Menschliche Haut (Human skin)

Die menschliche Haut, die äußere Hülle des Körpers, stellt das größte Organ des Hautsystems dar. Die Haut besteht aus bis zu sieben Schichten ektodermalem Gewebe und bietet Schutz für Muskeln, Knochen, Bänder und innere Organe. Die menschliche Haut weist Ähnlichkeiten mit der der meisten anderen Säugetiere auf, insbesondere der Schweinehaut. Obwohl fast die gesamte menschliche Haut mit Haarfollikeln bedeckt ist, kann sie haarlos erscheinen. Im Großen und Ganzen wird die Haut in zwei Typen eingeteilt: behaart und kahl (haarlos). Das Adjektiv „cutaneous“, abgeleitet vom lateinischen „cutis“, was „Haut“ bedeutet, bedeutet „von der Haut“.

Die menschliche Haut ist die äußere Hülle des Körpers und das größte Organ des Hautsystems. Die Haut besteht aus bis zu sieben Schichten ektodermalem Gewebe, das Muskeln, Knochen, Bänder und innere Organe schützt. Die menschliche Haut ähnelt der Haut der meisten anderen Säugetiere und ist der Schweinehaut sehr ähnlich. Obwohl fast die gesamte menschliche Haut mit Haarfollikeln bedeckt ist, kann sie haarlos erscheinen. Es gibt zwei allgemeine Hauttypen: haarige und kahl (haarlose) Haut. Das Adjektiv kutan bedeutet wörtlich „von der Haut“ (von lateinisch cutis, Haut).

Die Haut erfüllt eine wichtige immunologische Funktion, indem sie den Körper vor Krankheitserregern schützt und übermäßigen Wasserverlust verhindert. Zu den weiteren Funktionen gehören Isolierung, Thermoregulation, Sinneswahrnehmung, Vitamin-D-Synthese und die Erhaltung von Vitamin-B-Folaten. Stark geschädigte Haut versucht durch die Bildung von Narbengewebe zu heilen. Dieses Gewebe ist häufig verfärbt und depigmentiert.

Die Pigmentierung der menschlichen Haut, beeinflusst durch Melanin, weist bei verschiedenen Bevölkerungsgruppen Unterschiede auf, wobei die Hauttypen von trocken bis nicht trocken und von fettig bis nicht fettig reichen. Diese epidermale Vielfalt schafft einen reichen und abwechslungsreichen Lebensraum für etwa tausend Bakterienarten, die neunzehn Phyla repräsentieren, die auf der menschlichen Haut identifiziert wurden.

Struktur

Die menschliche Haut weist anatomische, physiologische, biochemische und immunologische Eigenschaften auf wie die anderer Säugetierarten. Insbesondere weist Schweinehaut vergleichbare epidermale und dermale Dickenverhältnisse auf wie menschliche Haut. Darüber hinaus weisen sowohl Schweine- als auch Menschenhaut ähnliche Haarfollikel- und Blutgefäßmuster auf. Biochemisch gesehen ist der dermale Kollagen- und Elastingehalt bei beiden Arten analog, und auch ihre physikalischen Reaktionen auf verschiedene Wachstumsfaktoren sind ähnlich.

Die Haut enthält mesodermale Zellen, die Pigmentierung produzieren, wie zum Beispiel Melanin, das von Melanozyten synthetisiert wird und einen Teil der potenziell schädlichen ultravioletten (UV) Strahlung des Sonnenlichts absorbiert. Es enthält außerdem DNA-Reparaturenzyme, die die Umkehrung UV-induzierter Schäden erleichtern. Personen, denen die Gene für diese Enzyme fehlen, weisen eine erhöhte Hautkrebsrate auf. Melanome, eine Form von Hautkrebs, die hauptsächlich durch UV-Licht hervorgerufen wird, sind besonders invasiv, führen zu einer schnellen Ausbreitung und verlaufen häufig tödlich. Es gibt erhebliche Unterschiede in der Pigmentierung der menschlichen Haut zwischen den Bevölkerungsgruppen, was in der Vergangenheit dazu geführt hat, dass Individuen anhand ihrer Hautfarbe klassifiziert wurden.

Gemessen an der Oberfläche ist die Haut das zweitgrößte Organ im menschlichen Körper, nur übertroffen von der inneren Oberfläche des Dünndarms, die 15 bis 20 Mal größer ist. Bei einem durchschnittlichen erwachsenen Menschen beträgt die Hautoberfläche 1,5–2,0 Quadratmeter (15–20 Quadratmeter). Die Hautdicke weist erhebliche Unterschiede zwischen verschiedenen Körperregionen sowie zwischen Geschlecht und Altersgruppe auf. Beispielsweise beträgt die Unterarmhaut bei Männern durchschnittlich 1,3 mm und bei Frauen 1,26 mm. Ein durchschnittlicher Quadratzoll (6,5 cm§89§) Haut enthält 650 Schweißdrüsen, 20 Blutgefäße, 60.000 Melanozyten und über 1.000 Nervenenden. Die typische menschliche Hautzelle hat einen Durchmesser von etwa 30 μm, es gibt jedoch Abweichungen. Die Zellgröße liegt im Allgemeinen zwischen 25 und 40 μm§1415§, abhängig von verschiedenen Faktoren.

Die Haut besteht aus drei Hauptschichten: der Epidermis, der Dermis und der Hypodermis.

Epidermis

Die Epidermis, abgeleitet vom griechischen „epi“, was „über“ oder „auf“ bedeutet, bildet die äußerste Schicht der Haut. Es bildet eine wasserdichte, schützende Hülle über der Körperoberfläche, die als Barriere gegen Infektionen fungiert, und besteht aus geschichtetem Plattenepithel mit einer darunter liegenden Basallamina.

Der Epidermis fehlen Blutgefäße; Folglich erhalten die Zellen in ihren tiefsten Schichten ihre Nahrung hauptsächlich aus dem diffundierten Sauerstoff der Umgebungsluft und in geringerem Maße aus Blutkapillaren, die bis in die oberflächliche Dermis reichen. Die Epidermis besteht überwiegend aus Keratinozyten und Merkelzellen, daneben sind auch Melanozyten und Langerhans-Zellen vorhanden. Diese Schicht kann weiter in die folgenden Schichten geschichtet werden, die von außen nach innen aufgelistet sind: Corneum, Lucidum (ausschließlich in den Handflächen und Fußsohlen zu finden), Granulosum, Spinosum und Basale. Die Zellproliferation erfolgt durch Mitose in der Basalschicht. Die resultierenden Tochterzellen, die durch Zellteilung entstehen, wandern durch die Schichten nach oben und unterliegen Veränderungen in Morphologie und Zusammensetzung, während sie aufgrund ihrer zunehmenden Isolation von der Blutversorgung nach und nach absterben. Bei diesem Aufstieg wird Zytoplasma freigesetzt und das Protein Keratin eingebaut. Letztendlich gelangen diese Zellen in das Stratum corneum und werden dort abgeschuppt. Dieser gesamte Prozess wird als Keratinisierung bezeichnet. Die resultierende keratinisierte Epidermisschicht ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Körperfeuchtigkeit und die Verhinderung des Eindringens schädlicher Chemikalien und Krankheitserreger. Dadurch wird die Haut zu einer natürlichen Barriere gegen Infektionen.

Sublayer

Die Epidermis ist in die folgenden fünf unterschiedlichen Unterschichten oder Schichten unterteilt:

• Stratum corneum
• Stratum lucidum
• Stratum granulosum
• Stratum spinosum
• Stratum basale (auch bekannt als Stratum germinativum)

Blutkapillaren befinden sich unter der Epidermis und bilden Verbindungen mit Arteriolen und Venolen. Arterielle Shunt-Gefäße sind in der Lage, dieses Kapillarnetzwerk in bestimmten Regionen wie Ohren, Nase und Fingerspitzen zu umgehen.

In der Epidermis exprimierte Gene und Proteine

Ungefähr 70 % aller menschlichen Protein-kodierenden Gene werden in der Haut exprimiert. Fast 500 Gene weisen ein erhöhtes Expressionsmuster in der Haut auf, wobei weniger als 100 Gene hautspezifisch sind und ausschließlich in der Epidermis exprimiert werden. Die Analyse der entsprechenden Proteine zeigt ihre überwiegende Expression in Keratinozyten, wo sie Funktionen im Zusammenhang mit der Plattenepitheldifferenzierung und Verhornung erfüllen.

Dermis

Die Dermis, die sich unterhalb der Epidermis befindet, ist eine Bindegewebsschicht, die als Schutz gegen mechanische Belastungen und Belastungen dient. Es ist durch eine Basalmembran fest in der Epidermis verankert. Diese Schicht beherbergt auch zahlreiche Nervenenden, die für die Tast- und Wärmeempfindung verantwortlich sind. Darüber hinaus enthält es Haarfollikel, Schweißdrüsen, Talgdrüsen, apokrine Drüsen, Lymphgefäße und Blutgefäße. Die dermalen Blutgefäße versorgen die eigenen Zellen und die Zellen des epidermalen Stratum basale mit Nährstoffen und erleichtern die Abfallentsorgung.

Strukturell ist die Dermis in zwei verschiedene Regionen unterteilt: einen oberflächlichen Bereich neben der Epidermis, der als papilläre Region bezeichnet wird, und einen tieferen, dickeren Bereich, der als retikuläre Region bezeichnet wird.

Papillarregion

Die Papillenregion besteht aus lockerem areolärem Bindegewebe. Seinen Namen verdankt es seinen charakteristischen fingerartigen Vorsprüngen, den sogenannten Papillen, die sich in Richtung der Epidermis erstrecken. Diese Papillen bilden eine wellenförmige Oberfläche auf der Dermis, die mit der Epidermis verzahnt ist, und verstärken dadurch die dermal-epidermale Verbindung.

In den Handflächen, Fingern, Fußsohlen und Zehen erzeugt der Einfluss dieser epidermal hervorstehenden Papillen deutliche Konturen auf der Hautoberfläche. Diese epidermalen Wülste manifestieren sich in Mustern, die beispielsweise Fingerabdrücke bilden, die genetisch und epigenetisch determiniert sind, was sie für jedes Individuum einzigartig macht und somit ihre Verwendung zur persönlichen Identifizierung ermöglicht.

Retikuläre Region

Die retikuläre Region liegt tiefer als die Papillenregion und weist typischerweise eine größere Dicke auf. Es besteht aus dichtem, unregelmäßigem Bindegewebe und verdankt seinen Namen dem dichten Netzwerk aus kollagenen, elastischen und retikulären Fasern, die in seiner gesamten Matrix verwoben sind. Diese Proteinfasern verleihen der Dermis ihre charakteristischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Dehnbarkeit und Elastizität.

Darüber hinaus enthält die retikuläre Region Haarwurzeln, Talgdrüsen, Schweißdrüsen, verschiedene Rezeptoren, Nägel und Blutgefäße.

Tätowierfarbe lagert sich dauerhaft in der Dermis ab. Striae distensae, allgemein bekannt als Dehnungsstreifen, die häufig durch schnelles Wachstum im Jugendalter, Gewichtsschwankungen, Schwangerschaft und Fettleibigkeit entstehen, befinden sich ebenfalls in der Hautschicht.

Subkutanes Gewebe

Das Unterhautgewebe (auch Hypodermis und Subcutis) unterscheidet sich von der Haut und befindet sich unterhalb der Dermis der Cutis. Zu seinen Hauptfunktionen gehört die Verankerung der Haut am darunter liegenden Knochen und Muskel sowie die Bereitstellung von Gefäß- und Nervenversorgung. Es besteht aus lockerem Bindegewebe, Fettgewebe und Elastin und umfasst zu seinen wichtigsten Zellbestandteilen Fibroblasten, Makrophagen und Adipozyten. Bemerkenswert ist, dass das Unterhautgewebe 50 % des gesamten Körperfetts ausmacht. Fettgewebe in dieser Schicht sorgt sowohl für Polsterung als auch für Wärmeisolierung.

Querschnitt

Zellzahl und Zellmasse

Skin-Zellentabelle

In der folgenden Tabelle werden die Schätzungen der Hautzellzahl und der aggregierten Zellmasse für einen 70 kg schweren erwachsenen Mann dargestellt (ICRP-23; ICRP-89, ICRP-110).

Die Gesamtgewebemasse wird auf 3,3 kg (ICRP-89, ICRP110) festgelegt und umfasst die Epidermis, Dermis, Haarfollikel und Drüsen der Haut. Zelldaten stammen aus „The Human Cell Count and Cell Size Distribution“, insbesondere aus der Registerkarte „Gewebetabelle“ im SO1-Datensatz mit unterstützenden Informationen (im XLSX-Format). Dieser 1200 Datensätze umfassende Datensatz wird durch umfassende Referenzen zur Zellgröße, Zellzahl und aggregierten Zellmasse untermauert.

Detaillierte Daten für diese Zellgruppen werden weiter in bestimmte Zelltypen zerlegt, wie in den vorherigen Abschnitten aufgeführt, und innerhalb des Datensatzes und der zugehörigen grafischen Weboberfläche in epidermale, dermale, Haarfollikel- und Drüsen-Unterkategorien klassifiziert. Obwohl Adipozyten im subkutanen Fettgewebe in den ICRP-Gewebeklassifizierungen eindeutig kategorisiert werden, wird der Fettgehalt (ausgenommen Zellmembranlipide), der in der Hautschicht vorhanden ist (Tabelle 105, ICRP-23), auf die interstitiellen Adipozyten zurückgeführt, die sich innerhalb dieser Hautschicht befinden.

Entwicklung

Hautfarbe

Die menschliche Haut weist ein breites Farbspektrum auf, das vom tiefsten Braun bis zu den blassesten rosa-weißen Tönen reicht. Diese chromatische Vielfalt übertrifft die bei jeder anderen einzelnen Säugetierart beobachtete und wird der natürlichen Selektion zugeschrieben. Die Entwicklung der menschlichen Hautpigmentierung diente in erster Linie dazu, das Eindringen ultravioletter Strahlung (UVR) in die Haut zu modulieren und so die damit verbundenen biochemischen Auswirkungen zu kontrollieren.

Die spezifische Hautfärbung bei Menschen wird durch zahlreiche Substanzen beeinflusst, wobei der primäre Faktor für die menschliche Hautfarbe das Pigment Melanin ist. Melanin wird von Melanozyten in der Haut synthetisiert und ist der Hauptfaktor, der den Teint von Personen mit dunkleren Hauttönen bestimmt. Umgekehrt wird die Hautfarbe hellerer Personen hauptsächlich durch das bläulich-weiße Bindegewebe unter der Dermis und durch das in den Hautvenen zirkulierende Hämoglobin beeinflusst. Der zugrunde liegende rötliche Farbton wird insbesondere im Gesicht stärker ausgeprägt, wenn sich die Arteriolen aufgrund körperlicher Anstrengung oder Aktivierung des sympathischen Nervensystems (z. B. Wut, Angst) erweitern.

Mindestens fünf verschiedene Pigmente tragen zur Hautfärbung bei. Diese Pigmente sind über verschiedene Tiefen und Stellen in der Haut verteilt.

• Melanin: Ein braunes Pigment, das sich in der Basalschicht der Epidermis befindet.
• Melanoid: Ähnlich wie Melanin ist Melanoid diffus in der Epidermis verteilt.
• Carotin: Dieses Pigment weist einen gelben bis orangefarbenen Farbton auf. Es kommt im Stratum corneum und in den Adipozyten der Dermis und der oberflächlichen Faszie vor.
• Hämoglobin (auch Hämoglobin geschrieben): Das im Blut vorhandene Hämoglobin ist kein primäres Hautpigment, verleiht aber eine violette Färbung.
• Oxyhämoglobin: Auch im Blut vorhanden, ist Oxyhämoglobin kein Hautpigment, trägt aber zu einem roten Farbton bei.

Es besteht eine bemerkenswerte Korrelation zwischen der globalen geografischen Verteilung der ultravioletten Strahlung (UVR) und der Prävalenz einheimischer Hautpigmentierung. Regionen mit erhöhten UVR-Werten entsprechen typischerweise Populationen mit dunklerer Haut, die oft näher am Äquator liegen. Umgekehrt weisen Gebiete weiter von den Tropen und näher an den Polen niedrigere UVR-Konzentrationen auf, was sich in Populationen mit hellerer Haut widerspiegelt.

Innerhalb einer bestimmten Population weisen erwachsene Frauen im Vergleich zu Männern typischerweise eine deutlich hellere Hautpigmentierung auf. Während der Schwangerschaft und Stillzeit benötigen Frauen einen erhöhten Kalziumbedarf, und Vitamin D, das durch Sonneneinstrahlung synthetisiert wird, erleichtert die Kalziumaufnahme. Daher wird angenommen, dass Frauen möglicherweise eine hellere Haut entwickelt haben, um die Fähigkeit ihres Körpers zur Kalziumabsorption zu verbessern.

Die 1975 entwickelte Fitzpatrick-Skala bietet ein numerisches Klassifizierungssystem für die menschliche Hautfarbe, mit dem die charakteristische Reaktion verschiedener Hauttypen auf ultraviolettes (UV) Licht kategorisiert werden soll:

Alterung

Mit zunehmendem Alter wird die Haut dünner und anfälliger für Schäden. Dieser Effekt wird durch eine verminderte Selbstheilungsfähigkeit der alternden Haut verstärkt.

Die Hautalterung ist unter anderem durch eine Verringerung des Volumens und der Elastizität gekennzeichnet. Zahlreiche intrinsische und extrinsische Faktoren tragen zu diesem Prozess bei; Beispielsweise weist gealterte Haut eine verminderte Durchblutung und eine verminderte Drüsenfunktion auf.

Eine validierte, umfassende Bewertungsskala klassifiziert die klinischen Manifestationen der Hautalterung in Kategorien wie Schlaffheit (Erschlaffung), Rhytiden (Falten) und verschiedene Aspekte der Lichtalterung. Zu diesen Lichtalterungsmerkmalen zählen Erytheme (Rötungen), Teleangiektasien, Dyspigmentierung (braune Verfärbung), solare Elastose (Gelbfärbung), Keratosen (abnormale Wucherungen) und beeinträchtigte Textur.

Cortisol induziert den Kollagenabbau und beschleunigt dadurch den Prozess der Hautalterung.

Anti-Aging-Nahrungsergänzungsmittel werden bei der Behandlung der Hautalterung eingesetzt.

Photoaging

Lichtbedingte Alterung wirft zwei Hauptprobleme auf: ein erhöhtes Risiko für Hautkrebs und die sichtbare Manifestation geschädigter Haut. Bei jüngeren Menschen heilen Sonnenschäden aufgrund einer höheren Zellumsatzrate in der Epidermis tendenziell schneller ab. Umgekehrt wird bei älteren Bevölkerungsgruppen die Haut dünner und die Umsatzrate der epidermalen Zellen zur Reparatur nimmt ab, was möglicherweise zu Schäden in der Hautschicht führt.

Ultraviolett-induzierter DNA-Schaden

Ultraviolette (UV) Bestrahlung menschlicher Hautzellen führt zu DNA-Schäden über direkte photochemische Reaktionen, die an benachbarten Thymin- oder Cytosinresten auf demselben DNA-Strang auftreten. Cyclobutan-Pyrimidin-Dimere, die aus zwei benachbarten Thymin- oder Cytosinbasen in der DNA resultieren, stellen die häufigsten Formen UV-induzierter DNA-Schäden dar. Sowohl Menschen als auch andere Organismen besitzen die Fähigkeit, solche UV-induzierten Schäden durch Nukleotid-Exzisionsreparatur zu reparieren, ein Prozess, der dem Menschen Schutz vor Hautkrebs verleiht.

Typen

Während der Großteil der menschlichen Haut mit Haarfollikeln bedeckt ist, sind bestimmte Bereiche haarlos. Im Großen und Ganzen wird die Haut in zwei Typen eingeteilt: behaarte und kahl (haarlose) Haut. Das Adjektiv kutan bedeutet „von der Haut“ und leitet sich vom lateinischen Begriff cutis ab, was Haut bedeutet.

Funktionen

Der Skin erfüllt folgende Funktionen:

1. Schutz: Die Haut dient als anatomische Barriere und schützt als Teil der Körperabwehr die innere Umgebung vor Krankheitserregern und äußeren Schäden. Langerhans-Zellen in der Haut tragen zum adaptiven Immunsystem bei. Darüber hinaus enthält Schweiß Lysozym, das die Zellwände von Bakterien zerstört.
2. Empfindung: Die Haut beherbergt verschiedene Nervenenden, die auf thermische Reize (Hitze und Kälte), taktile Empfindungen (Berührung, Druck, Vibration) und Gewebeverletzungen reagieren.
3. Wärmeregulierung: Die Haut verfügt über eine Blutversorgung, die ihren Stoffwechselbedarf deutlich übersteigt, was eine präzise Regulierung des Wärmeverlusts durch Strahlung, Konvektion und Leitung ermöglicht. Die Vasodilatation der Blutgefäße verbessert die Durchblutung und Wärmeableitung, wohingegen die Vasokonstriktion die kutane Durchblutung erheblich reduziert und dadurch Wärme spart.
4. Kontrolle der Verdunstung: Die Haut bildet eine relativ trockene und halbundurchlässige Barriere, die den Flüssigkeitsverlust mildert. Eine Beeinträchtigung dieser Funktion, wie sie bei Verbrennungen auftritt, führt zu einem erheblichen Flüssigkeitsmangel.
5. Ästhetik und Kommunikation: Das Aussehen der Haut ermöglicht es Beobachtern, auf die Stimmung, den körperlichen Zustand und die Attraktivität einer Person zu schließen.
6. Speicherung und Synthese: Die Haut fungiert als Speicherreservoir für Lipide und Wasser. Darüber hinaus erleichtert es die Synthese von Vitamin D durch die Einwirkung von ultravioletter Strahlung auf bestimmte Hautregionen.
7. Ausscheidung: Schweiß enthält Harnstoff, obwohl seine Konzentration etwa 1/130 der Konzentration im Urin beträgt. Folglich wird die Ausscheidung über das Schwitzen als sekundäre Funktion betrachtet, die in erster Linie der Thermoregulation untergeordnet ist.
8. Absorption: Die Zellen, die die äußersten 0,25–0,40 mm der Haut ausmachen, werden „fast ausschließlich durch externen Sauerstoff versorgt“, obwohl ihr „Beitrag zur Gesamtatmung vernachlässigbar ist“. Darüber hinaus ist eine transdermale Medikamentenverabreichung über Salben oder Klebepflaster, beispielsweise Nikotinpflaster oder Iontophorese, möglich. Bei zahlreichen anderen Organismen dient die Haut als entscheidender Transportort.
9. Wasserbeständigkeit: Die Haut fungiert als wasserabweisende Barriere und verhindert, dass wichtige Nährstoffe aus dem Körper ausgewaschen werden.

Hautflora

Das menschliche Hautsystem bietet eine reichhaltige Umgebung für die mikrobielle Besiedlung. Auf der Haut wurden etwa 1.000 Bakterienarten identifiziert, darunter 19 verschiedene Bakterienstämme. Die überwiegende Mehrheit dieser Arten stammt aus vier primären Phyla: Actinomycetota (51,8 %), Bacillota (24,4 %), Pseudomonadota (16,5 %) und Bacteroidota (6,3 %). Propionibakterien und Staphylokokkenarten kommen überwiegend in Talgdrüsen vor. Die Hautoberfläche ist durch drei ökologische Hauptzonen gekennzeichnet: feucht, trocken und talghaltig. In feuchten Körperregionen sind Corynebakterien und Staphylokokken die dominierenden Gattungen. Trockene Gebiete weisen eine vielfältigere Artenzusammensetzung auf, die hauptsächlich von Betaproteobakterien und Flavobakterien dominiert wird. Aus ökologischer Sicht weisen Talgdrüsenregionen im Vergleich zu feuchten und trockenen Gebieten einen größeren Artenreichtum auf. Die geringste interindividuelle Ähnlichkeit in der Artenzusammensetzung wird in den Interdigitalräumen der Finger und Zehen, den Achselhöhlen und dem Nabelschnurstumpf beobachtet. Umgekehrt weisen Bereiche neben dem Nasenloch, in den Nasenlöchern und auf dem Rücken die größte Ähnlichkeit zwischen den einzelnen Individuen auf.

Im Hinblick auf die große Vielfalt der menschlichen Haut haben Forscher, die das Mikrobiom der menschlichen Haut untersuchen, festgestellt: „Behaarte, feuchte Achselhöhlen liegen nicht weit von glatten, trockenen Unterarmen entfernt, aber diese beiden Nischen sind wahrscheinlich ökologisch so unterschiedlich wie Regenwälder und Wüsten.“

Die National Institutes of Health (NIH) haben die Initiative ergriffen das Human Microbiome Project zur Charakterisierung der menschlichen Mikrobiota, einschließlich derjenigen, die auf der Haut leben, und zur Aufklärung ihrer Rolle für Gesundheit und Krankheit.

Mikroorganismen wie Staphylococcus epidermidis besiedeln häufig die Hautoberfläche. Die Dichte dieser Hautflora variiert je nach anatomischer Region erheblich. Nach der Desinfektion wird die Hautoberfläche wieder von Bakterien besiedelt, die sich in tieferen Strukturen der Haarfollikel sowie aus Darm- und Urogenitalöffnungen befinden.

Klinische Bedeutung

Hauterkrankungen umfassen eine Reihe von Erkrankungen, darunter Hautinfektionen und Hautneubildungen wie Hautkrebs. Dermatologie ist das medizinische Fachgebiet, das sich der Diagnose und Behandlung von Hauterkrankungen widmet.

Der menschliche Körper ist in sieben zervikale, zwölf thorakale, fünf lumbale und fünf sakrale Dermatome unterteilt. Bestimmte Pathologien, wie z. B. Gürtelrose, die durch eine Infektion mit dem Varicella-Zoster-Virus verursacht werden, gehen mit Schmerzempfindungen und eruptiven Hautausschlägen einher, die einer dermatomalen Verteilung folgen. Folglich sind Dermatome wertvolle diagnostische Indikatoren zur Identifizierung des Ausmaßes von Verletzungen der Wirbelsäule. Darüber hinaus sind Epidermiszellen anfällig für neoplastische Veränderungen, die zu verschiedenen Krebsarten führen können.

Die Haut dient auch als wichtiges Diagnoseinstrument für andere systemische Erkrankungen, da sich zahlreiche medizinische Symptome auf der Haut manifestieren. Hautpigmentierung kann die Sichtbarkeit dieser Anzeichen beeinflussen und möglicherweise zu Fehldiagnosen durch unwissendes medizinisches Personal führen.

Gesellschaft und Kultur

Hygiene und Hautpflege

Die Haut verfügt über ein eigenes komplexes Ökosystem aus Mikroorganismen, darunter Hefen und Bakterien, die durch die Reinigung nicht vollständig beseitigt werden können. Schätzungen gehen davon aus, dass die menschliche Hautoberfläche etwa 7,8 Millionen einzelne Bakterien pro Quadratzentimeter (50 Millionen pro Quadratzoll) beherbergt, obwohl diese Zahl bei den durchschnittlich 1,9 Quadratmetern (20 Quadratfuß) menschlicher Haut erheblich schwankt. Fettige Regionen wie das Gesicht können über 78 Millionen Bakterien pro Quadratzentimeter (500 Millionen pro Quadratzoll) enthalten. Trotz dieser beträchtlichen Mengen würde die Gesamtbiomasse der auf der Hautoberfläche vorkommenden Bakterien ein Volumen einnehmen, das mit dem einer Erbse vergleichbar wäre. Im Allgemeinen halten diese Mikroorganismen einen ausgeglichenen Zustand aufrecht und tragen so zu einer gesunden Haut bei. Wenn dieses Gleichgewicht jedoch gestört ist, kann es zu übermäßigem Wachstum und anschließender Infektion kommen, beispielsweise wenn Antibiotika nützliche Mikroben eliminieren, was zu einer übermäßigen Vermehrung von Hefepilzen führt. Die Haut ist an verschiedenen Öffnungen mit der inneren Epithelauskleidung des Körpers verbunden, von denen jede ihre einzigartige Mikrobengruppe beherbergt.

Kosmetika sollten mit Bedacht auf die Haut aufgetragen werden, da sie allergische Reaktionen hervorrufen können. Um die Verdunstung des Schweißes zu erleichtern, ist entsprechende saisonale Kleidung unerlässlich. Sonnenlicht, Wasser und Luft spielen eine wichtige Rolle bei der Erhaltung der Hautgesundheit.

Fettige Haut

Fettige Haut entsteht durch überaktive Talgdrüsen, die Talg produzieren, ein natürlich vorkommendes und wohltuendes Gleitmittel für die Haut. Diäten, die durch einen hohen glykämischen Index und den Verzehr von Milchprodukten (ausgenommen Käse) gekennzeichnet sind, können die Bildung des insulinähnlichen Wachstumsfaktors 1 (IGF-1) erhöhen, was wiederum die Talgproduktion erhöht. Übermäßiges Waschen der Haut führt nicht zu einer übermäßigen Talgproduktion, kann jedoch zu Trockenheit führen.

Eine übermäßige Talgproduktion führt zu einer schweren und dicken Hautstruktur, die allgemein als fettige Haut bezeichnet wird. Dieser Hauttyp zeichnet sich durch ein glänzendes Aussehen, Unreinheiten und Pickel aus. Trotz dieser Eigenschaften bietet fettige Haut Vorteile, da sie aufgrund der Rolle des Talgs bei der Speicherung lebenswichtiger Feuchtigkeit in der Epidermis, der äußersten Hautschicht, eine geringere Anfälligkeit für Faltenbildung und andere Zeichen der Hautalterung aufweist. Ein wesentlicher Nachteil fettiger Haut ist hingegen die erhöhte Anfälligkeit für verstopfte Poren, Mitesser und die Ansammlung abgestorbener Hautzellen auf der Epidermisoberfläche. Darüber hinaus kann fettige Haut eine fahle und raue Textur aufweisen, die in den meisten Bereichen, mit Ausnahme der periorbitalen und zervikalen Regionen, typischerweise große, deutlich sichtbare Poren aufweist.

Permeabilität

Die menschliche Haut weist eine geringe Durchlässigkeit auf, was bedeutet, dass die meisten Fremdstoffe nicht ohne weiteres in ihre Hautschichten eindringen und durch sie diffundieren können. Das Stratum corneum, die äußerste Schicht der Haut, fungiert als wirksame Barriere gegen die meisten anorganischen Nanopartikel. Dieser Schutzmechanismus verhindert, dass äußere Partikel, einschließlich Giftstoffe, in das innere Gewebe gelangen. Dennoch erfordern bestimmte medizinische Zusammenhänge den kontrollierten Eintrag von Partikeln über die Haut in den Körper. Die zukünftigen medizinischen Anwendungen eines solchen transdermalen Partikeltransfers haben Fortschritte in der Nanomedizin und Biologie vorangetrieben, die auf eine Verbesserung der Hautpermeabilität abzielen. Eine bemerkenswerte Anwendung der transkutanen Partikelabgabe ist die Lokalisierung und Behandlung von Krebs. Nanomedizinische Untersuchungen konzentrieren sich auf die Epidermis und andere proliferative Zellschichten und ermöglichen es Nanopartikeln, direkt mit Zellen in Kontakt zu treten, die dysregulierte Wachstumsmechanismen aufweisen, wie beispielsweise Krebszellen. Diese direkte Interaktion birgt das Potenzial für eine genauere Diagnose spezifischer Tumormerkmale oder für therapeutische Interventionen durch die Verabreichung zellspezifischer Medikamente.

Nanopartikel

Nanopartikel mit einem Durchmesser von 40 nm oder weniger haben eine erfolgreiche Hautpenetration gezeigt. Studien bestätigen, dass Nanopartikel mit einem Durchmesser von mehr als 40 nm nicht über das Stratum Corneum hinaus gelangen. Während die Mehrheit der eindringenden Partikel durch Hautzellen diffundiert, kann eine Untergruppe entlang der Haarfollikel wandern, um die Hautschicht zu erreichen.

Untersuchungen haben auch die Hautpermeabilität in Bezug auf unterschiedliche Nanopartikelmorphologien untersucht. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass kugelförmige Partikel im Vergleich zu länglichen (ellipsoiden) Partikeln ein besseres Hautpenetrationsvermögen aufweisen, ein Phänomen, das auf die dreidimensionale Symmetrie von Kugeln zurückzuführen ist. Eine vergleichende Studie ergab, dass kugelförmige Partikel tief in der Epidermis und Dermis lokalisiert waren, während ellipsoide Partikel überwiegend im Stratum Corneum und in den oberflächlichen Epidermisschichten verblieben. Nanostäbe, die aufgrund ihrer besonderen Fluoreszenzeigenschaften in Experimenten eingesetzt werden, haben nur eine mäßige Penetrationswirksamkeit gezeigt.

Die Durchlässigkeitsbeschränkungen der Haut wurden durch Studien mit Nanopartikeln aus verschiedenen Materialien weiter aufgeklärt. Zahlreiche Experimente verwenden Goldnanopartikel mit Durchmessern von 40 nm oder weniger, von denen beobachtet wurde, dass sie in die Epidermis eindringen. Umgekehrt haben sich Titanoxid (TiO₂), Zinkoxid (ZnO) und Silbernanopartikel beim Durchdringen des Stratum corneum als unwirksam erwiesen. Quantenpunkte aus Cadmiumselenid (CdSe) haben unter bestimmten Bedingungen eine hochwirksame Penetration gezeigt. Angesichts der inhärenten Toxizität von CdSe für lebende Organismen erfordern diese Partikel die Einkapselung mit einer Oberflächengruppe. Eine Studie, die die Permeabilität von mit Polyethylenglykol (PEG), PEG-Amin und Carbonsäure beschichteten Quantenpunkten verglich, kam zu dem Schluss, dass PEG- und PEG-Amin-Oberflächenmodifikationen den höchsten Grad an Partikelpenetration ermöglichten. Im Gegensatz dazu gelang es mit Carbonsäure beschichteten Partikeln nicht, über das Stratum Corneum hinaus vorzudringen.

Steigerung der Durchlässigkeit

In der Vergangenheit herrschte wissenschaftlicher Konsens darüber, dass die Haut eine wirksame Barriere gegen anorganische Partikel darstellt. Es wurde angenommen, dass mechanische Belastungen, die Schäden verursachen, den einzigen Mechanismus zur Erhöhung der Durchlässigkeit darstellten.

Kürzlich wurden einfachere und effektivere Methoden zur Erhöhung der Hautdurchlässigkeit entwickelt. Ultraviolette Strahlung (UVR) schädigt die Hautoberfläche geringfügig und führt zu einem zeitabhängigen Defekt, der das Eindringen von Nanopartikeln erleichtert. Die hohe Energie der UV-Strahlung führt zu einer Zellumstrukturierung und beeinträchtigt dadurch die Integrität der Grenze zwischen dem Stratum Corneum und der Epidermisschicht. Hautschäden werden üblicherweise durch den transepidermalen Wasserverlust (TEWL) quantifiziert. Der TEWL benötigt jedoch typischerweise 3–5 Tage, um seinen Maximalwert zu erreichen. Bei Erreichen dieses TEWL-Spitzenwerts weist die Haut die maximale Durchlässigkeit für Nanopartikel auf. Obwohl die UVR-Exposition die Hautdurchlässigkeit erhöht und zu einer erhöhten Partikelpermeation führt, sind die genauen Permeabilitätseigenschaften der Haut nach der UVR-Exposition, insbesondere bei Partikeln unterschiedlicher Größe und Zusammensetzung, noch nicht quantifiziert.

Alternative Methoden zur Verbesserung der Nanopartikelpenetration durch kutane Modifikation umfassen: Tape-Stripping, bei dem ein Klebeband angebracht und anschließend entfernt wird, um die oberflächliche Epidermisschicht abzulösen; Hautabschürfung, bei der die obersten 5–10 μm der Hautoberfläche mechanisch entfernt werden; chemische Verstärkung durch topische Anwendung von Wirkstoffen wie Polyvinylpyrrolidon (PVP), Dimethylsulfoxid (DMSO) und Ölsäure zur Verbesserung der Hautpermeabilität; und Elektroporation, die die Hautdurchlässigkeit durch die Verabreichung kurzer elektrischer Hochspannungsfeldimpulse erhöht. Diese Impulse zeichnen sich durch hohe Spannung und Millisekundendauer aus. Nach der Einwirkung elektrischer Feldimpulse weisen geladene Moleküle im Vergleich zu neutralen Molekülen eine höhere Permeationsrate durch die Haut auf. Studien haben gezeigt, dass Moleküle mit einer Größe von etwa 100 μm leicht elektroporierte Haut durchdringen.

Anwendungen

Innerhalb der Nanomedizin stellt das transdermale Pflaster aufgrund seines Potenzials für die schmerzfreie Verabreichung therapeutischer Wirkstoffe mit minimalen Nebenwirkungen ein wichtiges Interessengebiet dar. In der Vergangenheit waren transdermale Pflaster vor allem aufgrund der inhärenten Einschränkungen der Hautpermeabilität auf die Abgabe einer begrenzten Auswahl an Arzneimitteln, wie z. B. Nikotin, beschränkt. Fortschritte bei Techniken zur Erhöhung der Hautpermeabilität haben jedoch das Repertoire an Medikamenten, die über transdermale Pflaster verabreicht werden können, erweitert und bieten dadurch den Patienten breitere Therapieoptionen.

Eine verbesserte Hautpermeabilität erleichtert das Eindringen von Nanopartikeln und ermöglicht so deren gezielte Abgabe an Krebszellen. In Verbindung mit multimodalen Bildgebungsverfahren werden Nanopartikel für die nicht-invasive Krebsdiagnose eingesetzt. Hochpermeable Haut hat es Quantenpunkten ermöglicht, deren Oberfläche mit Antikörpern für aktives Targeting funktionalisiert ist, um erfolgreich in Krebstumoren einzudringen und diese in Mausmodellen zu identifizieren. Diese Fähigkeit zur gezielten Tumorbekämpfung ist vorteilhaft, da diese Partikel über Fluoreszenzmikroskopie angeregt werden können und anschließend Lichtenergie und Wärme abgeben, die in der Lage sind, Krebszellen zu entfernen.

Sonnenschutzmittel und Sonnenschutzmittel

Obwohl sowohl Sonnenschutzmittel als auch Sonnenschutzmittel einen umfassenden Sonnenschutz bieten, stellen sie unterschiedliche Kategorien essentieller Hautpflegeprodukte dar.

Sonnenschutzmittel ist eine undurchsichtige Formulierung, die im Vergleich zu Sonnenschutzmitteln einen überlegenen Schutz bietet und den Großteil der UVA-/UVB-Strahlen und Sonnenstrahlung effektiv blockiert, wodurch die Notwendigkeit einer häufigen erneuten Anwendung im Laufe des Tages entfällt. Zu den wichtigsten Wirkstoffen in Sonnenschutzmitteln gehören Titandioxid und Zinkoxid.

Sonnenschutzmittel, das bei der Anwendung auf der Haut transparenter erscheint, bieten auch Schutz vor UVA-/UVB-Strahlung; Allerdings neigen seine Wirkstoffe bei Sonneneinstrahlung dazu, schneller abgebaut zu werden, wodurch ein Teil der Strahlung in die Haut eindringen kann. Um eine optimale Wirksamkeit zu gewährleisten, sind eine konsequente erneute Anwendung und die Auswahl eines Produkts mit einem höheren Lichtschutzfaktor (LSF) unerlässlich.

Diät

Vitamin A, das zur Retinoidfamilie gehört, verleiht dermatologische Vorteile, indem es die Keratinisierung normalisiert, die Talgproduktion (ein Faktor bei der Entstehung von Akne) reduziert und Lichtschäden, Striae und Cellulite lindert oder behandelt.

Vitamin D und seine Analoga werden eingesetzt, um das kutane Immunsystem zu modulieren und die Epithelproliferation zu hemmen und gleichzeitig die Zelldifferenzierung zu fördern.

Als Antioxidans ist Vitamin C spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der Kollagensynthese, erleichtert die Bildung von Barrierelipiden, regeneriert Vitamin E und bietet lichtschützende Wirkung.

Vitamin E fungiert als membrangebundenes Antioxidans, schützt vor oxidativen Schäden und schützt vor schädlicher ultravioletter Strahlung.

Zahlreiche wissenschaftliche Untersuchungen haben belegt, dass Veränderungen im grundlegenden Ernährungszustand eines Menschen die dermatologische Gesundheit erheblich beeinflussen.

Die Mayo Clinic identifiziert mehrere Lebensmittelkategorien, die sich positiv auf die Gesundheit der Haut auswirken, darunter Obst, Gemüse, Vollkornprodukte, dunkles Blattgemüse, Nüsse und Samen.

Referenzen

Referenzen

„Hauterkrankungen.“ MedlinePlus. US-amerikanische Nationalbibliothek für Medizin. Abgerufen am 12. November 2013.

• "Hauterkrankungen". MedlinePlus. U.S. National Library of Medicine. Abgerufen am 12. November 2013.Quelle: TORIma Akademie Archive