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Toxikologie

Entwarnung für UV-Filter

Keine gesundheitlichen Beeinträchtigungen durch Sonnenschutzmittel

Rund 250.000 Menschen erkrankten nach Informationen des Robert Koch-Institutes 2016 in Deutschland an einer von mehreren Hautkrebsformen [1]. Dabei gibt es einfache Möglichkeiten, das Risiko zu minimieren: Sonnenschutzmittel! Vor dem Sonnen­baden auf die Haut aufgetragen schützen sie die DNA der Haut­zellen vor Schäden durch energiereiche UV-Strahlung. Amerikanische Wissenschaftler stellten kürzlich fest, dass die aktiven Inhaltsstoffe von Sonnencremes über die Haut auch ins Blut gelangen. Was ist über Nebenwirkungen bekannt?

Um energiereiche UV-Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 290 und 400 nm von der Haut fernzuhalten, nutzen Sonnenschutzmittel zwei Arten von Filtern:

  • Anorganische Substanzen wie Zinkoxid oder Titandioxid reflektieren die gefährliche Strahlung.
  • Organische Filter enthalten in der Regel aromatische Strukturen und absorbieren die Strahlung einer bestimmten Wellenlänge.

Viele Sonnenschutzmittel enthalten mehrere der Stoffe, um einen breiten Wellenlängenbereich abzudecken. Alle in Abbildung 1 dargestellten Moleküle sind, neben einer Reihe weiterer UV-Filter, in der EU als Bestandteile von Sonnenschutzmitteln in Konzentrationen bis zu 10% zugelassen [2 – 4].

Abb.: Diese sechs in der EU zugelassenen UV-Filter gelangen einer Studie der amerikanischen FDA zufolge über die Haut auch ins Blut.

FDA untersucht UV-Filter im Blut

Amerikanische Wissenschaftler der US Food and Drug Administration (FDA) machten es sich im vergangenen Jahr zur Aufgabe, die systemische Absorption verschiedener Sonnenschutzmittel zu bestimmen (s. Abb.). Sie rekrutierten 48 Probanden mit gesunder Haut, die in vier Gruppen zu je zwölf Personen randomisiert wurden. Getestet wurden vier kommerziell erhältliche Sonnenschutzprodukte (Sonnencreme, Pumpspray, Aerosolspray, Nicht-Aerosol-Spray) mit den abgebildeten Wirkstoffen, die am ersten Tag der Studie einmal zu 2 mg/cm2 auf 75% der Körperoberfläche aufgetragen wurden. Daraus sollte die systemische Aufnahme nach einmaliger Anwendung ermittelt werden. An den drei darauf folgenden Tagen wurden die Produkte je viermal am Tag in derselben Menge im Abstand von je zwei Stunden appliziert, um die Exposition nach maximal empfohlenem Gebrauch zu bestimmen. Jedem Teilnehmer entnahmen die Forscher im Verlauf von drei Wochen insgesamt 34 Blutproben und sechs Hautproben, um sie auf Rückstände der aktiven Substanzen der Sonnenschutzmittel zu untersuchen [5].

Alle Sonnenschutzmittel gelangen ins Blut

Die Ergebnisse der Studie wurden im „Journal of the American Medical Association“ (JAMA) veröffentlicht [5]. Bereits nach einmaligem Gebrauch der Sonnenschutzmittel konnten deren aktive Inhaltsstoffe im Blut der Probanden nachgewiesen werden. Nach vier Tagen mehrmaliger Anwendung maßen die Wissenschaftler die höchsten Blutwerte. Die gemittelten maximalen Plasmakonzentrationen sind in der Tabelle dargestellt. Auffällig hohe Plasmaspiegel von bis zu 258 ng/ml wurden von Oxybenzon gemessen, während die meisten anderen UV-Filter lediglich einstellige oder niedrige zweistellige Konzentrationen erreichten. Die Wirkstoffe Avobenzon, Oxybenzon und Homomenthylsalicylat erwiesen sich als besonders persistent und befanden sich auch nach 21 Tagen noch in nachweisbarer Menge in den Proben. Die letzten Hautproben wurden an Tag 14 der Studie entnommen und wiesen noch Sonnenschutzmittel in Konzentrationen zwischen 18 und 437 ng/cm2 auf. Für die FDA sind die Ergebnisse Grund zur Sorge. Sonnenschutzprodukte werden in den USA als Arzneimittel ohne Rezeptpflicht verkauft. Es gilt, dass weniger als 0,5 ng/ml des Wirkstoffes ins Blut übergehen dürfen. Diese Werte wurden in der klinischen Studie teils deutlich überschritten. Die Hersteller müssen nun die Unbedenklichkeit der Produkte in toxikologischen Untersuchungen nachweisen [5, 6].

Tab.: Alle untersuchten Substanzen konnten in einer klinischen Studie der FDA im Blut der Probanden nachgewiesen werden.
Sonnencreme
Pumpspray
Aerosolspray
Nicht-Aerosol-Spray
Tag 1
Tag 4
Tag 1
Tag 4
Tag 1
Tag 4
Tag 1
Tag 4
Avobenzon [ng/ml]
1,6
7,1
0,7
3,1
1,2
3,5
1,0
3,5
Oxybenzon [ng/ml]
94,2
258,1
85,4
180,1
Homomenthylsalicylat [ng/ml]
3,8
14,3
7,6
23,1
4,6
17,9
Octocrylen [ng/ml]
1,5
7,8
1,3
6,6
1,4
6,6
Octisalat [ng/ml]
0,7
4,6
1,3
5,1
1,4
4,6
Octinoxat [ng/ml]
2,0
7,9
1,1
6,1

Hinweise auf endokrine Wirkung im Tierversuch

In Zellkulturversuchen stellten Wissenschaftler fest, dass einige Sonnenschutzmittel als endokrine Disruptoren wirken. Oxybenzon, Octinoxat und Homomenthylsalicylat zeigten hier estrogene bzw. antiestrogene und antiandrogene Aktivität. Alle drei Substanzen wirkten außerdem antagonistisch an Progesteronrezeptoren. Diese Befunde wurden teilweise in vivo bestätigt. Octinoxat zeigte auch in Ratten die beschriebenen Effekte. Hormonelle Wirkungen durch Oxybenzon wurden in mehreren Studien sowohl bei Mäusen als auch bei Ratten beobachtet. Amerikanische Wissenschaftler veröffentlichten 2019 eine Studie im Fachjournal „Reproductive Toxico­logy“, in der sie Mäusen während der Gestation und Laktation oral Oxybenzon in Dosen zwischen 0,03 und 3 mg/kg Körpergewicht pro Tag verabreicht hatten. Sie konnten zeigen, dass die Substanz bei beiden Geschlechtern des Nachwuchses Veränderungen am Brustgewebe hervorrief. Dermale Exposition von Mäusen gegenüber Oxybenzon während der Schwangerschaft führte in einer weiteren Studie zu reduziertem Geburtsgewicht. Außerdem war das Geschlechterverhältnis des Nachwuchses der behandelten Gruppe verändert, der Anteil weiblicher Nachkommen war erhöht im Vergleich zur Kontrollgruppe. Octocrylen dagegen zeigte weder in der Zellkultur noch im Tierversuch endokrine Nebenwirkungen. Dafür deuten mehrere Studien darauf hin, dass Octocrylen ein Kontakt- und Photokontaktallergen ist. Auch Oxybenzon wurde in einigen Studien als Allergen eingestuft [3, 7 - 13].

Biologen der Universität Turin setzten humane Lymphozyten über 24 bzw. 48 Stunden dem UV-Filter Oxybenzon in Konzentrationen zwischen 12,5 und 200 ng/ml aus. Die Zellen wurden im Anschluss auf Mikrokerne und chromosomale Aberrationen untersucht. Alle in diesem In-vitro-Experiment verwendeten Konzentrationen führten zu einer Häufung von chromosomalen Anomalien im Vergleich zu unbehandelten Kontrollproben. Die strukturell mit Oxybenzon verwandte Substanz Avobenzon zeigte im Zellkulturexperiment ebenfalls unerwünschte Wirkungen. In humanen Keratinozyten und mesenchymalen Stammzellen führte eine Exposition gegenüber dem UV-Filter zu Lipid-Akkumulation und vermehrter Produktion des Hormons Adiponektin [14, 15].

Epidemiologische Daten aus China

Chinesische Toxikologen fanden 2016 in einer Fallkontrollstudie Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Oxybenzon-Exposition im Mutterleib und gehäuftem Auftreten der Hirschsprung-Krankheit, einer angeborenen Störung der Darm-Motilität. Mütter, die ein Kind mit der Hirschsprung-Krankheit auf die Welt brachten, hatten im Vergleich zur Kontrollgruppe mit gesunden Kindern häufiger hohe Oxybenzon-Konzentrationen im Urin. Darüber hinaus zeigten die Forscher anhand von Zellkultur-Experimenten einen möglichen Mechanismus für die Entstehung der Erkrankung: Erhöhte Oxybenzon-Konzentrationen inhibierten die Migration verschiedener Zelltypen und veränderten die Expression mehrerer Gene. Berechnungen ergaben, dass die im In-vitro-Versuch getesteten Oxybenzon-Konzentrationen auch im Fötus erreicht werden können. Dem liegt die Annahme zugrunde, dass Oxybenzon als relativ kleines Molekül die Plazenta­schranke durchdringen kann und vom mütterlichen Blutkreislauf in den des Kindes übergeht [8, 16, 17].

In einer kürzlich von chinesischen Forschern in „Environment International“ publizierten Untersuchung mit 521 Schülern konnte gezeigt werden, dass Exposition gegenüber organischen UV-Filtern auch auf den Menschen hormonelle Wirkungen hat. In Urinproben der Probanden fahndeten die Wissenschaftler nach Spuren von zwölf verschiedenen Sonnenschutzmitteln und deren Metaboliten. Außerdem dokumentierten sie die pubertäre Entwicklung im Verlauf von 18 Monaten. Höhere Urinkonzentrationen mehrerer UV-Filter, darunter Oxybenzon und Octinoxat, waren mit einer verzögerten Pubertät bei Jungen assoziiert. Bei Mädchen waren erhöhte Spiegel des UV-Filters Padimat O (2 Ethylhexyl­dimethyl-para-Amino­benzoesäure) im Urin mit einem verfrühten Eintreten der Pubertät assoziiert [18].

Einige Hersteller reagieren bereits

Auf die Diskussion um die Sicherheit von organischen UV-Filtern haben bereits einige Hersteller von Sonnenschutzprodukten reagiert. Die Beiersdorf AG als Hersteller von Nivea etwa informiert auf ihrer Homepage darüber, dass Produkte für den europäischen Markt kein Oxybenzon oder Octinoxat mehr enthalten. Dabei werden nicht nur mögliche Effekte auf die menschliche Gesundheit berücksichtigt, sondern auch ökotoxikologische Wirkungen. Einige organische UV-­Filter stehen nämlich seit längerem im Verdacht, zur Korallenbleiche beizutragen, wenn sie von der Haut Badender ins Meer gelangen. Oxybenzon und Octinoxat sollen daher auf Hawaii ab 2021 verboten werden. Andere, als weniger kritisch wahrgenommene organische UV-Filter, werden weiterhin auch in Europa in Sonnenschutzmitteln verwendet. In Tests, etwa durch das Verbrauchermagazin „Öko-Test“, führen Inhaltsstoffe wie Octocrylen und Homomenthylsalicylat jedoch zu Abwertungen der Produkte [19 - 22].

Bundesinstitut für Risiko­bewertung gibt Entwarnung

Nach Veröffentlichung der JAMA-­Studie nahm das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) Ende 2019 Stellung zu den Ergebnissen. Demnach seien nach derzeitigem Kenntnisstand keine Beeinträchtigungen für die menschliche Gesundheit durch die in der Europäischen Union zugelassenen Sonnenschutzmittel zu erwarten. In Europa müssen UV-Filter vor der Verwendung in Kosmetika einer Risikobewertung unterzogen werden und gegebenenfalls zusätzliche toxikologische Studien angefordert werden. Die ungewöhnlich hohen Plasmaspiegel, die der UV-Filter Oxybenzon in einigen Probanden erreichte, könnten V­eranlassung für eine eingehendere Prüfung sein. Auch aktuelle epidemiologische Studien aus China geben Anlass zur Sorge. In Zellkultur und im Tierversuch beobachtete hormonelle Wirkungen durch einige UV-Filter scheinen teilweise auf den Menschen übertragbar zu sein. Wer sich jetzt verunsichert bei der Verwendung von Sonnenschutzmitteln mit organischen UV-Filtern fühlt, sollte sich vor Augen führen, dass UV-Strahlung und Sonnenbrand der größte Risikofaktor für die Entstehung von Hautkrebs sind. Durch einen effektiven Sonnenschutz lässt sich das Risiko wirkungsvoll eindämmen. Im Zweifelsfall lohnt ein Blick auf das Etikett des Sonnenschutzmittels, um den aktiven Inhaltsstoff zu identifizieren. Besonders Schwangere und Kinder sollten aufgrund des teils unklaren Risikos durch organische UV-Filter auf Produkte mit anorganischen UV-Filtern wie Zinkoxid oder Titandioxid zurückgreifen [6]. |
 

Literatur

 [1] Krebs in Deutschland für 2015/2016. Gemeinsame Publikation des Zentrums für Krebsregisterdaten und der Gesellschaft der epidemiologischen Krebsregister in Deutschland, 12. Auflage, Robert Koch-Institut 2019, www.krebsdaten.de/Krebs/DE/Content/Publikationen/Krebs_in_Deutschland/kid_2019/krebs_in_deutschland_2019.pdf?__blob=publicationFile

 [2] Verordnung (EG) Nr. 1223/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 30. November 2009 über kosmetische Mittel (EU-Kosmetikverordnung). Anhang VI: Liste der in kosmetischen Mitteln zugelassenen UV-Filter, https://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:342:0059:0209:de:PDF

 [3] Yeager DG, Lim HW. What‘s New in Photoprotection; A Review of New Concepts and Controversies. Dermatologic Clinics 2019;37:149-157, doi:10.1016/j.det.2018.11.003

 [4] Young AR, Claveau J, Rossi AB. Ultraviolet radiation and the skin; Photobiology and sunscreen photoprotection. Journal of the American Academy of Dermatology 2017;76:100-109, doi:10.1016/j.jaad.2016.09.038

 [5] Matta MK, Florian J, Zusterzeel R, Pilli NR, Patel V, Volpe DA, Yang Y, Oh L, Bashaw E, Zineh I, Sanabria C, Kemp S, Godfrey A, Adah S, Coelho S, Wang J, Furlong L-A, Ganley C, Michele T, Strauss DG. Effect of Sunscreen Application on Plasma Concentration of Sunscreen Active Ingredients; A Randomized Clinical Trial. JAMA 2020;323:256-267, doi:10.1001/jama.2019.20747

 [6] Sonnencreme und Co. – gibt es gesundheitliche Risiken? Informationen des Bundesinstituts für Risikobewertung vom 19. Dezember 2019, www.bfr.bund.de/cm/343/sonnencreme-und-co-gibt-es-gesundheit­liche-risiken.pdf

 [7] Santamaria CG, Meyer N, Schumacher A, Zenclussen ML, Teglia CM, Culzoni MJ, Zenclussen AC, Rodriguez HA. Dermal exposure to the UV filter benzophenone-3 during early pregnancy affects fetal growth and sex ratio of the progeny in mice. Arch Toxicol 94(8):2847–2859. doi:10.1007/s00204-020-02776-5

 [8] DiNardo JC, Downs CA. Dermatological and environmental toxicological impact of the sunscreen ingredient oxybenzone/benzophenone-3. J Cosmet Dermatol2018;17(1):15–19, doi:10.1111/jocd.12449

[9] Groot AC de, Roberts DW. Contact and photocontact allergy to octocrylene. A review. Contact Dermatitis 2014;70(4):193–204, doi:10.1111/cod.12205

[10] Berardesca E, Zuberbier T, Sanchez Viera M, Marinovich M. Review of the safety of octocrylene used as an ultraviolet filter in cosmetics. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology 2019;33(Suppl 7):25-33, doi:10.1111/jdv.15945

[11] LaPlante CD, Bansal R, Dunphy KA, Jerry DJ, Vandenberg LN. Oxybenzone Alters Mammary Gland Morphology in Mice Exposed During Pregnancy and Lactation. J Endocr Soc (2018;2(8):903–921, doi:10.1210/js.2018-00024

[12] Krause M, Klit A, Blomberg Jensen M, Søeborg T, Frederiksen H, Schlumpf M, Lichtensteiger W, Skakkebaek NE, Drzewiecki KT. Sunscreens; Are they beneficial for health? An overview of endocrine disrupting properties of UV-filters. International Journal of Andrology 2012;35:424-436, doi:10.1111/j.1365-2605.2012.01280.x

[13] Matouskova K, Jerry DJ, Vandenberg LN. Exposure to low doses of oxybenzone during perinatal development alters mammary gland morphology in male and female mice. Reproductive Toxicology (Elmsford, N.Y.) 2019, doi:10.1016/j.reprotox.2019.08.002

[14] Shin JC, Lee E, An S, Jin SH, Ha J, Choi WJ, Noh M. Benzophenone-3 and benzophenone-8 exhibit obesogenic activity via peroxisome proliferator-activated receptor γ pathway. Toxicology in Vitro 2020;67:104886, doi:10.1016/j.tiv.2020.104886

[15] Santovito A, Ruberto S, Galli G, Menghi C, Girotti M, Cervella P. Induction of chromosomal aberrations and micronuclei by 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone (oxybenzone) in human lymphocytes. Drug and Chemical Toxicology 2019;42:378-385, doi:10.1080/01480545.2018.1455206

[16] DiNardo JC, Downs CA. Can oxybenzone cause Hirschsprung’s disease? Reproductive Toxicology 2019;86:98–100, doi:10.1016/j.reprotox.2019.02.014

[17] Huo W, Cai P, Chen M, Li H, Tang J, Xu C, Zhu D, Tang W, Xia Y. The relationship between prenatal exposure to BP-3 and Hirschsprung‘s disease. Chemosphere 2016;144:1091–1097, doi:10.1016/j.chemosphere.2015.09.019

[18] Huang Y, Wang P, Law JC-F, Zhao Y, Wei Q, Zhou Y, Zhang Y, Shi H, Leung KS-Y. Organic UV filter exposure and pubertal development. A prospective follow-up study of urban Chinese adolescents. Environ Int 2020;143:105961, doi:10.1016/j.envint.2020.105961

[19] Throl C, Baier H. Sonnencreme für Babys und Kinder im Test: Flüssiges Plastik in knapp drei Viertel der Cremes. Öko-Test 2020;6, www.oekotest.de/kinder-familie/Sonnencreme-fuer-Babys-und-Kinder-im-Test-Fluessiges-Plastik-in-knapp-drei-Viertel-der-Cremes_11288_1.html

[20] Markert S, Ippach C. Sensitiv-Sonnencreme im Test: Nur 4 von 20 empfehlenswert. Öko-Test 2019;10, www.oekotest.de/kosmetik-wellness/Sensitiv-Sonnencreme-im-Test-Nur-4-von-20-empfehlenswert_111656_1.html

[21] Schneider SL, Lim HW. Review of environmental effects of oxybenzone and other sunscreen active ingredients. J Am Acad Dermatol 2019;80(1):266–271, doi:10.1016/j.jaad.2018.06.033

[22] Beiersdorf AG. Nivea: Fragen & Antworten rund um das Thema Sonnencreme und Korallenschutz. Warum enthalten europäische Nivea Sun Produkte weder Octinoxate noch Oxybenzon?

Ulrich Schreiber, MSc

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