Das Mikrobiom der Haut

Unsere Haut ist von winzigen Lebewesen besiedelt, Bakterien, Pilzen und Viren. Manchmal sogar von Milben. Alle diese zusammen bilden das sogenannte Mikrobiom der Haut und sind essentiell für unsere Gesundheit. Dabei ist die Zusammensetzung unseres Mikrobioms so individuell wie ein Fingerabdruck. Und es beeinflußt nicht nur unsere Hautgesundheit, sondern insgesamt unser Wohlbefinden und möglicherweise auch unser Verhalten.

Genomforschung erfolgreich beendet

Im Jahr 2003 erklärte das NIH (National Institute of Health, USA), die Forschung am humanen Genomprojekt nach 13 Jahren für beendet. Wir erinnern uns: Man wollte das gesamte menschliche Erbgut sequenzieren, um Erbkrankheiten zu erkennen und andere Eigenschaften des Menschen (z.B. Rasse) auf seine DNA zurück führen zu können. Allerdings sind wir Menschen uns in unserer genetischen Ausstattung sehr ähnlich. Die kleinen Veränderungen in der DNA sind nicht verantwortlich für die riesigen Variationen des Phänotypes (1-4).

Das alles führte dazu, ein wesentlich größeres Biom zu untersuchen – das humane Mikrobiom.

Das Humane Mikrobiom Projekt (HMP)

Der Auslöser für diese Herkulesaufgabe ist die wahnsinnig wichtige Rolle, die die Mikroben in unserem täglichen Leben spielen. Gleichzeitig waren wir Menschen sehr leichtsinnig in dem Umgang mit Antibiotika und finden jetzt an verschiedenen Stellen multiresistente Keime, die mit herkömmlichen Mitteln nicht mehr bekämpft werden können:

  • Massentierhaltung (5)
  • Krankenhauskeime
  • Epidemische Verbreitung von multiresistenten Tuberkulose-Bakterien z.B. in Osteuropa, Indien, Südostasien und Subsahara Afrika (6, 7)

Alle Publikationen zu dem  Humanen Mikrobiom Projekt werden vom  NIH unter der  Webadresse aufgelistet: https://hmpdacc.org/. Dabei formuliert das NIH es so: “Within the human body, it is estimated that there are 10x as many microbial cells as human cells. Our microbial partners carry out a number of metabolic reactions that are not encoded in the human genome and are necessary for human health. Therefore when we talk about the „human genome“ we should think of it as an amalgam of human genes and those of our microbes.”

Übersetzung: „Es wird geschätzt, dass im menschlichen Körper etwa 10 mal so viele mikrobiologische Zellen zu finden sind wie menschliche. Unsere mikrobiellen Partner führen zahlreiche metabolische Reaktionen durch, die so nicht im menschlichen Genom codiert sind, aber notwendig sind für die menschliche Gesundheit. Daher sollten wir, wenn wir vom „menschlichen Genom“ sprechen, eher an eine Mischung aus humanen und mikrobiellen Genen denken.“


Abbildung 1: Logo des humanen Mikrobiom Projektes

Die Forschung am humanen Mikrobiom

Es geht bei der Forschung am HMP nicht allein um Erkenntnisgewinn, sondern eine viel größere Dimension: Nämlich darum, zu erkennen, wie Mikroben unsere Gesundheit beeinflussen. Dass sie es tun, wurde schon länger vermutet. Nun häufen sich auch die wissenschaftlichen Daten dazu. Die Relevanz dieser Forschung spiegelt sich dabei in  wesentlichen Parametern wieder:

  • Intensive Zusammenarbeit der Forschergruppen
  • Bildung großer Forscherkollektive
  • Ständiges Up-date von Taxonomischen Datenbanken (8)
  • Ständige Verbesserung der Analysemethoden (9)

Und der wohl wichtigste:

  • Veröffentlichung der allermeisten Artikel als „open access“, d.h. sie sind damit für die Allgemeinheit frei zugänglich.


Tabelle 1: Unterschiedliche Bereiche der Mikrobiomforschung (10). Dabei fällt auf, dass die meisten Untersuchungen zum Mikrobiom des Darms unternommen worden sind. Insgesamt aber hat in den letzten Jahren überhaupt eine verstärkte Untersuchung der Mikrobiome stattgefunden. So häufen sich auch Daten dazu, dass wir Menschen wahrscheinlich überall mit Mikroben besiedelt sind.

Das Mikrobiom der Haut

Unsere Haut ist verglichen mit dem restlichen Körper und seinen Organen ein extrem trockenes Areal. Das liegt in der Natur der Sache, denn die Haut bildet mit etwa 1,8 m2 das größte menschliche Organ. Gleichzeitig ist sie eine wirkungsvolle Barriere (11, 12) gegen alle äußere Einflüsse (13). Dabei ist sie sowohl flexibel und geschmeidig als auch gleichzeitig zäh und resistent.
Dabei unterscheidet man drei wesentliche Areale: ölig, feucht und trocken (Abbildung 2). Diese haben aber nichts mit der Hauttypenklassifizierung zu tun (14).


Abbildung 2: Skizzierung der verschiedenen Hautareale. Dabei wird die international übliche Farbcodierung verwendet. Blau = ölig, Grün = feucht, Pink = trocken. Erstere Areale befinden sich im oberen Drittel des Körpers, es sind auch Areale, die häufig behaart sind, z.B. Kopf. Feuchte Areale finden sich dort, wo es Hautfalten gibt, z.B. in der Achselhöhle oder dort, wo sich viele Schweißdrüsen befinden wie auf den Handflächen und Fußsohlen. Die anderen Areale sind trocken, besonders aber die Extremitäten.

Es ist nun folgerichtig, dass diese Areale auch unterschiedliche mikrobielle Eigenschaften haben. Die Arbeitsgruppe von Elizabeth Grice (15) beschäftigt sich seit über 10 Jahren mit der Analyse des Mikrobioms der Haut. Dabei bilden Bakterien die häufigsten Kolonisatoren der Haut, gefolgt von  Viren und Pilzen (Abbildung 3). Diese verschiedenen bakteriellen Phylae (Stämme) sind am häufigsten zu finden: Actinobakterien, Bacteriodetes, Cyanobakterien, Firmicutes und Proteobakterien.

Bei der Analyse muß man allerdings vorsichtig sein, denn alle bisher gefundenen Werte für Populationen dürfen nicht als absolut angesehen werden. Denn Probennahme und Analysemethode beeinflussen signifikant das Ergebnis (9).


Abbildung 3: Die  unterschiedlichen Hautareale und ihre Besiedlung mit Mikroben. Dabei sind Bakterien – Cornyebakterien, Stahylokokken und Propionibakterien – die am häufigsten vorkommenden Keime und auf fast jedem Hautareal zu finden. Neben Viren ist der Pilz Melassezia ein wichtiger Vertreter des Mikrobioms der Haut (16). Die Diversität der Pilze ist an den Füßen am größten, allerdings bei sehr geringer Besiedlungsdichte (17). Als Daumenregel kann man jedoch sagen, dass auf öligen Hautarealen Propionibakterien, auf feuchten Staphylokokken und Corynebakterien dominieren. Auf trockenen Hautarealen dominiert keine der drei Spezies.

Neueste Hypothesen gehen davon aus, dass wir unser ganz spezifisches Mikrobiom von unseren Müttern geerbt haben (18), die Menge und Zusammensetzung (19-21) und variiert dramatisch je nach Individuum, allerdings auch bei einem Individuum selbst. Eine stichfeste Aussage, wie ein gesundes Mikrobiom nun auszusehen hat, läßt sich so nicht machen. Wichtigster Einflußfaktor sowohl auf unser Mikrobiom der Haut als auch das Mikrobiom des Darms ist die Urbanisierung und die damit einhergehenden Veränderungen unseres Lebensstils (18).


Abbildung 4. Wichtige Einflußfaktoren auf die Zusammensetzung des Mikrobioms sind die Physiologie (Alter und Geschlecht), Umwelt (Klima und geographischer Ort), das Immunsystem, der Genotyp, der Lifestyle und die Pathobiologie (z.B. Diabetes) (22). Die Urbanisierung und die damit einhergehenden Veränderungen unserer Lebensgewohnheiten gelten derzeit als die wichtigsten Einflußfaktoren auf unser Mikrobiom (18).

Gesunde Haut und ihre Bakterien

Die Haut ist überwiegend von Bakterien besiedelt, in untergeordnetem Maße aber auch von Pilzen und Viren. Letztere lassen sich im Vergleich zu  Bakterien allerdings nur schwer untersuchen. Und so hat sich die Forschung auch überwiegend auf die bakterielle Zusammensetzung des Mikrobioms der Haut konzentriert. Dabei sind die Bakterien entwicklungsgeschichtlich die ältesten Lebewesen und gehören zu unserem angeborenen Immunsystem. Sie sondern antimikrobielle Peptide ab und kontrollieren damit die Besiedlung der Haut. Gleichzeitig besitzen sie ein Repertoire von sogenannten „pattern recogniction receptors“ (23) und sind damit im immunologischen Sinne aktiv (24).

Die Frage, die sich natürlich ergibt: Wie muß den Haut besiedelt sein, damit sie gesund ist? Die Beschreibung eines gesunden Mikrobioms ist allerdings relativ schwierig, da es ja so individuell ist. Einfacher ist es, bestimmte Keime bestimmten Hauterkrankungen zuzuordnen.
Bekannt ist aber, je diverser die Besiedlung und je schneller das System nach einer Störung wieder ins Gleichgewicht kommt, desto besser / gesünder  ist es (25).

So ist bei Atopischer Dermatitis bekannt, dass Staphylokokkus aureus vermehrt auf der Haut, und dort besonders an den erkrankten Stellen zu finden ist (26, 27).

Auch bei Akne und Rosacea spielen Staphylokokken eine Rolle, da sie immer dann vermehrt die Haut besiedeln, wenn der pH-Wert leicht  nach oben verschoben wird. Bei Akne und Roasecea stehen aber auch Milben (28) und Propionibakterium acnes (davon aber bestimme Vertreter) als Auslöser in der Diskussion (29-32).
Und auch der Pilz Melassezia ist ein Keim, der auf allen Menschen vorkommt. Er gilt als sogenannter opportunistischer Keim, der manchmal auch pathogen wird. Dann ist er verantwortlich für Schuppen (auf der Kopfhaut) oder seborrhoische Dermatitis (33).

Pro- und präbiotische Hautpflege, wie sinnvoll ist das?

Natürlich beeinflussen wir unser Mikrobiom der Haut  mit unseren täglichen Hygiene-  und Pflegegewohnheiten (34).
Besonders deutlich und relativ gut erforscht ist das im Bereich der Achsel. Dort reduziert die Anwendung von Deos oder Antitranspirantien die Menge an Corynebakterien, die am deutlichsten zur Geruchsbildung beitragen (35- 38).
Weitere Anwendungen finden sich in der Balneotherapie (39) und bei bestimmten Produkten gegen Atopische Dermatitis (40, 41).

Nun kommen aber auch zunehmend kosmetische Produkte auf den Markt, die behaupten das Hautmikrobiom günstig zu beeinflussen. In der Regel enthalten sie pro- und präbiotische Substanzen, die wir auch von Nahrungsmitteln her kennen. Gerade in den USA sind auch Bestrebungen deutlich, die FDA (das US Regulations-Organ der  Medizin / Kosmetik) von einem Claim bezüglich des Mikrobioms zu überzeugen. Ich bin da sehr skeptisch, ob das sinnvoll ist, denn bisher sind keine Standarduntersuchungsmethoden zur mikrobiellen Besiedlung der Haut etabliert und zum anderen könnte die FDA auf die Idee kommen , diesen Claim als medizinisch einzustufen (42). Damit wäre dann niemandem geholfen. Jedenfalls in der Kosmetik.


Tabelle 2: Pro- und präbiotische Ansätze zur Verbesserung des Mikrobioms. Während diese Ansätze für das Mikrobiom des Darms schon etabliert sind,  sind sie für das Mikrobiom der Haut vergleichsweise neu. Einen regelrechten Hype löste 2014 in den USA die Veröffentlichung in der New York Times aus, in der ein Testbericht zur Verwendung von Bakterien zur Restauration des Mikrobioms der Haut veröffentlicht worden war (43).

Bevor wir aber weitere Produkte auf die Haut schmieren, sollten wir vielleicht welche weg lassen.  Dazu gehören Antibiotika, die das Mikrobiom der Haut definitiv schädigen. Auch das wiederholte Anwenden von bakteriostatischen Produkten zur Handhygiene ist ungünstig (Berufsdermatosen). Ebenfalls ist häufiges Waschen mit irritierenden Tensiden ungünstig, eine langfristige Verschiebung des Haut-pH-Wertes oder das lange Tragen von Luft undurchlässigen Handschuhen. Je nach individueller Veranlagung kann das zu langfristigen Verschiebungen in der Zusammensetzung des Mikrobioms der Haut führen.

Die Darm – Haut – Achse: Warum Ernährung so wichtig ist

Neueste Untersuchungen scheinen jetzt zu bestätigen, was schon vor vielen Jahren postuliert wurde. Wie wir uns ernähren, beeinflußt nicht nur das Mikrobiom im Darm, sondern auch das Aussehen unserer Haut (44).
Das Mikrobiom des Darms ist schon vergleichsweise gut untersucht (Tabelle 1). Man kann typische Zivilisationskrankheiten  wie z.B. Diabetes, Fettleibigkeit oder das Reizdarmsyndrom auf eine Veränderung der Besiedlung des Darms zurück führen. Auch für Asthma und Atopische Dermatitis erhärten sich die Befunde (45). Dabei vermutet man, dass die im Darm angesiedelten Keime biochemische Botenstoffe aussenden oder mobilisieren, die auf das Immunsystem wirken und darüber auch Signalkaskaden in der Haut aktivieren können. Diese sogenannte Darm-Haut-Achse wird verstärkt bei Akne und Atopischer Dermatitis diskutiert (46). Und es spricht viel dafür, dass da was dran ist.

Das sogenannte Detoxen oder Fasten beeinflußt ja nicht nur das persönliche Wohlbefinden, sondern auch das Aussehen der Haut. Und so machen bei der Ernährung pro- und präbiotische Substanzen wirklich Sinn.

Fazit

Mit unseren Pflegegewohnheiten haben wir seit Jahren immer schon auch das Mikrobiom der Haut beeinflußt ohne uns dessen bewußt zu sein. Jetzt auf einmal unkontrolliert Produkte zu verwenden, die es verbessern sollen, halte ich für nicht sinnvoll. Lieber sollte man sich Gedanken darüber machen, welche Substanzen oder Gewohnheiten tatsächlich schädlich sind und sie dann sein lassen. Wenn man etwas für die Haut tun will, dann hilft eine Ernährung, die vermehrt aus Ballaststoffen besteht und Fleisch, Milchprodukte und Alkohol reduziert. Aber das ist ja nicht neu ….

Referenzen

(1) NIH: accomplishments
(2) www.genome.gov
(3) Wikipedia: Human Genome Project
(4) The Guardian: Genom, genetic variations
(5) The Lancet Infectious Diseases Commission, Antibiotic resistance—the need for global solutions. The Lancet, Infectious diseases, (2013) 13 (2): 1057-1098
(6) Zeit: Multiresesitente Keime.
(7) WHO: Factsheets
(8) Wikipedia: Taxonomie
(9) Meisel, Jacquelyn S. et al., Skin Microbiome Surveys Are Strongly Influenced by Experimental Design, Journal of Investigative Dermatology, Volume 136 , Issue 5 , 947 – 956 (2016)
(10)  Lloyd-Price J, Abu-Ali G, Huttenhower C. The healthy human microbiome, Genome Medicine (2016) 8:51
(11) Haut.de: Hautbarriere
(12) Pinkmelon: Helfen Ceramide wirklich?
(13) Dejayu: Den Uv-index nutzen- Hautkrebs vermeiden
(14) Dejayu: Kosmetische Hauttypen: Mythos, Chaos und neueste Erkenntnisse
(15) University of Pennsylvania: Gricelab
(16) Byrd, Allyson L., Belkaid, Yasmine, Segre, Julia A., The human skin microbiome, Nature Reviews Microbiology 16, 143-155 (2018)
(17) Belkaid, Yasmine, Segre, Julia A., Dialogue between skin microbiota and immunity, Science 346:6212, 954-959 (2014)
(18) Dominguez-Bello MG, Godoy-Vitorino F, Knight R, et al Role of the microbiome in human development Gut 2019;68:1108-1114.
(19) Oh, Julia, Byrd, Allyson L., Deming, Clay, Conlan, Sean, NISC Comparative Sequencing Program, Kong, Heidi H., Segre, Julia A., Biogeography and individuality shape function in the human skin metagenome, Nature 514, 59-64 (2014)
(20) Dorrestein PC, Gallo RL, Knight R, Microbial Skin Inhabitants: Friends Forever, Cell 165:4, 771-772 (2018)
(21) Gao Z, Perez-Perez GI, Chen Y, Blaser MJ. Quantitation of major human cutaneous bacterial and fungal populations. J Clin Microbiol. 2010;48(10):3575–3581
(22) Grice EA, Segre JA, The skin microbiome. Nat Rev Microbiol (2011) 9(4): 244-253
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(24) Sanford JA, Gallo RL. Functions of the skin microbiota in health and disease. Semin Immunol. 2013;25(5):370–377.
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(35) Pinkmelon: Schweissgeruch und wie Deos wirken
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(39) http://www.dejayu.de/mit-dreck-heilen-was-mit-schlamm-so-alles-geht/
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(41) G. E. Flores, S. Seité, J. B. Henley, et al., Microbiome of Affected and Unaffected Skin of Patients With Atopic Dermatitis Before and After Emollient Treatment, Journal of Drugs in Dermatology 13:11, 611-618 (2014)
(42) Dejayu: StrivectinSD Konzentrat: Kosmetisch oder pharmakologisch gegen Falten wirksam?
(43) New York Times (2014) Bacteria rich hygiene experiment
(44) Salem I, Ramser A, Isham N, Ghannoum MA. The Gut Microbiome as a Major Regulator of the Gut-Skin Axis. Front Microbiol. 2018;9:1459.
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(46) Lee SY, Lee E, Park YM, Hong SJ. Microbiome in the Gut-Skin Axis in Atopic Dermatitis. Allergy Asthma Immunol Res. 2018 Jul;10(4):354-362

Weiterführende links

Human Microbiome Project: https://hmpdacc.org/.

Bildnachweis

Abbildung 1 ist das Logo des Humanen Genom Projekts, https://hmpdacc.org/

Alle anderen Abbildungen und Tabellen sind eigene Werke, Nutzung unter der Creative Commons Lizenz CC BY-SA 3.0

 

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