Aim: To investigate whether the skin barrier function is impaired with regard to the pH value, water content, transepidermal water loss (TEWL), and the integrity of the stratum corneum, and whether the expression of caspase-14 is altered in moderate to severe chronic hand eczema (CHE). Methods: Thirty patients with moderate to severe CHE treated at our institute and 30 healthy volunteers were included in this study. The pH value, water content, TEWL, and the integrity of the stratum corneum were measured in all subjects. Results: Significantly increased pH value, decreased water content, elevated TEWL, and impaired integrity of the stratum corneum were observed in the lesional skin of CHE patients compared with the nonlesional skin of CHE patients and the normal skin of healthy volunteers. The expression of caspase-14 decreased in the lesional and nonlesional skin of CHE patients compared with the normal skin of healthy volunteers, especially prominent in the nonlesional skin. The mean optical density (OD) value of immunohistochemical staining for caspase-14 was significantly lower in the nonlesional skin than in the lesional skin and normal skin (p < 0.01 for both). Although the mean OD value was lower in the lesional skin than in the normal skin, the difference was not statistically significant (p > 0.05). Conclusion: Skin barrier dysfunction indeed occurs in CHE patients, which may be related to mechanisms associated with a downregulated expression of caspase-14.

Hintergrund

Die Hautbarriere besteht aus mehreren funktionellen Schichten: einer immunologischen, einer mikrobiellen, einer chemischen und einer physischen. Die beiden Letzteren sind von besonderer Wichtigkeit, wenn es um den Einfluss von Umweltfaktoren, also exogenen Faktoren geht [1]. Für den Strukturerhalt im Stratum corneum sind interzelluläre Lamellen-Lipide, die Abschnitte zur Diffusion und der natürliche Feuchtigkeitswert entscheidend. Die in dieser Hautschicht kornifizierten und damit strukturstarken Keratinozyten bilden eine Schicht, die eng mit der chemischen Barriere verzahnt ist und interagiert. Die Integrität der Hautbarriere lässt sich methodisch über den pH-Wert der Haut, den Wassergehalt des Korneums und den Wert des transepidermalen Wasserverlusts (TEWL) - wobei Verlust hier einen normalen Prozess in der Haut meint - bestimmen. Zusätzlich kann über den Filaggrin-Wert bestimmt werden, wie gut die Strukturbildung des Korneums funktioniert. Patienten mit einem angeborenen Filaggrin-Defekt beispielsweise neigen verstärkt zur Bildung von atopischen Ekzemen. Dabei ist die Protease Caspase-14 entscheidend für die Umformung des Pro-Filaggrins und damit für den Ablauf der Kornifizierung und die Funktionalität der Hautbarriere. Das atopische Ekzem tritt in aller Regel bei einer Fehlfunktion der Hautbarriere und häufig an gegenüber Umweltfaktoren stark exponierten Hautarealen wie Gesicht, Hals, Arme, Hände oder Beine auf [2]. Für das Krankheitsbild der Psoriasis und des atopischen Ekzems gibt es bereits ätiologische und pathogenetische Studien, nur wenige für das Handekzem (HE) [3] bzw. dessen chronische Variante (CHE). Einer Studie zum Handekzem in Schweden zufolge sind etwa 10% der Bevölkerung von einem normalen Handekzem betroffen, davon 5-7% chronisch. Neben dem häufigen Aussetzen der Berufsausübung und den psychischen Belastungen ist durch die schubartige Wiederkehr eine spezielle medizinische Behandlung notwendig und eine lokale Behandlung bleibt meist ohne längerfristigen Erfolg. Vom CHE sind besonders Berufsgruppen betroffen, die mit Detergenzien und Irritanzien in Berührung kommen. Dies kann direkt die chemische Barriere schädigen, die mit ihrem leicht sauren Milieu die epidermale (Wasser-)Durchlässigkeit und den strukturellen Zusammenhalt des Stratum corneum reguliert. Zu den endogenen Faktoren für die Beschaffenheit der Hautbarriere werden die individuelle Hautfeuchtigkeit, das Alter und die genetische Prädisposition gerechnet.

Methodik und Ergebnisse der Studie

Von den 61 Studienteilnehmerinnen und -teilnehmern litten 30 an einem chronischen Handekzem. Davon waren 37% männlich und 63% weiblich, bei einem Durchschnittsalter von 50 Jahren. Im Schnitt dauerte die Krankheit 4 Jahre an, wobei individuell bis zu 2 Jahrzehnte zu verzeichnen sind. Als Kontrolle waren 31 nicht an einem Handekzem erkrankte Probanden an der Studie beteiligt. Bei den Atopikern wurden sowohl läsionale als auch nicht läsionale Hautstellen untersucht. Neben der Bestimmung von pH-Wert, Wassergehalt und TEWL wurde eine immunhistochemische Färbung auf Caspase-14 durchgeführt, worüber die Integrität der Hautbarriere bestimmt werden konnte. Interessanterweise waren pH-Wert, Wassergehalt und TEWL im Vergleich zu gesunder Haut sowohl bei läsionaler als auch bei nicht läsionaler Haut erhöht, mit einem jeweils höheren Wert bei der läsionalen Haut. Dagegen war die Caspase-14-Färbung in der nicht läsionalen Haut stärker, was vermutlich auf Unterschiede in der Bioaktivität dieser Protease zurückzuführen ist. Von besonderer Wichtigkeit ist der Umstand, dass sich der Wassergehalt in der Ekzemhaut verringerte, wenn auch der Caspase-14-Wert sank. Was hier Ursache und was Folge ist, muss dringend erforscht werden. Die Doppelfunktion von Caspase-14 zur Regulierung des Wassergehalts und der Filaggrin-Spaltung verdeutlicht die Bedeutung der Protease für die Aufrechterhaltung oder Wiederherstellung der Barrierefunktion der Haut an den Händen.

Kritik und Fazit für die Praxis

Für die aufwendigen Messmethoden und die wissenschaftlich genaue Vorgehensweise der Forscher wären mehr Probanden von Vorteil gewesen, wie die Autoren selbst kommentieren. Entscheidend ist aber eine deutliche Betonung exogener Faktoren und deren Interaktion mit der Hautbarriere. Umweltfaktoren beeinflussen Gene. Epigenetische Veränderungen haben somit endogene Auswirkungen auf die Strukturbildung des Stratum corneum, während die exogenen Faktoren die bereits bestehenden Hautschichten, insbesondere deren Wassergehalt und -verlust verändern. Diese Umwelt-Gen-Zell-Interaktion ist bei der weiteren Erforschung der Atopien besonders zu berücksichtigen und dabei sind weitere Faktoren wie das Mikrobiom [3] oder die Interaktion Umwelt-Umwelt mit zu beachten.

Hiermit erkläre ich, dass keine Interessenskonflikte in Bezug auf den vorliegenden Wissenstransfer bestehen.

1.
Eyerich S, Eyerich K, Traidl-Hoffmann C, et al.: Cutaneous barriers and skin immunity: differentiating a connected network. Trends Immunol 2018;39:315-327.
2.
Werfel T, Allam JP, Biedermann T, et al.: Cellular and molecular immunologic mechanisms in patients with atopic dermatitis. J Allergy Clin Immunol 2016;138:336-349.
3.
Altunbulakli C, Reiger M, Neumann AU, et al.: Relations between epidermal barrier dysregulation and Staphylococcus species-dominated microbiome dysbiosis in patients with atopic dermatitis. J Allergy Clin Immunol 2018;142:1643-1647.
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