Wie kann Kollagenstimulation erfolgen ?

Was ist Kollagen ?

Kollagen macht fast ein Drittel der Proteine im Körper aus und ist somit das Eiweiß, das dort am häufigsten vorkommt. Es ist eine Dreifach-Spirale, die aus Aminosäureketten aufgebaut ist. Als sog. Strukturprotein bildet es starke Fasern und hat die Aufgabe, den Körperteilen Form und Festigkeit zu verleihen. Kollagen kommt z. B. in den Knochen, Knorpeln und Zähnen vor. Vor allem aber prägt es die Zugfestigkeit und Elastizität des Bindegewebes.

Neben Ceramiden, dem Natural Moisturizing Factor (NMF; natürliches Feuchthaltesystem der Haut) oder der Hyaluronsäure gilt Kollagen als die „Basis“ der Haut. Das Strukturprotein prägt maßgeblich Beschaffenheit und Aussehen der Haut und ist somit wesentlich an deren Aufbau beteiligt. Bis zu 80 % kann es ausmachen.

Was passiert bei einem Kollagenmangel in der Haut ?

Kollagen bildet eine Art Gerüst, das sich über die Haut spannt. Es stützt dabei die Haut und verhindert z.B. damit, dass sich Falten bilden. Doch mit dem Älterwerden vermindert sich die Produktion des Kollagens mit der Folge, dass das Gerüst instabiler wird. Ist das Kollagengerüst schwach, verliert die Haut an Spannung. Sie sinkt ab und Falten entstehen. Die Gesichtslinien werden ausgeprägter, die Haut trockener.

Was sind Fibroblasten ?

Die Fibroblasten sind die am häufigsten vorkommenden Zellen des Bindegewebes. Ihre Aufgabe ist es, die Komponenten zu produzieren und zu verarbeiten, die die strukturelle Integrität dieser Gewebeart aufrechterhalten.

Im Bindegewebe sind die Fibroblasten für die Synthese der verschiedenen Komponenten der extrazellulären Matrix verantwortlich.

Fibroblasten in der Haut:

Die Dermis ist eine untere Schicht der Haut, die für Struktur, Kraft, Nährstoffversorgung und Flexibilität sorgt.

Die Dermis (oder Lederhaut) besteht in erster Linie aus dermalen Fibroblasten.

Fibroblasten sind mesenchymaler Herkunft, sie weisen einen länglichen, spindelförmigen Zellleib und einen länglich-ovalen Zellkern auf.

Abgesehen von dieser Hauptfunktion tragen Fibroblasten zum Aufbau und Wachstumszyklus der Haarfollikel bei und spielen eine wichtige Rolle bei der Wundheilung.

Dermale Fibroblasten arbeiten kontinuierlich an der Erneuerung der Hautkomponenten.

Vor allem aber werden sie aktiviert, wenn es zu Schäden in der Hautstruktur kommt.

In solchen Fällen vermehren sich die Fibroblasten und wandern zur Wunde, wo sie zum Aufbau einer extrazellulären Matrix, zur Eindämmung der Entzündung und zur Gewebereparatur beitragen.

Zudem wird eine spezielle Subpopulation differenzierter Fibroblasten aktiviert, die Myofibroblasten, die Proteine zur Kontraktion der Wunde synthetisieren.

Im Laufe der Wundheilung werden die Myofibroblasten durch Fibroblasten ersetzt, die zur Bildung einer Matrix aus Narbengewebe führen, das reich an fibrotischem Kollagen ist.

Stimulation der Fibroblasten durch Kosmetik

Auch wenn es häufig behauptet wird, ist eine Stimulation von Fibroblasten über konventionelle Kosmetik kaum möglich. Eine gesunde Hautbarriere sorgt dafür, dass Kosmetika nicht in tiefere Hautschichten gelangen.

Nur mit Trägersystemen wie z.B. Liposomen oder Nanodispersionen aus Phosphatidylcholin ist es möglich fibroblastenstimulierende Wirkstoffe wie z.B. Vitamin-A in die tiefere Haut zu transportieren. Vitamin-C ist notwendig für die Kollagensynthese der aus den Fibroblasten erzeugten prokollagenen Moleküle zu größeren Kollagenstrukturen.

Kollagene in Cremes selber können die Hautbarriere nicht penetrieren oder gar in die retikuläre Dermis aufgenommen werden und dort wirken. Sie werden teuer verkauft, bewirken aber lediglich eine gute Befeuchtung und temporäre Straffung an der Hautoberfläche (dieser lässt sich deutlich billiger haben, z.B. mit Galaktose (s.a. Individual-Lotion).

Stimulation der Fibroblasten durch apparative Verfahren

Einige Methoden wie Mikrodermabrasion, Radiofrequenz, Micro-Needling, Ultraschall und Laserbehandlung, tragen zur Stimulation der Fibroblasten bei.

Die Wirksamkeit dieser Behandlungen beruht paradoxerweise bei einigen Verfahren häufig auf einer Art von vorausgehender Schädigung. Die Wunde regt die Aktivierung von Fibroblasten an, um die geschädigten Bereiche zu reparieren; daraus ergibt sich eine gesteigerte Synthese von Molekülen, die für die Schönheit und Struktur der Haut wichtig sind.

Beispielsweise werden durch medizinisches - und mit geringerer Intensität auch durch kosmetisches - Micro-Needling zahlreiche Mikrowunden erzeugt, die die Fibroblasten aktiviert und zur Freisetzung verschiedener Wachstumsfaktoren anregen, was zu einer gesteigerten Synthese und Ablagerung von Kollagen und Elastin in der oberen Dermis führen kann.

Fraktionierte Laser-, Radiofrequenz- oder HIFU-Ultraschallbehandlungen hingegen führen zu einer thermischen (wärmebedingten) Schädigung in der Dermis. Dies soll einerseits den obigen Effekt der Wundversorgung fördern. Andererseits soll dies zu einer fast unmittelbaren Kontraktion des Kollagens führen ("shrinking"), was wiederum eine Erhöhung des Hautstraffung mit sich bringen soll. Es ist aber genauso möglich, dass durch die Erhitzung und Verletzung lediglich eine erhöhte Menge von Hyaluronsäure gebildet wird und eine schnelle Fibrosierung. Auswirkung dieser in der Dermis erzeugten Vernarbung sind auf lange Sicht nicht untersucht.

Andere Methoden wie dermafiller mit Radiesse sind sanfter und kombinieren Regeneration und filler-Material.

Bei den thermischen Behandlungen haben sich in den Jahren ebenfalls immer bessere und sanftere Verfahren entwickelt, die mit immer weniger Nebenwirkungen einhergehen. Dazu gehören die Verfahren mit Ultraschall (LDM Triple mit 19 MHz) oder monopolare Radiofrequenz, die jeweils mit leichter Hyperthermie arbeiten und -  effektiver - zielgenau in der hypodermalen Grenzschicht arbeiten können.  Durch Modulation dermaler Adipozyten zu fibroblastähnlichen Zellen und Intensivierung der kollagenen Strukturen dort kann Verbindungsstabilität intensiviert und Faltenminderung schneller erreicht werden, Verbrennungen oder unnatürliches "shrinking" (sofern es das überhaupt nennenswert gibt) oder andere Nebenwirkungen werden durch diese sanften Verfahren vermieden.

Mit leichter Hyperthermie, die durch Radiofrequenz erzeugt wird, kann zusätzlich das Fettgewebe wieder stabilisiert werden.

Es wurde mit der Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie demonstriert, dass das Fettgewebe mit zunehmendem Alter seine perizelluläre Kollagen-Strukturen kontinuierlich verliert, was konsequent auch die mechanischen Eigenschaften des Gewebes verschlechtern sollte. Dementsprechend sollte jegliche Verstärkung der perizellulären Strukturen im Fettgewebe zu einer mechanischen Verhärtung des Gewebes führen, was auch eine Erhöhung der Spannung in der Haut nach sich ziehen sollte.  Die Erwärmung mit Radiofrequenz und die darauffolgende Verbesserung der mechanischen Bedingungen  durch Fibrosierung in den perizellulären Räumen konnte ebenfalls mit der Rasterelektronenmikroskopie nachgewiesen werden.

Bioengineering im Anti-Aging

Im Laufe des Lebens treten strukturelle und molekularbiologische Veränderungen in der Haut auf. Das Stratum corneum wird dicker und durch Verhornungs- und Pigmentstörungen wird die Hydratationsbarriere geschädigt. Atopische Dermatitis, aktinische Keratosen, Psoriasis, Rosacea und andere Hauterkrankungen sind durch Barriereschäden und chronische Entzündungen charakterisiert. Die Hitzeschockproteinsynthese ist vermindert und die Reparaturmechanismen der Haut sind gestört. Geschädigte Proteine und Peptide werden nicht mehr repariert oder entsorgt. In der kontrollierten Apoptose der Keratinozyten treten Störungen auf und die Immunabwehr wird geschwächt. Parallel zu diesen Vorgängen werden vermehrt inflammatorische Enzyme wie die Matrix-Metalloproteinasen gebildet. Hautalterung und -entzündung sind also dadurch gekennzeichnet, dass die Reparaturmechanismen der Haut gestört und geschwächt sind und Entzündungsmediatoren vermehrt freigesetzt werden. Anti-Aging-Behandlungen der alternden und entzündeten Haut müssen diese molekularbiologischen Prozesse berücksichtigen.

Bioengineering bedeutet ein Zusammenwirken von Geräten und Präparaten. Es setzt sich dabei aus vier Faktoren zusammen:

• Physikalisch-physiologische Behandlung (Gerät) und dessen Wirkung
• Penetrationsverstärkung kosmetischer Wirkstoffe
• Aktivierung von Wirkstoffen durch Energieeinwirkung
• Entfaltung der spezifischen Wirkstoffeigenschaften

Ein gelungenes Beispiel für Bioengineering besteht z.B. in dem Zusammenspiel von Mikromassage mittels sehr hochfrequentem Ultraschall und Boswellia Säuren bei der Behandlung von Barrierschäden und Falten:

Henkel et al. (2009) wiesen nach, dass Boswelliasäuren spezifisch an das antimikrobielle Peptid LL-37 der Haut binden und die antientzündlichen Eigenschaften dadurch regulieren. Die gestörte Lipidsynthese der Hautbarriere wird durch LL-37 verbessert und Ceramide aus den Lipidgranula freigesetzt. Boswelliasäuren (Acetyl-Keto-β-Boswelliasäure) hemmen spezifisch Enzyme der Entzündungskaskade wie inflammatorische 5-Lipoxygenasen und kollagenabbauende Matrix-Metalloproteinasen.

Eine nanopartikuläre Boswellia-Säure wird appliziert und dringt tief in die Epidermis. Die weitere Penetration und Permeation durch die Epidermis wird durch SHF-US (sehr hochfrequenter - Ultraschall in Form von 10 MHz u/o 19 MHz) intensiviert. Die Triterpene in der Boswellia-Säure wird dabei durch die entstehende Wärme der triple Welle (z.B. 3/10/19 Mhz) zusätzlich aktiviert. 

Durch mit Wärme aktivierte Boswellia-Nanopartikeln werden Hautalterungsprozesse also in zweifacher Hinsicht positiv beeinflusst: Hitzeschock-Proteine und antimikrobielle Peptide werden als Schutzfaktoren stimuliert, Entzündungsprozesse und Kollagenschäden reduziert und Barrierestörungen repariert.

Durch die leichte Hyperthermie werden zusätzlich Hitzeschockproteine induziert . Sie wirken dort als Chaperone („Proteinfalter"), die dafür sorgen, dass die Zellproteine in richtiger Form, am richtigen Platz und zur richtigen Zeit wirken können. Defekte Proteine werden repariert und in eine aktive Form gefaltet. Die HSP regulieren Proliferations-, Differenzierungs- und Apoptosevorgänge in den Zellen. Die HSP „begleiten" die Proteine von einem Zellkompartment ins andere und präsentieren defekte Peptide dem Immunsystem.

Wie wirkt sich diese Behandlung auf Falten aus ?

• durch Senkung der MMPs werden Elastin- und Kollagenabbau reduziert
• durch Erhöhung von Hitzeschockproteine wird die Kollagenreparatur und die Kollagensynthese unterstützt
• durch Aktivierung von dermalen Fibroblasten durch thermo-mechanischen Stress werden neue Prokollagene in der Dermis gebildet
• durch die Stimulation dermaler Adipozyten in der Grenzschicht Dermis / Subcutis (dermal subcutaneous junction) können diese in fibroblastähnliche Zellen trans-differenzieren und neues Kollagen aufbauen.

Dies alles trägt zu einer Faltenminderung bei.

Einige Unterschiede von LDM mit SHF-Ultraschall und Radiofrequenz

Gemeinsam ist beiden Methoden die Erwärmung der unteren (retikulären) Dermis mit Aktivierung der Fibroblasten und Erzeugung neuer Prokollagene, Erzeugung von Hitzeschockproteinen sowie eine Verbesserung der Stoffwechselsituation.

Es ist sinnvoll beide Methoden in Kuren anzuwenden.

Vorteile LDM Triple 19:

Im Gegensatz zum LDM-Ultraschall mit LDM Triple 19 sind bei den gängigen Radiofrequenzmethoden verschiedene Aspekte aufgrund der fehlenden mechanischen Wirkungen nicht so ausgeprägt. Dazu gehören u.a.

• die gezielte Stimulierung dermaler Adipozyten in der Grenzschicht dermis / subcutis; - diese können sich schnell in fibroblastähnliche Zellen differenzieren und mehr Kollagen produzieren
• die verbesserte Aufnahme vorher applizierter Wirkstoffe
• Lösung nicht mehr benötigter quervernetzter Kollagenstrukturen - trägt zur Hautstraffung bei
• Neuverteilung von GAGs in der EZM  - führt zu einer Erhöhung des Hautturgors, Durchfeuchtung und Straffheit
• die günstige Reduzierung kollagenabbauender MMPs - unterstützt die Verschiebung in Richtung Kollagenaufbau
• Reaktivierung inaktiver Fibrozyten hin zu aktiv kollagenbildenden Fibroblasten - kompensiert seneszente Fibroblasten und erhöht mittelfristig den Kollagenaufbau.

Vorteile Radiofrequenz:

Es wurde mit der Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie demonstriert, dass das Fettgewebe mit zunehmendem Alter seine perizelluläre Kollagen-Strukturen kontinuierlich verliert, was konsequent auch die mechanischen Eigenschaften des Gewebes verschlechtern sollte. Dementsprechend sollte jegliche Verstärkung der perizellulären Strukturen im Fettgewebe zu einer mechanischen Verhärtung des Gewebes führen, was auch eine Erhöhung der Spannung in der Haut nach sich ziehen sollte. Das verschiebt den Schwerpunkt in der Behandlung von Hautalterung von Kollagenneubildung in einer dünnen dermalen Schicht hin zu Fibrosierungen in einer deutlich dickeren subkutanen Fettschicht.

Die perizellulären Kollagen-Strukturen in der Subcutis werden durch radioaktive Ströme erreicht. Schall (Ultraschall) und elektrische Ströme (Radiofrequenz) werden im Fettgewebe und perizellulären Kollagen-Strukturen physikalisch unterschiedlich durchgeleitet und Radiofrequenz hat hier im Hinblick auf die perizellulären Kollagen-Strukturen gegenüber dem Ultraschall  aufgrund eines für den Strom kanalisierenden Effektes einen Vorteil. Die stimulierende Wirkung der RF-Ströme auf perizelluläre Strukturen im subkutanen Fettgewebe wurde beschrieben und mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie nachgewiesen. Die Stabilisierung im Fettgewebe durch Radiofrequenz führt nachgewiesenermaßen zu mehr Hautstraffheit und Faltenminderung.

Zusammenfassung

Eine natürliche Kollagensynthese beruht u.a. auf der Aktivität der Fibroblasten, die die nötigen Vorprodukte für neue Kollagenbildung bereitstellen. Ab dem 25. Lebensjahr sinkt der Kollagengehalt in der Haut ca. um 1% im Jahr, nach der Menopause ca. 2%. - Der gleichzeitig stattfindende Kollagenabbau (z.B. durch eine altersbedingt häufig erhöhten Anzahl von Matrix-Metalloproteasen) führt zu einer Fragmentierung und Schwächung, die eine geringere Elastizität und Straffheit der Haut zur Folge haben und sich feinere Falten zu bilden beginnen.

Weiterhin spielt auch die mit dem Alter einhergehende Schwächung des Fettgewebes sowie der Grenzschicht Dermis / Subcutis eine Rolle mit der Folge einer Schlaffheit und tieferen Falten.

Kollagenfasern befinden sich in mehreren Schichten der Haut (Subkutis, Grenzschichten, Dermis).

Ein Gabe von Kollagen in Kosmetika (sei es als ganze Moleküle oder Peptide) wird sich lediglich auf den äußeren Feuchtigkeitsgehalt der Haut auswirken, nicht aber auf tiefere kollagene Strukturen.

Eine Anregung der Neukollagenbildung ("Neokollagenese") durch Erhöhung der Aktivität von Fibroblasten und folgenden Kollagenbildung kann durch Kosmetika mit geeigneten Trägersystemen erfolgen (z.B. im Rahmen einer Kur mit nanopartikulären / liposomal verkapselten Vitamin-A / C- Präparaten). Dabei dienen Verkapselungen z.B. mit Liposomen nicht nur dazu, dass die Vitamine überhaupt in die Haut tiefer eindringen können, sondern schützen die Vitamine vor frühzeitiger Oxidation.

Voraussetzung für eine erfolgreiche Kollagensynthese ist die Aufnahme von ausreichend Lysin als essentielle Aminosäure über die Nahrung und zusätzlicher Nährstoffe und Ko-Faktoren, die im Rahmen der folgenden Kollagensynthese eine Rolle spielen (z.B. Vitamin-C oder Zink).

Mittels Bioengineering mit sanfter Wärme können dermale Fibroblasten (in der Dermis) und dermale Adipozyten (in der Hypodermis) sowie perizelluläre Strukturen in der Subcutis erreicht und die Kollagensituation schneller verbessert werden. Bei Einsatz nanopartikulärer Boswelliasäure werden Entzündungsprozesse und kollagenabbauende Matrix-Metalloproteinasen gleichzeitig gesenkt und die Hautbarrierefunktion gestärkt. So konfigurierte Behandlungen können nachweislich gute Ergebnisse im Hinblick auf Hautstraffung, Faltenminderung und Reduzierung von "inflammaging" erzeugen. Eine begleitende Heimpflegekur mit topischer Applikation von Vitamin-A und Vitamin-C sind dabei sicherlich hilfreich.

LDM Triple 19 und monopolare Radiofrequenz mit RF-Refacing unterstützen den Kollagenaufbau auf unterschiedliche Weise und mit unterschiedlichen Schwerpunkten und es ist deshalb sinnvoll beide Methoden abwechselnd zu nutzen. Es werden  damit sowohl Stabilisierung von bestehenden kollagenen Strukturen also auch schnellere Neokollagenese in verschiedenen Hauttiefen mit verschiedenen Wirkungsweisen erreicht.

Neuaufbau von Kollagen verläuft langsam und kann sich über Monate hinziehen (von Prokollagenen zu Kollagenmolekülen zu Kollagenfibrillen und Kollagenfasern). Reifes Kollagen hat einen Turnover von ca. 15 Jahren in der Haut, d.h. eine Ersetzung mit neu aufgebauten reifen Kollagenfasern erfolgt ebenfalls sehr langsam. Der schnelle Effekt bei einigen Verfahren mit Hitze (z.B. HIFU, RF-Needling) ist nicht auf "shrinking" von Kollagen in der Dermis zurückzuführen noch auf eine Art schneller Neubildung von reifem Kollagen, sondern die durch Schädigung oder Hitze entstandene Ödembildung, Erhöhung von Hyaluron und Fibrosierungen aus narbenbildendem Kollagen (was von der Hautgesundheit her betrachtet eher eine Verschlechterung der Hautsituation bedeutet, zumal es keine Langzeitstudien für diese Verfahren gibt).

Die von mir genutzten Verfahren im Ultraschall und Radiofrequenz arbeiten mit leichter Hyperthermie zwischen 40-43 Grad und erzeugen keine Verbrennungen und es wird die Produktion narbenbildender Kollagene vermieden und sind deshalb auch auf Dauer gut verträglich. Sie werden immer zusammen mit Inhibitoren von kollagenabbauendem MMP-1 eingesetzt bzw. im Ultraschall sorgt die 10 und 19 MHz zusätzlich für entsprechende Herunterregulierung u.a. auch dieser MMPs, um den nachhaltigen Neuaufbau von Kollagen zu unterstützen. Und sie arbeiten - neben der Erneuerung der Strukturen in der retikulären Dermis - effizient in tieferen hypodermalen Strukturen. Gleichzeitig werden durch die milde Hyperthermie Hitzeschockproteine induziert, die bei Reparaturen von Kollagenschäden und Neuaufbau von Kollagenstrukturen unterstützen.

Eine Erhöhung des Kollagenanteils über "fertige" Kollagenmoleküle kann (und sollte vermutlich) ab einem gewissen Alter über Nahrungsergänzungsmittel unterstützt werden, primär mit dem Ziel den ganzen Körper, d.h. Knochen, Gelenke, Knorpel, Muskeln, Sehnen und das Bindegewebe (auch der Haut) mit ausreichend Kollagen zu versorgen. Der Nutzen von präventiver Einnahme von Kollagen zur Vermeidung von späteren Defiziten ist allerdings nicht nachgewiesen.