Die zugrundeliegende Studie untersucht die medizinische Anwendung von Koji-Säure, indem sie eine breitgefächerte Studienlage auswertet, welche sich mit der biologischen Aktivität von Koji-Säure und ihren Derivaten beschäftigt und ihre Wirkmechanismen beleuchtet. Unsere Studienzusammenfassung beleuchtet dabei vor allem die Erkenntnisse über die Verwendung von Koji-Säure als depigmentierendem Wirkstoff.
Neben seinen depigmentierenden Eigenschaften können auch die anti-oxidativen, anti-mikrobiellen, anti-inflammatorischen, radioprotektiven und anti-konvulsischen Eigenschaften der Koji-Säure und ihrer Derivate medizinisch eingesetzt werden. Die depigmentierende Aktivität von Koji-Säure wird auf ihrer molekulare Struktur zurückgeführt: nach der Zellpenetration findet eine Bindung an das aktive Zentrum des Enzyms Tyrosinase statt. Desweiteren werden Faktoren der Melaninsysnthese und der Leukozytenmodulation reguliert, ebenso findet eine Chelatierung von Kupfer-Ionen statt. Zudem wirkt Koji-Säure als Freier-Radikalen-Fänger.
Koji-Säure (5-hydroxy-2-hydroxymethyl-4H-pyran-4-on) ist eine erstmals 1907 isolierte organische Säure, welche durch Fermentation aus verschiedenen Pilzstämmen, wie zum Beispiel Aspergillus und Penicillium, gewonnen wird. Sie wird oftmals als Alternative zu Hydrochinon verwendet, da dieses trotz seiner Popularität Probleme bei der sicheren Anwendung wie beispielsweise permanente Depigmentierung hervorrufen kann.
Eine Studie von 2015 zeigte anti-dermatophytische, anti-mycobakterielle, anti-oxidative und anti-tyrosinatische Wirkungen von aus Koji-Säuren entwickelten Mannich-Basen.
In 25 von 63 der analysierten Studien wurde eine depigmentierende Eigenschaft von Koji-Säure nachgewiesen.
Der Hauptmechanismus der Depigmentation ist die Hemmung der Tyrosinase, dem Schlüsselenzym der Melaninsynthese. Das Substrat der Tyrosinase ist Kupfer, welches von Koji-Säure im aktiven Zentreum des Moleküls chelatiert wird. Zudem unterdrückt Kupfer die Tautomerisation von DOPA zu 5,6-Dihydroxyindol-2-Carboxylic-Säure. Darüber hinaus sind auch Leukozyten-Modulation und das Fangen von freien Radikalen am Depigmentationsmechanismus von Koji-Säure beteiligt.
Da freie Radikale und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) ebenso eine Synthese von Melanin verursachen können, spielt die anti-oxidative Aktivität von Koji-Säure ebenfalls eine Rolle bei der Kontrolle der Melanin-Synthese. Ebenso wurde in der untersuchten Fachliteratur über Mechanismen berichtet, welche nicht auf die Tyrosinase einwirken. Diese Erkenntnisse legen nahe, dass eine Hochregulierung der Produktion von IL-6 in den Kerationozyten eine Verringerung der Melanogenese in den Melanocyten bewirkt, was wiederum eine Wechselwirkung zwischen jenen Zellen, welche an der Melanin-Synthese beteiligt sind, nahelegt.
Desweiteren wurde in verschiedenen Studien eine Verringerung der Melanogenese-Regulatoren in den Melanozyten beschrieben. Diese unterdrückte sowohl die Expression der Tyrosinase als auch die von 5,6-Dihydroxyindol-2-carbonsäure-Oxidase (Tyrosinase-related protein 1, auch TYRP 1 genannt) sowie L-Dopachrom-Tautomerase (Tyrosinase-related protein 2, auch TYRP 2 genannt)
In 19 der analysierten 25 Studien wurden Untersuchungen der Tyrosinase-Hemmung vorgenommen. Von den 25 Studien, welche die Depigmentierungsaktivität evaluiert haben, wurde eine Untersuchung der Tyrosinase-Hemmung nur bei sechs Studien nicht durchgeführt. Bei diesen Studien wurde stattdessen zur Bestimmung der Depigmentierungsaktivität Untersuchungen des Melanin-Gehalts oder In silicio-Verfahren vorgenommen. Die Aktivität der Koji-Säure-Aminosäure-Amid-Metall-Komplexe wurde in einer Mel-Ab-Zell-Linie evaluiert. Die Koordination mit den Metallen erhöhte die Lipophilizität und somit die Hautpermeation. Dies bewirkte eine Verringerung des Melaningehaltes in den Melanozyten.
Zur Analyse des durch Koji-Säure verursachten Zytokin-Sekretions-Profil wurde eine aus Melanozyten und Keratinozyten bestehende Co-Kultur verwendet. Die Produktion von Zytokin wurde erhöht und ein Anstieg der Produktion von Interleukin-6 (IL-6) in den Keratinozyten bewirkte eine Verringerung der Melanogenese in den Melanozyten. Dies legt eine Wechselwirkung zwischen den entsprechenden Zellen und dem Signalpfad der Depigmentierung nahe, an welcher Tyrosinase nicht beteiligt ist.
Eine der analysierten klinischen Studien untersuchte die Verträglichkeit einer Melasmenbehandlung mit ausschließlich Koji-Säure, einer Kombination aus 1% Koji-Säure mit 2 % Hydrochinon oder 0,1 % Betamethason, beziehungsweise mit beiden Substanzen in den genannten Konzentrationen. Nebenwirkungen der Formulierung wie Erythema, Hautbrennen und Jucken wurden auf einer Skala von 1 bis 3 evaluiert. Unter den in vier Gruppen aufgeteilten 80 Studienteilnehmer berichteten nur 3 Studienteilnehmer von einem brennendem Gefühl auf der Haut. Dabei stammte einer aus der Untersuchungsgruppe, welche nur Koji-Säure verwendete und die beiden anderen aus der Gruppe, welche Koji-Säure und Hydrochinon zusammen verwendete. In der Untersuchung wurde eine Konzentration von 1% Koji-Säure für eine topische Anwendung bei der Behandlung von Melasmen als sicher betrachtet.
Fazit
Die untersuchten Studien belegen die anti-bakterielle, anti-fungale und anti-inflammatorische Wirkung von Koji-Säure, die außerdem auch als Freier-Radikalen-Fänger wirkt. Auch als Anti-Aging-Mittel ist Koji-Säure geeignet, da sie anti-oxidativ wirkt. Die zugrundeliegende Studie kommt zum Schluss, dass Koji-Säure und ihre Derivate viele mögliche Anwendungsgebiete im Bereich der Kosmetik abdeckt.
Zugrundeliegende Studie:
Capp Zilles, J. et al.: Biological activities and safety data of kojic acid and its derivatives: A review; in: Experimental Dermatology. 2022;31:1500–1521.