Vitamin C stimuliert epidermale Genaktivität über DNA-Demethylierung

Vitamin C kann durch epigenetische Mechanismen die Proliferation epidermaler Zellen fördern. Eine neue Studie aus Japan zeigt: Vitamin C aktiviert gezielt Gene, die die Hautregeneration stimulieren.

Mit zunehmendem Alter wird die Epidermis dünner und verliert ihre Schutzfunktion. Etwa 90 Prozent der Zellen in dieser Schicht sind Keratinozyten, die aus tieferen Schichten der Epidermis stammen und nach oben wandern, um schließlich die Schutzbarriere der Haut zu bilden. Um den Alterungseffekten auf die Haut entgegenzuwirken, haben zahlreiche Studien die Vorteile von Vitamin C (VC) hervorgehoben, das für seine Rolle bei der Hautgesundheit und seine antioxidativen Eigenschaften bekannt ist.

Nun haben Forschende in Japan entdeckt, dass Vitamin C dazu beiträgt, die Haut zu verdicken, indem es Gene direkt aktiviert, die das Wachstum und die Entwicklung von Hautzellen steuern. Ihre Ergebnisse legen nahe, dass Vitamin C die Hautfunktion wiederherstellen kann, indem es Gene reaktiviert, die für die epidermale Erneuerung essenziell sind.

Die Studie wurde von Akihito Ishigami vom Tokyo Metropolitan Institute for Geriatrics and Gerontology (TMIG), Japan, in Zusammenarbeit mit der Hokuriku University und der ROHTO Pharmaceutical Co., Ltd. geleitet.

„Vitamin C scheint die Struktur und Funktion der Epidermis zu beeinflussen, insbesondere durch die Kontrolle des Wachstums von Epidermiszellen. In dieser Studie haben wir untersucht, ob es die Zellproliferation und -differenzierung über epigenetische Veränderungen fördert“, erklärt Ishigami im Zusammenhang mit der Studie.

Modellgestützte Untersuchung der Hautregeneration

Um zu untersuchen, wie Vitamin C die Hautregeneration beeinflusst, verwendete das Team humane epidermale Äquivalente, also im Labor gezüchtete Modelle, die die menschliche Haut sehr realistisch nachahmen. In diesem Modell sind die Hautzellen an der Oberfläche der Luft ausgesetzt, während sie von unten durch ein flüssiges Nährmedium versorgt werden. Dies entspricht der Art und Weise, wie die menschliche Haut Nährstoffe aus den darunterliegenden Blutgefäßen erhält, während sie der äußeren Umgebung ausgesetzt bleibt.

Die Forschenden verwendeten dieses Modell und applizierten Vitamin C in Konzentrationen von 1,0 und 0,1 mM – Konzentrationen, die denen entsprechen, die typischerweise aus dem Blutstrom in die Epidermis gelangen. Bei der Auswertung der Effekte stellten sie fest, dass mit Vitamin C behandelte Haut am siebten Tag eine dickere epidermale Zellschicht aufwies, ohne dass das Stratum signifikant beeinflusst wurde. Am Tag 14 war die innere Schicht noch dicker, während die äußere Schicht dünner war, was darauf hindeutet, dass Vitamin C die Bildung und Teilung von Keratinozyten fördert. Mit Vitamin C behandelte Proben zeigten eine erhöhte Zellproliferation, was sich an einer höheren Anzahl von Ki-67-positiven Zellen – einem Proteinmarker, der im Zellkern aktiv teilender Zellen vorhanden ist – zeigte.

DNA-Demethylierung durch Vitamin C

Besonders bedeutsam ist, dass die Studie aufdeckte, dass Vitamin C das Wachstum von Hautzellen fördert, indem es Gene reaktiviert, die mit der Zellproliferation assoziiert sind. Dies geschieht durch die Förderung der Entfernung von Methylgruppen von der DNA, ein Vorgang, der als DNA-Demethylierung bezeichnet wird. Wenn DNA methyliert ist, binden Methylgruppen an Cytosinbasen, was verhindern kann, dass die DNA transkribiert oder abgelesen wird, und somit die Genaktivität unterdrückt. Umgekehrt fördert VC durch DNA-Demethylierung die Genexpression und ermöglicht es den Zellen, zu wachsen, sich zu vermehren und zu differenzieren.

Die Studie legt nahe, dass Vitamin C die aktive DNA-Demethylierung unterstützt, indem es die Funktion der TET-Enzyme (Ten-Eleven Translocation Enzyme) aufrechterhält, die die Genaktivität regulieren. Diese Enzyme wandeln 5-Methylcytosin (5-mC) in 5-Hydroxymethylcytosin (5-hmC) um, wobei Fe²⁺ zu Fe³⁺ oxidiert wird. VC hilft, die TET-Enzymaktivität aufrechtzuerhalten, indem es Elektronen spendet, um Fe²⁺ aus Fe³⁺ zurückzugewinnen, und so die kontinuierliche DNA-Demethylierung ermöglicht.

Die Forschenden identifizierten zudem über 10.138 hypomethylierte, unterschiedlich methylierte Regionen in mit Vitamin C behandelter Haut und beobachteten einen 1,6- bis 75,2-fachen Anstieg der Expression von 12 Schlüsselgenen, die mit der Proliferation in Verbindung stehen. Wurde ein TET-Enzym-Inhibitor angewendet, kehrten sich diese Effekte um, was bestätigt, dass Vitamin C über die TET-vermittelte DNA-Demethylierung wirkt.

Diese Ergebnisse zeigen, wie Vitamin C die Hauterneuerung fördert, indem es genetische Signalwege auslöst, die an Wachstum und Reparatur beteiligt sind. Dies legt nahe, dass Vitamin C besonders für ältere Erwachsene oder Personen mit geschädigter oder dünner werdender Haut hilfreich sein kann, indem es die natürliche Regenerations- und Selbststärkungsfähigkeit der Haut steigert.

„Wir fanden heraus, dass Vitamin C die Haut verdickt, indem es die Proliferation von Keratinozyten durch DNA-Demethylierung fördert, was es zu einer vielversprechenden Behandlung für dünner werdende Haut, insbesondere bei älteren Erwachsenen, macht“, fasst Ishigami zusammen.