Was wäre, wenn Impfungen durch einfache Hautapplikation statt durch Injektionen erfolgen könnten? Ein Forscherteam hat sich mit den Auswirkungen externer mechanischer Belastungen (Dehnung der Haut, Reibung usw.) auf die Undurchlässigkeit der Haut bei Tieren und Menschen befasst. Es konnte beobachten, dass unter der Wirkung einer Massage mit einer Intensität ähnlich dem Auftragen einer Creme die vorübergehende Öffnung der Haarfollikel mit der Auslösung einer entzündlichen Reaktion verbunden war, welche die adaptive Immunität der Haut mobilisierte.
Die Arbeiten zeigen, dass die Nutzung dieser Mechanismen bei Mäusen eine qualitative Immunreaktion als Antwort auf die Applikation eines Impfstoffs durch Hautmassage ermöglicht. Diese Ergebnisse, die in
Cell Reports erscheinen werden, liefern neue Erkenntnisse über die Rolle mechanischer Reize bei den Immunantworten der Haut und ebnen den Weg für neue Alternativen zu medikamentösen Injektionen.
Was wäre, wenn die Verabreichung eines Impfstoffs so alltäglich würde wie das Auftragen einer Creme?
Illustrationsbild Pixabay Die Haut bildet die Schutzbarriere des Organismus gegen Angriffe aus der Umwelt: UV-Strahlen, giftige Moleküle... Sie muss sich ständig anpassen, um ihre Rolle wirksam zu erfüllen.
Sie ist auch permanent intrinsischen mechanischen Spannungen ausgesetzt, die ihrer komplexen Struktur eigen sind[1]. Bei einer Verletzung oder einer Hautentzündung spielt dieser "mechanische Stress" eine wichtige immunologische Rolle, insbesondere durch die feine Modulation der Wirkung bestimmter Immunzellen, die empfindlich auf Spannungsänderungen in der Haut reagieren.
Was jedoch externe mechanische Belastungen betrifft, bleibt die physiologische Auswirkung eines mechanischen Stresses, der durch eine vorübergehende Dehnung der Haut verursacht wird – wie bei Reibung oder Massagen –, noch wenig verstanden.
Ein Forscherteam unter der Leitung von Élodie Segura, Forschungsleiterin am Inserm, im Labor für Immunität und Krebs (Inserm/Institut Curie) und von Stuart A. Jones, Professor und Direktor des Centre for Pharmaceutical Medicine Research am Institute of Pharmaceutical Science (King's College London), hat sich damit befasst, wie der durch eine Massage verursachte mechanische Stress die Immunität und die schützende Undurchlässigkeit der Haut beeinflussen könnte.
Die Wissenschaftler verwendeten ein Werkzeug, um die Haut so zu dehnen, dass es 20 Minuten lang und ohne Verletzungen zu verursachen, eine Massage nachahmte, die eine ähnliche Spannung auf die Haut ausübt wie eine therapeutische Massage oder das Auftragen einer Creme. Anschließend verglichen sie bei Mäusen und teilweise bei menschlichen Freiwilligen mehrere mechanische, mikrobiologische und physiologische Parameter der Haut mit und ohne Massage.
Struktur der Mäusehaut nach Dehnung, durch histologische Färbung. Der Maßstab entspricht 100 Mikrometern.
© Darawan Tabtim-On und Renaud Leclère - Plattform für experimentelle Pathologie des Institut Curie Sie beobachteten zunächst, dass die Massage die Haut sowohl bei Menschen als auch bei Tieren vorübergehend für sehr große Moleküle (oder Makromoleküle) durchlässig machte. Diese Durchlässigkeit schien mit einer Öffnung der Haarfollikel (der Höhle, in der das Haar entsteht) verbunden zu sein, die durch die Massage begünstigt wurde und es den Makromolekülen an der Oberfläche ermöglichte, in das Hautgewebe einzudringen.
Bei Nagetieren beobachteten die Forscher zudem, dass diese Öffnung der Haarfollikel das Eindringen von Verbindungen, die von den natürlicherweise auf ihrer Oberfläche vorhandenen Bakterien (dem Hautmikrobiom) stammen, in die Haut ermöglichte. Dieses Phänomen löste dann eine Immunantwort aus, die insbesondere eine lokale Entzündungsreaktion und die Einleitung der sogenannten "adaptiven" Immunantwort zur Folge hatte. Diese Immunität, die die hochspezifische Eliminierung von Krankheitserregern ermöglicht, ist die Grundlage für das Gedächtnis des Immunsystems und wird durch Impfungen stimuliert.
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Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass mechanischer Stress als Gefahrensignal in der Haut wirkt," gibt Élodie Segura an. "
Das durch die Dehnung begünstigte Eindringen von Mikrobiom-Bestandteilen in die Haut könnte somit das lokale Immunsystem über den Verlust der Undurchlässigkeit der Hautbarriere alarmieren und es aktivieren, um auf die potenzielle Gefahr zu reagieren."
Gestützt auf diese Beobachtungen interessierte sich das Team für die Möglichkeit, diese Eigenschaften zur Entwicklung einer nicht-invasiven Impftechnik durch Hautapplikation zu nutzen. Es applizierte durch Massage einen Impfstoff gegen Grippe (H1N1) auf die Haut von Mäusen und verglich die Immunreaktion mit derjenigen, die durch eine klassische intramuskuläre Injektion dieses Impfstoffs hervorgerufen wurde.
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Tests am Menschen müssen durchgeführt werden, um diese bei Mäusen beobachteten Ergebnisse zu bestätigen, da es bekannte Unterschiede zwischen den Häuten unserer beiden Arten gibt," präzisiert Élodie Segura. "
Wir müssen außerdem verstehen, wie jede Art von Hautzellen spezifisch auf mechanischen Stress reagiert und welche Produkte des Mikrobioms genau die Entzündungsreaktion stimulieren. Die Beherrschung dieser Prozesse beim Menschen könnte somit die Entwicklung von Impfmethoden oder Medikamentenverabreichungen ohne Nadel und nicht-invasiv ermöglichen", schließt die Forscherin.
Aber diese Ergebnisse könnten auch wichtige toxikologische Implikationen haben. Sie deuten nämlich darauf hin, dass Reibung oder Massage der Haut das Eindringen schädlicher Moleküle – Schadstoffe oder Allergene, die auf der Haut oder in Hautcremes vorhanden sind – in den Organismus begünstigen und unerwünschte Immunantworten (entzündliche oder allergische) stimulieren könnten. Bislang schließen Risikobewertungen für chemische Produkte jedoch nicht die Möglichkeit ein, dass ein Makromolekül in die Haut eindringen könnte. Ergänzende Studien könnten sich daher mit den Zusammenhängen zwischen mechanischem Stress und Sensibilisierung gegenüber Allergenen befassen.
Anmerkung:
[1] Die Haut weist eine komplexe mehrschichtige Struktur auf, die in drei Hauptschichten unterteilt ist: die Epidermis (die äußerste), die Dermis und die Hypodermis (die innerste). Jede dieser drei Schichten besteht aus Zellen unterschiedlichen Typs und weist eine variable Dicke je nach Körperregion, aber auch von Individuum zu Individuum auf.
Quelle: Inserm