pH-Wert in der Hautpflege

pH

¹Mit Organellen werden die inneren Strukturen („Organe“) der Zelle bezeichnet, die von einer Membran umgeben sind und die verschiedene Funktionen erfüllen. Beispiele für Organellen sind der Zellkern, der die DNA enthält (pH-Wert im Inneren: 7,1–7,3), und die Mitochondrien, die den Großteil der Zellenergie (ATP) produzieren (der pH-Wert in menschlichen Mitochondrien beträgt 7,8–8,0 in der Matrix bzw. 7,0–7,4 im Zwischenraum zwischen den äußeren und inneren Membranen).

pH – kurze Darstellung der wissenschaftlichen und technischen Grundlagen

Der pH-Wert einer Lösung ist, wie bereits erwähnt, eine Messgröße für den Säuregrad oder die Alkalität – bzw. genauer gesagt, des negativen dekadischen Logarithmus der Konzentration der Lösung oder, noch präziser, der Aktivität (a)² af hydrogen-ioner (H⁺). Dette skrives som følger: 

pH = -log(a_H) ≈ -log([H⁺])

Zumeist wird der Begriff H⁺ (hydrogen-ion), men reelt vil man ikke have frie H⁺-Ionen in einer wässrigen Lösung, da die H⁺-Ionen mit dem Wasser H₂O reagieren und H₃O⁺bilden, das als Hydronium- oder Oxoniumion bezeichnet wird.

Die pH-Skala reicht von 0 bis 14³ og da pH er logaritmisk (10-talslogaritmen) har værdien ikke nogen enhed og hver pH værdi repræsenterer en 10-folds forskel i H⁺-Ionenkonzentration. Eine Lösung mit einem pH-Wert von 5,0 hat folglich die zehnfache Konzentration an H⁺-ioner i forhold til en opløsning med pH 6,0.
Ähnlich wie H⁺ for syre-niveau har man OH^- (hydroxid-ion) for base-niveau⁴ - balancen mellem disse to ioner er afgørende for den vandige opløsnings pH. En lav pH angiver en relativ høj koncentration af H⁺ og lav koncentration af OH^-hin. Mit steigendem pH-Wert nimmt die Konzentration von H⁺ falde, og koncentrationen af OH^- stige. Ved pH 7.0 vil koncentrationen af disse ioner være lig hinanden (det er situationen ved helt rent vand) og ved pH over 7,0 vil koncentration af OH^- overstige koncentrationen af H⁺.

Um zu verstehen, woher H⁺ og OH^- kommer fra må man forstå hvordan syrer og baser fungerer. Meget kort er en syre et stof, som kan afgive en (eller flere) hydrogen-ioner, mens en base er et stof, som kan optage et (eller flere) hydrogen-ioner.
Hvor let syren afgiver sit hydrogen er et udtryk for hvor stræk syren er – jo lettere den afgiver hydrogenet, jo stærke er syren. Og ligeså for basen – jo lettere den optager et hydrogen, jo stærkere er basen.

Die Reaktion, bei der eine Säure Wasserstoff (H⁺), kaldes en dissociations-reaktion og ser således ud:

HA ⇌ H⁺ + A^-

Dabei steht HA für eine Säure, H⁺ er den afgivne hydrogen-ion, A^- betegner den såkaldte korresponderende base (syreresten) og ⇌ angiver, at det er en reaktion, som kan gå begge veje.
Man har således et syre-base-par. For sådanne syre-base par gælder det, at en stærk syres korresponderende base er relativt svag og ligeså er en stærk bases korresponderende syre relativ svag, mens en svag syres korresponderende base også er relativt svag og ligeså for den svage base har den en korresponderende svag syre.
Eine Lösung einer Säure (oder Base) bildet somit ein Gleichgewicht zwischen der Säureform (HA) und der Dissoziation zu H⁺ og den korresponderende base, A⁵.
Dieses Gleichgewichtsverhältnis zwischen der Konzentration der dissoziierten Form (H+ und A-) und der Säureform (HA) ist ein einheitenloser Wert und wird als Dissoziationskonstante der Säure bezeichnet und angegeben mit K_a⁶. K_a stiger parallelt med styrken af syren.  

²Die gängige Bezeichnung zur Beschreibung des pH-Werts ist die Konzentration der Wasserstoffionen [H⁺], genau genommen handelt es sich jedoch um die Aktivität der H⁺ ioner. I praksis er det næsten det samme.

³In besonderen Fällen mit einer hohen Konzentration an sehr starken Säuren oder starken Basen kann der pH-Wert unter 0 bzw. über 14 liegen.

⁴Genau wie beim pH-Wert gibt es auch die weniger gebräuchliche Maßeinheit pOH, die ebenfalls den negativen Logarithmus der OH-Ionenkonzentration angibt, womit der Basen-/Alkaligehalt der Lösung bestimmt wird.

⁵Dies ist eine temperaturabhängige Reaktion und stellt als solche zudem ein schwaches Puffersystem (mit geringer Kapazität) dar.

⁶Andere Bezeichnungen für die Dissoziationskonstante sind die Gleichgewichtskonstante und die Säurekonstante. Das kleine „a“ in K_a står of ”acid” og således ser man af og til i dansk litteratur at betegnelsen ”K_s“ verwendet, wobei „s“ für „Säure“ steht.

Die Stärke der Säure

Wie beim pH-Wert wird dieser Wert in der Regel in den „handlicheren“ und ebenfalls einheitenlosen pK_a, som kaldes syrestyrkeeksponenten og meget lig pH er defineret som den negative ti-tals-logaritme af syrestyrkekonstanten: 

pK_a = -log(K_a)

Anhand des pK_a-Werts lassen sich Säuren wie folgt in starke, mittelstarke, schwache und sehr schwache Säuren kategorisieren:

• pK_a ≤ 0: Stærk syre
• 0 < pK_a ≤ 4: Middelstærk syre
• 4 < pK_a ≤ 10: Svag syre
• pK_a > 10: Meget svag syre

Bei einer schwachen Säure in einer wässrigen Lösung liegen die meisten Moleküle in der Säureform (HA) vor. Umgekehrt enthält eine Lösung mit einer starken Säure hauptsächlich die dissoziierte Form (H⁺ og A^-), sodass die Konzentration von H⁺ være høj i opløsningen og dermed vil pH være lav.

Das Wassermolekül selbst ist ein sogenannter Ampholyt, das heißt, es ist sowohl eine sehr schwache Säure als auch eine sehr schwache Base – sein pK_a er 7,0. Syre-base-reaktionen for vand ser således ud, hvor to vand-molekyler reagerer og hhv. afgiver og modtage en H⁺-Ion abgeben und aufnehmen – die Reaktion kann aber auch andersherum ablaufen:

2 H₂0 ⇌ H₃O⁺ + OH^-

Da es sich um eine sehr schwache Säure und zugleich eine sehr schwache Base handelt, wird nur ein sehr kleiner Teil in H₃O⁺ og OH^-dissoziiert. Bei völlig reinem Wasser sind 10^-7 (= 0,0000001 = en ti milliontedel) af H₂O-molekylerne, som er dissocieret og herfra får man at neutral pH er 7:

pH = -log (10^-7) = 7

Für das Verhältnis zwischen pH und pK_a udtrykkes ved Henderson-Hasselbalch-ligningen, som også kaldes buffer-ligningen. Denne ligning er en tilnærmelse og indeholder nogle antagelser. Den er ikke så akkurat ved stærke syrer og baser og medtager ikke vands egne syre-base-egenskaber. Henderson-Hasselbalch-ligningen er som følger:

pH = pK_a + log [A^-]/[HA]

Daraus ergibt sich, dass der pH-Wert einer Säure- (oder Basen-) Lösung dem pK_a adderet med logaritmen til koncentrationen af den korresponderende base divideret med koncentrationen af syren. Hvis koncentrationen af den korresponderende base og koncentrationen af syren er lige store, vil pH af opløsningen være lig med syrens pK_a-Wert der Säure. Diese Gleichung wird auch als Puffergleichung bezeichnet, da sie hauptsächlich zur Berechnung von Puffersystemen verwendet wird. Diese Gleichung dient zum Beispiel dazu, den pH-Wert eines Puffersystems zu schätzen und die Konzentration der Säure und der korrespondierenden Base zu berechnen, wenn bekannt der pH-Wert und der pK_a.

Puffersysteme

Daraus ergibt sich, dass der pH-Wert einer Säure- (oder Basen-) Lösung dem pK_a adderet med logaritmen til koncentrationen af den korresponderende base divideret med koncentrationen af syren.

Wenn die Konzentration der korrespondierenden Base und die Konzentration der Säure gleich sind, entspricht der pH-Wert der Lösung dem pK_a-Wert der Säure. Diese Gleichung wird auch als Puffergleichung bezeichnet, da sie hauptsächlich zur Berechnung von Puffersystemen verwendet wird. Diese Gleichung dient zum Beispiel dazu, den pH-Wert eines Puffersystems zu schätzen und die Konzentration der Säure und der korrespondierenden Base zu berechnen, wenn bekannt der pH-Wert und der pK_a.

Ein Puffersystem besteht aus einer (in der Regel relativ schwachen) Säure und der korrespondierenden Base (oder aus einer relativ schwachen Base und der korrespondierenden Säure) und dient dazu, den pH-Wert innerhalb eines relativ engen Bereichs zu erhalten, obwohl dem System eine Säure oder eine Base zugeführt wird – ein Puffersystem wirkt folglich als „pH-Puffer“ mit einer bestimmten Kapazität. Die Kapazität bezeichnet die Menge an Säure oder Base, die dem System zugeführt werden kann, ohne dass sich der pH-Wert wesentlich verändert. Diese Kapazität hängt in erster Linie von der Konzentration der Säure und der korrespondierenden Base sowie dem pH-Wert der Lösung ab. Die Kapazität ist dann am höchsten, wenn die Konzentration der Säure und der korrespondierenden Base annähernd gleich sind und der pH-Wert der Lösung nahe dem pKa-Wert der Säure liegt – generell ist die Kapazität im pH-Bereich pK_a-Wert der Säure liegt – generell ist die Kapazität im pH-Bereich pK_a ± 1.

Buffersystemer virker ved, at den svage syre og den korresponderede base kan reagere med den syre (H⁺) und/oder Base (OH^-) reagieren können, wodurch das hinzugefügte H⁺ eller OH^-„neutralisiert“ wird, sodass sich der pH-Wert nicht wesentlich ändert. Wenn die Kapazität überschritten wird, z. B. durch Zugabe von so viel Säure, dass alle korrespondierenden Basen in der Lösung aufgebraucht sind, um mit der zugegebenen Säure zu reagieren, sinkt der pH-Wert relativ abrupt – und umgekehrt, wenn mehr Basen zugegeben werden, als das Puffersystem aufnehmen kann (weil die Säure im Puffersystem aufgebraucht ist), dann steigt der pH-Wert relativ abrupt.

In der Praxis wird ein Puffersystem in der Regel hergestellt, indem eine Säure (oder Base) mit einem geeigneten pK_a i forhold til den pH, man gerne vil have og tilsætte en tilsvarende mænge af den korresponderende base i form af saltet af syren (eller hvis man har en base, vil man tilsætte den tilsvarende mængde af den korresponderende syre).

Buffersystemer i praksis

Beispiel für ein Puffersystem (ein Säure-Basen-Paar) ist Acetic acid (Essigsäure) und Sodium Acetate (Natriumsalz der Essigsäure). Acetic acid weist einen pK_a på 4,7 og således vil dennes bufferkapacitet være højest i pH-intervallet 3,7-5,7.
In Kosmetika wird z. B. häufig Citric acid (Zitronensäure) verwendet, welches eine trivalente Säure ist (drei H-Atome freisetzen kann) und somit drei pK_a-Werte aufweist, nämlich 3,1, 4,8 und 6,4, was einen relativ breiten und kosmetisch relevanten pH-Bereich abdeckt.

Die pH-Messung von wässrigen Lösungen⁷ kan udføres via forskellige metoder og disse metoder kan give små forskelle i værdien og man bør derfor være opmærksom på målemetoden, hvis man sammenligner pH-værdier. De mere tekniske detaljer om hvordan pH måles og de usikkerheder man skal tage højde for ved forskellige målemetoder og de matematiske formler bag, vil ikke blive gennemgået grundigt her⁸.

En af de mindre præcise metoder, som mange nok kender fra skolen, er pH-måling med syre-base-indikator. Det kan være en indikatorvæske eller indikator-papir (pH-strips) som har imprægneret indikatorvæske. Disse vil ændre farve afhængig af pH i den væske de kommer i kontakt med og således kan pH aflæses visuelt ved at sammenligne med en farveskala eller mere præcist via kolorimetri (kvantitativ farvemåling).

I dag anvendes ofte et pH-meter, som er et elektronisk instrument med en ion-selektiv glaselektrode og en reference-elektrode, som dyppes ned i opløsningen, der skal måles. Ved kontakt med en vandig opløsning vil der dannes et elektrisk potentiale over den ion-sensitive elektrode, som er afhængig af hydrogen-ion-koncentrationen og dermed pH. Reference-elektrodens potentiale varierer ikke og er indstillet ved at have kalibreret pH-metret i forvejen, og dermed kan instrumentet lave en kvantitativ sammenligningen mellem de elektriske potentialer over de to elektroder og derudfra udregne pH.
Det er vigtigt at kalibrere et pH-meter jævnligt for at være sikker på at det måler præcist. Der behøver ikke være meget vand for at måle pH og dermed kan pH af overflader såsom huden også måles med fx et pH-meter med en flad elektrode (og evt. en smule helt ren vand). Men da sådanne elektroder er relativt store vil man måle pH over et vist areal og det er dermed ikke muligt at måle pH-forskellige på cellulært eller sub-cellulært niveau. Dertil skal bruges andre og mere komplicerede metoder såsom Fluorescence lifetime imagin microscopy.

⁷pH kan også måles på ikke-vandholdige substanser, men det er lidt anderledes.

⁸Mehr über diese Fachthemen können zum Beispiel in diesen Artikeln nachgelesen werden: Buck, R. et. al. Measurement of pH. Definition, standards, and procedures (IUPAC Recommendations 2002). Pure and Applied Chemistry, 2002, 74(11), 2169–2200 und Zulkarnay, Z et. al. An Overview on pH Measurement Technique and Application in Biomedical and Industrial Process. 2015, 2nd International Conference on Biomedical Engineering (ICoBE), Penang, Malaysia, March 2015, pp. 1–6.

pH-Wert und Haut – Struktur und Bestandteile der Haut

Inden man fordyber sig i hudens pH, er det nyttigt at have en god forståelse for, hvordan huden er opbygget. Dette er i sagens natur et komplekst emne, som kan belyses fra mange forskellige vinkler. Her vil fokus første være på den grundlæggende opbygning af hudens lag – primært epidermis – og derefter på de komponenter, som menes at have betydning for hudens pH.

Die Haut besteht aus drei Hauptschichten⁹: Nederst er subcutis (underhuden) – også kaldet hypodermis, som primært består af fedt og bindevæv.
I midten er dermis (læderhuden), som især består af bindevæv og heri er fx nerve-ender, blodårer, hårsække, talgkirtler og svedkirtler indlejret.
Yderst er epidermis (overhuden), som består af flere lag. Nederst er stratum basale, som er et enkelt cellelag af bl.a. melanocytter, udifferentierede keratinocytter og stamceller, der hele tiden danner nye keratinocytter (celler).

Disse keratinocytter migrerer udad og danner efterhånden de andre epidermale lag, som er: Stratum spinosum, stratum granulosum, stratum lucidum og endelig yderst er der stratum corneum (SC), som er ca 10-30 µm tykt.
Das Stratum basale, das Stratum spinosum und das Stratum granulosum enthalten lebende Zellen und werden als lebensfähiger (vitaler) Teil der Epidermis bezeichnet, während das Stratum lucidum¹⁰ og stratum corneum består af døde celler og kaldes den ikke-levedygtige (non-viable) del af epidermis – men der foregår stadig mange forskellige kemiske processer i disse lag.
Det er vigtigt at vide, at der i huden findes mange forskellige kommunikationsveje og interaktioner mellem keratinocytter, immunceller og mikroorganismer på huden, som kan indvirke på forskellige funktioner i huden såsom opretholdelsen af hudbarriererne.

Wenn es um die Hautbarriere und den pH-Wert der Haut geht, ist die äußere Schicht der Epidermis, das Stratum corneum, besonders interessant.

Das Stratum corneum besteht aus mehreren Schichten (in der Regel 15 bis 25) meist abgestorbener, flacher Keratinozyten, die Korneozyten genannt werden. Diese sind in eine interzelluläre, lipidreiche Matrix aus stark organisierten Lipiden eingelagert, die ein entscheidendes Element der Hautbarriere darstellen. Diese Struktur des Stratum corneum wird oft mit einem Mauerwerk aus Ziegeln (Korneozyten) und Mörtel (interzelluläre Lipidstruktur) verglichen. Das Stratum corneum stößt kontinuierlich einen Teil seiner Oberfläche ab, damit sich die Haut erneuern kann – dieser Prozess wird „Desquamation“ (Abschuppung) bezeichnet und verläuft in der Regel sehr reguliert.

Alleryderst er huden ”befolket” af forskellige mikroorganismer – hudens mikrobiota – som på mange måder har vist sig at være meget interessant i forhold til hudens funktioner og kvaliteter.
Corneocytterne i stratum corneum er flade celler, som primært indeholder keratin filamenter, forskellige enzymer og vand. Omkring corneocytterne er der et særligt cellehylster kaldet ”the cornified cell envelope”, som primært består af tværbundne proteiner såsom filaggrin, loricrin og involucrin, som sammen danner en meget svært opløseligt og stabil struktur. Bundet til disse proteiner er et enkelt lag af lipider bestående primært af langkædede ceramider – dette lag kaldes ”the lipid envelope”.
Dette lag danner vigtige interaktioner med det intercellulære lipid lag mellem corneocytterne.

Et par andre vigtige strukturer mellem corneocytterne er corneodesmosomerne, som består af forskellige proteiner og holder sammen på cellerne i stratum corneum; og de såkaldte tights juctions, der også består af proteiner og medvirker i barrierefunktionen.

Die interzellulären Lipide¹¹ udgør ca. 15 % af vægten af stratum corneum og er primært ceramider (ca. 50%), kolesterol (25-30 %) frie fedtsyrer (10-15 %); kolesterol estere (ca. 10 %), kolesterol sulfat (2-5 %) og kun meget lidt phospholipider, hvilket er i modsætning til de andre lag af epidermis og dermis, hvori phospholipider udgør en betragtelig del af lipiderne.
Den primære kilde til disse intercellulære lipider er de såkaldte ”lamellar bodies”, som er ovale sekretoriske organeller placeret intracellulært i de levedygtige keratinocytter i primært stratum granulosum, der kan udskille fx lipider ud af cellen.
Ud over at udskille lipider såsom phospholipider, glucosylceramider og kolesterol, der kommer til at danne det velorganiserede intercellulære lipid-rige matrix udskiller disse ”lamellar bodies” også visse enzymer såsom lipid hydrolaser, lipaser, proteaser og visse enzymhæmmende proteiner og antimikrobielle peptider såsom beta-defensiner og cathelicindiner.

Derfor er disse organeller særdeles vigtig for både hudens permeabilitetsbarriere og mikrobielle barriere.

⁹Eine Illustration des Hautaufbaus ist auf dieser Website bei der Beschreibung von Glycerin zu finden.

¹⁰Stratum Lucidum findes normalt kun i hud med en tyk epidermis (såsom håndflader og fodsålerne) og består af 2-5 cellelag af flade primært døde keratinocytter indeholdende stoffet eleidin, som er en forløber for keratin.

¹¹Werden auch als extrazelluläre Lipide bezeichnet.

Der pH-Wert und die Haut – der niedrige pH-Wert der Hautoberfläche

Oberhalb der ca. 10 bis 30 µm dicken Schicht des Stratum corneum sinkt der pH-Wert von 7,0 bis 7,4 im Rest der Haut auf einen viel niedrigeren pH-Wert an der Oberfläche, der wiederum je nach Körperteil etwas variieren kann. Zumeist liegt der pH-Wert an der Oberfläche der Haut jedoch bei etwa 5,0. Dies entspricht einem sehr großen Unterschied von 2 Einheiten im pH-Wert (d. h. etwa die 100-fache H⁺ på overfladen i forhold til blot ca. 10-30 µm længere nede i huden. Denne gradient er bl.a. blevet studeret på alm sund hud og sammenlignet med to forskellige former for ichthyosis¹² (fiskeskælshud).
Bei diesen Untersuchungen wurde mit einem pH-Messgerät der pH-Wert an der Oberfläche gemessen und anschließend das Stratum corneum mit Hilfe von Klebestreifen nach und nach bis zum Stratum granulosum abgetragen (diese Klebestreifentechnik ist sehr verbreitet und wird „Tape Stripping“ genannt). Zwischen jedem zehnten Klebestreifen wurde der pH-Wert gemessen. Auf diese Weise konnte eine Kurve erstellt werden, die zeigt, wie sich der pH-Wert verändert, je tiefer man in das Stratum corneum vordringt. Dabei wurde festgestellt, dass die Kurve bei gesunder Haut von etwa 4,5 an der Oberfläche bis etwa 7,1 im Stratum granulosum verlief und der pH-Wert in der Mitte des SC bei etwa 5,4 lag. Folglich ist die pH-Veränderung in der tieferen Hälfte des Stratum corneum drastischer, wo die Struktur auch kompakter ist. In diesem Bereich arbeiten viele pH-abhängige Enzyme.

Einige ähnliche Studien haben gezeigt, dass der pH-Wert in den äußersten Schichten des Stratum corneum etwas niedriger liegt als an der Oberfläche, und dass der pH-Wert mit jeder weiteren Schicht zunimmt und im Stratum granulosum schließlich etwa 7,0 bis 7,4 beträgt.

'Säureschutzmantel'

Dieses Phänomen, dass die Oberfläche der Haut deutlich saurer ist als der Rest der Haut, wird als Säureschutzmantel (auf Englisch „acid mantle“) bezeichnet. Dieser Begriff wurde 1928 von zwei Wissenschaftlern geprägt und wird seither verwendet, auch wenn „Mantel“ wahrscheinlich nicht der treffendste Begriff ist. Damals glaubte man, dass der niedrige pH-Wert die Funktion hat, vor mikrobiellen Infektionen zu schützen, aber inzwischen hat sich gezeigt, dass dieser Faktor eine weitaus wichtigere Bedeutung hat.

Syrekappen kan beskrives som en naturlig blanding af forskellige stoffer såsom frie fedtsyrer, aminosyrer og andre små syrer, som sørger for at overfladen og de yderste lag af stratum corneum har en relativt lav pH. Dette vil blive beskrevet nærmere i næste afsnit. Generelt er pH på hudoverfladen mellem 4,0 og 6,0 – med nogle få undtagelser som har højere pH.

I litteraturen angives en del forskellige pH-værdier som værende normalen, men ved sammenligning bør man være opmærksom på hvor på kroppen der er målt og hvilken målemetode der er anvendt.

Et interessant studie fra 2006 viste, at hvis man udlod at påføre noget på huden på indersiden af underarmen i 24 timer ville pH i gennemsnit falde fra 5.12±0,56 til 4,93±0,45. Og det blev estimeret at hudens ”naturlig” pH på dette hudområde i gennemsnit ville være på 4,7.
Die Studie ergab zudem, dass sich Haut mit einem pH-Wert unter 5,0 im Allgemeinen in einem besseren Zustand befindet als Haut mit einem pH-Wert über 5,0. Dies wurde durch die Messung verschiedener biophysikalischer Parameter wie Barrierefunktion, Feuchtigkeitsgehalt, Schuppenbildung und Widerstandsfähigkeit gegenüber induzierten Hautirritationen (z. B. mit dem Hautreizstoff Sodium Lauryl Sulfate) nachgewiesen. Des Weiteren wurde beobachtet, dass die „normale“ Mikrobiota der Haut besser an Haut mit einem relativ niedrigen pH-Wert anhaftet.

Der relativ niedrige pH-Wert der Hautoberfläche und der pH-Gradient im Stratum corneum haben nachweislich viele wichtige und oft miteinander in Verbindung stehende Funktionen für die Haut, die im Folgenden beschrieben werden:

• Enzymaktivitet: Mange enzymers aktivitet er afhængig af pH. Dette gælder både for visse enzymer, som medvirker til at opbygge hudbarriererne og enzymer, som medvirker til at nedbryde corneodesmosomer og dermed fremmer desquamation (der bør være i balance).
  In Bezug auf die Bildung der für die Hautbarriere wichtigen Ceramide gibt es zwei Schlüsselenzyme, die vom pH-Wert abhängig sind: ß-Glukozerebrosidase hat ein pH-Optimum von 5,6 und Acid Sphingomyelinase hat ein pH-Optimum¹³ ved 4,5. Hvis pH kommer meget over eller meget under disse værdier bliver enzym-aktiviteterne reduceret og dermed dannes færre ceramider.
  Andre pH-afhængige enzymer er fx phosphataser, phospholipaser og enzymgruppen serine protease, som bl.a. omfatter kallikrein-enzymer.
  Serine proteaser er enzymer, der nedbryder peptidbindinger i proteiner – bl.a. i de proteiner som udgør corneodesmosomerne, der binder corneocytterne sammen og dermed kan disse hæmme hudens integritet og sammenhængskraft.
  Andre serine proteaser kan inaktivere de lipid-processerende enzymer og hæmme udskillelse fra lamellar bodies og stimulere epidermal hyperproliferation (som er en faktor i fx akne). Disse serine proteaser har et pH-optimum, der er lidt højere (for mange af dem omkring pH 7).
  Så hvis hudens pH stiger er disse enzymer mere aktive og samtidig er de to nøgleenzymer til dannelsen af ceramider mindre aktive.
  
  Folglich kann ein erhöhter pH-Wert die Barrierefunktionen der Haut beeinträchtigen. Dies ist der nächste Themenbereich, bei dem der Säureschutzmantel der Haut eine Rolle spielt.

• Die Aufrechterhaltung der Hautbarriere: Die überaus wichtigen Barrierefunktionen der Haut lassen sich in verschiedene, miteinander verbundene Systeme einteilen: die physische Barriere, die chemische Barriere, die mikrobielle Barriere und die Immunbarriere.
  Samlet sørger de for at give fysisk, kemisk og biologisk beskyttelse til kroppen i forhold til udefra kommende emner og den fysisk-kemiske barriere sørger også for at kroppen ikke mister fx for meget vand.
  
  Den fysiske permeabilitetsbarriere, som også er vigtig for den kemiske og biologiske beskyttelse, består primært af komponenterne i stratum corneum i form af de hydrofile corneocytterne, emnerne som holder dem sammen og den organiserede intercellulære lipofile matrix.
  Som det fremgår ovenfor, er hudens pH afgørende for flere dele af barriere-funktionerne: Udskillelse fra lamellar bodies af både enzymer, lipider og antimikrobielle stoffer; samt aktivitetsniveauet af enzymer, som sørger for den metabolisme, der skal til for at danne de intercellulære lipider.
  
  Man mener også at pH er afgørende for organiseringen af de intercellulære lipider.
• Stratum corneums integritet – desquamationsbalancen: Der er en vigtig dynamisk balance mellem den intercellulære sammenhæng via corneodesmosomer og tight junctions og den naturlige og nødvendige nedbrydning af samme og derved desquamation.
  Auch hier spielt der pH-Wert eine wichtige Rolle – vor allem durch die Aktivität pH-abhängiger Enzyme, wie oben beschrieben wurde
• Cytokin aktivering og inflammation: Corneocytterne i stratum corneum indeholder et lager af precursors til inflammatoriske cytokiner (Pro-IL1α og proIL-1β).
  Hvis hudbarrieren forstyrres, vil pH normalt øges, hvilket vil øge aktiviteten af serine proteaser såsom kallikrein-enzymer. Aktiveringen vil medvirke til frigørelse og aktivering af cytokinerne IL-1α og IL-1β, som derefter starter en kaskade af reaktioner som medvirker til at genoprette barrieren.
  
  Således vil en midlertidig øgning i pH hjælpe til at genopbygge barrieren, men hvis pH i længere tid er for høj, kan det resultere i inflammation medieret af cytokinerne. Modsat menes en reduktion i pH at kunne medvirke til at reducere inflammation.
• Hudens mikrobiota og mikrobielle barriere: Huden har en gensidig symbiotisk relation (hvor begge har gavn af forholdet) med mikrobiotaen: Huden giver det rette miljø for visse mikroorganismer, mens disse til gengæld medvirker til hudens mikrobielle forsvar ved bl.a. at hæmme kolonisering af andre (fx patogene) mikroorganismer og hjælper også huden på andre måder.
  Den lave pH på hudens overflade medvirker til at huden er et godt medie for den ”normale” mikrobiota og har også vist sig, i sig selv at hæmme væksten af visse patogene mikroorganismer.
  Yderligere i forhold til hudens mikrobielle barriere har pH som nævnt indvirkning på frigivelsen af visse antimikrobielle stoffer såsom antimikrobielle peptider fra lamellar bodies. Også aktiviteten af disse – fx de antimikrobielle peptider såsom cathelicidin, dermicidin og desuden kationiske stoffer og nitrater, som findes i sved – er afhængig af pH og optimal ved pH 5,5.
  
  Omdannelse af stoffet nitrit, der producers af bakterier i mikrobiotaen ud fra nitrat i sved, til nitrogenoxid, sker også kun ved en svag sur pH. Nitrogenoxid udfører en række vigtige funktioner ikke kun i forhold til den mikrobielle balance på huden, men også som et intra- og ekstracellulært signalstof, som bl.a. spiller en vigtig rolle i sårheling.

¹²Die Ichthyose (Fischschuppenhaut) ist ein Oberbegriff für eine Reihe verschiedener Formen dieser Krankheit, die sich durch trockene und schuppige Haut bemerkbar macht.

¹³Beim pH-Optimum handelt es sich um jenen pH-Wert, bei dem das Enzym die höchste Aktivität aufweist.

Der pH-Wert und die Haut – endogene Mechanismen und Faktoren für den pH-Wert der Haut

De endogene mekanismer og stoffer, som opretholder den lave pH på hudens overflade og pH-gradienten i stratum corneum, er et kompliceret emne. Forskellige videnskabelige artikler lægger mere eller mindre vægt på de forskellige mekanismer og stoffer og det er således ikke helt klarlagt hvilke, der har størst betydning. Sandsynligvis påvirker de forskellige mekanismer hinanden og både mekanismerne og stofferne har nok varierende betydning i de forskellige lag af stratum corneum.
Im Hinblick auf die Stoffe, die den Säureschutzmantel bilden und somit den pH-Wert in und auf dem Stratum corneum bestimmen, wird angenommen, dass Alpha Hydroxy Acid (AHA¹⁴) såsom Lactic Acid (mælkesyre) fra fx sved og fedtsyrer fra sebum sammen med urocanic acid (UCA), pyroglutamic acid (PCA) og visse aminosyrer udgør den primære kilde til stratum corneums pH.
Aminosyrer fra nedbrydningen af proteinet filaggrin og kolesterol sulfat menes at have en vis betydning for pH i de dybere lag af stratum corneum.

Eine weitere wichtige Komponente bei der Säuerung der tieferen Schichten des Stratum corneum ist das Plasmamembranprotein NHE1, das sich in der Zellmembran von Keratinozyten befindet. Es handelt sich hierbei um einen Na⁺/H⁺ antiporter, som kan pumpe en hydrogen-ion (H⁺) aus der Zelle und gleichzeitig ein Natriumion (Na⁺) in die Zelle pumpen kann, wodurch der pH-Wert innerhalb der Zelle reguliert und der pH-Wert im interzellulären (extrazellulären) Raum verringert wird. – Genauer gesagt, wird angenommen, dass NHE1 mit einem relativ niedrigen pH-Wert extrazelluläre Mikrodomänen¹⁵ med relativ lav pH i den dybere del af stratum corneum tæt ved stratum granulosum, som ellers overordnet har en pH omkring 7.0-7.4.

Disse mikrodomæner med relativ lav pH menes at være vigtige for aktivering af de pH-afhængige enzymer, der som nævnt ovenfor sørger for at processere de lipider, som udskilles fra lamellar bodies og indgår i den barriereskabende intercellulære organiserede lipid-matrix.
Man nimmt des Weiteren an, dass NHE1 auch für die Zelldifferenzierung, z. B. von Keratinozyten, wichtig ist und bei der Wundheilung eine Rolle spielt, indem es den pH-Wert der Oberfläche der Wunde reguliert.

Auch die säurebildenden Lipide wie Cholesterinsulfat und freie Fettsäuren werden als Faktor für den pH-Gradienten des Stratum corneum angesehen. Die freien Fettsäuren können z. B. aus Phospholipiden freigesetzt werden, die von Lamellarkörperchen ausgeschieden werden. – Dieser Prozess wird von der Enzymgruppe PLA2 katalysiert, einer Gruppe von Phospholipasen, die ebenfalls pH-abhängig sind, wobei ein Optimum am leicht sauren Ende der pH-Skala liegt.

Bestimmte Aminosäuren und Aminosäurederivate wirken sich ebenfalls auf den pH-Wert des Stratum corneum aus. Im Schweiß sind beispielsweise Aminosäuren enthalten, und eine sehr wichtige Quelle dafür stellt der Abbau des Proteins Filaggrin dar.
Nedbrydningen af filaggrin resulterer bl.a. i aminosyren glutamic acid (glutaminsyre), som kan omdannes til pyroglutamic acid (PCA) og aminosyren histidin, der via enzymet histidase kan omdannes til urocanic acid (UCA).
Sowohl PCA als auch UCA tragen zur Senkung des pH-Werts bei und sind darüber hinaus feuchtigkeitsspendend – sie sind Teil der Natural Moisturising Factors (NMF)¹⁶.

Man har især studeret processerings-vejen filaggrin-histidin-urocanic acid i forhold til betydningen for pH i dyreforsøg. Disse tyder på at denne nedbrydning til UCA ikke er essentiel for pH, da andre kompensatoriske mekanismer kan tage over og sørge for nedreguleringen af pH.
 Små syrer såsom Lactic acid (mælkesyre) og Butyric acid (butansyre) menes også at nedregulere pH i stratum corneum. Disse findes fx i sved fra de ekkrine kirtler, der findes næste overalt på kroppen. Sved fra disse kirtler¹⁷ udskilles direkte til hudens overflade, har en pH på 4,0-6,8 og består primært af vand og derudover lave koncentrationer af små elektrolytter, små syrer som Lactic acid (mælkesyre), Citric acid (citronsyre), ascorbic acid (vitamin C) og urea, aminosyrer og fedtsyrer.

Melanin fra melanosomer i stratum granulosum menes også at medvirke til pH-reduktion og menes (delvist) at forklare, hvorfor mere pigmeteret hud generelt har en lavere pH (ca 0,5 pH lavere).

Endelig kan mikrobiotaen også bidrage til den relativt lave pH i overfladen af stratum corneum.

¹⁴Mehr über AHA können Sie in der Beschreibung von AHA, BHA und PHA auf dieser Website nachlesen.

¹⁵Solche Mikrodomänen können nicht mit einem pH-Messgerät mit Glaselektrode gemessen werden, daher ergeben Messungen im tieferen Teil des Stratum corneum gewöhnlich einen ungefähr neutralen pH-Wert.

¹⁶Zu NMF finden sich bei der Beschreibung von Glycerin auf dieser Website weitere Informationen.

¹⁷Der findes også aprokrine svedkirtler, som sidder i forbindelse med en hårfollikel og dermed bliver denne sved normalt blandet med sebum fra talgkirtlerne da de også har udgang i hårfollilklen. Apokrine svedkirkler findes primært i armhulen og ved genitalierne og deres sekret har en pH på 6.0-7.5 og består af vand, proteiner, kulhydrater, nogle af kroppens affaldsstoffer, lipider og steroler. Det er en relativ viskøs væske, som i sig selv er lugtfri, men nogle af disse stoffer bliver nedbrudt af mikroorganismerne på huden og metabolitterne derfra giver svedlugt.

¹⁸Grundet det relativt høje pH i fx armhulen er mikrobiotaen dér anderledes, hvilket medvirker til svedlugten der dannes fra deres metabolisme af sekretet fra de aprokrine kirtler.

¹⁹Fitzpatrick skalaen er en skala fra I til VI, som angiver hvor pigmenteret huden er og hvordan det reagerer overfor UV-belysning

²⁰PHA står for Poly Hydroxy Acid. Man kan læse mere om PHA i beskrivelsen af AHA, BHA og PHA på denne hjemmeside.

²¹TEWL er forkortelsen for Trans Epidermal Water Loss

Der pH-Wert und die Haut – exogene Faktoren für den pH-Wert der Haut

Zu den exogenen (äußeren) Faktoren gehören unter anderem, inwiefern die Haut okkludiert ist (z. B. mit Handschuhen), die Mikrobiota der Haut (die auch von endogenen Faktoren beeinflusst werden kann), klimatische Faktoren und andere Stoffe und Produkte, denen die Haut ausgesetzt wird.

Okklusion af huden øger hudens pH – det har været kendt siden 1970’erne – og dette har en række følgevirkninger.
Man har vist at efter fem dages okklusion af huden på underarmen hos raske personer steg pH fra 4,38 til 7,05, hudens mikrobiota ændrede sig markant og hudens TEWL steg med en faktor tre (forringet permeabilitetsbarriere). Også tre dages okklusion øgede pH markant og var først tilbage til normalen efter et døgn.
Hudens mikrobiota både påvirker – ved dannelse af metabolitter – og bliver påvirket af hudens pH. Der er dermed et relativt komplekst sammenspil mellem huden og mikrobiotaen på huden, som der forskes meget i.

Selbstverständlich können auch Produkte, die auf die Haut aufgetragen werden, den pH-Wert der Hautoberfläche und in einigen Fällen auch die Pufferkapazität der Haut beeinflussen. So kann beispielsweise eine klassische Seife mit einem hohen pH-Wert den pH-Wert der Haut erhöhen, und auch Produkte, die auf der Haut verbleiben (Leave-on-Produkte), können den pH-Wert und die Pufferkapazität der Haut beeinflussen – und zwar in beide Richtungen.
Auch Leitungswasser kann einen Einfluss auf den pH-Wert der Haut haben. In Europa gibt es relativ große Unterschiede beim pH-Wert des Wassers. – In Dänemark beispielsweise liegt er zwischen 6,5 und 8,0, während der pH-Wert des Grundwassers in der Regel niedriger ist, je weiter man nach Norden kommt, und je weiter man in den Süden Europas kommt wird er höher – es liegt aber immer noch in einem Bereich zwischen 5,5 bis 8,5.
Studien haben gezeigt, dass der pH-Wert der Hautoberfläche für etwa 4 Stunden erhöht werden kann, wenn die Haut nur mit Leitungswasser gewaschen wird.

Der pH-Wert und die Haut – die Pufferkapazität der Haut

Bufferkapacitet af et system er som nævnt systemets evne til at modstå markante pH-svingninger trods påvirkning udefra.

Man har fundet frem til, at huden har en rimelig god bufferkapacitet mellem pH 4 og 8. Man mener, at denne bufferkapacitet stammer fra forskellige buffer-systemet i huden og det er omdiskuteret, hvilke systemer der bidrager mest.
Studier tyder på at komponenter i sved bidrager til bufferkapaciteten og nogle studier peger på at buffersystemerne Lacitic acid / Lactate og Carbonic acid / bicarbonate bidrager.

Die im Schweiß enthaltene Lactic acid (Milchsäure) weist einen pK_a på 3,8 hvilket er i den lave ende i forhold til stratum corneums pH og nyere studier tyder på at Lacitic acid / Lactate buffersystemet ikke er det primære buffersystem i stratum corneum. Heller ikke Carbonic acid / bicarbonate buffersystemet ser ud til at være have en signifikant rolle i hudens buffersystem.

Ältere Studien haben die Hypothese aufgestellt, dass der Talg zur Pufferkapazität beiträgt, indem er die Epidermis vor externen Säuren und Basen schützt –Schlichtweg dadurch, dass er das Eindringen in die Haut und damit die Auswirkungen verhindert, die externe Stoffe verursachen können. Dieser Teil wird wiederum als korrekt bewertet.

Früher wurde außerdem angenommen, dass die Fettsäuren im Talg zur Pufferkapazität beitragen – dieser Aspekt wird heute jedoch als vernachlässigbar erachtet. Auch Keratin wurde als möglicher Bestandteil der Pufferkapazität in Betracht gezogen, doch dafür gibt es noch keine Evidenz.

Nyere studier tyder på, at det især er aminosyrer, der giver hudens bufferkapacitet.
Man ved endnu ikke præcist, hvilke aminosyrer der medvirker, men det kan være aminosyrer i sved fra de ekkrine svedkirtler. Denne sved indeholder omkring 0,05 % aminosyre. Det kan også være aminosyrer fra nedbrydning af proteiner i huden såsom desmosomer og filaggrin og fra hårfollikler.

Es besteht kein Zweifel daran, dass normale, gesunde Haut über eine recht gute Pufferkapazität innerhalb des normalen pH-Bereichs der Haut verfügt. Um zu klären, welche Puffersysteme am meisten zu dieser Pufferkapazität beitragen, sind jedoch weitere Studien erforderlich.

Der pH-Wert und die Haut – Hautprobleme und -krankheiten

En del hudproblemer, hudsygdomme og sårheling er forbundet med en forhøjet pH-værdi i hudens stratum corneum. For de hudsygdomme, som man især har set på, er det ikke klarlagt om det er hudsygdommen, der resulterer i pH-øgningen eller det er pH-øgningen, der medvirker til udviklingen af sygdommen.

Mange hudproblemer er forbundet med inflammation i huden og generelt ved inflammation i huden ses en øgning i pH. Tør og sensitiv hud er også ofte forbundet med let øget pH i hudoverfladen.
Generelt er en kompromitteret hudbarriere ofte associeret med hudproblemer og som det fremgår har pH en stor betydning for hudbarriererne og opretholdelse deraf. I flere studier har man set på om en reduktion af hudens overflade-pH kan lindre og forbedre hudens beskaffenhed. I det følgende vil flere relevante hudproblemer og tilknyttede studier blive præsenteret.

Ichthyose

Ichthyosis (fiskeskælshud) er en gruppe af sygdomme karakteriseret ved tør og skællende hud med øget pH i overfladen. Det er forbundet med reduceret funktionel filaggrin (grundet mutation i genet for filaggrin), der er en meget vigtig komponent i strukturen af stratum corneum, organiseringen af det intercellulære lipofile matrix og ikke mindst hudens vigtige fugtniveau ved at give ophav til flere af NMF-komponenterne. Den øgede pH medvirker til at desquamation-processen ikke fungerer som den burde.  

Psoriasis

Wie die Ichthyose ist auch die Psoriasis eine erbliche Hautkrankheit, für die ein begrenzter, schuppiger Ausschlag charakteristisch ist und die häufig mit einem leichten Anstieg des pH-Werts der Hautoberfläche einhergeht. Diese Krankheit ist im Allgemeinen sehr gut erforscht, aber über die Rolle des pH-Werts in Bezug auf die Psoriasis wurde noch nicht sonderlich viel geschrieben. Es ist bekannt, dass Veränderungen bei der Differenzierung der Hautzellen, der Hautbarriere und der Entzündung eine entscheidende Rolle bei der Entstehung der Psoriasis spielen, weshalb man davon ausgeht, dass der pH-Wert ebenfalls ein Faktor ist.

Candida Intertrigo

Candida Intertrigo er en svampeinfektion i huden – typisk steder, hvor hud rører hud – som viser sig ved bl.a. blank, rød og kløende hud og nogle studier har vist sammenhæng med højere pH i hudoverfladen. Denne hudsygdom er desuden associeret med diabetes og patienter i dialysebehandling.
I et forsøg med raske personer applicerede man en opløsning af svampen Candica albicans i en bufferopløsning med hhv. pH 6 eller 4,5 på sund hud under okklusion, hvilket efter 24 timer viste, at denne svamp ikke klarede sig så godt i det sure miljø. Man har dermed sandsynliggjort at en højere pH i huden øger risikoen for denne svampeinfektion. 

Akne

Akne er forbundet med inflammation i huden, øget vækst af visse stammer af Cutibacterium acnes (tidligere navn: Propionibacterium acnes) og øget pH i hudoverfladen.
In einer Studie mit 200 Menschen mit und 200 Menschen ohne Akne (zu gleichen Teilen Männer und Frauen im Alter von 15 bis 30 Jahren) wurde der pH-Wert auf der Stirn, der Nase, den Wangen und dem Kinn gemessen, wobei sich ein signifikanter Unterschied zeigte: Im Durchschnitt lag der pH-Wert bei Menschen ohne Akne bei 5,09 ± 0,39, während er bei Menschen mit Akne bei 6,3 5 ± 1,3 lag. Es wird angenommen, dass der höhere pH-Wert das Wachstum des Bakteriums Cutibacterium acnes begünstigt.

Wunden

Sår er også forbundet med øget pH. Åbne sår har en pH omkring 6,5-8,5, mens de problematiske kroniske sår har pH omkring 7,2-8,9. Sårheling er en kompleks proces og pH af overfladen vil ændre sig undervejs i helingsprocessen.
I forbindelse med helingsprocessen skal pH falde for at en række vigtige processer kan finde sted såsom proliferation af fibroblaster, collagen-dannelse, makrofag-aktivitet og keratinocyt-differentiering.

In einer Studie wurde untersucht, ob der pH-Wert ein Hilfsmittel für die Diagnose des Wundheilungsprozesses sein könnte und somit dabei helfen könnte, zu beurteilen, welche Art von Behandlung eine Wunde benötigt, z. B. Antibiotika (wenn eine bakterielle Infektion in der Wunde vorliegt). Diese Forschung steckt noch in den Kinderschuhen, aber einige Studien haben ergeben, dass bestimmte Bakterienstämme, die für Wundinfektionen relevant sind, bei höheren pH-Werten eine größere Tendenz zur Bildung von Biofilmen²² ved højere pH. Man har desuden fundet at i visse situationer, kan behandling af sår med et topikalt²³ produkt med lav pH have en positiv virkning på sårhelingen – sandsynligvis ved fx at øge antimikrobiel aktivitet af visse stoffer i hudoverfladen og regulere visse enzymers aktivitet.

Ekzeme

Eksem såsom atopisk dermatitis, kontakteksem og ble-eksem er associeret med inflammation i huden og øget pH.
Ved atopisk dermatitis ses ofte en reduktion i virksom filaggrin, der som nævnt ovenfor er vigtig for hudbarrieren og hudens fugtniveau og hudens pH. I bleområdet har huden normalt i forhøjet pH, hvilket kan medvirke til aktiveringen af protease- og lipase-enzymer og bl.a. derved forringe hudbarrieren, hvilket medvirker til udviklingen af eksem.
I forhold til atopisk dermatitis har man især studeret musemodeller af sygdommen. Man har fx studeret om behandling med topikale produkter med en relativ lav pH (fx med lactobionic acid – en PHA) kan afhjælpe symptomerne og det tyder studierne på.

Det er generelt velkendt at bibeholdelse af en normal hud-pH via passende topikale produkter kan forbedre hudens tilstand. Nogle studier tyder endda på at bibeholdelse af en let sur stratum corneum kan hæmme udviklingen af atopisk dermatitis. Man har også udført lignende forsøg på nyfødte spædbørn og ældre menneskers hud og på rotter, som viste at topikal brug af produkter med relativ lav pH indeholdende fx PHA eller AHA kan normalisere hudens pH og barrierefunktion.

I et studie på personer med svagt tør hud anvendte man et produkt med pH 3,7-4,0 indeholdende 4 % Lactic acid (en AHA) 2 gange om dagen i 4 uger. Dette resulterede i signifikant forbedring af stratum corneums ceramide-koncentration, barrierefunktion og reduceret sensitivitet over for Sodium Lauryl Sulfate induceret irritation. I forhold til hvor længe et produkt med lav pH kan virke på huden kommer det både an på produktets sammensætning og dennes bufferkapacitet og hudens beskaffenhed.

I et vehikel-kontrolleret studie med mennesker prøvede man at undersøge dette ved brug af en creme med Acetic acid (eddikesyre) eller Hydrogenchlorid ved pH 3,5. Man så at lige efter applikation faldt pH med det samme og pH steg igen efter 15 min men langsomt og en relativ lav pH vedblev i op til 6 timer efter applikation.

²²Biofilm er en tynd belægningsfilm af bakterier indlejret i en særlig matrix, som bakterierne selv producerer. Biofilm findes mange steder og kan give problemer, når de fx er i et sår, da det gør bakterierne mere modstandsdygtig overfor mange forskellige interventioner såsom høj eller lav pH og antibiotika.

²³Topikal brug er udtryk for at et produkt bruges ved at placeres det på kroppens overflader; således bliver al kosmetik brugt via topikal administration.

Der pH-Wert und topische Produkte

De produkter man bruger på huden, kan naturligvis influere hudens pH i større eller mindre grad. Som det fremgår ovenfor, er det oftest en for høj pH på huden, der er associeret med hudproblemer og derfor har mange studier set på om man med topikale leave on produkter kan reducere hudens pH og derved forbedre fx hudbarrieren – og det viser mange studier at man kan.

Ligeså har mange studier omhandlet hvordan forskellige typer af produkter påvirker hudens pH – hvoraf særligt renseprodukter har været i fokus pga. nogle af disse kan øge hudens pH. Det er i den forbindelse vigtigt at huske, at huden normalt har en rimelig god bufferkapacitet og den vil således normalisere hudens pH efter noget tid og at produkters indvirkning på huden kan være kompleks og afhænger af den præcise sammensætning af produktet og hvordan produktet bruges og ikke mindst hudens beskaffenhed. Det er således ikke kun produktets pH, som afgør dens påvirkning af hudens pH.
En vigtig faktor er også produktets bufferkapacitet – hvilket man sjældent ved noget om og det er kun sjældent undersøgt i de studier, hvor man netop ser på, hvordan produkter kan påvirke hudens pH. De studier der er udført, er sjældent lette at sammenligne, da der er mange variationsmuligheder - fx forsøgsmetode, testpersonernes hud, hvor længe efter applikation pH bliver målt osv. Bemærk også at pH på huden efter applikation af et produkt er resultatet af både produktets og hudens pH samt produktets og hudens bufferkapacitet.

Reinigungsprodukte

Renseprodukter er en stor gruppe af meget forskellige typer af produkter, som kan påvirke huden på flere måder – de fleste vil øge hudens pH – for mange af dem fordi de skal vaskes af huden med vand (rinse off produkter) og som nævnt kan vand i sig selv øge hudens pH, men normalt ikke i så lang tid – nok bl.a. fordi vand næsten ingen bufferkapacitet har.

Klassisk sæbe, som har været brugt i over tusinde år, indeholder natur-afledte surfaktanter (overfladeaktive stoffer også ofte kaldet detergenter eller tensider), som er fremstillet ved forsæbningsreaktion af fedtstoffer, er normalt basisk med pH mellem 8,0 og 11,0 og det er derfor ikke så overraskende, at disse kan øge hudens pH.
Studier med sådanne klassiske sæber har vist, at hudens pH typiske stiger med ca. 2 enheder og ikke vender tilbage til det normalt pH-niveau inden for 6 timer.
I forhold til brugen af blot vand til at vaske huden med, forlænger den klassiske sæbe den tid det tager for huden at komme tilbage til sit normale pH-niveau og desuden kan klassisk sæbe ligesom mange andre renseprodukter fjerne en del fedtopløseligt fra huden – hvilket menes at gøre huden mere sårbar og udsat for irritation.

Studier har vist, at tilsætning af lipider til renseprodukter kan reducere interaktionen mellem surfaktanterne i renseproduktet og lipiderne på huden og dermed nedsætte denne påvirkning.

Reinigungsprodukten

Omkring 1950 opfandt man en ny type surfaktanter kaldet ”syndet”, som er forkortelse for syntetisk detergent og siden er mange flere og mildere og - i forhold til syndet surfaktanterne – mere naturlige surfaktanter blevet opfundet.

Med disse surfaktanter kan man fremstille renseprodukter med pH-værdi svarende til hudens pH. De bliver ofte markedsført som værende meget mildere for huden (hvilket mange af dem er) i forhold til den klassiske faste sæbe. Men her er det vigtigt at se på hele den kemiske sammensætning af produkterne og hvad de kan gøre ved huden ud over at ændre på pH.

Man har i et studie fra 2014 forsøgt at sammenligne huden på indersiden af underarmen hos to grupper af raske personer, som have brugt enten klassisk høj-pH fast sæbe eller et renseprodukt med pH relativ tæt på hudens pH i over 5 år. Man fandt frem til at brug af klassisk høj-pH fast sæbe ikke påvirkede hudens pH-regulerende evne – buffer-mekanismer. Man fandt også, at hudens pH blev øget næsten lige meget ved brug af begge produkter og for begge grupper var hudens pH tilbage ved normalen efter ca. 6 timer.

Bestimmt der pH-Wert, ob ein Produkt mild ist oder nicht?

Eine weitere interessante Studie untersuchte die Behauptung, dass Reinigungsprodukte mit einem pH-Wert, der demjenigen der Haut nahekommt, besser für die Haut sind.

In dieser Studie wurde eine Reihe von Messungen an der Achselhaut einer Gruppe gesunder Personen durchgeführt, nachdem diese verschiedene Reinigungsprodukte in Form von festen Syndet-Stücken und einer Reihe von Flüssigseifen mit bekannter Zusammensetzung (einige davon nur qualitativ) und bekanntem pH-Wert verwendet hatten – alle primär auf der Basis anionischer²⁴ surfaktanter, hvilket i dag bruges til langt de fleste renseprodukter.

Man undersøgte bl.a. hudens tørhed og barriere (TEWL måling). Dette studie viste at brug af et renseprodukt baseret på primært anioniske (negativt ladede) surfaktanter med pH tæt på hudens øgede hudens tørhed og irritationsniveau mere end samme formulering justeret til pH 7,0. Den mulige forklaring på dette handler om øget elektrostatisk interaktion (negativt ladede ioner vil interagere med positivt ladede ioner) mellem anioniske surfaktanter i renseproduktet og stratum corneum ved lav pH i forhold til neutral pH.
Den mere dybdegående og tekniske forklaring er som følger: Stratum corneums isoelektriske punkt er omkring pH 4,0. Ved det isoelektriske punkt vil stratum corneums overflade have næsten lige mange positive og negativ ladede ioner og dermed have en nettoladning på ca. 0. ved pH over det isoelektriske punkt vil overfalden af stratum corneum have et overtal af negative ladede ioner og ved under det isoelektriske punk vil der være overtal af positive ladede ioner.
Så hvis huden påføres en opløsning (renseprodukt) med pH over 4,0 (fx neutral pH) vil der være relativt en mindre antal af positive ioner på overfladen af stratum corneum som opløsningens anioner (negativt ladede stoffer) kan interagere med. Men hvis opløsningens pH er lavere og tættere på eller under det isoelektriske punkt for stratum corneum vil antallet af positive ladede ioner på stratum corneum være relativt højt og dermed vil antallet af anionisk stoffer i opløsningen (renseproduktets surfaktanter) have flere ioner på stratum corneum at binde sig til.
Når flere surfaktanter binder til huden kan det forventes at det er svære at vaske dem helt af og dermed kan surfaktanterne blive på huden i længere tid og derved genere, give tør hud og påvirke hudbarrieren.

Konklusionen var at pH alene ikke afgør om et produkt er mildt eller ej – man skal se på hele sammensætningen af produktet og interaktionen mellem de anvendte stoffer i produktet og stratum corneum ved den pågældende pH.

Schweißgeruch, Deodorants und Haut-pH-Wert

At produkter kan påvirke hudens pH, er interessant i forhold til deodoranter og den oftest uønskede svedlugt fra armhulerne. Den højere pH i armhulerne er en af årsagerne til at visse mikroorganismer trives netop der. Disse mikroorganismers metabolisme er årsagen svedlugt. Man har derfor set på om deodoranter, som kan reducere pH i armhulen også kan reducere lugten.

Die Ergebnisse einer Studie haben gezeigt, dass die tägliche Anwendung bestimmter Deodorants mit einem pH-Wert von 5,0 den pH-Wert der Haut in der Achselhöhle für mindestens 2 bis 4 Stunden senkt und damit den Schweißgeruch verringern. Zwei Tage nach der letzten Anwendung war der pH-Wert wieder auf dem ursprünglichen Niveau.

Wohltuend für die Haut

Reduktion af hudens pH og generelt brug af leave on produkter med pH tæt på hudens er også interessant i andre sammenhænge – særligt til ældre hud og hud med atopisk dermatitis. Der er fx nogle studier, som viser, at ældre hud som typisk har en lidt højere pH og dårligere hudbarriere har gavn af at få påført produkter, som ikke har en for høj pH.

Studier tyder på at effekten først kommer efter længere tids daglig brug. Et af disse studier var med 20 ældre personer i 60’erne som brugte enten en bestemt emulsion justeret til en pH 4,0 eller pH 5,8. Efter 4 uger var hudens pH signifikant reduceret, hvor man havde brugt produktet med pH 4,0, mens resultaterne for niveauet af fugt i huden og hudens TEWL ikke var signifikant forskellig for de to emulsioner.
Begge emulsioner øgede hudens samlede lipidindhold – produktet med pH 4,0 var lidt mere effektivt på det punkt. Efter de 4 uger blev huden udfordret med det irriterende stof Sodium Lauryl Sulfate – dette forsøg viste at huden der var blevet behandlet med emulsionen med pH 4,0, var mere modstandsdygtig.

Et metastudie omhandlende lindring af tør hud, kløe og generel forbedring af hudbarrieren viste, at generelt kan leave on produkter med pH 4,0 forbedre hudbarrieren i ældre hud. Også behandling af atopisk dermatitis med relativt lav pH leave on produkter ser ud til at gavne tilstanden. Generelt ser man at normalisering af hudens pH via topikale produkter i visse tilfælde kan hjælpe til at etablere en mere balanceret mikrobiota, forbedre hudbarrieren, inducere epidermal differentiering og reducere inflammation i huden.

²⁴Et anionisk molekyle har en negativ ladning, et kationisk molekyle har en positiv ladning, et amfoterisk molekyle har både en positiv og en negativ ladning og et non-ionisk molekyle har ingen ladning.

pH-Variation im Batch

Forskellige produkttyper fremstilles ofte inden for forskellige pH-intervaller. Der er ikke specifikke regler for, hvilken pH et kosmetisk produkt skal have og heller ikke hvor meget et givent produkts pH må variere fra batch til batch. Producenter af produkter til særligt følsomme områder såsom øjenområdet og vagina vil normalt vælge en pH tæt på områdets normale pH. Kosmetiske produkter skal naturligvis være sikre at bruge.

Derfor er meget lave og meget høje pH-værdier normalt forbeholdt særlige produkttyper (fx har nogle hårudglattende produkter meget høj pH).Der kan være flere årsager til, at et produkts pH kan variere lidt fra batch til batch. Der kan fx være pH-variation i de råvarer, der bruges, og produktionsmetoden kan gøre det svært at efterjustere pH (fx hvis et produkt skal fyldes i emballagen i varm tilstand). Ikke alle producenter efterjusterer pH (efter at alle de andre råvarer er blandet sammen), når det fx drejer sig om produkter, som ikke er særligt følsomme over for pH-variation i forhold til virkning og stabilitet og/eller producenten har erfaret at formuleringens pH ikke normalt varierer meget fra batch til batch. Generelt sørger producenter af kosmetik for, at et givent produkts pH er inden for et relativt snævert interval – inden for 0,5-1 pH-enhed.

Dette gør PUCA PURE & CARE også, og i de fleste produkter bruges syren Citric acid og basen Sodium hydroxid til at efterjusteres de vandholdige produkters pH.

Quellen

• Ali, S. M.; & Yosipovitch, G. Skin pH: from basic science to basic skin care. Acta dermato-venereologica, 2013, 93(3), 261–267.
• Behne, M. J.; Meyer, J. W.; Hanson, K. M.; Barry, N. P.; Murata, S.; Crumrine, D.; Clegg, R. W.; Gratton, E.; Holleran, W. M.; Elias, P. M.; & Mauro, T. M. NHE1 regulates the stratum corneum permeability barrier homeostasis. Microenvironment acidification assessed with fluorescence lifetime imaging. The Journal of biological chemistry, 2002, 277(49), 47399–47406.
• Bennison, L.; Miller, C.; Summers, R.H.; Minnis, A.; Sussman, G.; & McGuiness, W.J. The pH of wounds during healing and infection: A descriptive literature review. Wound Practice & Research: Journal of the Australian Wound Management Association, 2017, 25, 63.
• Buck, R.; Rondinini, S.;Covington, A. ; Baucke, F. ; Brett, C. ; Camoes, M. ; Milton, M. ; Mussini, T. ; Naumann, R. ; Pratt, K. ; Spitzer, P. & Wilson, G. Measurement of pH. Definition, standards, and procedures (IUPAC Recommendations 2002). Pure and Applied Chemistry, 2002, 74(11), 2169-2200.
• Elias, P.M. Stratum corneum acidification: how and why?. Experimantal Dermatol, 2015, 24: 179-180.
• Feingold K. R. Lamellar bodies: the key to cutaneous barrier function. The Journal of investigative dermatology, 2012, 132(8), 1951–1953.
• Fluhr, J. W.; Elias, P. M.; Man, M. Q.; Hupe, M.; Selden, C.; Sundberg, J. P.; Tschachler, E.; Eckhart, L.; Mauro, T. M.; & Feingold, K. R. Is the filaggrin-histidine-urocanic acid pathway essential for stratum corneum acidification?. The Journal of investigative dermatology, 2010, 130(8), 2141–2144.
• Francl; M. Urban legends of chemistry. Nature Chemistry, 2010; 2, 600–601.
• Fürtjes, T.; Weiss, K. T.; Filbry, A.; Rippke, F.; & Schreml, S. Impact of a pH 5 Oil-in-Water Emulsion on Skin Surface pH. Skin pharmacology and physiology, 2017, 30(6), 292–297.
• Gunathilake, R.; Schurer, N. Y.; Shoo, B. A.; Celli, A.; Hachem, J. P.; Crumrine, D.; Sirimanna, G.; Feingold, K. R.; Mauro, T. M.; & Elias, P. M. pH-regulated mechanisms account for pigment-type differences in epidermal barrier function. The Journal of investigative dermatology, 2009, 129(7), 1719–1729.
• Hachem, J. P.; Crumrine, D.; Fluhr, J.; Brown, B. E.; Feingold, K. R.; & Elias, P. M. pH directly regulates epidermal permeability barrier homeostasis, and stratum corneum integrity/cohesion. The Journal of investigative dermatology, 2003, 121(2), 345–353.
• Hatano, Y.; Man, M. Q.; Uchida, Y.; Crumrine, D.; Scharschmidt, T. C.; Kim, E. G.; Mauro, T. M.; Feingold, K. R.; Elias, P. M.; & Holleran, W. M. Maintenance of an acidic stratum corneum prevents emergence of murine atopic dermatitis. The Journal of investigative dermatology, 2009, 129(7), 1824–1835.
• Hawkins, S.; Dasgupta, B. R.; & Ananthapadmanabhan, K. P. Role of pH in skin cleansing. International journal of cosmetic science, 2021, 43(4), 474–483.
• Hyldebrandt, S. pH-skalaen fylder 100 år: pH-skalaen fylder 100 år (videnskab.dk). 2009. Lokaliseret 2. Juni 2023.
• Kezic, S.; & Jakasa, I. Filaggrin and Skin Barrier Function. Current problems in dermatology, 2016, 49, 1–7.
• Knox, S.; & O'Boyle, N. M. Skin lipids in health and disease: A review. Chemistry and physics of lipids. 2021; 236, 105055.
• Korting, H. C.; & Braun-Falco, O. The effect of detergents on skin pH and its consequences. Clinics in dermatology, 1996, 14(1), 23–27.
• Kumar, P.; & Das, A. Acid mantle: What we need to know. Indian journal of dermatology, venereology and leprology, 2023, 1–4.
• Lambers, H.; Piessens, S.; Bloem, A.; Pronk, H.; & Finkel, P. Natural skin surface pH is on average below 5, which is beneficial for its resident flora. International journal of cosmetic science, 2006, 28(5), 359–370.
• Lee, N. R.; Lee, H. J.; Yoon, N. Y.; Kim, D.; Jung, M. ; & Choi, E. H. Application of Topical Acids Improves Atopic Dermatitis in Murine Model by Enhancement of Skin Barrier Functions Regardless of the Origin of Acids. Annals of dermatology, 2016, 28(6), 690–696.
• Levin, J.; & Maibach, H. Human skin buffering capacity: an overview. Skin research and technology: official journal of International Society for Bioengineering and the Skin (ISBS) [and] International Society for Digital Imaging of Skin (ISDIS) [and] International Society for Skin Imaging (ISSI), 2008, 14(2), 121–126.
• Lichterfeld-Kottner, A.; El Genedy, M.; Lahmann, N.; Blume-Peytavi, U.; Büscher, A.; & Kottner, J. Maintaining skin integrity in the aged: A systematic review. International journal of nursing studies, 2020, 103, 103509.
• Luebberding, S.; Krueger, N.; & Kerscher, M. Skin physiology in men and women: in vivo evaluation of 300 people including TEWL, SC hydration, sebum content and skin surface pH. International journal of cosmetic science, 2013, 35(5), 477–483.
• Lukić, M.; Pantelić, I.; & Savić, S.D. Towards Optimal pH of the Skin and Topical Formulations: From the Current State of the Art to Tailored Products. Cosmetics, 2021; 8(3):69.
• Man, M. Q.; Xin, S. J.; Song, S. P.; Cho, S. Y.; Zhang, X. J.; Tu, C. X.; Feingold, K. R.; & Elias, P. M. Variation of skin surface pH, sebum content and stratum corneum hydration with age and gender in a large Chinese population. Skin pharmacology and physiology, 2009, 22(4), 190–199.
• Ohman, H.; & Vahlquist, A. The pH gradient over the stratum corneum differs in X-linked recessive and autosomal dominant ichthyosis: a clue to the molecular origin of the "acid skin mantle"?. The Journal of investigative dermatology, 1998, 111(4), 674–677.
• Panther, D. J.; & Jacob, S. E. The Importance of Acidification in Atopic Eczema: An Underexplored Avenue for Treatment. Journal of clinical medicine, 2015, 4(5), 970–978.
• pH of the Skin: Issues and Challenges. Redigeret af: Christian Surber, Howard Maibach & Christoph Abels. Udgivet af S. Karger AG, 2018.
• Prakash, C.; Bhargava, P.; Tiwari, S.; Majumdar, B.; & Bhargava, R. K. Skin Surface pH in Acne Vulgaris: Insights from an Observational Study and Review of the Literature. The Journal of clinical and aesthetic dermatology, 2017, 10(7), 33–39.
• Proksch E. pH in nature, humans and skin. The Journal of dermatology, 2018, 45(9), 1044–1052.
• Rippke, F.; Schreiner, V.; & Schwanitz, HJ. The Acidic Milieu of the Horny Layer. American Journal of Clinical Dermatology, 2002, 3, 261–272.
• Schmid-Wendtner, M. H.; & Korting, H. C. The pH of the skin surface and its impact on the barrier function. Skin pharmacology and physiology, 2006, 19(6), 296–302.
• Schreml, S.; Kemper, M.; & Abels, C. Skin pH in the Elderly and Appropriate Skin Care. EMJ Dermatology, 2014, 2[1], 86-94.
• Stenzaly-Achtert, S.; Schölermann, A.; Schreiber, J.; Diec, K. H. ; Rippke, F. ; & Bielfeldt, S. Axillary pH and influence of deodorants. Skin research and technology: official journal of International Society for Bioengineering and the Skin (ISBS) [and] International Society for Digital Imaging of Skin (ISDIS) [and] International Society for Skin Imaging (ISSI), 2000, 6(2), 87–91.
• Takagi, Y.; Kaneda, K.; Miyaki, M.; Matsuo, K.; Kawada, H.; & Hosokawa, H. The long-term use of soap does not affect the pH-maintenance mechanism of human skin. Skin research and technology: official journal of International Society for Bioengineering and the Skin (ISBS) [and] International Society for Digital Imaging of Skin (ISDIS) [and] International Society for Skin Imaging (ISSI), 2015, 21(2), 144–148.
• van Smeden, J.; & Bouwstra, J. A. Stratum Corneum Lipids: Their Role for the Skin Barrier Function in Healthy Subjects and Atopic Dermatitis Patients. Current problems in dermatology, 2016, 49, 8–26.
• Website ved Buhl-Bonsoe: pH måler: Hvad er pH-værdi? pH måling | Få udstyr af god kvalitet her | Buhl & Bønsøe (buhl-bonsoe.dk). Lokaliseret 8. Juni 2023.
• Wikipedia websites: pH: pH - Wikipedia; Acid dissociation constant: Acid dissociation constant - Wikipedia; Henderson–Hasselbalch equation: Henderson–Hasselbalch equation - Wikipedia; Sweat gland: Sweat gland - Wikipedia. Lokaliseret 8. Juni 2023.
• Yosipovitch, G.; Maayan-Metzger, A.; Merlob, P.; & Sirota, L. Skin barrier properties in different body areas in neonates. Pediatrics, 2000, 106(1 Pt 1), 105–108.
• Yousef, H.; Alhajj, M.; Sharma, S. Anatomy, Skin (Integument), Epidermis. Opdateret November 2022 i StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; Juni 2023.
• Zulkarnay, Z.; Shazwani, S.; Ibrahim, B.; Jurimah, A. J.; Ruzairi A. R.; & Zaridah, S. An Overview on pH Measurement Technique and Application in Biomedical and Industrial Process. 2015, 2nd International Conference on Biomedical Engineering (ICoBE), Penang, Malaysia, March 2015, pp. 1-6.