Die Haut – unser größtes Organ

Etwa alle 30 Tage erneuern wir unsere Körperoberfläche komplett. Und das passiert fast unbemerkt. Zumindest ist es weit entfernt vom "Schinden", das in der Antike eine Art der Todesstrafe war und beispielsweise von Tizian in dem Gemälde "Die Häutung des Marsyas" dargestellt worden ist, oder vom Häuten der Schlangen, die ihre gesamte Hülle auf einmal erneuern. Das natürliche "Häuten" des Menschen ist zudem deutlich effektiver als bei Schlangen. Auf eine irritierende Weise hat die Frankfurter Künstlerin Bea Emsbach diesen Vorgang ästhetisch aufbereitet (u. a. "Hautsache", "Hauthaus", s. u.).

Die gute Seite an der Geschichte ist, dass wir an den Stellen, die man an unserem Körper am besten sehen kann – oder sagen wir knapp darunter – , tatsächlich richtig jung sind, da immer wieder neues Gewebe nachgeschoben wird, wenn es auch nicht immer so jung aussieht. Denn die Haut verrät durchaus das Alter ihres Trägers. Und wer diesem Organ durch Umweltreize und Bestrahlung zu viel zumutet, dem zahlt es die Haut heim, indem sie ihren Träger sogar älter aussehen lässt, als er oder sie tatsächlich ist. Der Grund liegt darin, dass die Haut nicht einfach eine Zellschicht ist, die den ganzen Körper bedeckt, sondern dass eine komplexe Architektur der Haut Struktur und Funktion verleiht.

Aufbau der Haut

Die Haut besteht von außen nach innen aus drei Schichten:

• Oberhaut (Epidermis),

• Lederhaut (Dermis oder Corium) und

• Unterhaut (Subcutis).

Lederhaut und Oberhaut bilden zusammen die Cutis (Abb. 1).

Zu den Bestandteilen der Haut gehören auch die Anhangsgebilde wie Haare, Nägel, Talg- und Schweißdrüsen, deren Wurzeln oder lebende Zellen in die Dermis eingebettet sind.

Zwei Quadratmeter Haut sind erforderlich, um einen Erwachsenen komplett zu bedecken. Das Gewicht dieses größten Organs unseres Körpers beträgt ca. drei Kilogramm. Rechnet man das eingebettete Fettgewebe hinzu, so kann das Gewicht bis zu 20 kg ansteigen. Die Dicke der Haut schwankt, je nach Körperteil, zwischen 1,5 und 4 mm.

Funktionen: Schutz, Regulation, Sinnesorgan

Nicht nur die Größe des Organs Haut ist imposant, beeindruckend ist auch die Vielfältigkeit ihrer Funktionen. Sie ergeben sich großenteils daraus, dass die Haut den Menschen vollständig umhüllt und gegen seine Umgebung abgrenzt. So schützt die Haut

• vor physikalischen Reizen wie Kälte, Hitze und Strahlung oder gegen Druck, Stöße und Reibung;

• vor chemischen Reizen, denn sie hat einen Fettfilm und ein gutes Puffervermögen;

• vor dem Eindringen von Mikroorganismen – nicht nur passiv durch ihre Barrierefunktion, sondern auch aktiv, beispielsweise durch ihren bemerkenswerten Säureschutzmantel;

• vor dem Verlust von Wasser und Wärme.

Die Haut ist auch am Stoffaustausch des Organismus mit der Umgebung beteiligt. Sie kann bestimmte Moleküle resorbieren, und da sie gut durchblutet ist, unterstützt sie die Regulation von Kreislauf und Körperwärme. Durch das Ausscheiden von Schweiß verhindert sie die Überhitzung des Körpers. Ihr Beitrag zum Gesamtstoffwechsel eines Menschen ist beachtlich, und sie hat einen durchaus signifikanten Anteil am Energieumsatz.

Die Haut erfüllt wesentliche Aufgaben als Sinnesorgan. Über die Haut nehmen wir Vibration, Druck, Temperatur und Schmerz wahr. Für alle diese Empfindungen besitzt die gesunde Haut hoch spezialisierte Rezeptoren.

Nicht zu vergessen ist die Beteiligung der Haut an dem, was man die menschliche Psyche nennt. Der so wichtige und meist sehr wohltuende "Körperkontakt" erfolgt über die Haut, und manches entsetzende Schaudern geht – wie es bekanntlich heißt – "unter die Haut". Und keineswegs erfolgen diese sensiblen Reaktionen mit angemessener Diskretion: Erröten, Erblassen oder Die-Haare-sträuben sind zuweilen durchaus peinliche Signale, die ein Gegenüber leicht erkennen kann. Und als Teil unseres Gefühlsempfindens produziert die Haut Duftstoffe, die zugleich Botenstoffe sind: die Pheromone.

Wird die Haut verletzt, läuten schrill die Alarmglocken. Unglaublich schnell und leicht zu beobachten reagiert der Körper, um den verlorengegangenen Schutz in möglichst kurzer Zeit wieder herzustellen. Das Reparaturteam besteht aus vielen Zellen, die zum Teil vor Ort – und hier vor allem in der Basalschicht – vorhanden sind, zum Teil aber auch über das Blut herantransportiert werden, um das Problem höchst effektiv zu beheben. Gelingt das nicht oder nicht schnell genug, wie beispielsweise bei größerflächigen Verbrennungen, droht höchste Lebensgefahr.

Schließlich prägt die Haut zusammen mit den Anhangsgebilden Haare, Nägel, Schweiß- und Talgdrüsen das genetisch bedingte individuelle Erscheinungsbild eines Menschen. Und für die Pflege oder Korrektur dieses Erscheinungsbildes, das manchem so gar nicht gefällt, wenn er oder sie in den Spiegel schaut, werden riesige Geldbeträge ausgegeben.

All diese Eigenschaften und Funktionen basieren auf einer ausgeklügelten Struktur, deren Raffinesse man erst erkennt, wenn man durchs Mikroskop schaut.

Epidermis oder Oberhaut

Die Epidermis gehört zu den Epithelgeweben. Sie ist ein mehrschichtiges, verhornendes Plattenepithel, das üblicherweise 0,03 bis 0,05 Millimeter dünn ist, aber an den Handinnenflächen und den Fußsohlen mehrere Millimeter erreicht.

Von außen nach innen unterscheiden wir folgende Zellschichten (Abb. 2):

• Die Hornschicht – Stratum corneum – besteht aus den bereits erwähnten abgestorbenen Keratinozyten, den Korneozyten, deren Überreste ein verhorntes Plattenepithel aus Keratin bilden.

• Die Glanzschicht – Stratum lucidum – ist nur an der Leistenhaut der Hand- und Fußinnenseiten vorhanden.

• Die Körnerzellschicht – Stratum granulosum – versorgt das Stratum corneum mit Keratinozyten/Korneozyten.

• Die Stachelzellschicht – Stratum spinosum – enthält auch lebende Zellen, die aus der Basalschicht stammen.

• Die Basalschicht – Stratum basale – ist zur Dermis durch eine Membranschicht abgegrenzt und gut mit Nährstoffen versorgt.

Stratum basale und Stratum spinosum bilden zusammen die Keimschicht, das Stratum germinativum. Aufgrund der ständigen Zellteilung werden die Keratinozyten von hier nach außen geschoben. Auf diesem Weg werden sie zunehmend flacher und größer (ø ca. 20 μm) und beginnen, sehr viel Keratin aus der Vorstufe Keratohyalin zu synthetisieren.

Zusätzlich zu Keratinozyten findet man in der Epidermis auch Melanozyten im Bereich der Basalschicht, sowie Langerhanszellen – sehr wichtige Abwehrzellen – , die Bestandteil des Lymphsystems sind.

Dermis oder Lederhaut

Die Dermis besteht vorwiegend aus Bindegewebsfasern – hauptsächlich Kollagen Typ I und Elastin. Sie dient der Ernährung und Verankerung der Epidermis und wird (von oben nach unten) in die Papillen- oder Zapfenschicht – Stratum papillare – und die Netzschicht – Stratum reticulare – unterteilt.

In der Dermis befinden sich feine Blutkapillaren, die auch die Zellen in der Keimschicht versorgen. Aufgrund der glatten Gefäßmuskulatur ist der Durchmesser variabel, was für die Temperaturregelung wichtig ist; bei Schreck und tiefen Empfindungen weiten sie sich und jagen uns bekanntermaßen das Schaudern über den Rücken.

Weiterhin liegen in der Dermis die Haarwurzeln sowie die Talg- und Schweißdrüsen.

Subcutis oder Unterhaut

Die Subcutis bildet die Unterlage für die darüber liegenden Hautschichten und enthält die größeren Blutgefäße und Nerven für die oberen Hautschichten sowie das subkutane Fett und lockeres Bindegewebe. In der Unterhaut liegen auch die Sinneszellen für starke Druckreize, zum Beispiel die Lamellenkörperchen (Vater-Pacini-Körperchen).

Haut und Aussehen

Warum man trotz des jungen Alters der meisten Hautzellen das Lebensalter einer Person recht gut erkennen kann, liegt daran, dass sich mit zunehmendem Alter der Aufbau der verschiedenen Hautschichten verändert.

• Die einzelnen Schichten werden beträchtlich dünner.

• Die Fettschichten nehmen ab, ebenso die Kollagenfasern und die elastischen Fasern.

• Die Anzahl der eingelagerten Schweißdrüsen nimmt ab.

• Die Durchblutung und damit auch die Versorgung mit Sauerstoff und Nährstoffen gehen zurück.

Und dummerweise lässt sich all das kaum verbergen. Aber warum auch? Eine gepflegte, gesunde "alte Haut", kann ähnlich attraktiv sein wie eine "junge" Haut. Wenn nur die Falten nicht wären! Sie entstehen in der Oberhaut, wenn die Kollagen-Stützschicht oberhalb der Fettschicht dünner wird. Dynamische oder mimische Falten sind die Folgen aktiver Muskelbewegungen im Gesicht und äußern sich als sympathische Lachfältchen oder in Form einer eher unsympathischen Zornesfalte. Übermäßige UV-Strahlung durch Sonnenbäder oder Solarium ist die Ursache der aktinischen Falten. Und schließlich sorgt auch die Schwerkraft für eine Faltenbildung bei nachlassender Gewebefestigkeit, z. B. zwischen Mundwinkel und Nase in Form der Nasolabialfalte.

Allerdings zieht die Hautalterung auch funktionelle Konsequenzen nach sich. Denn insgesamt führen diese Veränderungen dazu, dass die Haut älterer Menschen dünn und trocken ist. Sie ist auch deutlich weniger elastisch, als dies vorher der Fall war. Darum ist die Haut jetzt leichter verletzbar und Wunden heilen langsamer. Aufgrund dieser längeren Regenerationszeit erhöht sich das Infektionsrisiko einer Wunde ganz erheblich.

Die Haut – und auch die Haut junger Menschen – kann aber auch ein ganz schönes "Sensibelchen" sein. Kein Wunder, dass sich eine ganze medizinische Fachdisziplin, die Dermatologie, mit den diversen Problemen der Haut beschäftigt. Die Spezialisten haben ein weites Feld an Hauterkrankungen zu versorgen, darunter

• Infektionserkrankungen, ausgelöst durch Bakterien, Viren oder Pilze,

• Erkrankungen der Hautanhangsgebilde wie Drüsen und Haare,

• Intoleranz-Reaktionen, z. B. die Neurodermitis,

• Autoimmunerkrankungen, z. B. Kollagenosen,

• und nicht zuletzt auch den Hautkrebs, insbesondere die Melanome.

Die Haut als Resorptionsorgan

Von besonderem pharmazeutischem Interesse ist der Stofftransport durch die Haut. Im Laufe der Evolution hat sich die Haut darauf spezialisiert, Fremdstoffe abzuhalten oder nur selektiv passieren zu lassen.

Hier ist zunächst festzuhalten, dass bei intakter Epidermis nur lipophile Stoffe durch Diffusion in die Haut einzudringen vermögen, falls auch andere Faktoren "stimmen". Dies hängt damit zusammen, dass Fett eine ziemliche Rolle in der Hautanatomie spielt. Es ist der Haut auf-, ein- und untergelagert. Und schließlich bestehen die Zellbarrieren, die Plasmamembranen aus Lipidmolekülen. So können sich auch Xenobiotika mit gewissen lipophilen Eigenschaften ihren Weg durch Haut bahnen, was ja biopharmazeutisch ausgiebig genutzt wird.

Polare Stoffe oder ionische Verbindungen hingegen können die Epidermis praktisch nicht passieren. Das Ausmaß der perkutanen Resorption von diffusiblen Molekülspezies oder schwachen Elektrolyten hängt ab

• von ihrem pK-Wert und vom lokalen pH-Wert der Haut,

• von der Substanzmenge,

• von der Molekülgröße bzw. vom Ionenradius,

• von der Lipophilie der Molekülspezies und

• von der zur Verfügung stehenden Resorptionsfläche.

Da es sich bei der Resorption durch die Haut nicht einfach um eine Diffusion handelt, sondern die resorbierten Substanzmengen durch den Blutstrom sehr effizient abtransportiert werden, besteht ein permanenter "Sog", sodass in der Regel der Stofftransport bis zur vollständigen Aufnahme in den Körper oder der vorzeitigen Entfernung von der Haut erhalten bleibt.

Toxische Substanzen, vor allem kleine lipophile Moleküle wie Benzol, Anilin, Nicotin, Parathion (E 605) und andere phosphororganische Insektizide, können die Haut recht schnell passieren, weshalb tödliche Vergiftungen auch über die Haut möglich sind.

Dass Verletzungen der Haut, z. B. kleine Malheure, Vorerkrankungen (Hautekzeme usw.) oder Verätzungen mit Laugen oder Säuren, die Passage von Stoffen begünstigen, leuchtet jedem sofort ein. Aber auch Detergenzien in Verbindungen mit Fremdstoffen können resorptionsfördernd wirken.

Organische Lösungsmittel wie Aceton, Methanol, Diethylether und Hexan wirken entfettend auf die Haut und erleichtern die Penetration von Fremdstoffen. Öle und Fette auf der Epidermis wirken hingegen resorptionsmindernd.

Technologen und Biopharmazeuten haben Resorptionsvermittler (auch: Resorptionsbeschleuniger, Resorptionsenhancer) entwickelt, die die Aufnahme von Wirkstoffen erleichtern und hier quasi eine Vehikelfunktion übernehmen.

Auch durch die Erhöhung des epidermalen Wassergehaltes kann die Stoffaufnahme begünstigt werden. Dies findet therapeutische Anwendung beim Einsatz von wirkstoffhaltigen Pflastern oder Okklusivverbänden. Andererseits können Schutzhandschuhe aus ungeeignetem Material die Feuchtigkeit auf der Haut stauen, sodass beim versehentlichen Hautkontakt mit organischen Lösungsmitteln oder Giften deren Resorptionsrate gefährlich steigt.

Haben Fremdstoffe die Epidermis überwunden, so werden sie in der Lederhaut über die Blutgefäße dem Blutkreislauf zugeführt und im Körper verteilt.

Die Haut als immunologisches Organ

Zum Schluss soll noch kurz die Haut als immunologisches Organ gewürdigt werden.

Das immunologische Geschehen in der Haut spielt sich in erster Linie in der Zapfenschicht des Coriums ab. Hier befinden sich nicht nur die Rezeptoren für Wärme, Kälte und Berührungsreize (Tastsinn). Im freien Bindegewebe ist auch noch eine Anzahl anderer Zellen zu finden, u. a. Fibroblasten, Makrophagen, Mastzellen, Lymphozyten, Plasmazellen, Granulozyten und Monozyten.

Das Immunsystem der Haut ist so relevant, dass man ihm eigene Namen gegeben hat:

• SIS = Skin Immune System (Immunsystem der Haut) und

• SALT = Skin-Associated Lymphoid Tissue (Haut-assoziiertes lymphatisches Gewebe).

Dabei verfügt die Haut über zwei wesentliche immunologische "Abwehrspezialisten": Keratinozyten und Langerhans-Zellen (Abb. 2).

Die Keratinozyten exprimieren wichtige Toll-like-Rezeptoren, die Muster erkennen und Alarmsignale in die Umgebung senden. Sie sezernieren auf die verschiedenen Reize hin Mediatoren und Adhäsionsmoleküle, darunter

• die Interleukine IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8,

• die Kolonie-stimulierenden Faktoren IL-3, GM‑CSF, G-CSF, M-CSF,

• die Interferone IFN-α, IFN-β,

• das zytotoxische Zytokin TNF-α,

• die Transformationswachstumsfaktoren TGF-α und TGF-β,

• die Wachstumsfaktoren PDGF und FGF.

Wichtig sind die Keratinozyten auch für die Dämpfung der Immunaktivität, nachdem die Fremdantigene erfolgreich vernichtet worden sind.

Die Langerhans-Zellen stammen aus dem Knochenmark. Hierbei handelt es sich um phagozytierende dendritische Zellen, die als Schleierzellen Antigene, die sie in der Epidermis aufgenommen haben, über die Lymphbahnen in regionale Lymphknoten transportieren, wo dann eine spezifische Immunantwort induziert wird. Somit besitzen die Langerhans-Zellen eine doppelte Funktion für das Immunsystem der Haut: Einerseits fangen sie eingedrungene Schadstoffe ab und melden den Vorgang an das Abwehrsystem. Andererseits beteiligen sie sich an der Vernichtung der Erreger, indem sie diese durch Phagozytose aufnehmen. Ihre Bedeutung ist auch daraus ersichtlich, dass pro Quadratmillimeter Haut etwa 800 Langerhans-Zellen vorhanden sind.

Intraepitheliale Lymphozyten vervollständigen das Immunsystem der Haut.

Fazit: Fühlen Sie sich wohl in Ihrer Haut!

Was wären wir ohne unsere Haut? Wir hätten wahrscheinlich ziemliche Probleme mit der Abwehr von Pathogenen und würden wahrscheinlich auch ziemlich komisch aussehen. Insofern ist es vielleicht ganz gut, wenn wir "nicht so schnell aus der Haut fahren", sondern uns lieber mal "auf die faule Haut legen" und uns nicht alles "unter die Haut gehen lassen".

Autoren

Dr. Ilse Zündorf und Prof. Dr. Theodor Dingermann, Institut für Pharmazeutische Biologie, Biozentrum, Max-von-Laue-Str. 9, 60438 Frankfurt/Main, zuendorf@em.uni-frankfurt.de, dingermann@em.uni-frankfurt.de

DAZ 2011, Nr. 12, S. 54