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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-32866
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2007/3286/


Kutane Effekte von Zigarettennebenstrom in vitro und in vivo

Kemper, Maren

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SWD-Schlagwörter: Zigarettenrauch
Freie Schlagwörter (Deutsch): Zigarettennebenstromrauch , biophysikalische Meßmethoden , Neutralrottest
Basisklassifikation: 44.20 , 44.93
Institut: Chemie
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Kerscher, Martina (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 13.04.2007
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 23.04.2007
Kurzfassung auf Deutsch: Der vorzeitig induzierte Hautalterungsprozess als Auswirkung des Hauptstromrauchs von Zigaretten wurde vergleichsweise gut untersucht, wohingegen die Untersuchung der Auswirkungen des Zigarettennebenstromrauchs bislang ausstand. Die kutanen Effekte des Zigarettennebenstromrauchs in vitro und in vivo standen daher in der vorliegenden Arbeit im Fokus des Forschungsinteresses.
Zunächst wurde mithilfe einer keratinozytären Zelllinie ein zelluläres Modellsystem für die Evaluation der Effekte von Zigarettennebenstromrauch auf Keratinozyten entwickelt. Das entwickelte In-vitro-Modellsystem wurde nach Etablierung geeigneter Konditionen in vivo weiter evaluiert. Es konnte der Nachweis geführt werden, dass Zigarettennebenstromrauch in vitro zu einem Anstieg der In-vitro-Toxizität führte. In vivo konnte ein deutlicher Einfluss auf die Hautphysiologie insbesondere auf den pH-Wert der Haut evaluiert werden. Wenngleich die Effekte reversibel waren, könnte eine repetitive Anhebung des pH-Wertes, wie es bei wiederholter Zigarettennebenstromexposition der Fall ist, zu einer ausgeprägten Barriereschädigung führen.
In einer groß angelegten Kohortenstudie bei Rauchern und Nichtrauchern wurde erstmals die Hautphysiologie mithilfe biophysikalischer Messmethoden und eines Lipidperoxid-Kits in vivo charakterisiert und die Unterschiede zwischen Rauchern und Nichtrauchern evaluiert und unter Einbeziehung wissenschaftlicher Literatur diskutiert.
Der durchgeführte Direktvergleich der Hautoberflächen-pH-Werte von Rauchern mit Nichtrauchern konnte aufzeigen, dass bei Rauchern der Hautoberflächen-pH-Wert erhöht ist, was möglicherweise auf die systemische Resorption von Nikotin oder einem seiner Metaboliten zurückzuführen ist. Der Vergleich der Stratum-corneum-Hydratation-Werte der Raucher gegenüber denen der Nichtraucher erbrachte eine Reduktion, die durch eine Störung der Hautbarriere etwa in Form der Beeinflussung des Ceramidmetabolismus verursacht worden sein könnte.
Auch die Untersuchung dermaler Strukturen zeigte im Hinblick auf die Oberflächenstruktur der Haut und deren elastische wie auch viskoelastische Eigenschaften interessante Ergebnisse.
So wies die Haut von Rauchern gegenüber der von Nichtrauchern eine erhöhte Schuppigkeit auf, möglicherweise verursacht durch systemisch resorbiertes Nikotin, dem verhornungsfördernde Eigenschaften zugeschrieben werden.
Bei der Untersuchung der mechanischen Eigenschaften der Haut von Rauchern und Nichtrauchern konnte ermittelt werden, dass die Haut der Nichtraucher nicht nur elastischer war, sondern auch weniger schnell bei Belastung ermüdet, möglicherweise bedingt durch Interaktion des Nikotins mit den kollagenen und elastischen Fasern der Dermis.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Gesamtheit der Ergebnisse einen deutlichen Einfluss von Nikotinkonsum auf die biomechanischen Eigenschaften der Haut widerspiegelt. Es ist davon auszugehen, dass sowohl elastische wie auch viskoelastische Bestandteile des Bindegewebes durch systemisch resorbierten Zigarettenrauch beeinflusst werden.

Eine wesentliche Aufgabe der Forschung der nächsten Jahre wird darin bestehen, die bislang dokumentierten Beobachtungen und Ergebnisse zu einem Gesamtkonzept zusammenzufügen, das es erlaubt, Epiphänomene von kausal bedeutsamen Veränderungen zu unterscheiden. Dies wird wiederum die Möglichkeit eröffnen, die Anstrengungen zur Entwicklung effektiver protektiver Therapiekonzepte auf eine wissenschaftlich fundierte, evidenzbasierende Basis zu stellen.
Kurzfassung auf Englisch: Premature skin aging as a result of mainstream cigarette smoke has been well researched compared with the effects of sidestream tobacco smoke. This dissertation focusses on the in vitro as well as in vivo effects of sidestream tobacco smoke on the skin.

A cellular model system to evaluate the effects of sidestream tobacco smoke on ceratinocytes was developed with the help of a ceratinocyte cell line. This in-vitro model system was further evaluated following the set-up of suitable in vivo conditions. The evidence could then be established that in vitro sidestream tobacco smoke leads to an increase of in-vitro toxicity. In vivo studies showed a distinct influence on the skin physiology, in particular on the pH value of the skin. Although the effects were reversible, a repetitive increase of the pH value, as induced by repeated exposure to sidestream tobacco smoke, could lead to a pronounced barrier damage.

In a comprehensive cohort study of smokers and non-smokers, skin physiology was for the first time characterized in vivo using biophysical measuring methods and a lipid peroxide kit. The differences between smokers and non-smokers were then evaluated and discussed in the context of scientific literature.

The conducted direct comparison of skin surface pH values of smokers and non-smokers showed that the skin surface pH value of smokers was higher, possibly due to the systemic reabsorption of nicotine or one of its metabolites. The stratum corneum hydratation values of smokers was lower than those of non-smokers, possibly caused by a skin barrier that was dysfunctional due to, for example, the influence of the ceramide metabolism.

The examination of dermal structures also showed interesting results in regard to the surface structure of the skin and its elastic as well as viscoelastic properties. For example, the skin of smokers was scalier than that of non-smokers, perhaps due to systemically reabsorbed nicotine, which is said to promote cornification.

The examination of the mechanical properties of the skin of smokers and non-smokers showed that the skin of non-smokers was not only more elastic but that it also withstood stress longer. This may be due to the interaction of nicotine with the collageneous and elastic fibers of the dermis.

In conclusion it can be said that the entirety of results indicate a distinct influence of nicotine consumption on the biomechanical properties of the skin. It can be assumed that both elastic as well as viscoelastic components of the connective tissue is influenced by systemically reabsorbed cigarette smoke.

The main research task of the coming years will consist of integrating the documented observations into an overall concept that will allow to distinguish epiphenomena from significant causal changes. This will, in turn, open the possibility to align efforts to develop effective protective therapy concepts onto a scientific and evidence-based foundation.

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