LASER-Therapie, Hautbarriere und Wundheilung. Einfluß von Umgebungsparameter

Vortrag von Prof. Dr. med. Jens Malte Baron, D.A.L.M.

Derzeit werden in Deutschland etwa 1,7 Millionen Menschen aufgrund einer aktinischen Keratose dermatologisch behandelt. Man geht davon aus, dass diese Zahl in den nächsten Jahren entsprechend der demografischen Entwicklung weiter steigen wird. Hintergrund einer aktinischen Keratose ist sehr oft eine chronische UV-Exposition (insbesondere UV-B). Weitere Risikofaktoren für eine aktinische Keratose sind ein heller Hauttyp, Immunsuppression sowie ein höheres Alter. Die aktuelle S2k-Leitlinie „Lasertherapie der Haut“ (AWMF Registernr. 013-095) empfiehlt den Einsatz eines nicht-fraktionierten 2.940nm-Er:YAG-Lasers und insbesondere den des nicht-fraktionierten 10.600nm-CO2-Lasers zur direkten Behandlung von aktinischen Keratosen Grad I-III nach Olsen. Für die flächig nicht-infiltrativen Varianten des nicht-melanozytären Hautkrebses (aktinische Keratosen (AK) / Feldkanzerisierung) ist laut Leitlinie der operative Ansatz oft nicht sinnvoll und bei sehr großen Flächen ggf. auch nicht möglich. Neben der Applikation von flüssigem Stickstoff oder von Topika empfiehlt sich die photodynamische Therapie (PDT) als selektives Verfahren auch bei flächigen Ausprägungen. In Kombination mit einem fraktionierten ablativen Laser (Er:YAG oder CO2) erreicht die sog. Laser assisted (AFL)- PDT bessere Abheilungsraten und längere Rezidivfreiheit. Laut in vitro Untersuchungen ist die Effizienz bei Verwendung eines CO2-Lasers besonders hoch, da eine moderate Koagulationszone die Aufnahme und Speicherung von 5-Aminolävulinsäure verbessert. In 3D Hautmodellen der aktinischen Keratose konnte –vergleichbar zu bereits publizierten in vivo Studien zur Nachbehandlung von Co2-Laserbehandlungen lichtgeschädigter Haut- ein positiver Effekt einer dexpanthenol-haltigen Salbe nachgewiesen werden.

Bei der postoperativen Wundheilung nach chirurgischen Eingriffen oder ablativen Laserbehandlungen legen neuere Studien den rechtzeitigen Einsatz nicht-ablativer fraktionierter Laserbehandlungen nahe, um eine pathologische Narbenbildung zu verhindern. Diese Technik wird als laserunterstützte Narbenheilung (LASH) bezeichnet. Die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen sind jedoch noch immer wenig verstanden. Daher behandelten wir 3D-Hautmodelle mit einem fraktionierten ablativen Er:YAG-Laser, um definierte Wunden mit standardisierten Abmessungen im epidermalen und oberen dermalen Teil der Hautmodelle zu erzeugen. Unmittelbar nach der Entstehung der Wunden behandelten wir diese Modelle entweder mit einem nicht-ablativen fraktionierten 1540-nm-Er:Glass-Laser oder einem 1550-nm-Diodenlaser (LASH-Behandlung). Modelle, die nur mit dem ablativen Er:YAG-Laser verletzt wurden, dienten als Kontrollen. Histologische Analysen zeigten, dass Modelle, die mit dem nicht-ablativen fraktionierten 1540-nm-Er:Glass-Laser oder dem 1550-nm-Diodenlaser behandelt wurden, nach 16 Stunden einen beschleunigten Wundverschluss aufwiesen. Eine Mikroarray-Analyse ergab, dass die Behandlung mit beiden nicht-ablativen Lasersystemen eine Hochregulierung von Genen stimulierte, die mit der epidermalen Differenzierung in Zusammenhang stehen (z. B. FLG, LOR). Darüber hinaus zeigten beide nicht-ablativen Laser in unseren Hautmodellen auf der Ebene der Genexpression leichte entzündungshemmende Wirkungen.

Die zusätzliche Nachbehandlung mit einer Dexpanthenol-haltigen Salbe verstärkte die Wundheilungseffekte beider Laser, insbesondere auch deren entzündungshemmenden Wirkungen. Pikosekundenlasersysteme werden klinisch zur Behandlung von Tätowierungen, Pigmentstörungen und alternder Haut eingesetzt. Die kurze Pulsdauer eines Pikosekundenlasers erzeugt eine hohe Bestrahlungsstärke, die aufgrund der Mehrphotonenionisation in der Haut mit hohen Temperaturen und hohem Druck verbunden ist. Dieser Prozess beinhaltet eine Plasmaausdehnung zusammen mit der Bildung von Stoßwellen und wird als laser induced optical breakdown (LIOB) bezeichnet. LIOB leitet eine plasmainduzierte Ablation ein und führt zu einer lokalisierten intraepidermalen Vakuole, in der die umgebenden Epidermiszellen intakt bleiben. Dies führt zu einer Heilungsreaktion und in der Folge zu einer Hautumgestaltung, was zu einer narbenfreien Hauterholung und Verjüngungseffekten führt.

Ziel unserer Studie war es, Einblicke in die Auswirkungen der Pikosekundenlaserbestrahlung auf menschliche 3D-Hautmodelle zu gewinnen. Da der Schwellenwert von LIOB vom Melaningehalt der Haut abhängt, haben wir neue menschliche 3D-Hautmodelle mit Melanozyten erstellt. Die Bestrahlung dieser Modelle erfolgte mit einem 1064nm Pikosekundenlaser (0,2 J, Spotgröße 7 x 7 mm, ein Puls pro Bereich). Die histologische Analyse ergab 24 Stunden nach der Bestrahlung der Modelle intraepidermale Vakuolen mit intakter Umgebung. Diese Daten wiesen eindeutig auf die Entstehung von LIOB-Effekten in unseren 3D-Hautmodellen hin. Wir führten eine NGS Analyse durch, um die molekularen Effekte von LIOB zu identifizieren. Nach der Pikosekundenlaserbestrahlung stellten wir eine Hochregulierung von Matrixmetalloproteinasen (z. B. MMP1, MMP3), Gewebeinhibitoren von Metalloproteinasen (z. B. TIMP1, TIMP3) und Kollagenen (z. B. COL1A1, COL4A1) fest, was die Gewebeumgestaltung und Kollagenproduktion als Reaktion auf die Mikroverletzungen widerspiegelt, die während des Gewebeabbaus auftreten. Eine Nachbehandlung mit einer Dexpanthenol-haltigen Salbe konnte diese molekularen Effekte positiv unterstützen und gleichzeitig die Wundheilungszeit nach der Laserbehandlung verkürzen.

Zusammenfassend konnten durch in-vitro-Studien die biologische Wirkung von AFL-PDT, LASH und LIOB-Behandlung besser verstanden, und ein positiver Einfluss einer Nachbehandlung mit dexpanthenolhaltigen Externa gezeigt werden.