Erforschung der Hautpenetration und des dermalen Metabolismus mit den Methoden der Diffusionszelle und der Mikrodialyse

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(Ansprechpartner: Dr. med. G. Korinth, Prof. Dr. med. H. Drexler)

 

Einleitung
Die Aufnahme von chemischen Stoffen am Arbeitsplatz erfolgt hauptsächlich auf dem inhalativen und dermalen Weg. Für einige Stoffe bzw. Stoffgruppen wie Glykolether und Alkohole ist der Aufnahmeweg durch die Haut häufig der quantitativ bedeutsamere (Drexler 1998, Jakasa et al. 2004, Korinth et al. 2005). Oftmals fehlen jedoch Daten zur Hautresorption. Noch weniger ist über den dermalen Metabolismus bekannt. Solche Kenntnisse sind aber für die arbeitsmedizinische Risikoabschätzung erforderlich (Drexler 1998, Wellner et al. 2008).

Methoden
Die Mikrodialyse ist eine auf dem Austauschvorgang nach dem Prinzip der Diffusion basierende, im Gebiet der Arbeitsmedizin neu angewandte Technik zur Untersuchung der dermalen Penetration und des Metabolismus von chemischen Stoffen. Die Diffusion findet an der Oberfläche einer Kapillare mit semipermeabler Membran statt, die mit einer Führungsnadel in die Dermis eingeführt wird. Damit lässt sich interstitielle Flüssigkeit sowohl aus exzidierter Haut als auch beim Menschen gewinnen und die darin enthaltenen bzw. dorthin penetrierten Stoffe analytisch bestimmen (Korinth et al. 2007). Zur Abschätzung der resultierenden inneren Belastung werden parallel Untersuchungen im biologischen Material (Blut, Urin) durchgeführt. Im Bereich der Haut wird die Mikrodialyse-Technik derzeit hauptsächlich in der Erforschung der Hautbarriere, der Penetration und des dermalen Metabolismus von Medikamenten und chemischen Arbeitsstoffen sowie der Freisetzung von Mediatoren bei Entzündungen und Mikrotraumen eingesetzt.

Für die Untersuchung des dermalen Penetrationsverhaltens von hochtoxischen, teratogenen, mutagenen oder krebserzeugenden Arbeitsstoffen kommen nur In-vitro-bzw. Ex-vivo-Methoden in Frage. Bisher am häufigsten wurde das Penetrationsverhalten von Arbeitsstoffen in der nach dem Prinzip einer als Diffusionszelle funktionierenden Franz-Kammer (Franz 1975) untersucht. Bei dieser Methode wird ein Stück exzidierter Haut zwischen zwei Glas-Kammern eingespannt. Während auf die epidermale Seite der Arbeitsstoff appliziert wird, liegt die dermale Seite i.d.R. in einer physiologischen Kochsalzlösung, die zum Auffangen des transdermal penetrierenden Stoffes dient (Korinth et al. 2005).

Beide Methoden sind auch für die Überprüfung der Effektivität von Hautcremes, wie sie an Arbeitsplätzen eingesetzt werden, geeignet. Die Erkenntnisse können zur Verbesserung von Arbeitsschutzmaßnahmen führen und die Anzahl der Intoxikationen sowie beruflich bedingten Hauterkrankungen reduzieren.

Unsere Forschung auf diesem Gebiet befasst sich mit:

der Erfassung und Quantifizierung der dermalen Penetration bzw. Resorption sowie Metabolismus von Fremdstoffen mit den oben genannten Methoden
Vergleich der Methoden (Ex-vivo/In-Vivo) zur Bestimmung der Hautpenetration bzw. -resorption bei verschiedenen Spezies
Beurteilung von Effektivität und Sicherheit von chemischen Stoffen und Produkten (z.B. von Hautschutzpräparaten) im Zusammenhang mit der dermalen Exposition bzw. Applikation

Ausgewählte IPASUM-Publikationen zum Thema und weiterführende Literatur:

Drexler H:
Assignment of skin notation for MAK values and its legal consequences in Germany.
Int Arch Occup Environ Health. 1998; 71:503-505.

Franz TJ:
Percutaneus absorption on the relevance of in vitro data.
J Invest Dermatol 1975; 64:190-195.

Jakasa I, Mohammadi N, Krüse J, Kezic S:
Percutaneous absorption of neat and aqueous solutions of 2-butoxyethanol in volunteers.
Int Arch Occup Environ Health. 2004; 77:79-84.

Korinth G, Schaller KH, Drexler H:
Is the permeability coefficient Kp a reliable tool in percutaneous absorption studies?
Arch Toxicol 2005; 79:155-159.

Korinth G, Jakasa I, Wellner T, Kezic S, Krüse J, Schaller KH:
Percutaneous absorption and metabolism of 2-butoxyethanol in human volunteers: a
microdialysis study.

Toxicol Lett. 2007; 170:97-103.

Van de Sandt JJ, van Burgsteden JA, Cage S, Carmichael PL, Dick I, Kenyon S,
Korinth G, Larese F, Limasset JC, Maas WJ, Montomoli L, Nielsen JB, Payan
JP, Robinson E, Sartorelli P, Schaller KH, Wilkinson SC, Williams FM:
In vitro predictions of skin absorption of caffeine, testosterone, and benzoic acid: a multicentre comparison study.
Regul Toxicol Pharmacol. 2004; 39:271-281.

Wellner T, Lüersen L, Schaller KH, Angerer J, Drexler H, Korinth G:
Percutaneous absorption of aromatic amines - a contribution for human health risk assessment.
Food Chem Toxicol. 2008; 46:1960-1968.