Photolyase – Hilfe gegen Hautkrebs?

Photolyase ein Enzym aus Blaualgen repariert UV-bedingte DNA Schäden

Photolyase – ein Inhaltsstoff aus Blaualgen repariert Erbgutschäden

Erbgut-Schäden vorbeugen oder/und reparieren

Alle uns bekannten Sonnenschutzmöglichkeiten, wie der Aufenthalt im Schatten, das Anlegen von (Sonnenschutz)-Kleidung und das Auftragen von Sonnencreme basieren auf dem Prinzip der Vorbeugung vor UV-bedingten Schäden.

Ist bereits ein Schaden entstanden, helfen oben genannten Maßnahmen nicht mehr!

Seit langem ist bekannt, dass UVB Strahlung (280 – 320 nm) sich negativ auf unserer Gesundheit auswirkt. Haut und Augen sind besonders gefährdet. Neben einem Sonnenbrand kann UVB auch Schäden im Erbgut verursachen. Dies fördert letztendlich das Auftreten von Hautkrebs.

Die häufigste UV-bedingte Schädigung des Erbguts ist die Ausbildung von unzulässigen Quervernetzungen (Pyrimidin-Dimere) in unserer DNA. Die DNA ist der Träger aller lebenswichtiger Informationen in der Zelle. Sie besteht aus einer Aneinanderreihung von 4 verschiedenen Bausteinen. Deren Abfolge bestimmt die Information. Kommt es zur Quervernetzung der Bausteine bedeutet dies, dass die Information nicht mehr abgelesen werden kann. Ähnlich wie in einem Buch mit verklebten Seiten.

Es konnte gezeigt werden, dass diese Quervernetzungen ursächlich an der Tumorentstehung in der Haut beteiligt sind [1].

Nicht nur das Erbgut der Hautzellen kann durch UV-Strahlung geschädigt werden, sondern auch das der Immunzellen. Immunzellen patrouillieren ständig durch unsere Haut und überwachen „unsere Außengrenze“ auf fremde Eindringlinge (Mikroorganismen). Auch tumorartig veränderte Hautzellen werden erkannt und eliminiert. Eine Immunzelle mit „verklebten Erbgut“ ist geschwächt und kann ihrer Funktion, der Entfernung von bösartigen Tumorzellen, nicht mehr nachkommen [2]. Beide Effekte zusammen, die Erbgutschädigung in den Hautzellen und die in den Immunzellen begünstigen das Heranwachsen eines Tumors.

Es ist also von elementarer Bedeutung, dass diese Quervernetzungen in der DNA wieder beseitigt werden. Zum Glück gibt es zelluläre Mechanismen, die solche Reparaturen ausführen. Menschliche Zellen besitzen das „DNA-Baustein-Ersatz-System“ (nucleotide excision repair system). Hier werden defekte, quervernetzte DNA-Bausteine herausgeschnitten und durch neue, „makellose“ Bausteine ersetzt.

Andere Lebewesen wie z. B. manche Bakterien, Algen, Fische oder Beuteltiere besitzen zusätzliche Reparaturmechanismen, wie z. B. die Photolyase. Die Photolyase ist ein Enzym, dass in der Lage ist die „verklebten“  quervernetzten DNA-Bausteine zu erkennen und die „Verklebung“ zu lösen, ohne dass die DNA dabei geschnitten werden muss.  Sie benötigt für ihre Aktivitäten Energie in Form von Licht mit der Wellenlänge 300 – 500 nm. Diesen Prozess nennt man die Photo-Reaktivierung der DNA. Ob höhere Säugetiere, wie der Mensch auch eine Photolyase Aktivität besitzen ist zur Zeit noch strittig.

Unabhängig davon, ob wir nun selbst diese Reparaturfähigkeit besitzen oder nicht, wäre es nicht ein vielversprechender Ansatz, wenn wir das Reparaturprotein Photolyase bei Bedarf einfach auf unsere geschädigte Haut auftragen könnten?

Wirkt die Photolyase auch in unserer Haut?

I. Experimenteller Ansatz:

Diesen aussichtsreichen Ansatz verfolgte die Arbeitsgruppe um Prof. Jean Krutmann [3]. Sie isolierten die Photolyase aus der Blaualge Anacystis nidulans und verpackte sie in kleine Fetttröpfchen (Liposome) damit sie leichter in die Zellen eindringen, um in den Zellkern mit dem Erbmaterial zu gelangen.

Um die Wirkung der Photolyase zu überprüfen wurde die Po-Haut von Testpersonen mit UV-B Dosen bestrahlt, die gerade eben einen Sonnenbrand hervorrufen (MED = minimale Erythemdosis; Erythem = Sonnenbrand). Anschließend trug man bei einem Teil der Versuchspersonen die Photolyasepräparation auf die bestrahlte Haut auf und ließ sie 1 Stunde einwirken, damit die Photolyase an ihren Wirkort, das zelluläre Erbgut gelangen konnte. Die Aktivierung der Photolyase erfolgt durch eine dreißigminütige Bestrahlung (340 – 450 nm) mit anschließender Untersuchung der Hautproben.

Man fand folgende Ergebnisse:

  • In UV-B bestrahlter Po-Haut fand man signifikante DNA-Schädigung in Form von Quervernetzungen; in unbestrahlter Haut fand man keine.
  • Nach der Behandlung von bestrahlter Haut mit Photolyase und einer dreißigminütigen Aktivierung reduzierte sich die DNA-Schädigung um 40 -45 %.
  • Die Reparatureffizienz unterscheidet sich nicht, ob man die Photolyase sofort auf die geschädigte Haut aufträgt oder erst nach 22,5 Stunden.
  • Ohne Aktivierung der Photolyase konnte keine Reparatur beobachtet werden.

Damit wurde gezeigt, dass aktivierte Photolyase, unter experimentellen Bedingungen,  40 – 45 % der  UV-B bedingten DNA-Quervernetzungen rückgängig machen kann!

II. Studie mit 250 Anwendern unter realen Urlaubsbedingungen

In einer weiteren Studie überprüfte Prof. Krutmann die Wirksamkeit und Verträglichkeit eines Sonnenschutz Fluids und eines After-Sun Präparates mit Algen Photolyase in einer großen Gruppe von Anwendern unter realistischen Urlaubsbedingungen. Prof. Krutmann berichtete über seine Studie in der Pharmazeutischen Zeitung online (Beitrag 20/2004):

  • Teilnehmer: 249 hautgesunde hellhäutige Erwachsene, 55 %  männlich, 45 % weiblich, zwischen 18 und 70 Jahre alt. Sie verbrachten einen mindestens zwei- und höchstens dreiwöchigen Urlaub in einer sonnenreichen Region.
  • Getestete Produkte:
    • Ladival®med Sonnenschutz-Fluid 20, UV-A Schutz gemäß australischem Standard, Algen-Enzym Photolyase. Das Produkt ist fett-, emulgator-, parfüm- und farbstofffrei sowie wasserfest.
    • Ladival® med Aktivpflege-Fluid, ein After-Sun-Produkt. Es enthält Panthenol, Vitamin E und Algen-Enzym Photolyase. Das Fluid enthält kein Parfüm, keine Farbstoffe und keine Emulgatoren.
  • Die Test-Teilnehmer sollten das Sonnenschutz-Fluid vor und während der Sonnenbestrahlung und das Aktivpflege-Fluid direkt danach an mindestens sieben Tagen und für höchstens drei Wochen anwenden. Die Teilnehmer führten während der Urlaubszeit ein detailliertes Anwendertagebuch. Beide Produkte wurden im Mittel 13 Tagen bei einer durchschnittlichen Reisedauer von 14 Tagen angewendet.
  • Da die Untersuchung im Winterhalbjahr durchgeführt wurde, hatten die Teilnehmer vor Reisebeginn überwiegend keine vorgebräunte Haut. Hauptreiseziele waren die Kanaren (29 %), Afrika (17 %), die Karibik (15 %), Südeuropa (12 %) und Asien (10 %) und andere Fernreiseziele (17 %).
  • Die Anwender selbst und ein Prüfarzt beurteilten die Verträglichkeit und Wirksamkeit beider Produkte.
Ladival Med Sonnenschutz Fluid 20PrüfarztAnwender
Beurteilung: Wirksamkeit
sehr gut bis gut95 %96 %
mäßig4 %3 %
schlecht/unbekannt1/11
Beurteilung: Verträglichkeit
sehr gut bis gut97 %98 %
mäßig2 %2 %
schlecht/unbekannt1/11
Ladival Med Aktiv Pflege FluidPrüfarztAnwender
Beurteilung :Wirksamkeit
sehr gut bis gut73 %79 %
mäßig
25 %16 %
schlecht/unbekannt2 % /15 %
Beurteilung: Verträglichkeit
sehr gut bis gut85 %90 %
mäßig13 %7 %
schlecht/unbekannt3 % / 13 %

Es fällt auf, dass die Wirksamkeit des After-Sun-Präparates sowohl vom Prüfarzt als auch von den Anwendern geringer eingeschätzt wird. Der Studienleiter interpretierte dies wie folgt: „…dass dieses Ergebnis in Zusammenhang mit den subjektiven Erwartungen der Anwender zu sehen ist, die diese an ein After-Sun-Produkt stellen. So standen vor allem subjektive Kriterien wie Pflegeeffekt und Entspannung der sonnen-exponierten Haut im Vordergrund. Diese sahen die Anwender eher in Form einer Lotion oder Milch gegeben und weniger in Form des gelartigen Fluids.“

In der anfänglichen Urlaubsfreude vergaßen einige Anwender den Sonnenschutz  konsequent durchzuführen. Deshalb kam es zum Auftreten von leichten Sonnenbränden. Die Anwender dokumentierten den Hautzustand morgens und abends im Anwendungstagebuch. Schwere Sonnenbrände mit Blasenbildung traten nicht auf.

Leichter Sonnenbrandmorgens, vor dem Sonnenbadabends, nach dem Sonnenbad
1. Tag2 %15 %
2. Tag7 %30 %
3. Tag18 %32 %
4. Tag20 %35 %

Die Studienleitung interpretiert diese Daten wie folgt: „Die Daten belegen, dass es durch die konsequente Anwendung der beiden Produkte möglich ist, eine initiale Sonnenbrandreaktion auf einem relativ niedrigen prozentualen Niveau zu halten und über Nacht eine deutliche Regeneration der sonnenstrapazierten Haut zu erzielen. Zudem spricht der rasche Abfall des Wertes jenseits des vierten Urlaubstages dafür, dass die Anzahl der für den Sonnenbrand kausal verantwortlichen CPD (quervernetzte DNA-Bausteine: Anmerkung azg) durch die regelmäßige Anwendung der beiden Testprodukte reduziert wurde.“

Dies ist eine mögliche Interpretation. Stichhaltiger wäre sie allerdings durch Daten einer Vergleichsgruppe, die keine photolyasehaltigen Produkte verwendet hätten und deshalb mehr Sonnenbrände erlitten hätten.. Das „normale prozentuale Niveau“ für Sonnenbrand fehlt hier als Vergleichswert.

Studieninterpretation durch den Prüfleiter:

  • „Mit der vorliegenden Untersuchung wurden erstmals Sonnenschutzpräparate mit Photolyase-haltigen Liposomen an einem großen Anwenderkollektiv geprüft und dokumentiert.
  • Die geringe Häufigkeit der als Abbruchgründe genannten Ereignisse zeigt die sehr gute beziehungsweise gute Verträglichkeit der Produkte.
  • Zusätzlich fiel auf, dass die überwiegende Zahl an vorzeitigen Studienabbrüchen mit der Begründung erfolgte, der Lichtschutzfaktor sei zu hoch. Diesen Abbruchgrund bewertete der Prüfleiter als positiv, da er eine überzeugende Wirksamkeit dokumentiert, die bei einem Lichtschutzfaktor von 20 und einem Aufenthalt in den genannten sonnenreichen Regionen nicht als selbstverständlich vorausgesetzt werden kann.
  • Eine differenzierte Auswertung der Beurteilungen hinsichtlich der verschiedenen Hauttypen zeigte keine relevanten Unterschiede. Dies lässt den Schluss zu, dass die geprüften Produkte bei allen Hauttypen vergleichbar wirksam und verträglich sind.
  • Die Zufriedenheit der Teilnehmer mit den Produkten wurde durch den hohen Prozentsatz zur Weiterempfehlung belegt: So würden 98 Prozent der Testpersonen das Sonnenschutz-Fluid weiterempfehlen. Für das After-Sun-Produkt fielen diese Zahlen aus den oben angeführten Gründen etwas niedriger aus. Hier würden 81 Prozent der Teilnehmer das Produkt weiterempfehlen.“

Mein Fazit:

  • Eine Reduzierung der DNA-Quervernetzungen um ca. 40 % unter experimentellen Bedingungen klingt sehr vielversprechend.
  • Auch die Daten zur Verträglichkeit und Zufriedenheit der Anwender in der Urlauberstudie mit den photolyasehaltigen Produkten spricht für deren Verwendung.
  • Die Wirksamkeit im Alltag würde stärker untermauert werden, wenn es Vergleichsdaten gäbe, die zeigten, dass Anwender von photolyase-freien Produkten häufiger Sonnenbrände erleiden.
  • Da die Photolyase durch sichtbares Licht aktiviert werden muss, ist es sinnvoll sie in gleich während der Besonnung, in den Sonnenschutzprodukten selbst einzusetzen oder auch unmittelbar danach in Apres-Sun Produkten.
  • Neben den bekannten vorbeugenden Maßnahmen zur Vermeidung von Sonnenschäden, bietet die Photolyase mit ihrer Fähigkeit zur nachträglichen Reparatur von DNA Defekten eine interessante Ergänzung des Sonnenschutzes.

Hier finden Sie eine Auswahl von aktuellen, photolyase-haltigen Produkten von Ladival:
Ladival akut Beruhigungs-Spray Unsere Haut  ir?t=mu078-21&l=as2&o=3&a=B01D2Y3WQO
Ladival Apres Pflege Akut Beruhigungs-fluid Unsere Haut  ir?t=mu078-21&l=as2&o=3&a=B00E6726NC
Ladival Schutz&bräune Plus Lotion Lsf 20 Unsere Haut  ir?t=mu078-21&l=as2&o=3&a=B00LMBY8EU
Ladival Akut Apres für das Gesicht Gel Unsere Haut  ir?t=mu078-21&l=as2&o=3&a=B00J0PRF40

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Literatur:

[1]          H. Mukhtar and C. A. Elmets, “Photocarcinogenesis: mechanisms, models and human health implications,” Photochem. Photobiol., vol. 63, no. 4, pp. 356–357, Apr. 1996.

[2]          “Localization of DNA damage and its role in altered antigen-presenting cell function in ultraviolet-irradiated mice,” J. Exp. Med., vol. 183, no. 4, pp. 1491–1500, Apr. 1996.

[3]          H. Stege, L. Roza, A. A. Vink, M. Grewe, T. Ruzicka, S. Grether-Beck, and J. Krutmann, “Enzyme plus light therapy to repair DNA damage in ultraviolet-B-irradiated human skin,” Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., vol. 97, no. 4, pp. 1790–1795, Feb. 2000.

 

 

 

 

 

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    Hallo, ich bin promovierte Diplom-Biologin mit langjähriger Berufserfahrung im Bereich der Lebenswissenschaften, Sachbuchautorin und Bloggerin.