Die Haut unser grösstes Organ Es gibt wohl kaum ein anderes Organ, mit welchem wir unser körperliches oder seelisches Befinden in Form von Redewendungen so stark ausdrücken, wie die Haut: man fühlt sich wohl in seiner Haut oder eben nicht, es ist zum aus der Haut fahren, man hat eine dicke oder dünne Haut, ist eine ehrliche Haut, man rettet seine Haut und möchte nicht in der Haut eines anderes stecken, etwas geht einem unter die Haut Organ der Superlative: Fläche ca. 1,7-2 m2, ca 15% des Körpergewichtes, Gesamtzahl der Hautzellen ca 110 Milliarden, Zahl der Pigmentzellen ca. 2 Milliarden, Schweissdrüsen ca. 2 Millionen, Haarwurzeln ca. 5 Millionen Aufbau. - Epidermis (Oberhaut) ca 0,1-0,4 mm dick - mit Dermis (Bindegewebe, Lederhaut) ca 1,5-4 mm dick Verbunden werden Oberhaut und Bindegewebe durch die epidermo-dermale Junktionszone, die in Form einer robusten Verzahnung beider Schichten einen innigen Kontakt gewährleistet. Aufbau Oberhaut - Epidermis Epidermo - dermale Junktionszone Bindegewebe Dermis Lederhaut Fettgewebe - Subcutis Dabei stellt die hauchdünne Epidermis, die eigentliche Barriere dar. Die durchblutete Dermis dient als nährende Basis und verleiht der Haut durch den Reichtum an Bindegewebsfasern (Kollegenfasern) die mechanisch Stabilität. Darunter findet sich als Wärmepolster das subkutane Fettgewebe (Subcutis =unter der Haut), wobei dieses auch als Prellschutz dient. Funktionen der Haut - Barriere o Gegen chemische (z.b. schwache Säuren, Laugen), physikalische (z.b. UV Strahlung) Einflüsse o Gegen Bakterien, Viren und Parasiten o Thermoregulation (Wärmehaushalt des Körpers) und Ausscheidungsorgan (Niere Haut) - Sinnesorgan o Temperaturempfindung o Druck- / Berührungs- und Schmerzempfindung - Immunorgan o Erkennen von Selbst und Nichtselbst 1
Epidermis und ihre Zellen Die Epidermis wird im Wesentlichen von sog. Keratinozyten (Hornzellen) aufgebaut. Daneben finden sich aber auch die Melanozyten (Pigmentzellen), die Langerhanszellen (Immunzellen) und die Merkelzellen (Sinneszellen) Im Folgenden soll etwas näher auf Keratinozyten / Melanoyzten und Langerhanszellen eingegangen werden. Keratinozyt=Hornzelle Die Epidermis wird zu über 90 % aus Keratinozyten aufgebaut, deren ureigenste Aufgabe darin besteht, eine dichte Barriereschichte aus toten Hornzellen zu bilden. Dabei variiert die Dicke der Hornschichte je nach Körperregion zwischen 0,01 bis 4 mm wobei sie im Bereich der Lidhaut sehr dünn und im Bereich der Hände und Füsse sehr dick sein kann. Innerhalb der Epidermis lassen sich verschiedene Schichten beschreiben, die den Wandel des Keratinozyten bis hin zur Hornzelle widerspiegeln. Die basale Zellschicht ist quasi der Pool ( Mutterzellenbereich ) aus dem sich die Tochterzellen in weiteren Schritten über die Stachelzellschicht (Stratum spinosum) und die Granularzellschicht (Stratum granulosum) zur eigentlichen Hornzelle differenzieren. Dieser Vorgang lässt sich mit einem Lift vergleichen, bei dem die Tochterzelle von der Basis allmählich in die oberste Schichte aufsteigt. Dazu braucht sie ca. 4 Wochen was bedeutet, dass wir uns alle vier bis fünf Wochen vollständig häuten! Hauttypen: - Felderhaut - gesamte Körperoberfläche mit Ausnahme der Handfläche und Fusssohle - Leistenhaut Handfläche und Fusssohle Es ist die besondere Architektur der Leistenhaut, die Greifen und Gehen erst möglich macht, weil sich hier die Haut im Sinne eines Haftorganes ausbildet. Keratinozyten Zellverband: Die Epidermis ist nicht ein loser Zellhaufen aus Keratinozyten, der sich einfach übereinander stapelt, sondern eine wohlgeordneter, miteinander verbundener Zellverband. Dabei werden vor allem in den 2
basalen Abschnitten die Zellen durch hochkomplexe Haftpunkte miteinander verbunden Desmosomen und im Bereich der epidermo-dermalen Junktionszone mittels Hemidesmosomen. Erst diese ultrastrukturellen Einheiten verschaffen der Epidermis ihre mechanische Festigkeit. Darüber hinaus finden sich weitere Kontaktpunkte sog. Tight junctions und Gap junctions, wobei letztere dem Stoffaustausch unter den Zellen dienen. Erbliche Störungen, die diese Haftpunkte betreffen, können je nach betroffener Struktur zu einer mehr oder weniger stark ausgeprägten Blasenbildung mit und ohne Narbenbildung führen. (z.b. Epidermolysis bullosa Erkrankungen). Es gibt aber auch erworbene Krankheitsbilder, bei denen durch Bildung von sog. Autoantikörpern (=gegen eigene Zellstrukturen gerichtete Abwehrstoffe des Immunsystems) Haftstrukturen zerstört werden und zu blasenbildenden Hauterkrankungen führen können (Blasenbildende Hauterkrankungen z.b. Bullöses Pemphigoid) Hornlipidbarriere Wie bereits erwähnt, ist der Zielpunkt der Ausdifferenzierung (Reifung) des Keratinozyten die Bildung der Hornzelle. Dabei kommt es zu einem zunehmende strukturellen Wandel, an dessen Ende sich die sog. Hornlipidbarriere ausprägt. Dabei kommt es zu einer drastischen Umformung (Tetrakaederform der Korneozyten), wobei nun die Hornzellen eine zunehmend homogene Zellschichte von bis zu 20 Zelllagen bilden, die mittels einer Kittsubstanz (interzelluläre Lamellen aus Lipiden Phospho-/Glykolipide und Sterole) miteinander verklebt werden ( Ziegel und Mörtel ). Nun erst kann die Epidermis ihre eigentliche Barrierefunktion umsetzen. Am Ende wird sie oberste Hornschicht wieder abgestossen Schuppung. Angeborene Störungen sowohl der Bildung als auch der Zellabschilferung führen zu teils schwerwiegenden Problemen in der Barrierefunktion (z.b. Ichthyosis-Erkrankungen, Haut bei Neurodermitits). Epidermis - Hornlipidbarriere Schutz von innen nach aussen: Eine der wesentlichen Aufgaben der Hornlipidschichte ist die Regulation des Feuchtigkeitshaushaltes der Haut, wobei es auch unter normalen Umständen zu einem geringfügigen Feuchtigkeitsverlust an die Umgebung kommt (Perspiratio insensibilis transepidermaler Wasserverlust TEWL). Eine niedrige Luftfeuchtigkeit erhöht den Gradienten, wodurch es bei Störungen der Hornlipidbarriere zu einem verstärkten Wasserverlust an die Umgebung und damit zur Austrocknung der Haut kommen kann z.b. im Winter. Neben dem Feuchtigkeitshaushalt wird auch der Wärme-und Elektrolythaushalt durch die Epidermis geregelt. Bei starker körperlicher Anstrengung und/oder hoher Umgebungstemperatur und der damit verbundenen drohenden Erhöhung der Körpertemperatur dient die Epidermis im Zusammenspiel mit 3
den Schweissdrüsen der Regulation der Temperatur (Wärmeabgabe durch Konvektion - Verdunstungskälte). Dabei kann man zwei Typen von Schweissdrüsen unterscheiden: - Ekkrine Schweissdrüsen finden sich auf der gesamten Hautoberfläche ca. 2-4 Millionen besonders zahlreich im Bereich der Handflächen und Fusssohlen, sowie an der Stirn - Apokrine Schweissdrüsen geben Duftstoffe ab und kommen ausschliesslich im Bereich der Achseln und Genitalregion vor im Zusammenspiel mit den Talgdrüsen prägen die den Individualduft Sexualduft (Pheromone) Ohne körperliche Aktivität verliert der Mensch ca. 100-200 ml Schweiss pro Tag. Die maximale Schweissproduktion liegt bei ca. 2kg pro Stunde = 2 Liter pro Stunde. Schwitzen dient u.a. auch der Erhaltung eines konstanten ph Wertes, der normalerweise bei 5,7 also im leicht sauren Bereich liegt - und damit auch zur Regulation der bakteriellen Besiedelung beiträgt. Epidermis Hornlipidbarriere Schutz von aussen nach innen: Neben dem Schutz vor chemischen und physikalischen Einflüssen schützt uns die Epidermis vor allem gegen die uns bedrohende bakterielle Flora. Dabei finden sich auf der Hautoberfläche Bakterien, die unter normalen Umständen im Zusammenspiel mit den strukturellen Anteilen der Epidermis dem Schutz des Körpers vor krankmachenden Keimen dienen (normale Hautflora z.b. Staphylokokkus epidermidis). Tenside (waschaktive, fettlösliche Reinigungsmittel) führen zu einer Erhöhung des ph Wertes und damit zu einer Störung der normalen bakteriellen Flora, womit krankmachende Keime (insbesondere Staphylokokkus aureus) überhandnehmen und zur Wundinfektion führen können. Störungen der Hautbarriere (z.b. Verletzungen) können zu ausgedehnten, teils lebensbedrohlichen Infektionen führen. Insbesondere bei Kleinkindern, deren Haut noch nicht voll ausdifferenziert ist, können kleine Wunden zu bakteriellen Infektionen führen (z.b. Impetigo contagiosa) Was haben Hirn und Haut gemeinsam? Die Zellen der Epidermis (Keratinozyten, Melanozyten und Merkelzellen) sind ektodermaler Herkunft d.h. sie stammen von demselben Keimblatt (Ektoderm) ab, wie das Gehirn quasi als Ausstülpung des Gehirns. Damit besteht eine innige Beziehung zwischen Haut und Hirn. Die Vermittlung von Berührung, Druck, Schmerz, Temperatur, Dehnung erfolgt über komplexe Rezeptoren, die sich vor allem in der Dermis und in Form von freien Nervenendigungen auch in der Epidermis finden. Erst diese Qualität der Haut ermöglicht die Sozialisierung unserer Gesellschaft, weil insbesondere bei Neugeborenen die Berührung der Haut durch Vermittlung von Körpernähe und Wärme, noch vor der Visualisierung unserer Umwelt, im Rahmen der Mutter-Kind Beziehung von prägender Bedeutung ist. Neben dem Begreifen der Umwelt dient die Wahrnehmung von Berührung und Schmerz dem Selbstschutz, wenn z.b. reflektorisch (unbewusst) die Hand bei Berührung der heissen Oberfläche zurückgezogen wird und uns damit vor der Verbrennung bewahrt. Der Tastsinn befähigt uns zu unglaublichen Leistungen z.b. wenn Blinde lesen (Braille-Schrift). 4
Im Bereich der Fingerkuppe finden sich ca. 200 Schmerzrezeptoren, 100 Druckrezeptoren, 12 Kälterezeptoren und 2 Wärmerezeptoren. Melanozyt = Pigmentzelle: Neben dem Keratinozyten eine zweite wichtige Zellart der Epidermis. Melanozyten = Pigmentzellen residieren an der Basis der Epidermis und sind umgeben von 7-8 Keratinozyten. Sie produzieren das Pigment Melanin, welches in Form von Melanosomen an die umliegenden Keratinozyten abgegeben wird. Ca. 1000-2000 / mm2 Funktion: - Hautfarbe - Bräunung der Haut als Schutzreaktion auf eine Zelle des schwarzen Hautkrebses Melanom Störungen der Melaninproduktion und die Schädigung von Melanozyten führen zu Pigmentstörungen: - Angeboren: Okulokutaner Albinismus (z.b. durch fehlende Tyrosinase) - Erworben im Rahmen eines Autoimmunphänomens: Weissfleckenkrankheit (Vitiligo) Die Hautfarbe ist nicht abhängig von der Zahl der Melanozyten, sondern von der Art der Melanosomen : - weisse Haut kleinere Melanosomen in Melanosomenkomplexen - schwarze Haut grössere Melanosomen Durch Mischung von Art der Melanosomen und Art des Melanins (Eumelanin schwarz- bräunlich, Phäomelanin gelblich-rötlich) lassen sich alle Hautfarben ableiten. 5
Haut und Alter Kein Organ steht so im sozialen Mittelpunkt der Gesellschaft. An keinem anderen Organ ist die Vergänglichkeit der Jugend so nachvollziehbar. An keinem anderen Organ wird so viel Geld verdient, wie an der Haut Kosmetik -> Antiaging(wahn) Altern ist ein vorprogrammierter Prozess und als evolutionäres Element ein fundamentaler Aspekt der Erneuerung des Lebens und seiner Vielfalt. Telomere sind Endabschnitte der Chromosomen, die im Rahmen der wiederholten Zellreplikation (regulierte Zellteilung) zunehmend verkürzt werden und einmal aufgebraucht, den Zelltod zur Folge haben Sanduhr des Lebens Auf der Haut werden wird die Alterung insbesondere durch die ultraviolette Strahlung (vor allem UV A) beschleunigt. Ca 60% der Hautalterung wird hierdurch verursacht. Wer also viel solart, wird früher alt und umgekehrt. - UV B verursacht Sonnenbrand - UVA führt zur Bräunung (Stimulation der Melaninproduktion) und kumulativ über Jahre zur Hautalterung (Elastose=Zerstörung der kollagenen und elastischen Fasern im Bindegewebe) Insbesondere UV B führt zu einer direkten Schädigung der Erbinformation im Zellkern der Zellen. Ist die Schädigung massiv, kommt es zum unmittelbaren Zelltod sunburn cells Sonnenbrand ist bereits der Ausdruck einer solchen massiven Schädigung. Ist die Schädigung nicht so gross, kann die Zelle überleben, wobei es in der Folge durch weitere Schädigungen zu Entartungen der Zelle kommen kann -> Hautkrebsentstehung Je nach betroffenem Zellsystem unterscheidet man: - Schädigung der Keratinozyten: Spinaliome weisser Hautkrebs und Basalzellkarzinome bzw. Basaliome (aus Basalzellen der Epidermis vor allem der Haarwurzelbereiche) - Schädigung der Melanozyten: Melanom schwarzer Hautkrebs Langerhanszellen Vorposten des Immunsystems Teil des SALT (skin associated lymphoid tissue) Langerhanszellen gehören zu den sog. dentrischen Zellen des Immunsystems und stammen aus dem Knochenmark. Sie verteilen sich im Bereich der mittleren Schichte der Epidermis (ca. 700/mm2) und prozessieren (verarbeiten) eindringende Fremdstoffe (Antigene) so dass sie als fremd erkannt werden können und bei Bedarf auch abgewehrt werden können (z.b. bakterielle, virale Antigene). Sie dienen aber auch zur ständigen Erkennung des Selbst. Sie spielen im Rahmen von allergischen Hautreaktionen z.b. allergisches Kontaktekzem eine Rolle, wobei sie das Allergen (kleinmolekulare Substanzen sog. Haptene) nach Auswanderung in die Lymphknoten naiven T Zellen (T Lymphozyten=Teil der weissen Blutkörperchen) präsentieren, wonach sich ein allergenspezifischer, gegen das Allergen gerichteter Th1- Zellklon bildet, der schlussendlich in die Epidermis auszuwandert, um das Allergen abzuwehren sichtbares Bild ist die sog. Kontaktallergie der Haut (z.b. Nickelallergie) 6