Beschleunigte Hautalterung durch Infrarotstrahlung

Die menschliche Haut ist tagtäglich der Infrarotstrahlung ausgesetzt. Als wichtigste Quelle dieser infraroten (IR) Strahlung ist die Sonne zu nennen. So enthält das Sonnenlicht auf Meereshöhe neben dem ultravioletten (UV) und sichtbaren Anteil etwa 50% Infrarotstrahlung. Hiervon entfällt wiederum ein Großteil auf die kurzwellige IRA-Strahlung (700-1400 nm), die im Gegensatz zur IRB- (1400-3000 nm) und IRC-Strahlung (3000 nm -1 mm) tief in die Haut eindringt. Zusätzlich wird der Mensch infraroter Strahlung aus anderen Quellen wie Saunen, Heizungen und Öfen ausgesetzt. Hiervon abzugrenzen ist eine gezielte Anwendung von Infrarotstrahlung im medizinischen Bereich. Dort macht man sich in genau dosierten Bestrahlungen die wärmeerzeugende Wirkung von Infrarotstrahlung – beispielsweise in der Physiotherapie oder in der Therapie von Krebserkrankungen – zunutze.

Während die negativen Auswirkungen der UV-Strahlung auf die Haut jedoch gut bekannt sind und vor ihnen immer wieder seitens der Strahlenschutzkommission und in den Medien gewarnt wird, war über die molekularen Auswirkungen einer Infrarotstrahlung auf die menschliche Haut trotz ihrer alltäglichen Bedeutung bisher sehr wenig bekannt. Daher beschäftigten sich die Wissenschaftler am IUF zunächst in Zellkulturversuchen mit dem Effekt von IRA-Strahlung auf menschliche Hautzellen (dermale Fibroblasten). Dabei stellte sich heraus, dass in diesen Hautzellen ein Mechanismus aktiviert wird, wie er ähnlich auch für die UV-Strahlung bekannt ist. So kam es nach Bestrahlung der Hautzellen zu einer gesteigerten Expression eines Enzyms Kollagenase, das in der Lage ist, das Eiweiß Kollagen, einen wesentlichen Bestandteil des Bindegewebes (z.B. der Haut), abzubauen.

In weiteren Untersuchungen konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass IRA-Strahlung in einem physiologisch relevanten Dosisbereich sowohl in kultivierten menschlichen Hautzellen als auch in gesunder menschlicher Haut einen Signalweg auslöst, der zu einer erhöhten Expression der Matrixmetalloproteinase-1 (MMP-1) führt. Dieses Enzym baut die Proteine Kollagen und Elastin in der dermalen Matrix ab; eine verstärkte Aktivität der MMP-1 führt zu einem vermehrten Abbau der Bindegewebsfasern in der Haut und somit zu vorzeitiger Hautalterung.

Weiterführende Arbeiten zeigten, dass die durch IRA-Strahlung ausgelöste Signalantwort durch Mitochondrien vermittelt wird: IRA-Strahlung führt in den Mitochondrien der bestrahlten Hautzellen zur Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies und damit zu oxidativem Stress. Durch Behandlung mit bestimmten, sich in den Mitochondrien anreichernden Antioxidantien konnte diese Stressantwort auf IRA-Strahlung verhindert werden. Aus diesem Befund ergeben sich erstmals Möglichkeiten der Prävention von durch IRA-Strahlung ausgelösten Hautschäden.