„Sonne mit Vernunft“: Lichtschutz-Update 2023 – Innovationen und Fortschritte

Pia Eichele, Selma Hisir, Tijana Krstic, Guido Weisel

Wirkung der UV-Strahlung

Die ultraviolette (UV) Strahlung wird in der Dermatotherapie zur Behandlung chronisch entzündlicher Erkrankungen, wie beispielsweise der atopischen Dermatitis und der Psoriasis vulgaris, eingesetzt. Hierfür stellen Bestrahlungen mit UV-B (280–320 nm) oder Schmalspektrum UV-B (311–313 nm), UV-A (320–400 nm) oder UV-A1 (340–400 nm) wichtige therapeutische Modalitäten dar [5]. Ferner induziert die UV-Strahlung die körpereigene Vitamin D-Synthese. Auf der anderen Seite führt die übermäßige UV-Exposition zu DNA-Schäden in den Hautzellen und erzeugt genetische Defekte oder Mutationen, welche zu vorzeitiger Hautalterung und Hautkrebs führen.

Die UV-Strahlung ist für den Menschen nicht sichtbar und umfasst den Wellenlängenbereich zwischen 100 nm und 400 nm. Aufgrund ihrer physikalischen und biologischen Eigenschaften wird die UV-Strahlung nochmals unterteilt in UV-A-Strahlung (Wellenlänge 320–400 nm), UV-B-Strahlung (Wellenlänge 280–320 nm) und UV-C-Strahlung (100–280 nm). Die UV-Strahlung, welche die Erdoberfläche erreicht, besteht zu 95 % aus UV-A-Strahlung und zu 5 % aus UV-B-Strahlung. Die UV-C Strahlung hingegen wird vollständig von der Ozonschicht absorbiert, sodass diese in Bezug auf die Karzinogenese von epithelialen Neoplasien des Menschen eine zu vernachlässigende Rolle spielt [3]. Das HEV-Licht („High Energy Visible Light“) ist vorwiegend im blauvioletten Spektrum angesiedelt und liegt bezüglich der Wellenlänge direkt neben der UV-Strahlung und kann daher ebenso zu DNA-Schäden der Haut führen.

Die langwelligere UV-A-Strahlung dringt tief in die Dermis ein und schädigt die zelluläre DNA durch die Induktion von oxidativem Stress und trägt somit zur Hautkarzinogenese bei. Ferner führt sie über den Abbau von Kollagen und elastischen Fasern zu einer verstärkten Hautalterung. Die UV-B-Strahlen werden größtenteils von der suprabasalen Epidermis absorbiert [1]. Die energiereichen UV-B-Strahlen schädigen die Erbsubstanz, indem sie photochemische Reaktionen zwischen den Basen der DNA auslösen. Insbesondere die Bildung von Cyclobutan-Pyrimidin-Dimeren spielen eine bedeutende Rolle in der Photokarzinogenese.

Medizinischer Lichtschutz

Medizinischer Lichtschutz der Haut gelingt durch die Absorption, Reflexion oder Streuung der UV-Strahlung. Hierfür stehen in Sonnenschutzmitteln verschiedene UV-Lichtschutzfilter zur Verfügung, welche in mancher Hinsicht aufgrund ihres potenziell karzinogenen bzw. toxischen Risikos in der Kritik stehen. Dennoch sind sie in Teilen nicht verzichtbar.

Weil das Bewusstsein für die negativen Folgen von UV-Strahlung zunimmt, wächst auch der Bedarf an qualitativ hochwertigen Sonnenschutzprodukten. Sonnenschutzprodukte sind sehr komplexe kosmetische Externa. Sichere und moderne Filterkombinationen sollten

• nicht durch die Haut dringen,
• photostabil,
• nicht leicht abwaschbar,
• nicht allergen und
• biologisch sicher abbaubar sein.

Sie sollen unbedingt vor einem breiten UV-Spektrum schützen.

Mineralische (anorganische) UV-Filter

Mineralische UV-Filter werden auch als anorganische oder physikalische Filter bezeichnet und basieren auf Mineralien wie z. B. Zinkoxid oder Titanoxid. Diese UV-Filter legen sich beim Auftragen wie ein Film auf die Haut und bilden so eine physikalische Barriere, die die Haut vor Sonnenstrahlen schützt.

Die Pigmente aus den mineralischen UV-Filtern reflektieren die Sonnenstrahlen wie ein Spiegel, sodass die UV-Filter, im Gegensatz zu den herkömmlichen chemischen Filtern wie Oxybenzon, Octocrylen und Octinoxat nicht in die Haut eindringen müssen, um zu wirken. Die mineralischen Partikel verbleiben auf der Haut und ziehen nicht ein, weshalb es je nach Filter zu einem gewissen „Weißeffekt“ kommen kann, da die Partikel weißlich sind [14]. Mittlerweile gibt es aber neue, innovative Filterformulierungen, die dieses Problem nicht mehr aufweisen.

Zinkoxid zeichnet sich durch einen hohen Breitbandschutz aus. Das bedeutet, dass Zinkoxid vollumfänglich sowohl vor UV-B- als auch vor UV-A-Strahlung schützt. Titandioxid hingegen schützt primär vor UV-B- und nur zum Teil vor UV-A-Strahlung, weswegen es bei Sonnencremes häufig in Kombination mit anderen UV-A-Filtern vorzufinden ist.

Chemische (organische) UV-Filter

Im Gegensatz zu anorganischen bzw. mineralischen Filtern stehen die organischen bzw. chemischen Sonnenschutzfilter oft in der Kritik, eine erhöhte Instabilität aufzuweisen, eine systemische Wirkung zu haben, ein erhöhtes allergenes Potenzial zu besitzen sowie eine mögliche Gefahr für marine Ökosysteme mit sich zu bringen.

Chemische UV-Filter sind aromatische Verbindungen, welche vorwiegend aus Zimtsäure oder auch Derivaten von Campher und Salicylsäure gewonnen werden. Moderne chemische Filter absorbieren UV-Strahlung auf der Haut und wandeln sie in Wärme um. Die flüssigen chemischen Filter lassen sich leichter verarbeiten; so erhalten diese Sonnenschutzprodukte oft eine leichtere Textur. Da die meisten chemischen Filter nicht das gesamte UV-Spektrum abdecken, ist in Sonnenschutzprodukten meist eine Kombination von fünf bis sechs Filtern eingebunden [15]. Moderne, gute Produkte enthalten außerdem hautpflegende Wirkstoffe wie Pflanzenextrakte, Panthenol oder idealerweise Antioxidantien. Letztere neutralisieren freie Radikale, die durch UV-Strahlung im Körper entstehen.

Neuere chemische Breitbandfilter

Die Forschung konzentriert sich daher auf eine gesteigerte Verträglichkeit und Qualität insbesondere der chemischen UV-Breitbandfilter und vermarktet seit Ende der 1990er-Jahre neue, innovative UV-Filter. Ein Beispiel hierfür stellt der neue UV-Filter Phenylen Bis-Diphenyltriazin(TriAsorB) dar, der vom Pharmazie- und Dermo-Kosmetik-Unternehmen Pierre Fabre patentiert ist undvor langwelliger UV-A-Strahlung und kurzwelliger UV-B-Strahlung schützt sowie zusätzlich sichtbares Licht absorbiert [2]. Der Filter gilt als sehr hautverträglich, da er durch seine Größe die Hautbarriere kaum durchdringen kann. Auch soll er photostabil sein, sich also unter Sonneneinstrahlung nicht leicht zersetzen. So kann der Filter die Haut länger vor den schädlichen Strahlen der Sonne schützen. Weiterhin gilt er als unbedenklich in Bezug auf die biologische Abbaubarkeit. Er lässt sich gut mit anderen UV-Filtern sowie mit Antioxidantien, zum Beispiel Vitamin C oder E, kombinieren und stellt somit eine gute Alternative zu mineralischen Filtern dar [2].

Ferner ist der UV-Filter Bis-Ethylhexyloxyphenol Methoxyphenyl Triazin (Tinosorb S) zu erwähnen. Auch dieser chemische Filter schützt gegen das gesamte UV-A- und UV-B-Spektrum. Tinosorb S gilt als photostabil, hat ebenso wie TriAsorB ein sehr geringes allergenes Potenzial und wirkt zudem antiinflammatorisch und antioxidativ [2].

Photoreaktivierung durch Photolyase

Sonnenschutzmittel sind bei korrekter und ausreichender Anwendung in der Lage, die Haut vor Sonnenschäden zu schützen. Wenn jedoch die UV-Strahlung die Haut in ausreichender Menge erreicht hat und erste Veränderungen bereits eingetreten sind, sind die klassischen Sonnenschutzmittel wirkungslos. Der Körper aktiviert nun natürliche DNA-Reparaturmechanismen, um die Hautveränderungen zu beheben. Ein weiterer innovativer Ansatz ist der Prozess der Photoreaktivierung. Hierbei spielt das Enzym „Photolyase“, über welches die menschliche Haut nach heutigem Kenntnisstand nicht als eigenen Schutzmechanismus verfügt, eine bedeutende Rolle. Dieses Enzym ist an der DNA-Reparatur beteiligt und ist in der Lage, durch das Nutzen von Lichtenergie Cyclobutan-Pyrimidin-Dimere (CPD) und Pyrimidin-Pyrimidon(6–4)-Photoprodukte aufzulösen, welche bei Belichtung der DNA mit ultravioletter Strahlung entstehen [8]. Photolyase-haltige Externa sind im Handel verfügbar, welche gemeinsam mit UV-Filtern bei aktinischen Keratosen eingesetzt werden. Einige Studien deuten darauf hin, dass durch die topische Anwendung des DNA-Reparaturenzyms Photolyase in Kombination mit hohem UV-Schutz eine Reduktion der Feldkanzerisierung sowie das Verhindern neuer aktinischer Keratosen erzielt werden kann [4][11][12][13].

Lichtschutz – korrekte Anwendung entscheidend

Der Lichtschutzfaktor wird bestimmt durch den Quotienten aus minimaler Erythemdosis (MED) mit Lichtschutzmittel und MED ohne Lichtschutzmittel. Die minimale Erythemdosis wird als diejenige UV-B-Dosis definiert, die gerade ein erkennbares Erythem hervorruft. Somit gibt der Lichtschutzfaktor an, wie viel länger man sich mit geschützter, im Vergleich zu ungeschützter Haut, in der Sonne aufhalten kann, bis eine Dermatitis solaris entsteht. Der Lichtschutzfaktor stellt lediglich eine Angabe zum Schutz gegen die kurzwelligen UV-B-Strahlen dar. Lichtschutzmittel, deren UV-A-Schutzfaktor mindestens ein Drittel des UV-B-Faktors beträgt, sind zusätzlich mit einem speziellen Logo (UV-A in einem Kreis) gekennzeichnet. Eine Verdoppelung des Lichtschutzfaktors von beispielsweise 25 auf 50 führt nur zu einer geringen Steigerung des UV-B-Schutzes. Während ein Lichtschutzfaktor von 20 eine 95 %ige Reduktion der UV-B-Strahlen bewirkt, so wird bei einem Lichtschutzfaktor von 50 eine Steigerung des UV-B-Schutzes auf 98 % erzielt [9].

Entscheidend ist die richtige Anwendung von Sonnenschutzmitteln. Um den für ein Sonnenschutzmittel angegebenen Lichtschutzfaktor zu erreichen, muss eine ausreichend dicke Schicht (2 mg/cm²) aufgetragen werden. Hierfür müssten bei einem Erwachsenen (unter Annahme einer Körperoberfläche von ca. 1,5–2,0 m²) ungefähr 30 bis 40 ml Sonnenschutzmittel für den gesamten Körper verwendet werden [6]. Eine Wiederholung der Auftragung alle 2 h ist empfehlenswert [7]. Studien weisen darauf hin, dass der tatsächlich erzielte Lichtschutzfaktor oftmals nur 25 % dessen beträgt, welcher für das Sonnenschutzmittel angegeben ist [10].

Die Sonnencreme (meistens Wasser-in-Öl-Creme) ist der fetthaltigste Sonnenschutz und somit sehr gut geeignet für trockene Haut. Das Auftragen auf den ganzen Körper und das Gesicht ist bei normaler und trockner Haut möglich. Die Sonnenlotion/-milch (meistens Öl-in-Wasser-Emulsion) ist dünner und leichter als Cremes. Durch den höheren Wasseranteil lässt sie sich im Vergleich zu einer Creme besser verteilen. Sie ist bei normaler bis leicht trockener und fett-feuchter Haut gut verwendbar. Das Sonnenfluid ist sehr flüssig (meistens Öl-in-Wasser-Emulsion), sodass es sich ebenfalls sehr gut auf der Haut verteilen lässt. Es ist nicht fettend und auf fett-feuchter Haut verwendbar. Sonnensprays (als alkoholisch-wässrige Lösung) verteilen sich als Aerosole gleichmäßig auf der Haut, jedoch geht viel Substanz durch das Sprühen verloren und die Dosierung ist schwieriger abzuschätzen. Das Spray klebt nicht und ist insbesondere für die Anwendung an behaarten Hautstellen geeignet. Sonnengele als Hydrogele haben einen hohen Wassergehalt und eine kühlende Wirkung. Das Hydrogel zieht schnell ein, fettet nicht nach und ist zu empfehlen bei fett-feuchter Haut und leichter Form von Akne oder Mallorca-Akne, wenn Lipide und Emulgatoren vermieden werden sollten. Sonnengele als Lipogele sind durch die enthaltenen Triglyceride, Wachse und Hartparaffine hydrophob, weshalb sie gut bei trockener Haut anwendbar sind.

 

 Tab. 1: Regeln für UV-Schutz [7]

 

Um die Wasserfestigkeit von Sonnenschutzmitteln zu erreichen, wird gerne auf hydrophobe Grundlagen zurückgegriffen, da diese vom Wasser nicht so leicht abgespült werden. Gleichzeitig müssen die UV-Filter ebenfalls lipophil sein, um sich in dieser Grundlage zu lösen. Des Weiteren steht die „Liposomen-Technologie“ zur Verfügung, um einem Sonnenschutzmittel Wasserfestigkeit zu verleihen. Mit UV-Filtern beladene Liposomen sind in der Lage, die oberen Hautschichten zu penetrieren. So gelangt der Sonnenschutz in das Stratum corneum und kann nicht mehr durch Wasser abgespült werden [16]. Der Wirkverlust ist bei wasserfesten Produkten zwar geringer, erspart aber nicht das erneute Auftragen nach dem Baden.

Diese „Liposomen-Technologie“ bietet einen großen Vorteil in Bezug auf starkes Schwitzen und mechanische Abreibung des Sonnenschutzmittels von der Hautoberfläche. Besonders Uniformträger sind dieser Belastung häufig ausgesetzt und sollten zu wasserfesten Sonnenschutzmitteln greifen.

Starkes Schwitzen, der mechanische Abrieb sowie das Abspülen durch Wasser sorgen dafür, dass ein Teil des aufgetragenen Sonnenschutzmittels von der Hautoberfläche entfernt wird. Der Sonnenschutz hält deshalb nicht so lange an wie gewünscht. Besonders Sportlern und Kindern, die sich viel im Wasser aufhalten, wird deshalb ein wasserfestes Sonnenschutzmittel empfohlen.

Fazit

Durch moderne UV-Lichtschutzfilter in innovativen Grundlagen kann ein ausreichender Arbeitsschutz auch unter den besonderen Bedingungen des militärischen Dienstbetriebs erreicht werden. Neue Wirkstoffe wie die Photolyase und Antioxidantien sind protektiv und schützen vor DNA-Schäden.

Trotzdem sollte der Slogan „Sonne mit Vernunft“ stets beachtet werden.

Literatur

1. Bacqueville D, Jacques-Jamin C, Dromigny H, et al.: Phenylene Bis-Diphenyltriazine (TriAsorbB), a new sunfilter protecting the skin against both UVB+UVA and blue light radiations. Photochem Photobiol Sci 2021; 20(11):147–-1486. mehr lesen
2. El Ghissassi F, Baan R, Straif K, et al.: A review of human carcinogens-part D: radiation. Lancet Oncol 2009 ; 10(8):751–752. mehr lesen
3. Giustini S, Miraglia E, Berardesca E, et al: Preventive long-term effects of a topical film-forming medical device with ultra-high UV protection filters and DNA repair enzyme in xeroderma pigmentosum: a retrospective study of eight cases. Case Rep Dermatol 2014; 6: 222–226. mehr lesen
4. Herzinger T, Berneburg M, Ghoreschi K, et al.: S1 Leitlinie zur UV-Phototherapie und Photochemotherapie. J Dtsch Dermatol Ges. 2016; 14(8): e1–25. mehr lesen
5. Leitlinienprogramm Onkologie (Deutsche Krebsgesellschaft, Deutsche Krebshilfe, AWMF): S3-Leitlinie Prävention von Hautkrebs, Langversion 2.1, 2021, AWMF-Registernummer: 032/052OL. , letzter Aufruf 22. August 2023. mehr lesen
6. Leitlinienprogramm Onkologie (Deutsche Krebsgesellschaft, Deutsche Krebshilfe, AWMF): S3-Leitlinie Prävention von Hautkrebs, Kurzversion 2.1, 2021. AWMF-Registernummer: 032/052OL, , letzter Aufruf 22. August 2023. mehr lesen
7. Liu Z, Wang L, Zhong D: Dynamics and mechanism of DNA repair by photolyase. Phys Chem Phys. 2015;17(18): 11933–11949. mehr lesen
8. Mang R, Krutmann J: Sonnenschutz im Urlaub. Hautarzt. 2003; 54(6):498-505. mehr lesen
9. Neale R, Williams G, Green A: Application patterns among participants randomized to daily sunscreen use in a skin cancer prevention trial. Arch Dermatol 2002; 138: 1319–1325. mehr lesen
10. Puig S, Puig-Butillé JA, Díaz MA, et al: Field cancerisation improvement with topical application of a film-forming medical device containing photolyase and UV filters in patients with actinic keratosis, a pilot study. J Clin Exp Derm 2014; 5: 1–7. mehr lesen
11. Puig-Butillé JA, Malvehy J, Potrony M, et al.: Role of CPI-17 in restoring skin homoeostasis in cutaneous field of cancerization: effects of topical application of a film-forming medical device containing photolyase and UV filters. Exp Dermatol 2013; 22: 482–50. mehr lesen
12. Puviani M, Barcella A, Milani M: Eryfotona AK-NMSC in the treatment of cancerization field in patients with actinic keratosis or non melanoma skin cancer: a report of six cases. G Ital Dermatol Venereol 2013; 148(suppl 2): 1–6.
13. Sambandan DR, Ratner D: Sunscreens: an overview and update. J Am Acad Dermatol. 2011; 64(4): 748–758. mehr lesen
14. Schulz J, Hohenberg H, Pflücker F, et al.: Distribution of sunscreens on skin. Adv Drug Deliv Rev. 2002; 54(Suppl 1): S157–S163. mehr lesen
15. Thomas, A.: So wird die Sonnenmilch wasserfest. DAZ.online Spezial: Sonnenschutz. Stuttgart 2020., , letzter Aufruf 3. September 2023. mehr lesen

Für die Verfasser

Stabsarzt Dr. Pia Eichele

Bundeswehrkrankenhaus Ulm

Klinik III - Dermatologie, Venerologie, Allergologie

E-Mail: piaeichele@bundeswehr.org