Wohngemeinschaft Haut

Bis 2016 hat man angenommen, dass die Zahl der Bakterienzellen bis zu zehnmal größer ist als die der Humanzellen. Nach einer Revision der Daten durch eine israelisch-kanadische Arbeitsgruppe geht man nun von einer etwa gleichen Anzahl aus: Danach beherbergt der „Referenz-Mann“, also ein männliches Individuum zwischen 20 und 30 Jahren mit einer Körpergröße von 1,70 m und einem Gewicht von 70 kg, rund 38 Billionen Bakterienzellen mit einem Gewicht von ca. 0,2 Kilogramm. Die Zahl seiner Körperzellen wird auf 30 Billionen geschätzt.

Interessant sind auch die für diese Publikation ermittelten Anteile der einzelnen Zellarten: 84% der menschlichen Zellen sind Erythrozyten und 4,9% Thrombozyten, während die Zahl der Hautfibroblasten nur 0,1% und die der Epidermiszellen 0,5% beträgt. Auf Muskelzellen entfallen sogar nur 0,001%, der Anteil der Knochenmarkszellen liegt bei 2,5% [1].

Ein Kommen und Gehen

Die Zahl der mikrobiellen Mitbewohner ist keine feststehende Größe; sie unterliegt großen intra- und interindividuellen Schwankungen. So kann ein Gang zur Toilette oder eine Antibiotika-Behandlung die Bakterienzahl innerhalb kurzer Zeit stark reduzieren. Anzahl und Diversität der Mikroorganismen variieren mit dem Alter und zwischen den Geschlechtern. Bei der „Referenz-Frau“ (1,63 m, 60 kg) stuft man das Verhältnis von Bakterien- zu Körperzellen mit 2,2 aktuell höher ein, wobei die Anzahl der Körperzellen niedriger, die der Bakterienzellen etwas höher als beim Mann geschätzt wird (21 × 10¹² zu 44 × 10¹² [1]). Nach Angaben des humanen Mikrobiom-­Projekts sind weniger als ein Prozent der den Menschen besiedelnden Mikroorganismen pathogen.

Entwicklung und Eigenschaften des Hautmikrobioms

Stand im Beitrag auf Seite 38 das Mikrobiom des Darms im Mittelpunkt, so befasst sich dieser Beitrag mit dem Hautmikrobiom. Die mikrobielle Besiedlung der menschlichen Haut beginnt mit der Geburt. Die im Uterus sterile Körperoberfläche des Kindes wird rasch von Mikroorganismen kolonisiert, zunächst von denen der Mutter. Dabei spielt die Art der Entbindung eine Rolle. Das initiale Hautmikrobiom spontan geborener Babys ähnelt der Mikrobiota der mütterlichen Vaginalschleimhaut, während auf der Hautoberfläche per Kaiserschnitt geborener Kinder zunächst die Keime des Hautmikrobioms der Mutter vorherrschen. Bis zum Ende des ersten Lebensjahres nimmt die bakterielle Diversität stark zu. Im Alter zwischen einem Jahr und 18 Monaten ähnelt das Hautmikrobiom eines Kindes bereits dem eines Erwachsenen [3, 4, 5].

Kommt es zu einer Hautverletzung, gelangen Bakterien aus tieferen Schichten des Stratum corneum an die Oberfläche. Auf der verletzten Stelle bildet sich eine neue Hautflora, die als das „Ur-Mikrobiom“ dieses Individuums betrachtet wird. Auch in tieferen Hautschichten wie der Dermis und dem subkutanen Fettgewebe lassen sich Bakterien nachweisen [5]. Die hautbewohnenden Bakterien sind in der Lage, die Immunantwort der Haut zu modulieren. Als mögliche Mechanismen wurden Wechselwirkungen mit T-Zellen und dendritischen Zellen identifiziert [6].

Biogeografische, interindividuelle und zeitabhängige Unterschiede

Das Hautmikrobiom weist zum Teil beträchtliche intra- und interindividuelle Unterschiede auf. Intraindividuelle (biogeografische) Unterschiede gesunder Haut hängen im Wesentlichen von der Aktivität der Talg- und Schweißdrüsen und dem daraus resultierenden Feuchtigkeits- und Sebumgehalt ab. Zusätzlich haben die Hautdicke und das Vorhandensein von Falten und Haarfollikeln einen Einfluss. Auf talgdrüsenreicher Haut wie Gesicht und Rücken sind lipophile Bakterien (z. B. Propionibakterien) am häufigsten anzutreffen. In diesen Regionen findet auch hauptsächlich die Synthese antimikrobieller Peptide wie Cathelicidine und Defensine statt.

Auch die Bakteriendichte schwankt erheblich. So lassen sich in feuchten Hautarealen wie Achselhöhlen oder Zehenzwischenräumen auf einem Quadratzentimeter Haut bis zu zehn Millionen Bakterien finden. Dagegen beherbergen trockene Hautstellen am Rumpf oder am Unterarm nur etwa 100 Mikroorganismen pro cm². Interindividuelle Unterschiede sind insbesondere durch Faktoren wie ethnische Zugehörigkeit, Ernährung, Gebrauch von Kosmetika oder Desinfektionsmitteln sowie Haustierhaltung determiniert. Auch Tages- und Jahreszeit haben einen Einfluss auf die Zusammensetzung des Hautmikrobioms.

Interessant ist der Befund, dass interindividuelle Unterschiede viel geringer ausfallen können als intraindividuelle Variationen, das heißt: Die Bakterienzusammensetzung beispielsweise der Fußsohlen ähnelt sich bei zwei Menschen viel stärker als die Flora zweier verschiedene Hautareale desselben Individuums [2 – 5, 8]. Die Autoren einer Publikation in der Fachzeitschrift Science brachten diese Erkenntnisse wie folgt auf den Punkt: Obwohl der Unterarm eines Menschen nur wenige Zentimeter von den Achselhöhlen entfernt liegt, sind diese beiden Nischen aus ökologischer Sicht so verschieden wie Regenwald und Wüste [8]. Die hohe Variabilität wird dann zum Problem, wenn Studienergebnisse, beispielsweise zum Einfluss von Arzneistoffen auf das Hautmikrobiom, miteinander verglichen werden sollen. Wissenschaftler fordern deshalb für derartige Untersuchungen die Definition von Mindeststandards [4].

Die herkömmlichen Methoden zur Bestimmung der Haut­flora wie Abstrich, Stripping oder Biopsie mit anschließender Kultivierung auf Nährmedien lieferten nur ein sehr eingeschränktes Abbild, da sich weniger als ein Prozent der Mikroorganismen damit nachweisen lässt. Ein großer Fortschritt war daher die Einführung molekularbiologischer Techniken, die sehr differenzierte Einblicke in das Haut­mikrobiom ermöglicht haben. Als Standardmethode hat sich die Sequenzierung von 16S ribosomaler RNA (rRNA) etabliert. Mithilfe dieser Technik wurden auch Analysen des kompletten Mikrobioms gesunder Humanhaut vorgenommen. Dabei fand man bis zu 22 verschiedene Bakterienstämme, von denen sich jedoch die meisten den Stämmen Actinobacteria (z. B. Propioni- und Corynebakterien), Firmicutes (z. B. Staphylokokken), Proteobacteria und Bacteroidetes zuordnen lassen [7, 8]. Eine Übersicht über die Verteilung verschiedener Spezies in Abhängigkeit vom Hautzustand (talgreich, trocken oder feucht) gibt Tabelle 1.

Mikrobielle Unterschiede zwischen gesunder und kranker Haut

Das Hautmikrobiom besitzt eine wichtige Funktion für die Gesunderhaltung der Haut. Dysbalancen können zur Pathogenese von Hauterkrankungen beitragen, konstatierte Prof. Dr. med. Regine Gläser, Universitäts-Hautklinik Kiel, auf der Jahrestagung 2017 der Deutschen Dermatologischen Gesellschaft (DDG) in Berlin. In den letzten Jahren sind zahlreiche Studien zu dieser Thematik durchgeführt worden. Viele Untersuchungen befassten sich mit Veränderungen der Hautflora bei Patienten mit atopischer Dermatitis.

Beispielsweise wurde in einer Studie gezeigt, dass antimikrobielle Peptide wie Cathelicidine und die Defensine B₂ und B₃ bei Patienten mit atopischer Dermatitis reduziert sind [10].

Bei vielen Patienten mit atopischer Dermatitis finden sich in den Läsionen hohe Konzentrationen an Staphylococcus aureus, der Toxine bilden kann. Diese wirken als „Superantigene“, rufen Entzündungen hervor und schwächen dadurch die Hautbarriere. Staphylococcus epidermidis, ein dominanter Bewohner gesunder Haut, besitzt die Fähigkeit, Staphylococcus aureus in seinem Wachstum zu hemmen. Eine Kolonisation mit Staphylococcus epidermidis und S. cohnii im ersten Lebensjahr konnte Kinder vor der Entwicklung einer atopischen Dermatitis schützen [10]. Es wurde zudem berichtet, dass die bakterielle Diversität in den Läsionen der atopischen Haut während einer Exazerbation rapide abnahm. Nach erfolgreicher Behandlung normalisierte sie sich wieder [11]. Autoren verweisen jedoch darauf, dass es nicht ausreicht, die vorhandenen Keime zu identifizieren; Vielmehr müsste mithilfe funktioneller Analysen ihr Zusammenwirken untersucht werden [5, 11].

Neuer Therapieansatz: Stärkung des Hautmikrobioms

Bei infektiösen und entzündlichen Hautläsionen kommen häufig Antibiotika und Antiseptika zum Einsatz. Ihr Nachteil besteht darin, dass sie auch nicht-pathogene Keime der Haut reduzieren. Ein neuer Therapieansatz zielt auf eine Unterstützung der gesunden Hautflora ab [9]. Viele Studien zu dieser Thematik fokussieren auf die atopische Dermatitis. Es konnte gezeigt werden, dass eine Behandlung mit Antibiotika und Antiseptika zwar die Kolonisation mit S. aureus vermindert, jedoch die mikrobielle Zusammensetzung insgesamt nicht verbessern kann. Durch Glucocorticoide oder Calcineurin-Inhibitoren war dies jedoch möglich [5, 12]. In einigen Untersuchungen genügte bereits die konsequente Anwendung von Basispflegeprodukten. So wurden beispielsweise 49 Patienten mit atopischer Dermatitis vor und nach einer 84-tägigen Pflegetherapie klinisch evaluiert und zusätzlich mittels 16S tRNA-Sequenzierung ihr Hautmikrobiom bestimmt. Bei 72% von ihnen entsprach die Zusammensetzung des Mikrobioms in den Läsionen der atopischen Haut nach der Basispflege der nicht-läsionalen Haut [13].

Mikrobiom-Spende und funktionelle Textilien

Eine bisher nur im Tiermodell erprobte Möglichkeit zur Verbesserung des Hautmikrobioms ist die Spende von gesunder Flora. In einem Mausmodell zur atopischen Dermatitis spendeten gesunde Freiwillige gramnegative Bakterien (Roseomonas mucosa), wodurch es gelang, das Wachstum von S. aureus zu reduzieren, die Barrierefunktion zu verbessern und das angeborene Immunsystem zu aktivieren [14]. Auch mit beschichteten Textilien konnten interessante Ergebnisse erzielt werden. So brachte beispielsweise das nächtliche Tragen eines Chitosan-beschichteten Schlafanzugs über acht Wochen eine Verbesserung der Symptome einer atopischen Dermatitis und eine Reduktion der Besiedlung mit Koagulase-­negativen Staphylokokken. In einer anderen Studie trugen erwachsene Patienten mit atopischer Dermatitis nachts über drei Tage Zinkoxid-beschichtete Textilien. Dies führte zu einer Reduktion der Symptome, zu weniger Juckreiz und einer Verbesserung der Schlafqualität. Silber-beschichtete Textilien konnten die S.-aureus-Keimzahl auf der Haut reduzieren [15 – 17].

Basispflege mit Bakterien

Einen interessanten Ansatz stellt die Applikation von Mikrobiom-stabilisierenden Mikroorganismen auf die Haut dar – analog zu den als Arzneimittel oder Nahrungsergänzung systemisch verabreichten Probiotika zur Verbesserung der Darmflora. In verschiedenen Industrie-abhängigen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass Basispflegecremes, die mit Extrakten des Gram-negativen Bakteriums Vitreoscilla filiformis angereichert sind, einen positiven Einfluss auf das Hautmikrobiom besitzen und bei Patienten mit einer atopischen Dermatitis zu einer Symptomlinderung führen können. Dieses Bakterium lebt beispielsweise in schwefelhaltigen Thermalquellen, deren Wasser traditionell bei dermatologischen Erkrankungen angewendet wird. Der genaue Wirkmechanismus, der zur Verbesserung der Symptome einer atopischen Dermatitis durch die Vitreoscilla-filiformis-haltige Basispflege führt, ist noch nicht abschließend geklärt. Man vermutet untere anderem, dass der Extrakt Entzündungsprozessen entgegenwirken und die Wundheilung fördern kann [18 – 20].

Modulation des Hautmikrobioms bei Acne vulgaris

Auch in der Aknetherapie werden neue Behandlungsansätze auf Basis der Erkenntnisse über das Hautmikrobiom diskutiert. Schon seit langem bekannt ist die Mitwirkung von Propionibacterium acnes in der Pathogenese der Akne. Bei schwereren Akneformen werden daher Antibiotika wie Doxycyclin und Minocyclin topisch bzw. systemisch eingesetzt. Eine Arbeitsgruppe an der Universitätshautklinik in Magdeburg hat in einer Pilotstudie bei 14 Patienten mit leichter Akne (Leeds-Score 1,5 bis 4,0) lokale Mikrobiota-Zubereitungen getestet. Nach fünf Wochen Therapiedauer mit zweimal täglicher Applikation hochdosierter Bakterienpopulationen auf dem gesamten Gesicht kam es bei keinem der Probanden zu einem Aufblühen der Akne-Effloreszenzen. Sie gaben zudem aus subjektiver Sicht eine gute Verträglichkeit und eine klinische Besserung an. Wegen der kurzen Studienzeit und geringen Patientenzahl konnte weder eine statistisch gesicherte Abnahme noch eine Zunahme der Anzahl an Effloreszenzen festgestellt werden. In einer placebokontrollierten, doppelblinden Studie über 16 Wochen wird diese potenzielle Therapieoption gegenwärtig weiter untersucht [21]. |