pH-Wert und mikrobielle Infektionen

• Ein saurer pH-Wert der Haut trägt entscheidend dazu bei, ein gesundes Hautmikrobiom aufrechtzuerhalten.

• Er begünstigt das Wachstum der residenten physiologischen Mikroflora und hilft, die Besiedelung mit pathogenen Mikroorganismen abzuwehren.

• Viele häufig vorkommende Hauterkrankungen gehen mit einem veränderten pH-Wert der Haut einher, der wiederum zu Störungen des Hautmikrobioms und in der Folge zu Infektionen und Entzündungen führen kann.

• Bei Mykosen fördert ein anomaler pH-Wert der Haut die Anheftung und den Stoffwechsel der Pilzzellen und hemmt zugleich die Bildung und die Aktivität hauteigener antimikrobieller Proteine.

• Windel- und Inkontinenz-assoziierte Dermatitis werden durch pH-abhängige Fäkalenzyme und Candida spp. induziert und aufrechterhalten.

• Bei chronischen Wunden begünstigt ein erhöhter pH-Wert Infektionen durch pathogene Bakterien, die die Wundheilung behindern, was die Herstellung eines sauren Milieus als vielversprechende Behandlungsmaßnahme erscheinen lässt.

Die Haut ist ein komplexer Lebensraum für ein mikrobielles Ökosystem, das sich aus einer residenten und einer transienten Mikroflora zusammensetzt. Die Beziehung zwischen Bakterien und Haut kann kommensal, symbiotisch oder parasitär sein und wird durch den körperlichen Allgemeinzustand und Immunstatus des Wirtes mitbestimmt.

Der saure pH-Wert der Hautoberfläche ist das Resultat physiologischer Prozesse im menschlichen Organismus, die damit die Hautflora regulieren [1,2,3]. Die Haut beherbergt ein residentes Mikrobiom, das die Haut vor pathogenen Organismen schützt [4]. Sobald ein Mensch geboren wird, beginnen Bakterien, seine Haut und andere Körperregionen zu besiedeln. Unter ganz unterschiedlichen Umgebungsbedingungen vermag die Haut ein stabiles mikrobielles Ökosystem mit hoher topographischer Vielfalt aufrechtzuerhalten [4,5,6].

Der saure pH-Wert, das Temperaturniveau, die anatomische Lokalisation und Feuchtigkeit sowie die verwendeten Hautreinigungsmittel und Kosmetika beeinflussen das Wachstum und die Aufrechterhaltung der residenten Flora; zugleich beeinflusst der Zustand dieser residenten oder Standortflora das Hinzukommen von transienten Mikroorganismen (Kontaktflora) [7,8,9]. Es ist unumstritten, dass der normale pH-Wert der Hautoberfläche günstig für die Hautmikroflora ist. Der saure pH-Wert der Haut trägt dazu bei, dass die residente Bakterienflora intakt bleibt und an der Haut anhaftet, während eine alkalische Umgebung dazu führt, dass diese Bakterien von der Haut verdrängt werden und pathogene Bakterien sich vermehren [10].

Die Barrierefunktion der Haut beruht auf einer Vielzahl von Mechanismen und Substanzen, die in einem komplexen System zusammenwirken, und das saure Milieu der Haut spielt hierfür eine wichtige Rolle [2,3]. Ein saurer pH-Wert fördert die Produktion natürlicher antimikrobieller Peptide, reguliert die Keratinisierungs- und Desquamationsprozesse und trägt zur Wundheilung bei. Intakte Haut ist eine zuverlässige Abgrenzung des Körpers nach außen unter einem breiten Spektrum auch unphysiologischer Umgebungsbedingungen. Verschiedene Proteine und Lipide mit antimikrobieller Aktivität sind an der Barrierefunktion der Haut als Teil des angeborenen Immunsystems beteiligt - von freien Fettsäuren über epidermale Proteine wie Kathelicidine und Defensine bis hin zu Dermcidinen aus dem Schweiß. Interessant ist hierbei, dass sowohl die Aktivität der an der extrazellulären Lipidverarbeitung beteiligten Enzyme wie Glucocerebrosidasen und Phospholipasen als auch die antimikrobielle Wirkung der resultierenden Lipide und der vorgenannten Peptide optimal sind, wenn der pH-Wert im sauren Bereich ist [10]. Neben ihrer Abwehrfunktion sind freie Fettsäuren sowie weitere Lipide wie Ceramide und Cholesterin notwendig, um die ‹Abdichtung› der Hautbarriere durch Lipide nach einer Schädigung wiederherzustellen, und auch dies wird durch einen sauren pH-Wert begünstigt [2,3,10]. Während Mikroorganismen wie Staphylococcus epidermidis, die die residente Mikroflora bilden, also ein wichtiger Bestandteil des Schutzsystems der Haut sind, entsteht durch den täglichen Kontakt ubiquitärer, potenziell oder obligat pathogener Mikroorganismen mit der Haut ein ständiges Risiko für mikrobielle Infektionen.

Außer atopischer Dermatitis, Akne und Psoriasis, die in anderen Kapiteln dieses Buches behandelt werden [41], begünstigt ein anomaler pH-Wert der Haut noch verschiedene weitere Erkrankungen und Schädigungen der Haut. In diesem Kapitel wird auf die Rolle des pH-Werts der Haut im Rahmen von Mykosen, Windel-/Inkontinenzdermatitis und Wundheilung eingegangen.

Pilzinfektionen der Haut (Dermatomykosen) sind weltweit die häufigste Form von Mykosen. Sie bleiben meist auf die Hautoberfläche beschränkt, können sich aber auch auf tiefere Gewebeschichten und innere Organe einschließlich des ZNS ausweiten und dadurch schwerwiegend bis lebensbedrohlich werden, insbesondere bei immungeschwächten Personen. Bei Menschen mit gesundem Immunsystem sind die Erreger von Mykosen meist Dermatophyten, eine Untergruppe filamentöser keratinolytischer Pilze wie Epidermophyton, Microsporum und Trichophyton, die menschliche und tierische Haut, Haare und Nägel befallen und oberflächliche Infektionen der Hornschicht hervorrufen. Je nach betroffener Körperregion führt dies zu Tinea pedis, Tinea cruris, Tinea capitis oder Tinea unguinum (Onychomykose). Infektionen mit nicht dermatophytischen Schimmel- und Hefepilzen wie Candida albicans oder Malassezia spp. kommen weniger häufig vor [11]. Dermatophyten können einen Wirt nur dann kolonisieren, wenn es dem Erreger gelingt, sich durch Expression von Adhäsinen rasch an die Wirtshaut anzuheften und sich dann im gesamten Verlauf der Infektion metabolisch an die sich verändernde Mikroumgebung anzupassen. Der pH-Wert der Hautoberfläche und der Nagelplatte liegt im Durchschnitt etwa bei 5, wobei die Zehennägel einen deutlich höheren pH-Wert haben als die Fingernägel [12]. Der pH-Wert der Zehennägel wird durch mehrere vorwiegend saure Moleküle aufrechterhalten, die von Drüsen, Epidermiszellen oder der residenten Mikroflora (durch Verstoffwechselung von Vorläufersubstanzen) produziert werden. Im Allgemeinen entsteht durch den niedrigen pH-Wert der Haut in Verbindung mit der spezifischen mikrobiziden Wirkung verschiedener Proteine und Lipide, der Aktivität phagozytärer Zellen, der residenten Mikroflora und der kontinuierlichen Desquamation der Haut eine wirksame antimikrobielle Barriere [10,11]. Ein pH-Wert um 5 fördert außerdem das Wachstum von S. epidermidis und hemmt das Wachstum potenziell pathogener (transienter) Kokken wie S. aureus und gramnegativer Bakterien wie Escherichia und Pseudomonas spp. [10]. In Übereinstimmung hiermit ergab eine randomisierte klinische Studie, dass die Behandlung der Haut mit expandierten autologen S. epidermidis zur Aufrechterhaltung eines leicht sauren pH-Wertes der Haut von etwa 5,0 bei erhöhten epidermalen Mengen an Milch- und Propionsäure sowie Lipiden führte [13].

Dermatophyten und andere pathogene Pilze sind jedoch in der Lage, den pH-Wert ihrer Umgebung zu registrieren und über ein komplexes pH-regulatorisches System darauf zu reagieren [11]. Dieses System basiert auf einem hochgradig erhaltenen PacC/Pal-Signalweg mit mindestens 7 Genen; 6 pal-Genen und dem pacC-Gen [14]. Die pacC-Genprodukte regulieren unmittelbar die Transkription mehrerer Gene, die bevorzugt bei entweder saurem oder neutralem/alkalischem pH-Wert exprimiert werden, und damit die metabolische Anpassung an den pH-Wert der aktuellen Umgebung. Auf der Hautoberfläche beispielsweise führt der niedrige pH-Wert zur De-Repression fungaler Gene, die für Proteine wie Adhäsine und Enzyme (Lipasen, Phosphatasen, keratinolytische Proteasen, DNAsen) mit optimaler Aktivität in saurem Milieu codieren [11]. Nach erfolgreicher Adhäsion beginnen pathogene Pilze, Keratin als Kohlenstoffquelle zu nutzen [15], und die Metabolisierung von Aminosäuren wie Glycin führt zur Freisetzung von Ammoniak, welches den pH-Wert auf 7,5-8,9 erhöht [11]. Für Trichophyton rubrum wurde nachgewiesen, dass ein saures Milieu auch die Transkription des Gens für Acetamidase stimuliert, was zu einer Verschiebung hin zu einem alkalischen pH-Wert beiträgt. Nachfolgend werden dann Gene stimuliert, deren Enzymprodukte bei höheren pH-Werten aktiv werden, zum Beispiel alkalische Proteasen. Wie für den Modellorganismus Neurospora crassa gezeigt wurde, besteht ein weiterer Regulationsmechanismus in der pH-abhängigen Glykosylierung ausgeschütteter Enzyme, wobei ein höherer Grad der Glykosylierung mit Aktivität bei alkalischem pH-Wert assoziiert ist [11]. Außerdem besteht ein Zusammenhang zwischen dem pH-Wert der Haut und Hitzeschockproteinen, die von Wirtszellen ebenso wie von pathogenen Pilzen in Reaktion auf Stress oder Schädigung freigesetzt werden: Eine pH-Verschiebung von sauer zu alkalisch führt zur Überexpression eines hsp70-Gens bei T. rubrum [11].

Für C. albicans wurde nachgewiesen, dass der Dimorphismus des Pilzes ebenfalls durch den pH-Wert beeinflusst wird; die Blastosporenform wird durch einen leicht sauren pH-Wert begünstigt und die mit der Pathogenität assoziierte fadenförmige (myzeliale) Form durch einen neutralen oder alkalischen pH-Wert [16]. Anhand eines Modells einer experimentell induzierten Infektion unter Okklusion durch C. albicans bei unterschiedlichen pH-Werten bei gesunden Menschen konnte gezeigt werden, dass die resultierenden reaktiven Läsionen stärker ausgeprägt waren, wenn der pH-Wert der Haut auf 6,0 gepufferter war, als bei einem pH-Wert von 4,5 [16]. Dies deckt sich mit der Beobachtung, dass Haut mit einem pH-Wert von <5,0 eine bessere Barrierefunktion hat, also widerstandsfähiger gegen chemisch induzierte Dermatitis ist, weniger schuppt und besser hydriert ist, als bei pH-Werten von >5,0 [10].

Klinisch ist umfassend belegt, dass Diabetes mellitus mit Veränderungen der Hauthomöostase einschließlich des pH-Wertes assoziiert ist und Diabetespatienten deshalb anfällig für wiederkehrende bakterielle und Pilzinfektionen sind. Tatsächlich sind solche Hautinfektionen bei jedem zweiten Diabetespatienten zu beobachten, und bei 15-28% handelt es sich hierbei um eine Candida-Infektion [17]. In einer Studie, deren Teilnehmer seit Langem an insulinabhängigem Diabetes litten, lagen bei 82,1% wahrscheinliche Fußpilzinfektionen vor; dies korrelierte mit dem Lebensalter [18]. Studienteilnehmer mit nicht insulinabhängigem Diabetes im Alter von 32-76 Jahren hatten in intertriginösen Bereichen (Leiste und Achselhöhle) signifikant höhere Haut-pH-Werte (mittlerer pH-Wert 6,84-7,18) als gesunde Kontrollpersonen (mittlerer pH-Wert 5,84-6,22), wohingegen zwischen dem pH-Wert der Haut am Unterarm (mittlerer pH-Wert 5,01-5,62) sowie der Hautfeuchtigkeit kein Unterschied festzustellen war. Bei 12% (6 von 50) der Diabetespatienten waren Zellkulturen positiv für Candida [19]. Eine weitere Studie mit 10 Patienten höheren Alters (Durchschnittsalter 70,2 Jahre) mit insulinabhängigem Diabetes ergab signifikant höhere pH-Werte im Achsel-, Leisten- und Interdigitalbereich des linken Fußes im Vergleich zum Fußrücken sowie eine ähnliche Tendenz, jedoch keinen signifikanten Unterschied am rechten Fuß. Die Unterschiede im pH-Wert der Haut zwischen Diabetikern und gesunden Kontrollpersonen waren nicht signifikant, was auf die geringe Populationsgröße zurückzuführen sein könnte. Die topische Anwendung einer Wasser-in-Öl- (W/O-)Emulsion mit pH 4 über einen Zeitraum von 2 Wochen führte zu einer signifikanten Senkung des pH-Wertes der Haut an Fußsohle und -rücken sowie interdigital [20]. Bemerkenswerterweise zeigte eine jüngere Population (26-42 Jahre) mit insulinabhängigem Diabetes signifikant niedrigere Haut-pH-Werte als gesunde Kontrollpersonen an der Wange (5,49 ± 0,42 vs. 5,69 ± 0,31), am Unterarm (5,41 ± 0,46 vs. 5,73 ± 0,69) und am Fußrücken (5,20 ± 0,53 vs. 5,41 ± 0,41). Darüber hinaus war bei den Patienten mit schlecht eingestellter Erkrankung (HbA_1c ≥8,0%) der pH-Wert auf der Hautoberfläche niedriger als bei denjenigen mit besserer Stoffwechseleinstellung, was auf eine vermehrte Produktion von Milchsäure bei akuter und chronischer Hyperglykämie zurückzuführen sein könnte, da in diesen Phasen der Zellstoffwechsel anaerob wird. Patienten, bei denen Mikroangiopathie in jeglicher Form vorlag, hatten hingegen am Fuß signifikant höhere pH-Werte als Patienten ohne Gefäßkomplikationen [21]. Insgesamt betrachtet lässt sich sagen, dass der vermutlich vorhandene Kausalzusammenhang zwischen Blutzuckereinstellung, Mikroangiopathie, pH-Wert der Haut und Pilzinfektionen weitere Untersuchungen rechtfertigt.

Windeldermatitis ist eine unspezifische Bezeichnung für entzündliche Reaktionen der Haut in Bereichen, die durch Windeln abgedeckt sind, klassischerweise bei Neugeborenen und Säuglingen, aber zunehmend auch bei älteren Menschen mit Harn- und/oder Stuhlinkontinenz und eingeschränkter kognitiver Funktion. Bei der Windeldermatitis ist ein erhöhter pH-Wert neben Feuchtigkeit, Reibung und dem Kontakt mit Urin und Fäzes einer der wichtigen auslösenden Faktoren, die die epidermale Barrierefunktion beeinträchtigen und eine Hautreizung und Kontaktdermatitis hervorrufen [22,23]. Die Haut von Neugeborenen und von Älteren ist besonders empfindlich - bei Neugeborenen ist der pH-Wert der Haut gleich nach der Geburt nahezu neutral und fällt erst im Laufe des ersten Lebensmonats in den sauren Bereich, und bei Menschen über 70 Jahren ist typischerweise der pH-Wert der Hautoberfläche erhöht, und die Haut ist insgesamt trockener, dünner und empfindlicher [24,25]. Urin und Fäzes tragen mit ihren pH-Werten im Bereich von 4,6-8,0 bzw. 6,5-7,5 dazu bei, dass der pH-Wert im Windelbereich auf 6,8-7,15 steigt [22]. Ein mittlerer Haut-pH-Wert von 7,15 wurde auch bei älteren Personen mit Inkontinenzvorlagen und Anzeichen von Hautschädigung festgestellt, verglichen mit einem pH-Wert von 6,35 auf ungeschädigter Haut und 6,03 bei Kontrollpersonen ohne Inkontinenz [26]. Der Anstieg des pH-Wertes ist unter anderem dadurch bedingt, dass Bakterien der Mikroflora, insbesondere Bacillus ammoniagenes, Harnstoff in Ammoniak umwandeln, und dass verschiedene Fäkalbakterien Ureasen produzieren. Fäkale Lipasen und Proteasen, die bei pH-Werten von >7,0 erhöhte Aktivität zeigen, halten die Hautreizung aufrecht, insbesondere bei beschleunigter Gastrointestinalpassage z.B. im Rahmen einer Diarrhö [22]. Dieselben Mechanismen können auch bei älteren Menschen mit Inkontinenz, die keine Vorlagen tragen, zu Dermatitis führen; hier lässt der Urin den pH-Wert der Haut auf bis zu 8,0 steigen [24]. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Feuchtigkeit, Wärme und Hautirritationen durch Urin (Ammoniak) und Stuhl (Enzyme und Gallensalze) sowie die Verschiebung eines anfänglich sauren zu einem neutralen/alkalischen Haut-pH-Wert optimale Bedingungen für die Ansiedelung und das Wachstum pathogener Pilze schaffen. Der Erreger der Windeldermatitis ist meist C. albicans; bei mehr als 80% der betroffenen Säuglinge und auch in 63% der Fälle bei bettlägerigen älteren Patienten wird dieser Mikroorganismus isoliert [22]. Ähnlich wie Dermatophyten passt sich auch C. albicans perfekt an pH-Veränderungen an. Hierfür sind zwei Gene verantwortlich: PHR2, das unter sauren Bedingungen aktiviert wird, und PHR1, das in einem neutralen oder alkalischen Milieu aktiviert wird [27]. Dermatophyten rufen sowohl bei Säuglingen als auch bei älteren Menschen erheblich seltener eine Windeldermatitis hervor; hier wird in rund 80% der Fälle Epidermophyton floccosum isoliert, gefolgt von T. rubrum [22]. Im Gegensatz zu C. albicans, das zur physiologischen Mikroflora gehört, muss für eine Dermatophytose im Windelbereich der Erreger von exogen übertragen werden, typischerweise durch Eltern bzw. Betreuungspersonen mit Tinea pedis (meist mit E. floccosum als Erreger) und/oder Onychomykose (T. rubrum) [22].

Bei Säuglingen gilt es zudem auch, das instabile Hautmikrobiom in den ersten Lebensjahren sowie Mikroorganismen aus dem Darm zu berücksichtigen. Der physiologische niedrige pH-Wert der Haut am Gesäß von etwa 5,5 begünstigt säureliebende Hautbakterien wie Propionibacterium, Corynebacterium und Staphylococcus spp., aber auch Darmbakterien wie Clostridium, Staphylococcus und Enterococcus spp. kommen hier vor [23]. Ein jeglicher Anstieg des pH-Wertes der Haut im Windelbereich stört die symbiotische Wechselbeziehung zwischen der Haut und ihrer residenten Mikroflora und begünstigt die Besiedelung durch pathogene Mikroorganismen, neben C. albicans vor allem S. aureus [23]. Für Säuglinge und für ältere Menschen werden daher Hautreinigungsmittel im leicht sauren pH-Bereich empfohlen, die speziell für die Pflege inkontinenter Personen entwickelt wurden [23,24]. Eine randomisierte klinische Langzeitstudie bei Pflegeheimbewohnern im Alter von 80-97 Jahren hat bestätigt, dass die Anwendung von Hautpflegeprodukten, die auf einen pH-Wert von 4,0 eingestellt wurden, über 7 Wochen den pH-Wert der Hautoberfläche signifikant von 5,57 auf 5,17 senkte und die Integrität des SC und die Hautbarrierefunktion verbesserte, während dies bei Anwendung einer ansonsten identischen Formulierung mit pH 6,0 nicht der Fall war [25]. In intertriginösen Bereichen gesunder älterer Menschen sowie an den Füßen von Diabetespatienten bewirkte eine W/O-Emulsion mit einem pH-Wert von 4,0 eine Normalisierung des erhöhten pH-Wertes der Haut und eine Verbesserung der Hautfeuchtigkeit [20].

Die kutane Wundheilung umfasst eine komplexe Abfolge biologischer Ereignisse, an denen viele verschiedene Zell- und Gewebearten sowie Mediatoren beteiligt sind. Normalerweise laufen diese Ereignisse in einer strengen chronologischen Reihenfolge ab, von der Hämostase über die lokale Inflammation, Proliferation und Maturation bis hin zum Gewebeumbau. Jede Störung oder Unterbrechung dieses Prozesses, insbesondere bei der Synthese der extrazellulären Matrix (EZM) oder eine defekte EZM, kann dazu führen, dass die Wunde nicht abheilt und chronisch wird. Von den zahlreichen bekannten Faktoren, die die Wundheilung beeinflussen, ist der pH-Wert ein besonders wichtiger. Es ist erwiesen, dass sich der pH-Wert im Wundbereich parallel zum Heilungsprozess entwickelt, da für die verschiedenen Phasen der Heilung jeweils bestimmte pH-Werte an der Oberfläche herrschen müssen [28]. Grundsätzlich ist jedoch ein niedriger pH-Wert günstig für eine störungsfreie Wundheilung, unter anderem weil er die Proliferation und Migration der Fibroblasten begünstigt, während ein alkalisches Milieu mit chronischen Wunden assoziiert ist [28,29]. Der pH-Wert in chronischen Wunden liegt Untersuchungen zufolge zwischen 5,45 und 8,65 mit einem Mittelwert von 7,42 [30]. Derselbe mittlere pH-Wert wurde auch in einer randomisierten Studie in nicht heilenden Wunden (venöse Ulzera) ermittelt, während der pH-Wert von heilenden Ulzera 6,91 betrug [31]. Insgesamt werden lokal stark erhöhte pH-Werte >8,5 besonders bei Baseline gemessen und nehmen dann mit sichtbar fortschreitender Wundheilung immer weiter ab [28]. Dementsprechend wurde bei Ulzera im Stadium 3 (mit Schädigung oder Nekrose des Unterhautgewebes) ein pH-Wert von 7,6 gemesssen, bei Ulzera im Stadium 1 (oberflächliche Rötung) hingegen pH-Werte von 5,4 bis 5,6, d.h. ähnlich wie bei intakter Haut [32].

Immunzellen sind maßgeblich an der Wundheilung beteiligt, und ihre Aktivität wird durch pH-Veränderungen moduliert. Ein niedriger pH-Wert (Gewebsazidose) lockt Makrophagen an den Wundort, während die Produktion angiogener Faktoren bei pH 6,2 herabgesetzt ist [28]. Auch die Funktion von polymorphkernigen Neutrophilen (PMN) kann durch den pH-Wert ihrer Umgebung selektiv beeinflusst werden; mehrere Studien belegen, dass Chemotaxe, ungesteuerte Migration und Phagozytose gehemmt werden, wenn der extrazelluläre pH-Wert zu sauer wird (z.B. 5,5), während die Apoptose von PMN durch ein solches Milieu verzögert und durch höhere pH-Wert begünstigt wird, vermutlich durch die Aktivität von Caspasen und Proteasen. Ein leicht saurer pH-Wert von 6,4 aktiviert zudem optimal den alternativen Komplementweg ähnlich wie C-reaktives Protein, auch wenn keine komplementspezifischen Liganden vorhanden sind [28]. Die Daten zu PMN deuten darauf hin, dass ein stärker saurer pH-Wert die destruktive Wirkung dieser Zellen in chronischen Wunden abmildern könnte, wo PMN und PMN-Elastase, deren Aktivität bei alkalischen pH-Werten ihr Optimum erreicht, meist in hoher Konzentration vorliegen. Ein Milieu mit niedrigerem pH-Wert könnte daher beitragen, chronische Entzündungen zu limitieren.

Neben PMN-Elastase spielen noch mehrere weitere Enzyme eine wichtige Rolle bei der Wundheilung, insbesondere Matrixmetalloproteinasen (MMPs). Diese sind zwar für den Umbau der EZM notwendig, doch in großen, unkontrollierten Mengen, wie es in chronischen Wunden der Fall ist, können MMPs zur Zersetzung von Komponenten führen, die für den normalen Heilungsprozess erforderlich sind. Die optimalen pH-Bereiche der verschiedenen wichtigen Enzyme spiegeln die unterschiedlichen pH-Anforderungen in den verschiedenen Phasen der Wundheilung wider. Während MMP-2, Elastase und Plasmin bei einem pH-Wert von 8,0 ihre optimale Aktivität entfalten, liegt das Optimum von Hyaluronidase, DNAse und SC-Thiol-Protease im sauren Bereich, und die Aktivität von Kollagenasen und Fibrolysin ist am höchsten bei bei pH-Werten zwischen 7,0 und 7,5 [33,34]. Ein hoher pH-Wert führt auch zu hoher Aktivität der Serinprotease, die mit einer Beeinträchtigung der Integrität und Kohäsion des SC assoziiert ist [28].

Da Wunden oft von potenziell pathogenen Bakterien besiedelt werden, ist die Prävalenz mikrobieller Proteasen in chronischen Wunden sehr hoch. Nicht nur die vorstehend genannten Fäkalbakterien, sondern auch Proteus mirabilis, P. aeruginosa und Klebsiella spp. produzieren Urease, die durch Umwandlung von Harnstoff in Ammoniak die Alkalität der Wunde erhöht und die Anheftung und Proliferation der Mikroorganismen fördert [35].

Die Bildung von Biofilm ist ein wichtiger Virulenzfaktor, der für das Überleben und Wachstum von Bakterien in einer feindlichen Umgebung eine Rolle spielt. Biofilm ist in 60% der chronischen Wunden vorhanden, in akuten Wunden hingegen nur gelegentlich. Er kann aus vielen verschiedenen Mikroorganismen zusammengesetzt sein; am häufigsten kommen S. aureus, Enterococcus faecalis und P. aeruginosa vor [29]. Die Biofilmbildung wird auch durch den pH-Wert der Umgebung mitbeeinflusst. Bei verschiedenen pathogenen Bakterien, darunter P. aeruginosa, K. pneumoniae und Vibrio cholerae, führte ein höherer pH-Wert zu einer vermehrten Biofilmbildung, die bei pH 7,5 durchschnittlich 169% und bei pH 8,5 229% der bei bei pH 5,5 gemessenen Werte erreichte [36]. Im Biofilm-Wachstumsmodus von P. aeruginosa war ein pH-Wert von 8,0 mit einer erhöhten Alginat- und Proteinaseproduktion assoziiert [37]. Auch auf andere Virulenzfaktoren kann der pH-Wert Auswirkungen haben, wie für S. aureus und die Expression von pyrogenem Streptokokken-Exotoxin B durch A-Streptokokken nachgewiesen wurde [38], wenngleich nicht in Wundmodellen. Noch zu klären bleibt, ob Wundgewebe ähnliche Effekte wie die Mundhöhle zeigen, was den Einfluss des pH-Wertes auf den Biofilmstatus, die Zusammensetzung und Aggregation der Mikroflora, die Säurebeständigkeit und den Stoffwechsel angeht [28].

Wenn künftige Studien den beobachteten Zusammenhang zwischen pH-Wert und Wundheilung bestätigen, könnte die einfache pH-Messung sich als nützliches Instrument für die frühe Erkennung und Behandlung von Wunden mit erhöhtem Risiko für eine verzögerte Heilung erweisen [29]. Von besonders großem Nutzen könnte dies bei diabetischen Fußgeschwüren sein, bei denen die üblichen Infektionszeichen oft nicht vorliegen [39]. Ebenso erscheint es sinnvoll, bei der Behandlung nicht heilender chronischer Wunden die Erzeugung eines lokal begrenzten sauren Milieus in Betracht zu ziehen, und einige Studien bescheinigen diesem Vorgehen bereits Nutzen. So stieg unter undurchlässigen Wundverbänden der Säuregrad der Sekrete, und Wunden, die mit einer Lösung mit pH 6,0 behandelt wurden, heilten deutlich schneller als mit einer Lösung mit pH 7,4 [40]. Da chronische Wunden jedoch sehr komplex sind, müssen in der Therapie und in weiteren Untersuchungen alle wichtigen Aspekte nicht heilender Wunden berücksichtigt werden, vom pH-Wert über Defekte der EZM bis hin zu mikrobieller Invasion und überschüssigen Proteasen [29].

Wir danken Dr. Rolf Binder (CCR GmbH, Berlin, Deutschland) für seine Unterstützung bei der Erstellung des Manuskripts.