Synthetische Melanincreme bessert Hautschäden

Forschende der Northwestern University haben eine Hautcreme mit einem synthetischen, biomimetischen Melanin entwickelt, die das Potenzial hat, durch Sonnenlicht oder Umweltgifte entstandene Schäden zu bessern.

In einer neuen Studie zeigten die Forschenden, dass synthetisches Melanin, das dem natürlichen Melanin der menschlichen Haut nachempfunden ist, lokal auf verletzte Haut aufgetragen werden kann, wo es die Wundheilung beschleunigt.

Wenn das synthetische Melanin in einer Creme aufgetragen wird, kann es die Haut vor Sonneneinstrahlung schützen und durch Sonnenschäden oder chemische Verbrennungen verletzte Haut heilen, so die Wissenschaftler. Die Creme funktioniert, indem sie freie Radikale abfängt, die durch geschädigte Haut, zum Beispiel bei einem Sonnenbrand, entstehen. Ungehemmt schädigen freie Radikale die Zellen und können schließlich zu Hautalterung und Hautkrebs führen.

Melanin sorgt bei Menschen für die Pigmentierung von Haut, Augen und Haaren. Die Substanz schützt Ihre Zellen vor Sonnenschäden durch verstärkte Pigmentierung als Reaktion auf Sonnenlicht. Dasselbe Pigment in der Haut fängt auch auf natürliche Weise freie Radikale als Reaktion auf schädliche Umweltverschmutzung aus industriellen Quellen und Autoabgasen ab.

„Die Menschen betrachten ihr tägliches Leben nicht als eine Verletzung ihrer Haut“, sagte Dr. Kurt Lu, Mitautor der Studie, Professor für Dermatologie an der Northwestern University Feinberg School of Medicine und Dermatologe an der Northwestern Medicine. „Wenn man jeden Tag mit nacktem Oberkörper in die Sonne geht, ist man einem schwachen, ständigen Bombardement von ultraviolettem Licht ausgesetzt. Dies verschlimmert sich in der Mittagshitze und in der Sommersaison. Wir wissen, dass Haut, die der Sonne ausgesetzt ist, altert, im Gegensatz zu Haut, die durch Kleidung geschützt ist und der man das Alter nicht annähernd so stark ansieht.“

Die Haut altert auch aufgrund des chronologischen Alterns und externer Umweltfaktoren, einschließlich der Umweltverschmutzung. „All diese Einflüsse auf die Haut führen zu freien Radikalen, die Entzündungen verursachen und das Kollagen abbauen“, so Lu.

„Das synthetische Melanin ist in der Lage, mehr Radikale pro Gramm abzufangen als menschliches Melanin“, so Mitautor Nathan Gianneschi, Professor für Chemie, Materialwissenschaft und -technik, Biomedizintechnik und Pharmakologie am Northwestern. „Es ist eine Art Super-Melanin. Es ist biokompatibel, abbaubar, ungiftig und klar, wenn man es auf die Haut reibt. In unseren Studien wirkt es wie ein effizienter Schwamm, der schädliche Faktoren entfernt und die Haut schützt.“

Einmal auf die Haut aufgetragen, bleibt das Melanin an der Oberfläche und wird nicht in die darunter liegenden Schichten absorbiert. „Das synthetische Melanin stabilisiert die Haut und setzt sie auf einen Heilungspfad, den wir sowohl in den oberen Schichten als auch im gesamten Körper beobachten“, so Gianneschi.

Die Forschenden, die sich seit fast 10 Jahren mit Melanin beschäftigen, testeten ihr synthetisches Melanin zunächst als Sonnenschutzmittel. „Es schützte die Haut und die Hautzellen vor Schäden“, so Gianneschi. „Als Nächstes fragten wir uns, ob das synthetische Melanin, das in erster Linie Radikale auffängt, nach einer Hautverletzung aufgetragen werden und eine heilende Wirkung auf die Haut haben könnte. Es stellte sich heraus, dass es genau auf diese Weise funktioniert.“

Lu kann sich vorstellen, dass die synthetische Melanin-Creme als Sonnenschutzmittel für zusätzlichen Schutz und als Verstärker in Feuchtigkeitscremes zur Förderung der Hautreparatur verwendet wird. Man könne es auftragen, bevor man in die Sonne geht und nachdem man in der Sonne war, so Lu. „In beiden Fällen konnten wir eine Verringerung von Hautschäden und Entzündungen nachweisen. Man schützt die Haut und repariert sie gleichzeitig. Es ist eine kontinuierliche Reparatur.“ Die Creme könnte auch bei Blasen und offenen Wunden eingesetzt werden, so Lu.

Creme beruhigt Immunsystem

Gianneschi und Lu fanden heraus, dass die synthetische Melanincreme das Immunsystem beruhigt, indem sie die freien Radikale nach einer Verletzung „aufsaugt“. Das Stratum corneum kommuniziert mit der darunterliegenden Epidermis. Sie ist die Oberflächenschicht, die Signale vom Körper und von der Außenwelt empfängt. Indem die zerstörerische Entzündung an der Oberfläche beruhigt wird, kann der Körper mit der Heilung beginnen, anstatt sich noch mehr zu entzünden.

„Die Epidermis und die oberen Schichten stehen mit dem gesamten Körper in Verbindung“, so Lu. Das bedeute, dass die Stabilisierung dieser oberen Schichten zu einem aktiven Heilungsprozess führen könne. Die Forschenden setzten eine Chemikalie ein, um eine Blasenbildung an einer menschlichen Hautprobe in einer Schale zu erzeugen. Die Blasenbildung zeigte sich als Ablösung der oberen Hautschichten voneinander. „Es war sehr entzündet, wie bei einer Giftefeu-Reaktion“, sagte Lu.

Sie warteten einige Stunden und trugen dann ihre Melanincreme auf die verletzte Haut auf. Innerhalb der ersten Tage förderte die Creme eine Immunreaktion, indem sie zunächst die hauteigenen Enzyme zum Radikalfänger wiederherstellte und dann die Produktion von Entzündungsproteinen stoppte. Dies setzte eine Kaskade von Reaktionen in Gang, bei denen sie eine stark erhöhte Heilungsrate beobachteten. Dabei blieben auch die darunterliegenden gesunden Hautschichten erhalten. Bei den Proben, die nicht mit der Melanincreme behandelt wurden, blieb die Blasenbildung bestehen. „Die Behandlung bewirkt, dass die Haut in einen Zyklus von Heilung und Reparatur gerät, der vom Immunsystem gesteuert wird“, so Lu.

Melanin könnte vor Giften schützen

Gianneschi und Lu untersuchen Melanin im Rahmen von Forschungsprogrammen, die vom US-Verteidigungsministerium (DOD) und den National Institutes of Health (NIH) finanziert werden. Dabei untersuchten sie Melanin als Farbstoff für Kleidung, der auch als Absorptionsmittel für Umweltgifte, insbesondere Nervengas, dienen würde. Sie zeigten, dass sie eine Militäruniform mit Melanin schwarz färben konnten und sie das Nervengas absorbieren würde.

Melanin absorbiert auch Schwermetalle und Giftstoffe. „Obwohl es auf diese Weise natürlich wirken kann, haben wir es mit unserer synthetischen Version so verändert, dass es die Absorption dieser toxischen Moleküle optimiert“, so Gianneschi. Die Forschenden arbeiten an der klinischen Umsetzung und an Versuchen zur Prüfung der Wirksamkeit der synthetischen Melanincreme. In einem ersten Schritt haben die Forschenden kürzlich eine Studie abgeschlossen, die zeigt, dass die synthetischen Melanine die menschliche Haut nicht reizen.

Angesichts ihrer Beobachtung, dass Melanin biologisches Gewebe vor hochenergetischer Strahlung schützt, vermuten sie, dass dies eine wirksame Behandlung für Hautverbrennungen durch Strahlenbelastung sein könnte. Die vielversprechende Arbeit könnte in Zukunft auch Behandlungsmöglichkeiten für Krebspatienten bieten, die sich einer Strahlentherapie unterziehen.