menschlichen Hautmikrobioms, Microbiome Band 9, Artikelnummer: 125 (2021)
3. Silvia Carmona-Cruz, Luz Orozco-Covarrubias und Marimar Sáez-de-Ocariz, Das menschliche Hautmikrobiom bei ausgewählten Hauterkrankungen, Cell. Infect. Microbiol., 07. März 2022, Sek. Mikrobiom in Gesundheit und Krankheit
4. Katarzyna Adamczyk, Agnieszka A. Garncarczyk, Paweł P. Antończak, Das Mikrobiom der Haut, Dermatol Rev/Przegl Dermatol 2018, 105, 285–297
5. Magdalena Malinowska, Beata Tokarz-Deptuła, Wiesław Deptuła“menschliches Mikrobiom”– Lehrstuhl für Immunologie, Fakultät für Biologie, Universität Stettin, Lehrstuhl für Mikrobiologie, Fakultät für Biologie, Universität Stettin 33 – 36

Autoren:

• Monika Rek

M.Sc. der Chemie, Mitbegründerin und Sicherheitsbewerterin bei MPR Labs. Sie verfügt über mehrjährige Erfahrung in der Beauty-Branche im Bereich der Sicherheitsbewertung von kosmetischen Mitteln. Sie unterstützt bei der Markteinführung von Kosmetika auf dem europäischen Markt.

• Łukasz Miernik, Mitbegründer von MPR Labs – Kosmetikforschung und -registrierung

Mitgründer von MPR – Labs. Beruflich beschäftige ich mich mit der Markteinführung neuer kosmetischer Produkte, indem wir unseren Kunden die notwendigen Tests und Sicherheitsbewertungsberichte zur Verfügung stellen. Privat und aufgrund meiner Ausbildung betrachte ich die wirtschaftlichen Aspekte der Welt um uns herum aus einer breiten Perspektive.

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