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Multiaktive Eigenschaften von Dexpanthenol-haltigen Externa.

Authors:
  • Städtisches Klinikum Dresden
Einleitung
Dexpanthenol-haltige Externa werden seit langem in Dermatologie
und Kosmetik eingesetzt. Primäre Anwendungsindikationen sind die
trockene Haut, Hautreizzustände sowie oberflächliche Hautläsionen
[1]. Die Wirksamkeit derartiger Zubereitungen beruht zum Einen auf
der biologischen Aktivität des Wirkstoffes, welcher nach Penetration
in die Haut intrazellulär in Panthothensäure (Vitamin B5) umgewan-
delt wird und als Ausgangssubstrat für die Synthese von Coenzym A
dient [3]. Zum anderen werden durch Dexpanthenol auch die Konsis-
tenz und Anwendungseigenschaften der Externa beeinflusst. Diese
vielfältigen Effekte beschreiben Dexpanthenol als multiaktiven Wirk-
stoff [5].
Von erheblichem Vorteil ist der Umstand, dass Dexpanthenol-haltige
Externa toxikologisch unbedenklich sind und ein ausgezeichnetes
Sicherheitsprofil aufweisen [1].
Im Folgenden wollen wir uns den multifunktionellen Eigenschaften
von Dexpanthenol auf drei Ebenen widmen:
Hautpenetration,
Hydratisierungswirkung und
Antioxidative Eigenschaften.
14
Multiactive qualities of dexpanthenol-containing topicals
Multiaktive Eigenschaften von
Dexpanthenol-haltigen Externa
Uwe Wollina1, Jörn Kubicki 2
ORIGINALIE ORIGINAL
Kosmetische Medizin 2/ 2007
1 Klinik für Dermatologie und Allergologie, Krankenhaus Dresden-Friedrichstadt,
Städtisches Klinikum und Akademisches Lehrkrankenhaus der TU Dresden, Dresden
2 Roche Consumer Health Deutschland GmbH, Eppstein
Schlüsselwörter
Dexpanthenol, multiaktive Wirkungen, Penetration, Hydratisierung,
Antioxidation
Zusammenfassung
Dexpanthenol ist ein topisch aktiver multiaktiver Wirkstoff. Wir haben
uns der weiteren Charakterisierung solcher multiaktiver Wirkungen
auf drei Ebenen gewidmet: (a) der kutanen Penetration, (b) der
Hydratisierung der Haut und (c) antioxidativen Wirkungen. Hierzu
wurden In vivo-Untersuchungen an hautgesunden Probanden vorge-
nommen. Für die Penetrationsstudien setzten wir das Verfahren des
Tape-Stripping des Stratum corneum und der angrenzenden oberen
Epidermis ein. Aus diesen Proben wurde mittels Hochdruckflüssig-
keits-Chromatographie (HPLC) Dexpanthenol bestimmt. Für die
Hydratisierung wurden die Testsubstanzen wiederholt standardisiert
aufgetragen. Die Hautfeuchtemessung erfolgte dann über eine elek-
trische Kapazitätsbestimmung mit dem Corneometer CM 825. Im
Rahmen der Erfassung antioxidativer Wirkungen wurde die Haut ent-
weder einer UVA-Bestrahlung oder einer einmaligen Applikation
einer 10%igen Benzoylperoxidlösung ausgesetzt. Die Messungen
erfolgten mittels Chromametrie b* für den Verlust an Beta-Caroten
oder über HPLC und Fluoreszenzdetektion für peroxidiertes Squalen.
Wir konnten zeigen, dass Dexpanthenol aus verschiedenen topischen
Testpräparaten in Abhängigkeit von deren Zusammensetzung in
humane Haut penetriert. Die Winderfindungsraten lagen zwischen
30 und 78%. Dexpanthenol verfügt über einen speziellen Hydratisie-
rungseffekt, der über die physikalischen Effekte von Glycerin oder
Harnstoff hinausgeht und aus der Regeneration der Barrierefunktion
erklärt wird. Schließlich konnten wir zeigen, dass Dexpanthenol
sowohl die UVA-induzierte als auch die chemisch induzierte Bildung
reaktiver Sauerstoffspezies signifikant vermindert. Dexpanthenol
verfügt über multiaktive Eigenschaften in topischer Anwendung.
Key Words
Dexpanthenol, multiactive effects, penetration, hydration,
antioxidation
Summary
Topical dexpanthenol is a multiactive compound. We further char-
acterized those effects on three levels: (a) cutaneous penetration,
(b) hydration of skin and (c) antioxidative effects. The investiga-
tions have been performed in healthy volunteers in vivo. Penetra-
tion was studies using tape-stripping of stratum corneum and adja-
cent upper living epidermis. In these samples dexpanthenol was
analyzed by high-pressure liquid chromatography (HPLC). Hydra-
tion was assessed after standardised topical application of test
substances by electrical capacity measurements of skin with a Cor-
neometer CM 825. For antioxidative investigations skin was either
irradiated by UVA or exposed to a 10% benzoyl peroxide solution.
We assessed the consumption of beta-caroten by chromametry b*
and the peroxidation of squalens with HPLC combined with fluores-
cence detection.
We were able to show percutaneous penetration of dexpanthenol
from various test preparations depending on their composition.
The rate of penetration was between 30 to 78%. Dexpanthenol has
a special hydrating effect different from physical water binding
known for glycerine or urea. It seems to be related to capacity to
regenerate the epidermal barrier. Furthermore it could be demon-
strated that dexpanthenol reduces the oxidative stress induced by
UVA or benzoyl peroxide. In conclusion, dexpanthenol shows multi-
active qualities in topical use.
Material und Methoden
Penetrationsuntersuchungen
Es wurden vier Testprodukte bei 10 weiblichen hautgesunden Pro-
banden im Alter von 26–31 Jahren eingesetzt: Bepanthol Gesichts-
creme (a) mit 1% Dexpanthenol, (b) mit 2,5 % Dexpanthenol, (c) mit
5% Dexpanthenol und (c) ohne Wirkstoff. In einer zweiten Serie bei
10 weiblichen hautgesunden Probanden im Alter von 30–59 Jahren
wurden in gleicher Art und Weise die Testsubstanz Bepanthen Wund-
und Heilsalbe mit 5% Dexpanthenol (Verum) oder nur die Salben-
grundlage (Vehikel) eingesetzt.
Als Testfelder der ersten Serie dienten 10 x 16 cm große Hautareale
auf der Innenseite beider Unterarme. Für die zweite Serie wurden
gleich große Areale an der oberen Schulter genutzt. Mittels einer
7cm
2-Schablone und einer 1 ml Einwegspritze wurden von den Test-
substanzen jeweils 2mg pro cm2aufgetragen.
Es wurde anschließend der Dexpanthenolgehalt nach 2, 4, 8, 24 und
48 h nach Applikation eines der Testmuster von 17 durch Tape-Strip-
ping abgetragenen 2,5 x 2,0 cm großen Arealen des Stratum cor-
neum und der angrenzenden oberen Epidermis gewonnen. Aus die-
sen wurde mittels Hochdruckflüssigkeits-Chromatographie (HPLC)
Dexpanthenol bestimmt. Es fand das Gerät Beckman System Gold
(SA) mit den Modulen Solvent – Module 126 und Programmable
Detector Module 166 Anwendung. Wir setzten eine LiChrospher 100
RP-15-Elutionssäule (5 µm, 125 x 4 mm) der Firma Merck ein. Als
Eluent dienten Wasser und Acetinitrol, letzteres mit einem Gradien-
ten von 5–90% in 10 min. Die Flußrate betrug 1 ml/ min, das Injek-
tionsvolumen lag bei 20 µl. Detektiert wurde bei 214 nm UV-Licht.
Hydratisierungsstudien
In einer ersten Studie dienten als Testsubstanzen Bepanthol Lotio
ohne Zusätze (Vehikelprobe), mit 1%, 2,5 % oder 5 % Dexpanthenol,
mit 2%, 4% oder 6% Glycerin, mit 2%, 4% oder 8 % Harnstoff, mit
2%, 4% oder 8% Propylenglykol sowie mit 2%, 4 % oder 8 %
Natrium-Laktat. Die Studie wurde bei 20 weiblichen hautgesunden
Probanden im Alter von 35–43 Jahren in analoger Weise wie unter
(1) beschriebenen vorgenommen. In einem zweiten Teil wurde
Bepanthol Lotio F mit den gleichen Zusatzstoffen wie beschrieben
verwendet. In diesen Studienteil wurden 20 hautgesunde weibliche
Probanden im Alter von 30–59 Jahren eingeschlossen
Vor und jeweils 12 Stunden nach der ersten Applikation der Testsubs-
tanzen sowie and den Tagen 1, 3 und 7 wurde die Hautfeuchte über
eine elektrische Kapazitätsbestimmung mit dem Corneometer CM
825 (Courage & Khazaka, Köln) erfasst.
Antioxidative Wirkungen
Als Prüfsubstanzen verwendeten wir in einer ersten Studie Bepan-
thol Wund- und Heilsalbe (Vehikel bzw. mit 5 % Dexpanthenol) bei 20
(10 weibliche, 10 männliche) hautgesunden Probanden im Alter von
18–48 Jahren in Kombination mit 80 µl Beta-Caroten. In einer zwei-
ten Serie wurden die gleichen Testsubstanzen bei 20 hautgesunden
Probanden (9 weibliche, 11 männliche) im Alter von 18–37 Jahren in
Kombination mit 0,2% Alpha-Tocopherol geprüft. Alle Messungen
wurden im Winterhalbjahr vorgenommen.
An den Schultern wurden zwei Areale von 4 x 16 cm2markiert und in vier
Testfelder unterteilt. Diese wurden bis auf eines 7 Tage zweimal täglich
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Abb. 1: Zeitkinetik der Dexpanthenol-Penetration. Dargestellt sind Mittel-
werte des Dexpanthenolgehaltes in Prozent aus Dreifachbestimmungen. (a)
Bepanthol Gesichtscreme (5 % Dexpanthenol); (b) Bepanthen Wund- und
Heilsalbe (5% Dexpanthenol).
Abb. 2: Hautfeuchte (Hf) nach 7-tägiger Anwendung. (a) Bepanthol Lotio mit
Zusatzstoffen in aufsteigender Konzentration. (b) Bepanthol Lotio F mit
Zusatzstoffen in aufsteigender Konzentration.
mit den beiden Testsubstanzen behandelt (T7–T0). Auf allen vier
Testfeldern wurden 80 µl Beta-Caroten (5 mg / 100ml) appliziert
und 3 min später einmalig mit UVA (10 J/cm2) bestrahlt. Gemessen
wurden Farbveränderungen von Beta-Caroten (Farbindex b*, gelb-
grün) mittels Chromametrie (Chromameter CR 300, Minolta,
Japan).
Bei der zweiten Serie wurde statt Beta-Caroten 0,2%iges Alpha-
Tocopherol aufgetragen. Mittels HPLC wurden Squalen (SQ) und SQ-
Hydroperoxid (SQOOH) bestimmt. Für SQ verweneten wir die LiCh-
rospher 100 RP-18-Säule, für SQOOH setzten wir die LiChrospher
100 RP-Select B (beide Merck) ein. Als Dilutionsmittel diente Aceto-
nitril/Isopropanol (V/V = 1 : 1; SQ) bzw. Methanol (SQOOH). Die
Flußrate betrug in beiden Fällen 1 ml/min. Bei SQOOH diente Lumi-
nol (1 µg/ml), Cytochrom C (10 µg/ml in 50 mM Borat-Puffer (pH 10)
als Reaktionslösung. In Kombination mit dem Beckman System Gold
setzten wir das Shimadzu Fluorometer RF-551 ein.
In einem dritten Studienteil wurden die Testareale (wie oben) bei 20
hautgesunden Probanden (10 weibliche, 10 männliche) im Alter von
18–40 Jahren über 7 Tage zweimal täglich mit dem Vehikel oder dem
Verum mit 5% Dexpanthenol (Bepanthol Wund- und Heilsalbe) in
zwei Testfeldern vorbehandelt. Danach erfolgte auf alle 4 Testfelder
die Applikation von 80 µl Beta-Caroten-n-Hexan-Lösung (5 mg/ml).
Drei Minuten später wurde eine 10%ige Benzoylperoxidlösung in
Hexan auf die Testfelder 1 und 2 aufgetragen. Die Beta-Caroten-Ent-
färbung wurde mittels Chromametrie (Farbindex b* – gelb-grün)
verfolgt.
Ergebnisse
Penetrationsuntersuchungen
Der erste wichtige Aspekt dieser Studie untersuchte die Penetration
von Dexpanthenol aus Bepanthol Gesichtscreme bzw. Bepanthol
Wund- und Heilsalbe in gesunde Haut. Wie aus den Abbildungen 1a
und 1b zu entnehmen ist, penetriert der Wirkstoff über die Zeit hin-
weg in die vitale Epidermis. Es laufen hierbei zwei Vorgänge ab.
Während Dexpanthenolgehalt in den oberen Lagen des Stratum cor-
neum allmählich geringer wird, steigt der Gehalt in den unteren
Lagen an. Die Wiederfindungsraten des liberierten Wirkstoffes las-
sen sich mit 78% für die Bepanthol Gesichtscreme und 30% für die
Wund-und Heilsalbe kalkulieren.
Hydratisierungsstudien
Wie wir zeigen konnten, nimmt innerhalb von 7 Tagen die Hautfeuch-
tigkeit auch ohne Zusatz von Moisturizern deutlich zu. Dabei erweist
sich die lipidreichere Lotio F (Hf = 8,4) als tendenziell wirksamer als
die lipidärmere Lotio (HF = 7,7). Die Wirkung der Moisturizer ist kon-
zentrationsabhängig. Für die Wirksamkeit der Moisturizer ergibt sich
eine Reihenfolge des Feuchtigkeits-spendenden Effekts:
Glycerin (2,6) > Harnstoff (1,5) > Panthenol (0,97) > Na-Lactat (0,94) >
Propylenglycol (0,53) für die Lotio, Glycerin (1,5) > Panthenol (1,4) >
Harnstoff (1,1) > Na-Lactat (0,46) > Propylenglycol (0,39) für die
Lotio F (Abb. 2a,b).
Antioxidative Wirkungen
In zwei Untersuchungen wurde der Einfluss von topisch appliziertem
Dexpanthenol auf UV-induzierte Reaktionen an der Haut untersucht.
Die Haut wurde einem UVA-Stress ausgesetzt, welcher zu einer Minde-
rung der antioxidativen Schutzmechanismen führt. Beispielhaft wur-
den zwei wichtige epidermale Lipide herangezogen: Beta-Caroten und
SQ. Unter UV-Einfluss kommt es zum allmählichen Verlust der gelb-
orangen Eigenfarbe von Beta-Caroten sowie zu einer Peroxidation von
SQ zu SQOOH. Während die UVA-Bestrahlung zu einem 50% Verlust an
Beta-Caroten führt, konnte durch Vorbehandlung mit Dexpanthenol
auf 30% begrenzt werden. Dabei war der Unterschied zwischen Verum
und Vehikel statistisch signifikant (p < 0,05; Tab. 1).
In analoger Weise ist die Peroxidation von SQ bei Vorbehandlung mit
dem Dexpanthenol-haltigen Verum und einer 0,2%igen Alpha-Tocoph-
erol-haltigen Standardprobe um etwa 25% reduziert. Auch dieses
Resultat ist statistisch signifikant beim Vergleich von Verum und Kon-
trolle (p < 0,05; Tabelle 2).
Bei der durch Benzoylperoxid induzierten Oxidation von Beta-Caroten
findet eine Entfärbung von ca. 50% statt. Bei Vorbehandlung mit dem
Dexpanthenol-haltigen Testprodukt bleibt die Farbintensität auf einem
Niveau von 85% (p < 0,05; Tabelle 3).
Diskussion
Gegenstand der vorliegenden Untersuchungen sind so genannte mul-
tifunktionale Eigenschaften des topisch applizierten Dexpanthenols.
Der erste wichtige Aspekt dieser Studie untersuchte die Penetration
von Dexpanthenol aus Bepanthol Gesichtscreme bzw. Bepanthol
Wund- und Heilsalbe in gesunde Haut. Wie aus den Abbildungen 1a
und 1b zu entnehmen ist, penetriert der Wirkstoff über die Zeit hin-
weg in die vitale Epidermis. Es laufen hierbei zwei Vorgänge ab.
Während der Dexpanthenolgehalt in den oberen Lagen des Stratum
corneum allmählich geringer wird, steigt der Gehalt in den unteren
Lagen an. Es ist zu vermuten, dass diesem Prozess zwei unterschied-
lich gerichtete Bewegungen zugrunde liegen! Eine vertikale Diffusion
des topisch applizierten Dexpanthenol von der Hautoberfläche in die
vitalen Epidermis sowie eine laterale Diffusion der aufgetragenen
Zubereitung in die angrenzenden Randzonen. Die Wiederfindungsra-
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Tab. 1: Wirksamkeitsprüfung von Dexpanthenol bei UVA-induziertem photooxidativem Stress.
Behandlung mit Bepanthen Wund- und Heilsalbe mit 5% Dexpanthenol (Verum) versus Grundlage (Vehikel).
Alle Angaben als Mittelwerte +/– Standardabweichung; n = 20.
Beta-Caroten- Unbehandelt, Verum, Vehikel Unbehandelt,
Entfärbung unbestrahlt bestrahlt bestrahlt bestrahlt
b* (grün) 40,10+/–4,23 27,50+/–3,80 20,8+/–2,24 19,10+/–2,92
Inhibition (%) 38,5+/–15,0 8,6+/– 6,0
ten des liberierten Wirkstoffes von 30–78% werden durch frühere
Studien mit 14C-markiertem Dexpanthenol unterstützt, die sowohl die
Permeation des Wirkstoffes bis in das Corium als auch die Abhängig-
keit der Penetration und Permeation von der Externagrundlage
belegten. Eine O/W-Grundlage hatte seinerzeit zu einer schnelleren
Penetration und Permeation geführt als eine Ölgrundlage [3]. Kürzlich
konnte an Schweinehaut gezeigt werden, dass sich die Penetration
von Dexpanthenol durch Phonopherese verstärken lässt [6].
Die Hautfeuchtigkeit, wie sie mittels Corneometrie erfasst wird, wird
im Wesentlichen durch den Wassergehalt des Stratum corneum
bedingt. Dies ist technisch so gelöst, dass der Kondensator der Mess-
Sonde eine mittlere Eindringtiefe des elektrischen Feldes von 30 µm
garantiert. Der kapazitive Widerstand basiert auf der Dieelektrizi-
tätszahl des Wassers. Aus der gemessenen Kapazität kann auf den
Wassergehalt des Stratum corneum geschlossen werden [7].
Wie wir zeigen konnten, nimmt innerhalb von 7 Tagen die Hautfeuch-
tigkeit durch das Vehikel auch ohne Zusatz von Moisturizern deutlich
zu. Dabei erweist sich die lipidreichere Lotio F (Hf = 8,4) als tenden-
ziell wirksamer als die lipidärmere Lotio (HF = 7,7). Die Wirkung der
Moisturizer ist zum einen konzentrationsabhängig, andererseits
lässt sich eine Reihenfolge der Stärke des Feuchtigkeits-spendenden
Effekts herausarbeiten: Glycerin (2,6) > Harnstoff (1,5) > Panthenol
(0,97) > Na-Lactat (0,94) > Propylenglycol (0,53) für die Lotio, Glyce-
rin (1,5) > Panthenol (1,4) > Harnstoff (1,1) > Na-Lactat (0,46) > Propy-
lenglycol (0,39) für die Lotio F (Abb. 2a,b).
Die Kinetik der Hydratisierung legt die Vermutung nahe, dass unter-
schiedliche Prozesse beteiligt sind [7, 8]. Für Glycerin und Harnstoff
mit rascher Kinetik liegt offenbar eine spontan eintretende physikali-
sche Bindung von Wasser im Interzellularraum vor. Für Dexpanthenol
mit verzögerter Kinetik spielt die allmähliche Wasseraufsättigung
durch Regeneration der epidermalen Barriere eine größere Rolle. Als
Beleg für diese Sicht lassen sich experimentelle Studien anführen,
die für den Einfluss von Dexpanthenol auf die Regeneration der inter-
zellulären Lipiddoppelmembranen sprechen [9]. Bei Wunden hat
Dexpanthenol rascher zur Minderung des Flüssigkeitsverlustes über
die Haut geführt als Vergleichsprodukte [10–12].
Die Haut ist als Grenzorgan ständigen oxidativen Einwirkungen aus
der Umwelt ausgesetzt. Hier sind vor allem die UV-Strahlen zu nen-
nen, die die Bildung von Sauerstoff-Radikalen (ROS) in der Haut
induzieren. Diese bestehen aus dem Hydroperoxidradikal, Wasser-
stoffperoxid, Singulett-Sauerstoff und dem OH-Radikal, welche zu
Oxidationen von Hautbestandteilen wie Proteinen und Lipiden füh-
ren können und die antioxidativen Schutzpotentiale der Haut (Enzy-
matisch: Katalase, Peroxidase, Superoxid-Dismutase, Hämoxigenase;
antioxidative Substanzen: Alpha-Tocopherol, Ascorbinsäure, Harn-
säure, Glutathion) erschöpfen [13]. Dexpanthenol scheint indirekt an
der Regeneration von Alpha-Tocopherol über den Zitronensäurezy-
klus beteiligt zu sein [14].
In zwei Untersuchungen wurde der Einfluss von topisch appliziertem
Dexpanthenol auf UV-induzierte Reaktionen an der Haut untersucht.
Die Haut wurde einem UVA-Stress ausgesetzt, welcher zu einer Min-
derung der antioxidativen Schutzmechanismen führt [15]. Beispiel-
haft wurden zwei wichtige epidermale Lipide herangezogen: Beta-
Caroten und SQ. Unter UV-Einfluss kommt es zum allmählichen
Verlust der gelb-orangen Eigenfarbe von Beta-Caroten sowie zu einer
Peroxidation von SQ zu SQOOH [16]. Während die UVA-Bestrahlung
zu einem 50% Verlust an Beta-Caroten führt, konnte durch Vorbe-
handlung mit Dexpanthenol auf 30% begrenzt werden (Tab. 1). In
analoger Weise ist die Peroxidation von SQ bei Vorbehandlung mit
dem Dexpanthenol-haltigen Verum um etwa 25% reduziert (Tab. 2).
Bei der durch Benzoylperoxid induzierten Oxidation von Beta-Caro-
ten findet eine Entfärbung von ca. 50% statt. Bei Vorbehandlung mit
dem Dexpanthenol-haltigen Testprodukt bleibt die Farbintensität auf
einem Niveau von 85% (Tab. 3). Wie aus anderen Untersuchungen
bekannt ist, führt Benzoylperoxid zu einer Hemmung der antioxidati-
ven Enzyme der Haut (Katalase, Glutathion-Peroxidase und -Reduk-
tase etc.) [17]. Dexpanthenol kann diesen negativen Effekt deutlich
mindern.
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Tab. 2: Wirksamkeitsprüfung von Dexpanthenol bei UVA-induziertem photooxidativem Stress.
Behandlung mit Bepanthen Wund- und Heilsalbe mit 5% Dexpanthenol (Verum) versus Grundlage (Vehikel).
SQ = Squalen; SQOOH = Squalenperoxid. Alle Angaben als Mittelwerte +/– Standardabweichung; n = 20.
Squalen- Unbehandelt, Verum, Vehikel Unbehandelt,
Peroxidation unbestrahlt bestrahlt bestrahlt bestrahlt
pmol SQOOH/µg SQ 933,35+/–48,75 702,20+/–49,80 708,00+/–13,06 887,70+/–44,53
Inhibition (%) 24,60+/–6,44 24,10+/–4,24 4,88+/–2,52
Tab. 3: Wirksamkeitsprüfung von Dexpanthenol bei Benzoylperoxid (BPO)-induziertem oxidativem Stress.
Behandlung mit Bepanthen Wund- und Heilsalbe mit 5% Dexpanthenol (Verum) versus Grundlage (Vehikel).
Alle Angaben als Mittelwerte +/– Standardabweichung; n = 20.
Beta-Caroten-Entfärbung Verum Verum + BPO Vehikel + BPO
b* (grün) 39,94+/–3,28 35,23+/–4,08 19,93+/–3,19
Inhibition (%) 79,90+/–14,31 8,50+/–12,28
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Dexpanthenol ein mul-
tiaktiver Wirkstoff in topischen Zubereitungen ist. Dexpanthenol
kann in die Haut penetrieren und zu einem gewissen Anteil auch per-
meieren. Dexpanthenol besitzt hydratisierende Wirkungen, die mit
seiner die epidermale Barriere regenerierenden Eigenschaften in
Zusammenhang stehen und die Substanz von klassischen Moisturi-
zern wie Glycerin oder Harnstoff unterscheiden. Dexpanthenol zeigt
sowohl beim UV-induzierten als auch dem chemisch induzierten
kutanem ROS-Stress eine signifikante antioxidative Wirkung in vivo.
Korrespondenzadresse:
Prof. Dr. Uwe Wollina
Klinik für Dermatologie und Allergologie
Krankenhaus Dresden-Friedrichstadt
Akademisches Lehrkrankenhaus der TU Dresden,
Friedrichstrasse 41
D-01067 Dresden
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Kosmetische Medizin 2/ 2007
... Dexpanthenol is a stable alcoholic analog of pantothenic acid. Contrary to pantothenic acid, it is well absorbed through the skin (4,5). Bepanthen TM was first introduced as an ointment approximately 70 years ago (in 1944). ...
... Dexpanthenol improves skin hydration when applied topically; this activity may be related to dexpanthenol's hygroscopic properties and its capability to promote retention of moisture (11,20). The hydrating effect seems to be interrelated with its capacity to regenerate the epidermal barrier (5). A recent experimental study with excised porcine skin showed that dexpanthenol increases the molecular mobility of several lipid and protein segments of the stratum corneum thereby generating properties of a hydrated skin also in dehydrated conditions. ...
Article
Full-text available
Approximately 70 years ago, the first topical dexpanthenol-containing formulation (Bepanthen™ Ointment) has been developed. Nowadays, various topical dexpanthenol preparations exist, tailored according to individual requirements. Topical dexpanthenol has emerged as frequently used formulation in the field of dermatology and skin care. Various studies confirmed dexpanthenol’s moisturizing and skin barrier enhancing potential. It prevents skin irritation, stimulates skin regeneration and promotes wound healing. Two main directions in the use of topical dexpanthenol-containing formulations have therefore been pursued: as skin moisturizer/skin barrier restorer and as facilitator of wound healing. This 70th anniversary paper reviews studies with topical dexpanthenol in skin conditions where it is most frequently used. Although discovered decades ago, the exact mechanisms of action of dexpanthenol have not been fully elucidated yet. With the adoption of new technologies, new light has been shed on dexpanthenol’s mode of action at the molecular level. It appears that dexpanthenol increases the mobility of stratum corneum molecular components which are important for barrier function and modulates the expression of genes important for wound healing. This review will update readers on recent advances in this field.
... After absorption, dexpanthenol is rapidly converted into pantothenic acid, a coenzyme A constituent indispensable for the physiological epithelial function. [16][17][18] Dexpanthenol contributes to skin barrier recovery in dry skin conditions and helps to re-establish the normal epidermal differentiation. 19 It has a beneficial effect on proteins and lipid components in the stratum corneum by increasing their mobility and retaining high skin permeability, even in dehydrated conditions. ...
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Background and aims: Tattoo prevalence has significantly increased over the last decades. Proper tattoo aftercare, such as cleansing, moisturizing, and protection against sunlight, is essential to prevent complications and to keep the beauty of the tattoo. The tolerability, performance, and cosmetic acceptability of two dexpanthenol-containing dermo-cosmetic products, a wash and a sun-care, were investigated on tattooed skin in two separate trials. Methods: Two single-center, exploratory, open-label cosmetic studies were conducted between August and November 2020 to evaluate the dexpanthenol-containing dermo-cosmetic products. In the first study, healthy adults applied the 2.5% dexpanthenol-containing wash right after their tattoo session daily for 14 consecutive days. In the second study, healthy adults applied the 2.5% dexpanthenol-containing sun-care sun protection factor 50+ cream on existing tattoos that were daily exposed to sunlight for 28 consecutive days. Clinical examination by a dermatologist and self-assessment through subject questionnaires were used to assess the tolerability, acceptance, ease of use, and cosmetic outcomes of both products. Additionally, transepidermal water loss and moisturization assessments were performed to evaluate skin hydration after use of the sun-care product. Results: Both study products were well tolerated, and no product related adverse events were reported during the studies. At least 90% of the study participants appreciated the performance of the dexpanthenol-containing wash and sun-care product, including moisturizing properties, relief of unpleasant sensations, and preservation of the cosmetic appearance of the tattoo. For the sun-care, it was shown that its application supported maintaining the skin barrier of tattooed skin, while keeping it hydrated. Conclusion: The 2.5% dexpanthenol-containing wash and sun-care products are well tolerated and appreciated by tattooed subjects. Hence, they represent valid options for tattoo aftercare in line with current recommendations and practice.
... Dexpanthenol is well absorbed when applied topically to the skin and rapidly converted to pantothenic acid [5][6][7]. The latter is a coenzyme A constituent and essential for the physiological function of epithelia [8,9]. ...
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With the availability of new technologies, the number of subjects undergoing medical and cosmetic interventions is increasing. Many procedures (e.g., ablative fractional laser treatment) resulting in superficial/minor wounds require appropriate aftercare to prevent complications in wound healing and poor cosmetic outcome. We review the published evidence of the usefulness of topical dexpanthenol in postprocedure wound healing and the associated mechanisms of action at the molecular level. A search in the PubMed and Embase databases was performed to query the terms dexpanthenol, panthenol, superficial wound, minor wound, wound healing, skin repair, and postprocedure. Search results were categorized as clinical trials and in vitro studies. In vitro and clinical studies provided evidence that topically applied dexpanthenol promotes superficial and postprocedure wound healing. Latest findings confirmed that dexpanthenol upregulates genes that are critical for the healing process. The gene expression data are of clinical relevance as evidenced by prospective clinical studies indicating that topical dexpanthenol accelerates wound healing with rapid re-epithelialization and restoration of skin barrier function following skin injury. It can therefore be inferred that topical dexpanthenol represents an appropriate and state-of-the-art treatment option for superficial postprocedure wounds, especially when applied early after the superficial skin damage.
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Wound healing is a dynamic process initiated in response to injury. There are many factors that have detrimental effects on the wound healing process. Numerous studies have been conducted for improving wound healing processes. Dexpanthenol is widely used to accelerate wound healing. Sucralfate is used for the treatment of peptic ulcers. We aimed to compare the efficacy of topical Dexpanthenol and Sucralfate in an experimental wound model in rats via histopathological examinations and immune histochemical determinations, as well, to evaluate their effects on EGF levels. Three different groups were formed: the Control Group, the Dexpanthenol Group and the Sucralfate Group. Full‐thickness skin wounds were created on the back of each rat and isotonic saline was applied to the wounds of the rats in the control group, Bepanthol® cream was applied in Dexpanthenol Group and 10% Sucralfate cream was applied in Sucralfate Group, once a day. On the 7th, 14th and 21st days the wounds were measured and seven rats from each group were sacrificed and the wounds were excised for histopathological examination. Sucralfate increased wound healing rates by increasing neovascularization, fibroblast activation, reepithelialization and collagen density, as well as dexpanthenol. Our study revealed that the dexpanthenol and sucralfate groups were better than the control group in terms of their effects on wound healing, however there was no statistically significant difference among these two groups. Sucralfate improves EGF expression in skin wounds and has positive results on skin wound healing comparable to dexpanthenol.
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Many studies have demonstrated beneficial health effects of topical antioxidant application; however, the underlying mechanisms are not well understood. To better understand the protective mechanism of oxogenous anti-oxidants, it is important to clarify the physiological distribution, activity and regulation of antioxidants. Also, the generation of ROS by the resident and transient microbial flora and their interaction with cutaneous antioxidants appears to be of relevance for the redox properties of skin. Our studies have demonstrated that alpha-tocopherol is, relative to the respective levels in the epidermis, the major antioxidant in the human SC, that alpha-tocopherol depletion is a very early and sensitive biomarker of environmentally induced oxidation and that a physiological mechanism exists to transport alpha-tocopherol to the skin surface via sebaceous gland secretion. Furthermore, there is conclusive evidence that the introduction of carbonyl groups into human SC keratins is inducible by oxidants and that the levels of protein oxidation increase towards outer SC layers. The demonstration of specific redox gradients within the human SC may contribute to a better understanding of the complex biochemical processes of keratinization and desquamation. Taken together, the presented data suggest that, under conditions of environmentally challenged skin or during prooxidative dermatological treatment, topical and/or systemic application of antioxidants could support physiological mechanisms to maintain or restore a healthy skin barrier. Growing experimental evidence should lead to the development of more powerful pharmaceutical and cosmetic strategies involving antioxidant formulations to prevent UV-induced carcinogenesis and photoaging as well as to modulate desquamatory skin disorders.
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Pantothenic acid is essential to normal epithelial function. It is a component of coenzyme A, which serves as a cofactor for a variety of enzyme-catalyzed reactions that are important in the metabolism of carbohydrates, fatty acids, proteins, gluconeogenesis, sterols, steroid hormones, and porphyrins. The topical use of dexpanthenol, the stable alcoholic analog of pantothenic acid, is based on good skin penetration and high local concentrations of dexpanthenol when administered in an adequate vehicle, such as water-in-oil emulsions. Topical dexpanthenol acts like a moisturizer, improving stratum corneum hydration, reducing transepidermal water loss and maintaining skin softness and elasticity. Activation of fibroblast proliferation, which is of relevance in wound healing, has been observed both in vitro and in vivo with dexpanthenol. Accelerated re-epithelization in wound healing, monitored by means of the transepidermal water loss as an indicator of the intact epidermal barrier function, has also been seen. Dexpanthenol has been shown to have an anti-inflammatory effect on experimental ultraviolet-induced erythema. Beneficial effects of dexpanthenol have been observed in patients who have undergone skin transplantation or scar treatment, or therapy for burn injuries and different dermatoses. The stimulation of epithelization, granulation and mitigation of itching were the most prominent effects of formulations containing dexpanthenol. In double-blind placebo-controlled clinical trials, dexpanthenol was evaluated for its efficacy in improving wound healing. Epidermal wounds treated with dexpanthenol emulsion showed a reduction in erythema, and more elastic and solid tissue regeneration. Monitoring of transepidermal water loss showed a significant acceleration of epidermal regeneration as a result of dexpanthenol therapy, as compared with the vehicle. In an irritation model, pretreatment with dexpanthenol cream resulted in significantly less damage to the stratum corneum barrier, compared with no pretreatment. Adjuvant skin care with dexpanthenol considerably improved the symptoms of skin irritation, such as dryness of the skin, roughness, scaling, pruritus, erythema, erosion/fissures, over 3 to 4 weeks. Usually, the topical administration of dexpanthenol preparations is well tolerated, with minimal risk of skin irritancy or sensitization.
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The aim of this pilot study was to attempt to define, by a multi-parametric approach, markers adapted to evaluate wound healing and to assess the healing action of dexpanthenol by comparing the effect of Bepanthen® Ointment (5% dexpanthenol) to that of its excipient. This was an intra-individual, double blind study on five burnt patients, using skin graft donor sites as a wound healing model. The product and excipient were each applied to a skin graft donor site for 60 days. A neighbouring healthy skin zone served as a control reference. Biometrological studies (microcirculation, temperature and cutaneous suppleness measurements), histological and clinical analyses, as well as patient's self-assessment, were performed after 14 and 60 days of treatment. The results obtained on D14 showed a relative increase of non-inflammatory origin in the microcirculation and temperature with Bepanthen® Ointment, compared to its excipient, as well as a more important increase in cutaneous suppleness with dexpanthenol. These results, showing more effective healing with Bepanthen® Ointment, were confirmed by a surgeon's clinical evaluation and by patient's self-assessment. The parameters analysed during this study appeared to be reliable markers of a well-healed wound.
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Bepanthen® Ointment is a water in oil emulsion containing 5% dexpanthenol, used widely in wound healing. The aim of this study was to carry out a clinical and biometrological comparison, as well as a patient assessment, of the quality of wound healing after treatment with either Bepanthen® Ointment (5% dexpanthenol) or its vehicle (Bepanthen® Ointment without dexpanthenol). The model used was the graft-donor site in burns patients. This was a controlled phase IV trial, conducted in the intra- individual made and double-blind in 35 patients. The product and the vehicle were each applied twice a day for 14 days to a site from which skin grafts had been removed, immediately after epidermization of the wound. An adjacent area of healthy skin served as control. After 7 and 14 days of treatment, a clinical examination, noninvasive biometrological measurements of microcirculation, temperature and biomechanical properties, as well as a self-assessment by the patients were carried out. Analysis of the data reveals that skin parameters tended to return to normal sooner with Bepanthen® Ointment than with the vehicle alone. From the seventh day onward the clinician noted that the skin was significantly more hydrated (clinical score + 0.5; p = 0.05) and tended to regain the color and firmness (greater suppleness) of healthy skin. Patient assessment on D7 pointed to greater comfort in the area treated with Bepanthen® Ointment, with, in particular, a strong tendency for pruritus to diminish by comparison with the area treated with the vehicle (score -0.6; p = 0.06) as well as a tendency to fewer dragging pains and functional impairment. Activation of skin microcirculation was observed with both products on D7 of treatment. On D14 of treatment the microcirculation showed a tendency to decrease far more quickly with Bepanthen® Ointment than with the vehicle (-9.4%; p = 0.07), probably resulting from a more rapid regression of the inflammatory phase associated with healing. Cutaneous tolerance of both products was excellent. The consistency of the results shows that Bepanthen® Ointment could promote the quality of wound healing as well as patient comfort with excellent tolerance and acceptability. The results of this study have shown the ability of the protocol employed to quantify the progress of superficial wound healing, as well as the reliability of the graft-donor site wound-healing model.
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Zusammenfassend können wir also die Feststellung machen, daß Panthenol von der Haut gut resorbiert wird. Die Resorptionsdynamik läßt darauf schließen, daß Panthenol auch von den gefäßführenden Hautschichten aufgenommen wird und zur vasalen Resorption gelangt. In den Corium-Schichten gelangtes Panthenol wird auch von den Haut-Anhangs-Gebilden einschließlich Haarwurzeln aufgenommen.
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Dexpanthenol-containing creams have been widely used for treatment of lesions (superficial wounds) of the skin and mucous membranes. Dexpanthenol is converted in tissues to pantothenic acid, a component of coenzyme A. Coenzyme A catalyses early steps in the synthesis of fatty acids and sphingolipids which are of crucial importance for stratum corneum lipid bilayers and cell membrane integrity. In the present study, the effects were examined of a dexpanthenol-containing cream on skin barrier repair, stratum corneum hydration, skin roughness, and inflammation after sodium lauryl sulphate (SLS)-induced irritation. Irritation was induced by application of SLS in patch test chambers. The dexpanthenol-contaming cream or the vehicle were applied twice daily and barrier repair, hydration, roughness, and inflammation of the skin were determined by using biophysical methods. Significantly accelerated skin barrier repair was found in treatments with the dexpanthenol-containing cream (verum) compared with vehicle-treated (placebo) or untreated skin. Both verum and placebo showed an increase in stratum corneum hydration, but significantly more so with the dexpanthenol-containing cream. Both creams reduced skin roughness, but again the verum was superior. The dexpanthenol-containing cream significantly reduced skin redness as a sign of inflammation in contrast to the vehicle, which produced no effect. Treatment with a dexpanthenol-containing cream showed significantly enhanced skin barrier repair and stratum corneum hydration, while reducing skin roughness and inflammation.
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In rat gastrocnemius muscle, the concentrations of glycolytic fuels, intermediates and end-products; Krebs cycle intermediates and related free amino acids; ammonia; energy store and mediators; and the energy charge potential were evaluated in normoxia or after repeated, alternate hypoxic and normoxic exposures (12 hr of hypoxia daily; for 5 days) with or without treatment with hopantenate (HOPA). Furthermore, in the crude extract and/or mitochondrial fraction the maximum rate (Vmax) of some muscular enzymes related to the anaerobic glycolytic pathway; the tricarboxylic acid cycle; and the electron transfer chain were evaluated. Hopantenate was administered daily at the dose of 250 mg.kg-1 i.p., for 5 days, 30 min before the beginning of the experimental normobaric hypoxia. The biochemical adaptation to intermittent normobaric hypoxic-normoxic exposures was characterized by the decrease of the muscular concentrations of citrate, alpha-ketoglutarate and glutamate, in absence of changes in the Vmax of the muscle enzymes related to energy transduction. In gastrocnemius muscle from hypoxic rats, by HOPA treatment, both citrate and alpha-ketoglutarate maintained normal values, aspartate decreased, while glutamate remained reduced to subnormal values. In the muscle from hypoxic animals, by hopantenate treatment the Vmax of the mitochondrial enzymes tested (citrate synthase, malate dehydrogenase, total NADH cytochrome c reductase, cytochrome oxidase) decreased in comparison with both hypoxic and normoxic untreated animals. This behaviour could be tentatively related to a mitochondrial sparing action concomitant with an intervention of the glutamate group of amino acids, even if the results do not allow a clear interpretation of the mechanism of HOPA action.
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Enzymatic oxidation of pantothenylalcohol to Pantothenic acid by rat liver extract was demonstrated. The enzyme responsible to the first step of the oxidative reactions was highly purified from rat liver, and identity of the enzyme with liver alcohol dehydrogenase (alcohol: NAD oxidoreductase, EC 1.1.1.1) was evidenced.
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Background/aims: The aim of this study was to determine the capability and the analytical quality of three different in vivo, non-invasive, quantitative methods for measuring skin hydration: two innovative methods that have been used for more than eight years – nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR-S) and transient thermal transfer (TTT) – and the more widely used and conventional corneometry. Methods: The work presented evaluated the capability and precision, as well as cutaneous exploration depths, of the three methods. Experiments were carried out in vivo following the hydration, in kinetic terms, induced by topic application of reference moisturizing products. Spatio-temporal efficacy of a lipolotion was also studied by the TTT method. Cases of xerotic skin were studied with TTT and corneometry. Results: The results obtained showed better repeatability and reproducibility with the TTT and NMR-S methods than with corneometry. NMR-S is one of the only direct hydration measurement methods. It measures skin hydration down to the outer dermis with high precision. It is indicated for products having an action down to the deep cutaneous layers. By changing thermal power parameters, the TTT method can determine hydration to the outer, middle or deep epidermal layers. It is, therefore, possible to track the penetration of products in various layers of the epidermis. The small size of the probe enables the hydration measurement of skin sites (lips, eyelids) that were not, up to now, measurable with the two other methods. Corneometric investigations are restricted to the surface of the horny layer; measurements are easy and rapid but influenced by the composition of products applied to the skin and their phases: aqueous, oily or ionic. The xerotic skin study highlights the importance of exploration in different layers of the epidermis, as dehydration concerns not only the upper layers of the epidermis but also the medial and deep layers. With the TTT method, it has been possible to highlight the penetration dynamics of a lipolotion with, initially, an increase in the hydration in the outer epidermis, followed 3 h later by a transfer from the outer to the middle epidermis. Conclusion: NMR-S, TTT and corneometry represent three possible ways to assess skin hydration. Because they explore different cutaneous depths, they are more complementary than competitive. Transient thermal transfer, although a semi-direct method, is a precise, informative, and innovative solution to evaluate skin hydration at different epidermal depths and sites.