Die Hornschicht (Stratum corneum)

Die äußere Schicht der Epidermis (Oberhaut) – die Hornschicht – besteht aus einem festen Anteil (pars compacta) mit etwa 15 bis 20 Zellschichten. Die Hornzellen (Korneozyten) sind durch wenige Desmosomen, proteinreiche Anhängsel der Zellmembran ("Haftplättchen"), miteinander verbunden.

Das Backstein-Zement-Modell
Zwischen den Zellen liegen die epidermalen Lipide: Wenn man sich die Hornzellen als Backsteine vorstellt, so füllen die Lipide als Mörtel oder Zement die Zellzwischenräume (Backstein-Zement-Modell).

Entstehung und Funktion der epidermalen Lipide
Die Lipidzusammensetzung und der Wassergehalt in der Epidermis verändern sich mit zunehmender Differenzierung der Hautzellen. In den Golgi-Apparaten der Hornzellen werden Lipide gebildet. Anschließend werden diese in kleinen Strukturen der reifen Keratinozyten sichtbar: In diesen membranbegrenzten Vakuolen – den sogenannten Odland-Bodies – werden die Vorläufersubstanzen der hautspezifischen Lipidbarriere in Form von lamellar angeordneten Doppelmembranen gespeichert. Über Exozytose wird der Inhalt der Odland-Bodies in den extrazellulären Raum abgegeben. Erst dort bilden sich die epidermalen Lipide: Als Hornzellkitt verleihen diese Doppellipidmembranen der Hornschicht Stabilität.

Schematische Darstellung der Hornschicht:
Das Backstein-Zement-Modell.


1 Hornzellen (Korneozyten)
2 Epidermale Lipide

Gleichzeitig sind diese interzellulären Lipidmembranen die entscheidende Permeabilitätsbarriere der Hornschicht: Die Regulation des Wasser- und Feuchtigkeitsgehaltes ist eine ihrer wichtigsten Funktionen, da Elastizität und Festigkeit der Hornschicht von ihrem Wassergehalt abhängen.

Zusammensetzung der epidermalen Lipide
Unter den Lipiden der Hornschicht herrschen die Ceramide mit einem Anteil von 40 Prozent vor. Daneben finden sich freie Fettsäuren (25 %) und Cholesterin (25 %) sowie Cholesterinsulfate. Für die barrierebildende und feuchtigkeitsbindende Funktion dieses komplexen Lipidgemisches sind in erster Linie die Ceramide verantwortlich. Chemisch gesehen handelt es sich dabei um eine Gruppe unterschiedlicher Sphingolipide, das heißt, um Verbindungen aus hochmolekularen Alkoholen, vor allem Sphingosin mit verschiedenen Fettsäuren wie zum Beispiel der Linolsäure.

Schematische Darstellung der Epidermis: Bei der Differenzierung wandeln sich die Basalzellen in kernlose, flache Hornzellen um.


1 Odland-Body mit Doppelmembran

2 Keratinozyt

3 Exozytose

4 Epidermale Lipide

5 Hornzellen

Die Permeabilitätsbarriere
Die epidermalen Lipide nehmen 10 bis 30 Prozent des Gesamtvolumens der Hornschicht (Stratum corneum) ein. Das entspricht einem 100 bis 200mal höheren Anteil an Interzellularsubstanz am Gesamtvolumen als in anderen Geweben. So bildet die Hornhaut eine effektive Permeabilitätsbarriere (Durchlässigkeitsbarriere), die zwei wichtige Funktionen erfüllt:

Der saure pH-Wert der Haut spielt eine essentielle Rolle für die Ausbildung der Permeabilitätsbarriere.

• Sie verhindert das Eindringen bestimmter Stoffe wie zum Beispiel Mikroben, chemische Substanzen und Allergene.
• Sie minimiert den transepidermalen Wasserverlust (TEWL) und schützt den Organismus damit vor Austrocknung.

Entfernt man Hornzellagen und damit die epidermalen Lipide, so wird die Haut für Wasser (TEWL) und andere Stoffe, auch für Schadstoffe und Allergene, durchlässiger.

Als transepidermales Wasser bezeichnet man solches, welches durch Diffusion (Wärmebewegung) an die Hautoberfläche gelangt. Dort wird es dem Körper durch Verdunstung entzogen. Je weniger intakt die Hornschicht der Haut ist, desto höher ist dieser Verlust.

Natürliche Feuchthaltefaktoren (NMF)
Das Wasserbindungsvermögen der Haut wird wesentlich von der Zusammensetzung der Barrierelipide in der Hornschicht mitbestimmt. Auch die Proteinstruktur der Hornzellen ist für das Wasserbindungsvermögen der Haut bedeutend, wie beispielsweise das Vorhandensein der Aminosäure Arginin. Diese körpereigenen Substanzen, die das Wasser in der Hornschicht festhalten, nennt man natürliche Feuchthaltefaktoren (Natural Moisturizing Factor, NMF). Diese Stoffe stammen aus dem Verhornungsprozeß (Differenzierung) der Keratinozyten (z. B. Pyrrolidoncarbonsäure), dem Schweiß und dem Talgdrüsensekret (u. a. Harnstoff, Salze, organische Säuren).

Desquamation und Hauterneuerung
Zur Oberfläche hin wird die Hornschicht immer brüchiger, die einzelnen Zellen klaffen auseinander (pars disjunctiva), Zellen lockern sich und werden laufend unmerklich als Hautschüppchen abgestoßen. Diesen unbemerkten steten Prozess nennt man Desquamation. Der erwachsene Mensch verliert so täglich zirka 10 g an Hornschüppchen.