Korrelation zwischen der Permeabilität und den morphologischen

Bei Betrachtung des 1. Fick´schen Diffusionsgesetzes wird der Zusammenhang zwischen der Dicke der permeierten Schicht und dem Substanzflux deutlich. Je dicker die zu permeierende Schicht ist, desto geringer wird der Substanzflux. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde von jeder Spezies 500 µm dicke Spalthaut hergestellt, um eine standardisierte Dicke der permeierten Schicht zu erhalten.

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Geht man gemäß der Untersuchungen von SCHEUPLEIN und ROSS (1974), PARRY et al.

(1990) sowie WAGNER et al. (2001) davon aus, dass die Hornschicht die Hauptbarriere des transdermalen Stofftransportes darstellt, verwundert es nicht, dass im Rahmen dieser Studie eine inverse Korrelation zwischen der Dicke des Stratum corneum und der Permeation beobachtet werden konnte. Dieser auch von anderen Arbeitsgruppen beschriebene Zusammenhang (HOLBROOK u. ODLAND 1974; KALIA et al. 1996, 2001) konnte durch vergleichende Untersuchungen an humaner Bauch- und Beinhaut nicht bestätigt werden (ELIAS et al. 1981).

Um mögliche Einflüsse der vitalen Epidermis und der Gesamtdicke der Epidermis auf die Permeation zu untersuchen, wurden diese zwei morphologischen Parameter im Rahmen der vorliegenden Arbeit ebenfalls erfasst. Einen Hinweis auf den Einfluss der lebenden epidermalen Schichten auf den transdermalen Stofftransport lieferten WENKERS und LIPPOLD (1999). Sie stellten fest, dass beim Transport diverser nichtsteroidaler Antiphlogistika nicht das Stratum corneum, sondern die vitale Epidermis die barrierebildende Hautschicht darstellte. Zusammenhänge zwischen der Dicke der vitalen Epidermis bzw. der Gesamtdicke der Epidermis und der Hautdurchlässigkeit konnten im Rahmen dieser Arbeit jedoch nicht ermittelt werden.

5.5.4.2 Haarfollikel

Lange Zeit wurden die Hautanhangsgebilde beim Menschen hinsichtlich ihres Potentials, die Hautbarriere zu beeinflussen, vernachlässigt, da sie mit knapp 1 % der Körperoberfläche verhältnismäßig spärlich verteilt sind (SCHAEFER u. REDELMEIER 1996). Erstmals wurde ihnen 1945 von MACKEE et al. (1945) Bedeutung zugemessen. Bei den Haussäugetieren nehmen die Haarfollikel im Gegensatz zum Menschen große Teile der Körperoberfläche ein, so dass ihr Einfluss auf den transdermalen Stofftransport erheblich sein kann (NGAWHIRUNPAT et al. 2004). Haarfollikel gelten als so genannter Shunt-Weg bei der transdermalen Permeation (FISCHER et al. 2004; PIERARD et al. 2004), da sie bis tief in die Dermis reichen und eine große Permeationsoberfläche bereitstellen (LAUER et al. 1995).

Diverse Untersuchungen unterstützen die These, dass Haarfollikel an der transdermalen Substanzaufnahme beteiligt sind. So konnte gezeigt werden, dass Substanzen Narbenhaut schlechter durchdringen als „physiologisch normale“ Haut (HUEBNER et al. 1994). Neben

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dem Fehlen von Haarfollikeln weist Narbenhaut keine Talgdrüsen auf, wodurch die Follikel und die Talgdrüsen als potentielle Penetrationswege nicht mehr zur Verfügung stehen. KAO et al. (1988) konnten durch vergleichende Untersuchungen mit haarlosen und behaarten Mäusen nachweisen, dass die Permeation positiv mit der Haarfollikeldichte korrelierte. Ihre fluoreszenzmikroskopischen Untersuchungen zeigten, dass die Testsubstanz Benzapyren bereits eine Stunde nach Applikation in der Dermis in der Nachbarschaft von Haarfollikeln und Talgdrüsen der behaarten Tiere aufzufinden war. Haarlose Tiere hingegen zeigten keine Fluoreszenz der Testsubstanz in der Dermis. Auch beim Menschen korreliert die Permeation verschiedener Hautlokalisationen (Stirn, Unterarm und Handfläche) mit der Haarfollikeldichte (TUR et al. 1991).

Ein weiterer Hinweis auf die Wichtigkeit von Haarfollikeln bei der Permeation wird durch Untersuchungen des transdermalen Transportes von Nanopartikeln gegeben. Trägt man diese auf Humanhaut auf, so findet durch die Bewegung der Haare mit ihren rauen Oberflächen ein Transport in die Tiefe der Haarfollikel statt (LADEMANN et al. 2006, 2007). Dort können die Nanopartikel bis zu 10 Tage lang ein Reservoir bilden, bevor sie in die Haut eindringen.

Nach MEIDAN et al. (1998) durchdringen hydrophile Substanzen (u.a. Mannitol) die Haut zu großen Teilen durch die Haarfollikel. Durch Einwirkung eines niedrig intensiven Ultraschalls auf die Haut wurde gezeigt, dass sich das in den Talgdrüsen befindliche Sebum herauslöste, wodurch es sich im Haarfollikelschaft anreichern konnte. Als Folge dessen kam es zur Ansammlung von Sebum in den Haarfollikeln, wodurch die transdermale Permeation hydrophiler Stoffe signifikant herabgesetzt wurde (MEIDAN et al. 1998).

PANCHAGNULA et al. (1997) zeigten in Diffusionsversuchen mit 16 verschiedenen Spezies, dass für Wasser sowie Kumarin kein Zusammenhang zwischen der Haarfollikelanzahl und der Permeabilität bestand. Die follikuläre Permeation scheint demnach von der topisch applizierten Substanz abhängig zu sein. Auch der Vergleich der Permeabilität von Human-, Affen- und Rattenhaut zeigte, dass Wasser und Ethanol in keinem Verhältnis zur Follikelöffnungsfläche durch die Haut permeierten, während Mannitol und Paraquat mit steigender Follikelöffnungsfläche der Spezies in höherem Maße transdermal aufgenommen wurden (SCOTT et al. 1991).

Bei der im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchung von der Haarfollikeldichte, dem Haarfollikeldurchmesser sowie ihrer Eindringtiefe konnte kein Nachweis dafür erbracht

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werden, dass die Haarfollikelmorphologie mit der transdermalen Substanzaufnahme korrelierte. Damit wurde allerdings nicht ausgeschlossen, dass Substanzen Haarfollikel als Eintrittspforte in die Haut nutzen. Die Haarfollikel scheinen jedoch hinsichtlich ihres Einflusses auf die transdermale Stoffaufnahme der verwendeten Testsubstanzen nicht so bedeutend zu sein wie andere Faktoren, in denen sich die untersuchten Spezies unterscheiden.

5.5.4.2.1 Problematik der Haarfollikel

Der erhobene Parameter der Haarfollikeldichte ist in Hinblick auf den Einfluss auf die transdermale Stoffaufnahme als kritisch zu beurteilen, da alle in der Haut vorhandenen Haarfollikel gezählt wurden. Laserspektroskopische Untersuchungen von OTBERG et al.

(2004a) zeigten jedoch, dass Haarfollikel in offene und geschlossene Follikel unterteilt werden können. Offene Follikel sind demnach jene, die für den transdermalen Stofftransport zur Verfügung stehen, während geschlossene Follikel daran nicht teilnehmen. Ihre Follikelöffnung ist durch ein Gemisch aus Korneozyten und Sebum verschlossen.

Untersuchungen am Menschen zeigten, dass für die Permeation einer topisch applizierten Curcumin-Emulsion auf dem Oberarm lediglich 74 % der Haarfollikel für den transdermalen Stofftransport zur Verfügung standen. Daher muss angenommen werden, dass auch beim Tier nicht alle Follikel am transdermalen Stofftransport teilnehmen, so dass unklar bleibt, wie hoch der Anteil der offenen Haarfollikel an der Gesamthaarfollikelanzahl der untersuchten Spezies war. Darüber könnte mittels histoautoradiographischer Untersuchung nähere Auskunft erhalten werden (FREUND-MERCIER et al. 1994; RAUFAST u. MAVON 2006).

5.5.4.3 Hautdrüsen

Da die Hautdrüsen neben den Haarfollikeln als mögliche transdermale Permeationswege in Betracht gezogen werden müssen und sie in ihrer Anzahl und Oberfläche zwischen verschiedenen Spezies erheblich variieren (MEIDAN et al. 1998), wird vermutet, dass eine zusätzliche Untersuchung der Hautdrüsen der Tiere (Morphologie, Verteilung, resorbierende Oberfläche) mehr Aufschluss gibt über den Einfluss der Hautanhangsgebilde auf die percutane Stoffaufnahme. Dies bleibt Gegenstand weiterführender Untersuchungen.

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5.5.5 Korrelation zwischen der Lag-Zeit und den morphologischen Parametern