Coffein hat Einfluss auf verschiedene Haarzyklus-regulierende Wachstumsfaktoren in weiblichen humanen Haarfollikeln in vitro

Das Hormon Testosteron ist ein wichtiger Faktor für die Entstehung des erblich bedingten Haarausfalls, der androgenetischen Alopezie (AGA). Testosteron wird durch ein Enzym (5α-Reduktase) zu Dihydrotestosteron (DH-Testosteron) umgesetzt. DH-Testosteron kann Prozesse einleiten, die aufgrund einer Verringerung des Energiespiegels eine verkürzte Wachstumsphase des Haares und somit Haarausfall zur Folge haben. Schrittweise können die Haarfollikel dadurch verkleinert und letztlich zerstört werden.

Coffein ist eine der weltweit bekanntesten Stimulantien, das z.B. in Kaffee enthalten ist. Sein anregender Effekt entsteht hauptsächlich durch die Hemmung eines Enzyms (Phosphodiesterase), die zu einem Anstieg des Wachstumsbotenstoffes cAMP führt. Dadurch steigt der zelluläre Energiespiegel an und fördert Zellwachstum und -vermehrung. 

In früheren Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass Coffein den hemmenden Effekt von Testosteron auf Wachstum und Vermehrung hornbildender Zellen (sog. Keratinozyten) und das Wachstum männlicher Haarfollikel neutralisiert. 

In dieser Studie wurde der Einfluss von Coffein auf den Haarzyklus und die Haarmatrix tiefergehend analysiert. Weiterhin wurde der Einfluss auf die Bildung zweier Hauptfaktoren, die das Haarwachstum regulieren (der transformierende Wachstumsfaktor TGF-β2 und der insulin-ähnliche Wachstumsfaktor IGF-1), sowie auf hornbildende Zellen (Keratinozyten) aus der äußeren Haarwurzelscheide (ORSK), die aus menschlichen Haarfollikeln isoliert wurden, analysiert. Zusätzlich wurde untersucht, ob sich in Gegenwart von Testosteron der Coffein-Effekt auf männliche gegenüber weibliche Haarfollikel unterscheidet.

Die Gestalt des Haarfollikels und die Haarzyklusphase (Wachstums- oder Ruhephase), sowie Zellwachstum und  vermehrung (Proliferation) und programmierter Zelltod wurden über Anfärbungsreaktionen visualisiert. Coffein erhöht die Proliferation der hornbildenden Zellen (Keratinozyten) und zeigt sich als Gegenspieler des Testosterons. 

Am gleichen ORSK-Modell wurde der neutralisierende und schützende Effekt von Coffein untersucht. Sowohl der Einfluss von Substanzen, die in vivo Haarausfall fördern (wie TGF-β2, Anandamid), als auch der Einfluss von Coffein und bekannten Wachstumsfaktoren wie IGF-1 und KGF (Keratinozyten-Wachstumsfaktor) auf die ORSK wurde untersucht. 

ORSK, die mit haarausfallfördernden Substanzen wie TGF-β2 oder Anandamid behandelt wurden, zeigten Anzeichen des physiologischen und des pathologischen Zelltods. Wurden die gleichen Zellen für 48h zusätzlich mit wachstumsfördernden Substanzen wie Coffein, IGF-1 oder KGF behandelt, wurde dieser Effekt neutralisiert. Ein signifikanter Schutzeffekt wurde bereits bei 0,001% Coffein festgestellt. 

Die Genexpression von Wachstums-regulierenden Faktoren wie TGF-β2 und IGF-1 wurde nach Stimulation mit unterschiedlichen Coffein-Konzentrationen im Vergleich zu Positivkontrollen (IGF-1, Minoxidil) und Negativkontrollen (Tretinoin) in der äußeren (ORS) und der inneren Haarwurzelscheide (IRS) verifiziert. 

In männlichen Haarfollikeln erhöhte Testosteron die Expression von Hauptfaktoren für den Übergang des Follikels in die Ruhephase (wie TGF-β2). In Gegenwart von Coffein konnte die Bildung dieses Faktors auf das Niveau der Kontrolle herunterreguliert werden. In weiblichen Follikeln konnte durch Testosteron keine erhöhte Bildung von TGF-β2 festgestellt werden. 

Testosteron reduzierte in männlichen Haarfollikeln im Vergleich zur Kontrolle die Bildung von IGF-1, während eine Co-Kultivierung mit Coffein die Bildung steigerte. In weiblichen Haarfollikeln war der Effekt von Testosteron auf die Bildung von IGF-1 nicht so ausgeprägt. Allerdings führte die Kultivierung mit Coffein zu einer gesteigerten Bildung an IGF-1. 

Im Rahmen der Studie konnte der Haarwachstums-fördernde Effekt von Coffein auf männliche und weibliche Haarfollikel gezeigt werden: Coffein fördert das Haarfollikelwachstum, verlängert die Wachstumsphase (Anagen) und stimuliert Wachstum und Vermehrung hornbildender Zellen (Keratinozyten) der Haarmatrix. Hierbei zeigten weibliche Haarfollikel eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Coffein. 

Der Einfluss von Coffein auf bestimmte Haarwuchsfaktoren wurde belegt: Coffein steigert die Bildung des Wachstumsfaktors IGF-1 und hemmt die Bildung des Faktors TGF-β2, der für den Übergang des Follikels in die Ruhephase verantwortlich ist.

Coffein neutralisiert die durch Testosteron induzierte Bildung von Haarausfall-fördernden Faktoren wie TGF-β2 in männlichen Haarfollikeln. In weiblichen Follikeln wird die Bildung von TGF-β2 nicht durch Testosteron induziert, durch Coffein allerdings reduziert. Bei beiden Geschlechtern konnte durch Coffein die Bildung des Haarwachstumsfaktors IGF-1 gesteigert werden. Diese Effekte konnten im HOKM sowie im ORSM beobachtet werden.

Die Ergebnisse dieser in vitro-Studien zeigen die Bedeutung, die Coffein auf molekularer, zellulärer und auf Haarorgan-Ebene für das komplexe, menschliche Haarwachstum besitzt. Sie belegen die Haarwachstums-fördernden und Haarfollikel-schützenden Eigenschaften des Coffeins für beide Geschlechter.

Fischer TW, Herczeg-Lisztes E, Funk W, Zillikens D, Bíró T, Paus R. Differential effects of caffeine on hair shaft elongation, matrix and outer root sheath keratinocyte proliferation, and transforming growth factor-β2/insulin-like growth factor-1-mediated regulation of the hair cycle in male and female human hair follicles in vitro. Br J Dermatol. 2014 Nov;171(5):1031-43.