Open Access

Thomas Jörgen Brill

• Zur Erforschung der in vivo Effekte von UVA-Strahlung, Creme-PUVA-Behandlung und der Alterungsprozesse auf die kleinmolekularen Antioxidantien in humaner Haut, insbesondere auf die wasserlöslichen Formen Askorbinsäure und Harnsäure sowie das fettlösliche alpha-Tokopherol, entnahmen wir Hautproben von 9 Patienten, die sich einer UVA-Provokation unterzogen, und Hautproben von 11 Patienten, die eine Creme-PUVA-Bestrahlung erhielten. Jedem Probanden wurden eine Kontrollbiopsie und eine Biopsie unmittelbar nach der Bestrahlung entnommen. Zusätzlich wurden Proben nach 48 h gewonnen. Da relativ geringe Mengen an Probenmaterial zur Verfügung standen, wurde eine neue Methode zur Extraktion von wasser- und fettlöslichen Antioxidantien im Gewebe in einem Arbeitsschritt etabliert. Um die Unterschiede in den Hautschichten zu berücksichtigen, wurden die gefrorenen Hautbiopsien horizontal in eine 1.5 mm dicke obere Schicht und eine 1.5 mm dicke untere Schicht getrennt. Wir fanden einen signifikanten Unterschied zwischen der Menge von Askorbinsäure und alpha- Tokopherol im oberen Kompartiment der Haut (Epidermis und obere Dermis) im Vergleich zum unteren Kompartiment der Haut (untere Dermis und obere Subkutis). Askorbinsäure hatte eine 7-fach höhere Konzentration in den oberen 1.5 mm (p < 0.0001), wohingegen alpha-Tokopherol eine 7-fach größere Konzentration in den unteren 1.5 mm der Haut aufwies (p < 0.0003). Die Konzentration von Harnsäure war geringfügig höher in den oberen 1.5 mm (p < 0.005). Beim Vergleich der unbehandelten Hautproben mit den UVA-bestrahlten Proben, fanden wir eine Erniedrigung der Askorbinsäure in den oberen 1.5 mm der Haut nach Behandlung (p < 0.05), aber keine signifikanten Unterschiede für Harnsäure und alpha-Tokopherol. In der Creme-PUVA-behandelten Haut fanden wir keine Veränderungen bzgl. der hydrophilen Antioxidantien, wohingegen sich alpha-Tokopherol direkt nach der Bestrahlung im unteren Kompartiment signifikant erhöhte (p < 0.01). Bezüglich möglicher altersabhängiger Veränderungen der kleinmolekularen Antioxidantien ergab sich keine signifikante Korrelation zwischen den Konzentrationen von Askorbinsäure, Harnsäure und alpha-Tokopherol in unbehandelter Haut und dem chronologischen Alter der Probanden. Die hier vorliegenden Untersuchungen zeigen damit, dass Askorbinsäure sich bei Dosen von UVA-Bestrahlung verringert, bei denen alpha-Tokopherol und Harnsäure noch unverändert bleiben. Unsere Daten lassen vermuten, dass Creme-PUVA-Behandlung keinen verringernden Effekt auf die kleinmolekularen Antioxidantien in humaner Haut hat und daher aus oxidativer Sicht eine sichere Therapie darstellt. Vielmehr scheint sich die Konzentration von alpha-Tokopherol in unteren Schichten der Haut während der PUVA-Behandlung zu erhöhen, obwohl nur eine sehr geringe Menge an alpha;-Tokopherol in der PUVA-Creme enthalten ist. Der genaue Grund hierfür bleibt unklar und sollte Gegenstand künftiger Untersuchungen sein.
• In order to study the in vivo effects of UVA irradiation and cream PUVA treatment as well as the effects of aging on low molecular weight antioxidants (LMWA) in human skin, in particular the water-soluble antioxidants ascorbic acid and uric acid as well as the lipid-soluble &#945;-tocopherol, we obtained biopsies from 9 volunteers treated with UVA irradiation and biopsies from 11 volunteers treated with cream PUVA irradiation. We took a control biopsy and a biopsy immediately after treatment. In addition we obtained biopsies 48 h after treatment. Due to the relatively small sample size, a new method for one step extraction of watersoluble and lipid-soluble antioxidants in tissue was established. To account for inherent differences in skin layers, frozen skin biopsy punches were horizontally dissected into an upper layer of 1.5 mm and a lower one of 1.5 mm thickness. We found a significant difference between the amount of ascorbic acid and alpha;-tocopherol present in the upper 1.5 mm skin (epidermis and upper dermis) compared to the lower compartment (lower dermis and upper subcutis). The concentration of ascorbic acid was seven folds higher in the upper 1.5 mm (p < 0.0001) whereas alpha-tocopherol had a seven fold higher concentration in the lower 1.5 mm skin (p < 0.0003). The concentration of uric acid was slightly higher in the upper compartment (p < 0.005). Comparing the control skin samples with the UVA irradiated skin samples, we found a depletion of ascorbic acid in the upper 1.5 mm skin after irradiation (p < 0.05), but no significant changes for uric acid and alpha-tocopherol. 48 h hours after irradiation we found no significant changes compared to the control samples. In cream PUVA-treated skin, we found no changes for the aqueous antioxidants, whereas alpha-tocopherol increased significantly in the lower compartment (p < 0.01). Regarding age-dependent changes of LMWA, we found no significant correlation between the concentrations of ascorbic acid, uric acid and alpha-tocopherol in untreated skin and the chronological age of the volunteers. This study demonstrates that ascorbic acid in human skin is depleted in conditions of in vivo UVA irradiation, before significant alpha-tocopherol and uric acid depletion occurs. Our data also suggests that cream PUVA treatment has no depleting effect on low molecular weight antioxidants in human skin. Thus, from the oxidative point of view, it seems to be a safe therapy. Moreover, alpha-tocopherol seems to increase in the lower part of the skin during PUVA treatment, although the PUVA cream comprises only a very low amount of alpha-tocopherol. The definite mechanism remains unclear und should be investigated in further studies.