Was ist Corneobiologie?

Im weiteren Sinne versteht man unter Corneobiologie (syn. Korneobiologie, engl. corneotherapy) die Lehre über die Anatomie, Physiologie und die Biologie der Hornzellschicht, der äußersten Schicht der Haut, dem sogenannten Stratum Corneum. Im engeren Sinne untersucht die Corneobiologie insbesondere die Anatomie, Physiologie und Biologie der menschlichen Hornschicht, deren Merkmale sich von denen anderer Säugetiere unterscheiden. Bei der Corneobiologie handelt es sich um eine sehr junge und stark interdisziplinäre Wissenschaft, welche unterschiedlichste Natur- und Lebenswissenschaften in sich vereint. Beispiele sind die Pharmakologie, Anatomie, Genetik, Molekularbiologie, Immunologie, Endokrinologie, Neurobiologie oder aber auch die Psychologie.

Bei dem Namen „Corneobiologie“ handelt es sich um einen zusammengesetzten Begriff aus den Worten „Stratum Corneum“ und „Biologie“. Der Begriff wurde 1978 von Albert Kligman das erste Mal verwendet. Er wird daher of als „Vater der Corneobiologie“ bezeichnet. Allerdings hat die Corneobiologie noch einige weitere Väter. Zu nennen sind hier insbesondere Peter M. Elias, Kenneth R. Feingold und Anthony V. Rawlings.

Bis zur zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts ging man davon aus, dass das Stratum Corneum eine tote, inerte und passive Membran ist, welche als äußerte Schicht des Körpers den Körper zu seiner Umwelt hin abschirmt und dafür sorgt, dass keine ungewollten Substanzen in den Körper eindringen und andersherum keine Substanzen, insbesondere Wasser, ungewollt oder unkontrolliert aus dem Inneren des Körpers ausdringen. Über das Stratum Corneum wurde bis zu diesem Zeitpunkt angenommen, dass es sich aus Ausscheidungsprodukten von Keratinozyten bildet. Es wurde gemutmaßt, dass es sich dabei um Keratinfäden handelt, welche sich lose in Korbgeflecht-ähnlichen Strukturen auf der Haut anordnen. Heute ist diese Annahme eindeutig widerlegt, da gezeigt werden konnte, dass das Stratum Corneum eine hochgeordnete Struktur besitzt und dass die Beobachtung der losen „Korbgeflecht-Struktur“ auf einen Artefakt bei der Probenpräparation zurückgeführt werden kann.

Einfach betrachtet besteht das Stratum Corneum aus zwei Kompartimenten. Beim ersten Kompartiment handelt es sich um abgestorbene Hautzellen, die sogenannten Hornzellen. Diese Zellen sind aus Keratinozyten entstanden. Sie sind stark abgeflacht und besitzen keine Zellorganellen mehr. Dafür enthalten sie wichtige Substanzen und Strukturen, die dem Stratum Corneum genügend Feuchtigkeit, sowie mechanische Festigkeit und eine ausreichende Elastizität ermöglichen. Diese sogenannten Corneozyten sind untereinander über sogenannte Corneodesmosomen mit einander verbunden. Man geht davon aus, dass jeder Corneozyt mit ca. 400-600 Corneodesmosomem mit anderen Corneozyten verbunden ist, wodurch sich die enorme Festigkeit und Widerstandfähigkeit eines gesunden Stratum Corneums erklären lässt. Eine zusätzliche Festigkeit wird dann noch durch kleine Widerhaken an der Oberfläche der Corneozyten ermöglicht, die es ermöglichen, dass sich die Corneozyten noch zusätzlich ineinander „verhaken“ können [5]. Einen wesentlichen Beitrag für eine ausreichende Feuchtigkeit des Stratum Corneums leisten die sogenannten Natural Moisturizing Factors (NMF), welche primär im Inneren der Corneozyten lokalisiert sind. Beim zweiten Kompartiment des Stratum Corneums handelt es sich um eine sehr spezifische Mischung aus verschiedenen lipidischen Strukturen, welche sich als interzelluläre Lipid-Doppel-Schicht zwischen die Corneozyten lagern. Diese Struktur, bestehend aus Corneozyten und interzellulärer Lipid-Doppelschicht, wird als „Ziegel-Mörtel-Struktur“ des Stratum Corneums bezeichnet.

Das Stratum Corneum besteht je nach Körperregion aus 15-20 Schichten abgestorbener Corneozyten (Hornzellen), und hat eine ungefähre Dicke von ca. 10 – 40 µm, was in etwa der Hälfte eines Haardurchmessers entspricht. Die enorme Widerstandsfähigkeit gegen das Eindringen äußerer Schadstoffe und auch die außerordentliche Fähigkeit, den Wasserverlust aus dem Körper effektiv zu kontrollieren, ist auf die sehr spezielle Anordnung der Lipide im Interzellularraum zurückzuführen. Diese bestehen aus einzigartigen Molekülen, den Ceramiden, sowie aus verschiedenen Fettsäuren und Cholesterol, welche schichtweise auf den Oberflächen der Corneozyten aufgelagert sind. Dadurch entstehen die sogenannten „Cornified Lipid Envelops (CLE)“, welche fest mit der äußeren Proteinschicht der Corneozyten, den sogenannten „Cornified Envelops (CE)“ verbunden sind. Dem CLE sind weitere Lipidschichten als Doppelschichten aufgelagert. Hier bilden sich immer abwechselnd Doppel-Layer mit kürzeren oder längeren Abständen zueinander [5]. Diese unterschiedlichen Strukturelemente werden als LPP (long periodicity phases) und als SPP (short periodicity phases) bezeichnet und sind Gegenstand aktueller Forschung. Es gilt heute als gesichert, dass die Zusammensetzung der Stratum Corneum Lipide, sowohl in Menge als auch in Komposition, einen entscheidenden Einfluss auf die Bilayer-Struktur des Stratum-Corneum-Lipidfilms hat. Das bedeutet, das bereits kleinste Änderungen in der Lipidkomposition bzw. Anordnung eine sehr massive Strukturänderung und somit auch eine massive Beeinträchtigung der Barrierefunktion des Stratum Corneums bewirken können. Das Verstehen über den komplexen Zusammenhang zwischen Stratum-Corneum-Lipiden und Barrierefunktion ist noch nicht abgeschlossen, jedoch ist das Wissen in den letzten Jahren, insbesondere durch modernste analytische Methoden, sehr stark vorangetrieben worden, sodass es heute schon möglich ist, sehr effektive Formulierungen für den Erhalt bzw. die Wiederherstellung eines intakten Stratum-Corneum-Lipidfilms zu entwickeln.

Eine weitere wichtige Entdeckung war, dass es sich bei dem Stratum Corneum zwar um „tote Zellen“ eingebettet in einer ebenfalls „toten Lipidschicht“ handelt, jedoch keineswegs um – wie lange angenommen – eine völlig inerte Barriere. Vielmehr konnte nun eindrucksvoll belegt werden, dass das Stratum Corneum hochdynamisch an sehr zahlreichen Stoffwechselprozessen beteiligt ist. Ursache dafür sind zahlreiche Enzyme und Mediatoren, welche in das Stratum Corneum eingelagert sind und bei entsprechenden Stimuli freigesetzt bzw. aktiv werden. Beispiele sind Proteasen, die am Desquamationsprozess der Haut beteiligt sind; Lipasen, welche freie Fettsäuren aus Triglyceriden bereitstellen; Sulfatasen, welche Cholesterolsulfat aus Cholesterol herstellen; Glycosidasen oder Ceramidasen, welche aus Vorläuferstrukturen die wichtigen Ceramide im Stratum Corneum herstellen oder aber Zytokine, welche nach Freisetzung eine Entzündungsreaktion hervorrufen.

Heute ist bekannt, dass eine veränderte Enzymaktivität enorme Auswirkungen auf das gesamte Stratum Corneum, d.h. dessen Struktur und Funktionalität, haben kann. Da die Enzymaktivität sehr stark von Wasser und vom pH-Wert abhängig ist, ist nachvollziehbar, dass das Aufrechterhalten einer ausreichenden Hautfeuchtigkeit und eines physiologischen pH-Wertes für die Integrität des Stratum Corneums von entscheidender Bedeutung ist. Heute wird auch angenommen, dass eine gestörte Hautbarriere, unabhängig woher die Barrierestörung kommt, durch die Freisetzung von Cytokinen immer zu einer Entzündungsreaktion führt. Das bedeutet, dass man heute davon ausgeht, dass häufige entzündliche Hauterkrankungen wie Ekzeme, atopische Dermatitis und Psoriasis mit einer bereits angeborenen Schwäche der Hautbarriere beginnen. Durch die Barriereschädigung kommt es zur chronischen Ausschüttung von Entzündungsmediatoren aus dem „verletzten“ Stratum Corneum, wodurch die Entzündung der Haut getriggert und entsprechend dauerhaft aufrechterhalten wird. Derartige Entzündungsreaktionen können heute durch antientzündliche Substanzen bekämpft werden. Diese wirken jedoch nur temporär, wenn nicht parallel die Hautbarriere wieder ordnungsgemäß hergestellt wird. Relativ neue Ansätze verfolgen daher bei entzündlichen Hauterkrankungen oder Hautzuständen konsequent das gezielte Wiederherstellen der Hautbarriere. Dieser „Barriere-Reparatur-Therapieansatz“, welcher den Erhalt und/oder die Wiederherstellung einer intakten Hautbarriere, d.h. des Stratum Corneums, hat, wird als Corneotherapie bezeichnet.

Der Ansatz der Corneotherapie wird aktuell auch sehr gezielt für die Barriere-Reparatur alternder Haut verfolgt. Hier hat sich gezeigt, dass es mit zunehmendem Alter vermehrt zu einer Störung der Hautbarriere kommt. Bekannt ist ebenfalls, dass viele altersassoziierte Krankheiten durch ein Zuviel an freien Radikalen im Körper getriggert oder verstärkt werden. Dieses Zuviel an freien Radikalen bezeichnet man als oxidativen Stress. Oxidativer Stress führt zu chronischen Entzündungen im Körper, die man nicht spürt, weshalb sie als „silent inflammation“ bezeichnet werden. Krankheiten, welche mit oxidativem Stress und der „silent inflammation“ assoziiert sind, sind u.a. kardiovaskuläre Erkrankungen, Tumoren, Alzheimer, Parkinson und Arthrose.

Neu ist nun die Erkenntnis, dass altersassoziierte Barrieredefekte des Stratum Corneums zur chronischen Freisetzung von Entzündungsmediatoren in die Blutbahn führen können, wodurch es zur Entstehung der „silent inflammation“ kommt. Inwieweit diese Mediatoren zur Entstehung bzw. zur Befeuerung altersassoziierter Krankheiten beitragen ist Gegenstand aktuellster Forschung. Aus den jüngsten Erkenntnissen ergibt sich jedoch, dass der Korrektur des Barrieredefekts alternder Haut ein sehr hoher Stellenwert zugeordnet werden muss, da nur so langfristig die Belastung mit chronischen Entzündungsmarkern im Blut verringert werden kann. Die Barrierreparatur, d.h. eine gezielte Corneotherapie, erfolgt mit Hilfe geeigneter Dermokosmetika bzw. Corneotherapeutika. Relativ neu ist auch die Erkenntnis, dass Luftverschmutzung Hautkrankheiten verursacht und die Hautalterung beschleunigt. Neben einer Reduktion der Umweltverschmutzung sind daher Formulierungen zum Schutz der Haut vor Umweltgiften notwendig. Der Bedarf solcher Produkte führte zur Einführung verschiedenster dermaler Anti-Pollution Produkte. Auch hier werden barrierestärkende Formulierungs-Strategien verfolgt.

Der derzeit größte Trend in der Corneobiologie ist das Verstehen und Modulieren des Haut-Mikrobioms. Erst in den vergangenen Jahren wurde festgestellt, dass die Haut eine erstaunliche Vielfalt von Mikroben beherbergt – sowohl gute als auch schlechte. Der Einfluss des Mikrobioms auf die Hautgesundheit und eine mögliche Beeinflussung des Mikrobioms zum Erhalt und der Wiederherstellung einer intakten Hautbarriere sind daher Gegenstand aktueller Forschungen.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die Corneobiologie sich in den letzten fünf Dekaden fest in der Wissenschaft etabliert hat, und dass es dadurch möglich war, in den vergangenen Jahren einen massiven Wissenszuwachs über die Struktur und die Funktionsweise des Stratum Corneums zu realisieren. Dennoch ist die Erforschung der Struktur und Funktionsweise des Stratum Corneums noch lange nicht abgeschlossen. Aktuell werden dem Stratum Corneum bereits mehr als zehn Funktionen zugeschrieben, die weit über einen reinen Diffusionsschutz hinausgehen. Die wichtigsten, heute bereits bekannten Funktionen des Stratum Corneums sind hier zusammengefasst:

Schutzfunktionen des Stratum Corneums:
Schutz vor Austrocknung, d.h. Wasserverlust aus dem Körper
chemischer Schutz, d.h. Schutz vor dem Eindringen von äußeren Fremdstoffen, d.h. Permeabilitätsschutz von beispielsweise Chemikalien, Antigenen, Allergenen
antimikrobieller Schutz, d.h. Schutz vor der unkontrollierten Ausbreitung pathogener Keime durch die Bildung von antimikrobiellen Peptiden (AMP) und die Aufrechterhaltung des natürlichen Säureschutzmantels
antioxidativer Schutz, d.h. Schutz vor der Zerstörung hauteigener Strukturen durch freie Radikale durch körpereigene antioxidative Abwehrmechanismen
Schutz vor Strahlung und Lichtschäden (z.B. UV-Licht, elektromagnetische Strahlung, Hauttumoren, Photo-Aging)
physikalisch-mechanischer und rheologischer Schutz gegen „Zerreißen“ durch ausreichenden Zusammenhalt des Stratum corneums und entsprechende Elastizität bzw. Fluidität [5]
Dynamische Funktionen des Stratum Corneums[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Hauthydratation durch natürliche, hygroskopische Substanzen, sog. Natural Moisturing Faktoren (NMF)
Desquamation zum Erhalt einer glatten, intakten Hautoberfläche
Biosensor für Temperatur, Druck und für meteorologische Bedingungen, insbesondere Feuchtigkeit
Aktivation/Regulation von Entzündungen (Zytokinaktivierung)
Regulation der angeborenen und adaptiven Immunität
Reservoir bzw. Depot für Wirkstoffe – z.B. Medikamente oder kosmetische Wirkstoffe
Regulation und Beeinflussung der sozialen Kommunikation, denn schöne Haut ist anziehend, während raue, schuppige Haut unansehnlich und abstoßend wirkt, die man nicht berühren möchte. Unschöne Haut beeinträchtigt somit die soziale Kommunikation.

Rezept: Pesto Kartoffeln vom Grill

Eine Beilage zu Grillgerichten aller Art. Man braucht:

  • Kartoffeln, möglichst mittelgroß und gleichgroß
  • Pesto nach Wahl
  • Knoblauch
  • Rosmarin
  • Olivenöl
  • Grobes Meersalz

Kartoffeln waschen und halbieren.

Eine Aluschale mit grobem Meersalz bedecken, damit die Kartoffeln halt haben und mit der Schale nach unten hineinlegen. Etwas Olivenöl über die Kartoffeln geben.

Knoblauchzehen schälen und grob zerkleinern, auf und zwischen den Kartoffeln verteilen. Dann nach Geschmack Pesto darüber verteilen und Rosmarin Zweige darüber geben.

Im zugedeckten Grill bei indirekter Hitze ca. 180° für ca. 45 Minuten garen, dann sollten sie noch schönen Biss haben – zwischendrin ggf. die Gabelprobe machen.

Wenn Sie keinen Grill haben klappt die Zubereitung auch im Backofen bei 180° bis 200°.

Tipp: probieren Sie es mit verschiedenen Pesto-Sorten aus: normales grünes, Pesto Rosso, Olivenpesto, Bärlauchpesto…