Wie wirkt sich die Sonne auf das Hautmikrobiom aus?

Es ist bekannt, dass hohe Dosen von ultravioletten Strahlen mit akuten und chronischen Auswirkungen auf die Hautgesundheit verbunden sind, einschließlich Entzündungen und Photoalterung. Dennoch setzen sich viele Urlauber hohen UV-Dosen aus, indem sie die Sonne suchen. Die menschliche Haut beherbergt eine breite Palette von Bakterien, Pilzen und Viren, die das Hautmikrobiom bilden. Diese Mikroben spielen eine wesentliche Rolle bei der Homöostase der Haut. Daher stellt sich die Frage, ob die Sonnenstrahlen dieses Mikrobiom beeinflussen können.

Eine Studie, durchgeführt von Nabiha YUSUF und ihren Kollegen, hatte das Ziel, die Auswirkungen von UVA- und UVB-Strahlen auf das Mikrobiom der menschlichen Haut zu testen. Dazu wurden Teilnehmer Dosen von UVA (22 - 47 J/cm2) oder UVB (100 - 350 mJ/cm2) ausgesetzt und Proben entnommen. Die DNA wurde isoliert und sequenziert, um die mikrobielle Zusammensetzung jeder Probe zu identifizieren. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Insgesamt wurde die Zusammensetzung des Mikrobioms nach der UV-Belichtung verändert. Eine Störung der mikrobiellen Komponenten der Haut kann die Gesundheit des Wirts beeinflussen. Proteobakterien, zu denen Cyanobakterien und Bakterien der Gattung Pseudomonas gehören, bilden ein umfangreiches Phylum von Gram-negativen Bakterien der gesunden menschlichen Haut. Ein gestörtes Mikrobiom von Proteobacteria wurde jedoch mit Psoriasis, Ekzemen und diabetischen Fußgeschwüren in Verbindung gebracht, wobei eine größere Vielfalt von Proteobacteria mit schützenden anti-entzündlichen Immunantworten korreliert wurde. Daher kann ein Ungleichgewicht bei Proteobakterien und folglich im Hautmikrobiom auf eine Verschlechterung der Hautgesundheit bei Sonnenanbetern hindeuten.

Die Art und Weise, wie Mikroorganismen auf UV-Strahlen reagieren und ihnen begegnen, kann erheblich variieren. Es wurde vorgeschlagen, dass Gram-positive Bakterien besser an den mit UV-Strahlen verbundenen oxidativen Stress angepasst sind als Gram-negative Bakterien, da ihre Zellwände einen bedeutenden Teil der UV-Strahlen filtern. Die Ergebnisse der zuvor zitierten Studie können auf verschiedene einzigartige Anpassungsmechanismen zurückgeführt werden, die diesen Bakterien innewohnen.

Obwohl die genauen Mechanismen, mit denen die Sonne das Hautmikrobiom verändert, nicht gut bekannt sind, wurden Vermutungen angestellt. Es wurde gezeigt, dass die UV-Exposition das Hautmetabolom bei Mäusen verändert hat, was zu einer Erhöhung des Aminosäuremetabolismus und einer Abnahme des Fettsäure-, Sphingolipid- und Histidinmetabolismus führte. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die UV-Exposition Veränderungen in den Metaboliten verursacht, die auf der Haut vorhanden sind und von denen die Mikroben abhängen.

Darüber hinaus unterdrücken UV-Strahlen auch die adaptive Immunität und aktivieren die angeborene Immunität. Die Immunsuppression durch UV-Strahlen ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass sie die Persistenz, den Phänotyp und die Spezifität der residenten Gedächtnis-T-Lymphozyten beeinflussen. In vivo, es wurde gezeigt, dass eine Exposition von 50 mJ/cm2 UVB auf psoriatische Hautläsionen den Tod von T-Zellen verursacht. Veränderungen im Hautimmunsystem infolge einer UV-Exposition können potenziell die immunologischen Selektionsdrücke verändern, denen das Mikrobiom ausgesetzt ist, und somit das Hautmikrobiot beeinflussen.

Diese Ergebnisse sollten mit Vorsicht interpretiert werden, da die Anzahl der Teilnehmer klein ist (n = 6), was die statistische Signifikanz beeinflussen kann. Darüber hinaus können sie durch andere Faktoren beeinflusst werden, wie Temperatur und Lebensstil, was es schwierig macht zu bestimmen, ob die mikrobielle Variation direkt mit UV-Strahlung in Verbindung steht.

Entgegen allen Erwartungen haben Studien gezeigt, dass die Sonneneinstrahlung dem Hautmikrobiom zugutekommen könnte. Tatsächlich wollten Edvard S. FALK und sein Team im Jahr 2007 die Wirkung einer UVB-Strahlenbehandlung bei Patienten mit atopischer Dermatitis auf das Vorhandensein von Staphylococcus aureus und Staphylococcus epidermidis, pathogenen Bakterien, die an atopischer Dermatitis beteiligt sind, zeigen. 20 Patienten und 20 gesunde Kontrollpersonen erhielten eine UVB-Behandlung. Bakterienproben wurden vor der Behandlung, nach vier Wochen Behandlung und nach zwei Wochen Nachbeobachtung entnommen.

Die Anzahl der Staphylococcus aureus hat sich in den Läsionen, der nicht betroffenen Haut und der Stirn nach vier Wochen Behandlung nicht signifikant verringert, und die Anzahl der Staphylococcus aureus war nach zwei Wochen Nachbeobachtung leicht erhöht. Es wurde kein Unterschied für Staphylococcus epidermidis festgestellt. Tatsächlich, S. epidermidis befindet sich hauptsächlich in den Haarfollikeln der Haut, während S. aureus sich auf der Hautoberfläche befindet, was diese letztere leicht zugänglich für UV-Strahlung macht.

Diese Ergebnisse, obwohl nicht signifikant, deuten auf eine potenziell positive Wirkung der Sonnenstrahlen auf das Mikrobiomhin, indem sie die für Hauterkrankungen verantwortlichen Bakterien reduzieren. Studien haben gezeigt, dass UV-Strahlen die Produktion von antimikrobiellen Peptiden (AMP) induzieren, die das angeborene Immunsystem auslösen, wie zum Beispiel das humane Beta-Defensin 2 (hBD2), hBD3, Ribonuklease 7 (RNase7), S100A12 und Elafin in der Epidermis in vitro und in vivo. Diese Peptide helfen, pathogene Mikroorganismen zu bekämpfen und somit den Zustand des Hautmikrobioms zu verbessern. Diese Unterschiede sollten im Kontext einer möglichen UVB-Therapie für atopische Dermatitis berücksichtigt werden.

• DOUKI T. & al. Effect of the GC content of DNA on the distribution of UVB-induced bipyrimidine photoproducts. Photochemical & Photobiological Sciences (2008).

• FALK E. S. & al. The effect of UVB radiation on skin microbiota in patients with atopic dermatitis and healthy controls. International Journal of Circumpolar Health (2008).

• WOLF P. & al. The Skin Microbiome: Is It Affected by UV-induced Immune Suppression? Frontiers in Microbiology (2016).

• YUSUF N. & al. Ultraviolet radiation, both UVA and UVB, influences the composition of the skin microbiome. Experimental Dermatology (2018).

• LANGTON A. K. & al. Behaviour and sun exposure in holidaymakers alters skin microbiota composition and diversity. Frontiers in Aging (2023).

• TASNEEM F.M. & al. A narrative review of the impact of ultraviolet radiation and sunscreen on the skin microbiome. Photodermatology, Photoimmunology & Photomedicine (2023).