Anti-oxidanten en bescherming van de huid tegen zonlicht. Aerenhouts Dirk, Barel Andre, Taeymans Jan, Clarys Peter, VUB Onze huid vervult verschillende functies, zoals signalen doorgeven, temperatuur regeling, immunologisch afweersysteem en bescherming tegen mechanische, chemische (vb. zuren), micro organismen (bacteriën, virussen, schimmels) en UV straling. Bovendien zorgt de huid ervoor dat het lichaam geen overtollig vocht verliest en is zij verantwoordelijk voor de aanmaak van vitamine D. Het bovenste deel van de huid wordt gevormd door de epidermis waar keratinocyten, melanocyten en zintuiglijke cellen gelokaliseerd zijn.
NutriFacts 2013 Keratinocyten worden gevormd in de onderste, basale, laag van de epidermis door continue celdeling en ze zijn kubusvormig. Na de celdeling schuiven ze gelijkmatig op naar de oppervlakte. Tijdens dit proces worden de cellen geleidelijk aan platter en verliezen zij hun kern, organellen en cytoplasma zodat zij als dode cellen aan de oppervlakte, de hoornlaag, arriveren waar zij afschilferen. De afgifte van de cel inhoud aan de extracellulaire omgeving zorgt voor een intercellulaire omgeving met veel lipiden die fungeert als een barrière tegen indringers maar even goed om vocht in het lichaam vast te houden. Melanocyten zijn cellen die tussen de keratinocyten in de basale laag van de epidermis liggen en zij zorgen voor de aanmaak van melanine. Melanine korrels worden aangemaakt na blootstelling aan UV licht en geïnjecteerd in de naburige keratinocyten. Deze melanine zal zich vestigen tussen de kern (met DNA) en de oppervlakte om zodoende het genetisch materiaal van de cellen te beschermen door de UV stralen te absorberen. Zodoende vervult de epidermis, met zijn vele lagen van met melanine gevulde keratinocyten, zintuiglijke sensoren en intercellulaire barrière alreeds een belangrijk deel van de functies van de huid. Onder de epidermis ligt de dermis en in tegenstelling tot de epidermis is de dermis wel goed gevasculariseerd. Via deze bloedvaten worden dan ook de onderste cellen in de epidermis voorzien van hun voedingsstoffen. Behalve veel bloedvaten bevat de dermis eveneens fibroblasten. Dit zijn cellen die instaan voor de aanmaak van collagene en elastine vezels die de extracellulaire matrix vormen. Collagene vezels zorgen voor trekvastheid en geven de huid haar textuur terwijl elastine vezels de huid haar souplesse geven waardoor zij steeds kan terugkeren naar haar normale vorm. Zonlicht bestaat uit een breed spectrum van golflengten, waarin we het zichtbare licht kunnen onderscheiden tussen 400 en 700nm. UV stralen kunnen worden opgedeeld in 3 categorieën. UVA stralen hebben een golflengte van 320-400nm, UVB stralen een golflengte van 280-320nm en UVC stralen van 100-280nm. Vanwege hun fysieke verschillen hebben deze stralen ook verschillende eigenschappen. UVC stralen bereiken in principe het aardoppervlak niet omdat zij worden geabsorbeerd in de atmosfeer. UVB stralen bereiken ons wel en dringen door tot in de epidermis en in mindere mate het bovenste deel van de dermis waar zij zorgen voor schade aan het DNA. UVA stralen dringen nog dieper door en bereiken de gehele dermis en ook zij kunnen DNA schade veroorzaken maar zij gaan vooral de oorzaak zijn van de productie van reactive oxygen species (ROS). Zonlicht-beschadiging en zonlicht-veroudering van de huid treden op na blootstelling aan UV stralen en worden gekenmerkt door inflammatie, zonnebrand, verdikking van de epidermis, oxidatieve stress, afbraak van de extracellulaire matrix en een toegenomen risico op huidkanker. UVA gegenereerde ROS en lipiden peroxidatie veroorzaken eveneens DNA schade, maar dan op een indirecte manier. ROS worden geassocieerd met de initiatie, maar ook met de promotie en progressie van tumor groei. De indirecte factoren die het ontstaan van huidkanker in de hand werken zijn inflammatoire cytokines en oxidatieve mutaties van het DNA en eiwitten. Aanhoudende oxidatieve stress op een kankergezwel kan de activatie van transcriptiefactoren veroorzaken evenals genetische instabiliteit. Zulke stress kan bijdragen aan de kwaadaardige ontwikkeling van de tumor. Zonlicht-verouderde huid heeft een lederachtig oppervlak met diepe rimpels en is gelig verkleurd met vlekken. Intrinsieke kenmerken van een zonlicht verouderde huid zijn epidermale afsterving, een afname van het collageen en glycosylaminoglycanen (moleculen die zorgen voor de viscositeit), een afname van de tonus en elasticiteit. In een vergevorderd stadium spreekt Zonlicht beschadiging en zonlicht veroudering van de huid treden op na blootstelling aan UV stralen
men van elastosis solaris. Na de melanine geproduceerd door de melanocyten, vervullen anti-oxidanten in de huid een tweede bescherming omdat zij de ROS vrije radicalen zullen neutraliseren. Tenslotte, wanneer er toch schade aan het DNA optreedt zullen speciale herstelenzymen deze schade eventueel nog kunnen herstellen vooraleer de celdeling gebeurt. Endogene antioxidanten aanwezig in de huid zijn onder andere alfa lipoeenzuur, glutathione, melatonine en coenzym Q. Primaire anti-oxidanten die via het bloed worden aangeleverd zijn carotenoiden, polyphenolen, vitaminen E en C. Het is algemeen geweten dat de beste bescherming tegen UV stralen erin bestaat om tijdig uit de zon te gaan en om geregeld een zonnecrème te gebruiken met een voldoende hoge UV filter. De huidige zonnecrèmes bevatten bovendien eveneens anti-oxidanten die worden verondersteld om in de huid door te dringen om daar hun werking uit te oefenen. Jammer genoeg geraken niet al deze anti-oxidanten doorheen de lipidenbarrière en de verhoornde laag keratinocyten, of zijn ze niet in staat om diep genoeg door te dringen. Daarom is het mogelijk efficiënter om de anti-oxidanten via de voeding en zo verder via het bloed tot in de huid te brengen. Het potentieel effect van voedingsstoffen op de bescherming van de huid tegen UV schade wordt erkend door de European Food Safety Authority (EFSA). Nutraceuticals zijn voedingsmiddelen of bestanddelen die een medisch - of gezondheidsvoordeel bieden, waaronder de preventie en behandeling van ziekte en aandoeningen. De voedselindustrie brengt zodoende meer en meer producten op de markt die, vooral op basis van hun anti-oxidatieve werking, claimen dat ze een bescherming bieden tegen zonlicht-veroudering van de huid en/of ontstaan van huidkanker. Nochtans is het moeilijk om zulke positieve eigenschappen met voldoende evidentie te staven. Biobeschikbaarheid en metabole processen zorgen ervoor dat men niet zomaar een effect kan aantonen van een voedingsmiddel of voedingssupplement. Studies op dieren en in vitro studies volstaan duidelijk niet om de beweerde effecten van nutraceuticals te bekrachtigen of te ontkrachten. Observatie studies op mensen kunnen de talrijke beïnvloedende factoren niet controleren en zijn daarom evenmin geschikt om een oorzakelijk verband tussen een nutraceutical en een effect aan te tonen. Alleen interventiestudies die voldoende methodologische kwaliteit (voldoende proefpersonen, gerandomiseerd placebo gecontroleerd, dubbel blind) hebben zijn hiertoe in staat. Omdat een éénmalige inname van een nutraceutical geen effect heeft is het nodig om longitudinaal te werken. Bij longitudinale studies, waar de proefpersonen gedurende langere tijd dagelijks een nutraceutical dienen te nemen, is het belangrijk om nauwgezet op te volgen of de proefpersonen voldoen aan de opgelegde voorschriften. Via bloedstalen of controle van de verpakking kan men controleren of de betreffende nutraceutical effectief genomen werd zoals voorgeschreven. Bovendien dient men rekening te houden met seizoensinvloeden en een volledige controle op alle mogelijke storende parameters is niet mogelijk. Studies die de effecten van UV blootstelling van de huid nagaan maken vaak gebruik van gesofisticeerde meetmethoden zoals ultrasound metingen, huid biopten met histologische analyse, fotometrie van de huid (kleur meten) en de bepaling van de minimale UV dosis die zonnebrand veroorzaakt (UV sensitiviteit). Op de dag van vandaag bestaat er voldoende wetenschappelijke evidentie om aan te nemen dat vitamine E (α tocoferol), polyfenolen (flavonoïden) en carotenoïden (β caroteen, lycopeen en luteïne) voedingsstoffen zijn die een beschermend effect uitoefenen in de huid tegen UV blootstelling. 1-4 Alfa tocoferol is aanwezig in de verschillende lagen van de huid en is gekend voor zijn anti-oxidatieve capaciteiten op meervoudig onverzadigde vetzuren van de celmembraan en het heeft de capaciteit om een effect uit te oefenen op de genetische expressie. Vaak wordt vitamine E toegediend in combinatie met een andere anti-oxidant, zoals vitamine C, om het geoxideerde vitamine E op zijn beurt te neutraliseren. Geschikte bronnen van vitamine C zijn noten en zaden zoals amandelen en zonnebloempitten en hun betreffende oliën, maar ook groene bladgroenten zoals spinazie en broccoli welk voedingsmiddelen zijn die in grotere hoeveelheden geconsumeerd kunnen worden. Flavonoïden zijn een belangrijke groep van polyfenolen. Verschillende flavonoïden zijn reeds geïdentificeerd als belangrijke beschermers tegen UV licht. Epicatechine en catechine vinden we terug in cacao bonen en groene en in iets mindere mate zwarte thee. Ook rode bessen en vruchten zijn goede bronnen van deze
NutriFacts 2013 flavonoïden. Verschillende studies hebben aangetoond dat cacao flavonoïden aanwezig in chocolade een beschermend effect hebben door de UV sensitiviteit significant te verhogen. 5,6 Jammer genoeg gaan de meeste flavonoïden in conventionele chocolade verloren door de verhitting van de cacao tijdens het productie proces. Daardoor zouden we te grote hoeveelheden (donkere) chocolade moeten consumeren om aan de nodige dosis anti-oxidanten te geraken dan goed voor ons zou zijn. Van groene en zwarte thee is reeds aangetoond dat zij een tumor verlagend effect hebben bij muizen en ook in studies op mensen lijken de resultaten in die richting te gaan. Bovendien heeft men aangetoond dat een gecombineerd gebruik van een groene thee crème die dagelijks op de huid werd aangebracht samen met een groene thee supplement resulteerde in een verbeterde elastische eigenschap van de huid na 8 weken. 7 Carotenoïden zijn aanwezig in de huid waar zij mede met het hemoglobine in het bloed en uiteraard de aanwezige melanine de kleur van de huid bepalen. Bovendien hebben zij een sterk anti-oxidatief potentieel en beïnvloeden zij de genetische expressie op cellulair niveau. De volgende 2 vergelijkingen tonen hoe een carotenoïde in twee stappen een veel voorkomende vrij radicaal in de huid kan neutraliseren: (1) (2) Carotenoïde kan een veel voorkomende vrij radicaal in de huid neutraliseren 1 + CAR + 3 CAR 3 CAR CAR + heat 1 = singlet molecular oxygen; = ground state oxygen; CAR = carotenoid ground state; 3 CAR = triplet excited carotenoid
Beta caroteen, lycopeen en luteïne zijn de verschillende carotenoïden die worden geassocieerd met bescherming van de huid tegen ROS. Het blijft echter moeilijk om hun individuele rol te bepalen omdat de betreffende studies vaak een combinatie van verschillende carotenoïden hebben onderzocht. Beta caroteen inhibeert lipiden peroxidatie en er wordt verondersteld dat het de opeenvolgende oxidatieve reacties in de epidermis kan stoppen na UV blootstelling. Bronnen van beta caroteen zijn geel en oranje gekleurde fruit en groenten. Lycopeen is vooral aanwezig in tomaten en heeft aangetoond om over anti-tumor activiteit te beschikken in in vitro studies. In verschillende studies op mensen is aangetoond dat zowel beta caroteen als lycopeen de UV sensitiviteit doen afnemen. 8 Ook luteïne vindt men terug in zowel de epidermis als de dermis en het draagt eveneens bij tot de kleur van de huid, en vooral ook van de iris (ogen). Proeven op dieren tonen dat luteïne een bescherming biedt tegen het ontstaan en ontwikkelen van huidkanker. Eigeel, mais, oranje paprika en groen gebladerde groenten zijn de voornaamste bronnen van luteïne. We kunnen concluderen dat er voldoende wetenschappelijke evidentie bestaat over het beschermende effect van vitamine E, polyfenolen en carotenoïden tegen UV blootstelling en haar effecten. Toekomstig onderzoek dient uit te wijzen wat de effectieve dosissen zijn en wat het effect is van de interactie met andere nutriënten. Voorzichtigheid blijft geboden daar nutraceuticals het effect van tijdig uit de zon te gaan en het regelmatig aanbrengen van een goede zonnecrème niet kunnen evenaren. Het gecombineerde gebruik van een zonnecrème met een voldoende inname van betreffende anti-oxidanten op langere termijn kan de beste bescherming bieden in vergelijking tot het gebruik van slechts het ene of het andere. Ten slotte is het veiliger om via een combinatie van geschikte voedingsmiddelen rijk aan anti-oxidanten aan een voldoende hoge inname te komen in de plaats van door het gebruik van voedingssupplementen, om zodoende een potentiële overdosis te vermijden. Referenties: 1. Anunciato TP & da Rocha Filho PA. Carotenoids and polyphenols in nutricosmetics, nutraceuticals, and cosmeceuticals. J Cosmetic Dermatol 2012, 11(1), 51-54. 2. Evans JA & Johnson EJ. The Role of Phytonutrients in Skin Health. Nutrients 2010, 2, 903-28. 3. Stahl W & Sies H. Carotenoids and protection against solar UV radiation. Skin Pharmacol Appl Skin Physiol 2002, 15(5), 291-6. 4. Stahl W & Sies H. Photoprotection by dietary carotenoids: concept, mechanisms, evidence and future development. Mol Nutr Food Res 2012, 56(2), 287-95. 5. Heinrich U, Neukam K, Tronnier H, Sies H, & Stahl W. Long-term ingestion of high flavanol cocoa provides photoprotection against UV-induced erythema and improves skin condition in women. J Nutr 2006, 136, 1565-69. 6. Williams S, Tamburic S, & Lally C. Eating chocolate can significantly protect the skin from UV light. J Cosmet Dermatol 2009, 8(3), 169-73. 7. Chiu AE, Chan JL, Kern DG, Kohler S, Rehmus WE, & Kimball AB. Double-blinded, placebo-controlled trial of green tea extracts in the clinical and histologic appearance of photoaging skin. Dermatol Surg 2005, 31, 855-60. 8. Stahl W, Heinrich U, Aust O, Tronnier H, & Sies H. Lycopene-rich products and dietary photoprotection. Photochem Photobiol Sci 2006, 5, 238-42.