Spectroscopic analysis of cutaneous carotenoids and the influence of lifestyle and biofeedback on its concentration

Hintergrund: Carotinoide sind die größte Untergruppe von Antioxidantien im menschlichen Körper. Da sie mit der Nahrung aufgenommen werden müssen, wird ihre Konzentration maßgeblich durch Ernährungsgewohnheiten beeinflusst. Die kutane Carotinoidkonzentration korreliert mit der Serumkonzentration, sodass sie den antioxidativen Status des ganzen Körpers widerspiegelt. Sie kann daher als ein repräsentativer Biomarker für Ernährungs- und Gesundheitszustand dienen. Ziel: Die drei vorliegenden Studien untersuchen die Wechselwirkung zwischen Antioxidantiengehalt und gesundheitsbezogenem Lebensstil. Sie gehen der Frage nach, inwieweit Unterschiede und Veränderungen bezüglich der Lebensweise und der Ernährungsgewohnheiten die kutane Carotinoidkonzentration beeinflussen. Eine der Studien untersucht darüber hinaus die Wirkung von Biofeedback der Carotinoidkonzentration auf den Lebensstil. Aufbau und Ergebnisse: Alle drei Studienkonzepte beinhalten spektroskopische Messungen der kutanen Carotinoidkonzentration und erfassen Lebens- und Ernährungsgewohnheiten. Studie I: Bei 50 Schülerinnen und Schülern einer fachgymnasialen Oberstufe wurde über mehrere Wochen der Carotinoidgehalt der Haut gemessen – zunächst in einer statischen Phase, dann in einer Interventionsphase mit Biofeedback der Messwerte, gesundheitsedukativer Schulung und einer täglichen kostenlosen gesunden Mittagsmahlzeit für die Teilnehmer. Es zeigte sich eine signifikante Korrelation zwischen gesunder Lebensweise und hoher Antioxidantienkonzentration. Während der Interventionsphase waren die gemessenen Konzentrationen signifikant höher als in der statischen Phase, in der die Probanden gebeten worden waren, ihr Ernährungs- und Stressverhalten nicht zu verändern. Zugleich veränderten viele der Probanden ihre Lebensweise in Bezug auf Ernährung und Stress in der Interventionsphase aktiv. Ein unangekündigter Follow-up fünf Monate später zeigte eine Verstetigung der hohen Werte. Studie II: In einer binationalen Querschnittstudie wurden 714 Probanden in Südkorea und Deutschland untersucht. In Deutschland wurden neben deutschstämmigen Probanden auch Probanden mit koreanischem Migrationshintergrund ausgewählt. Die mittlere kutane Carotinoidkonzentration der koreanischen Testpersonen, die in Südkorea gemessen wurde, war deutlich höher als die der beiden Gruppen in Deutschland. Zudem zeigten sich bei in erster Generation in Deutschland lebenden Migranten höhere Konzentrationen als bei den Nachkommen zweiter oder dritter Generation. Studie III: Bei vier erwachsenen weiblichen Probanden wurden über einen Zeitraum von 13 Tagen täglich Messungen des kutanen Carotinoidgehalts durchgeführt. Die Probandinnen dokumentierten begleitend ihr Ernährungsverhalten und Stresssituationen in einem Tagebuch. Die gemessenen Werte spiegelten hierbei sowohl das Ernährungsverhalten der Probandinnen als auch die als stressreich empfundenen Ereignisse wider. Während positive Einflüsse wie die erhöhte Aufnahme von Obst und Gemüse zu einem langsamen Anstieg über Tage führten, bewirkten Stresssituationen einen unmittelbaren Abfall. Fazit: Alle drei Studien zeigen eine Korrelation zwischen gesunder Ernährung und einem ausgewogenen Lebensstil mit einer hohen Carotinoidkonzentration in der Haut. Stressabbau bzw. -vermeidung erweist sich ebenso wichtig wie eine gesunde Ernährungsweise. Biofeedback des antioxidativen Status erweist sich als einfaches und wirksames Mittel zur Förderung von Gesundheitsbewusstsein und gesunder Lebensweise.Background: Carotenoids form the biggest subgroup of antioxidants in the human body. Since they must be ingested with food, nutrition significantly influences their concentration. The cutaneous carotenoid concentration correlates with the general serum antioxidant level and can serve as a representative substance for the entire antioxidant status and therefore as biomarker for health and nutrition. Objective: The three studies at hand investigate the interaction between antioxidant concentration and lifestyle. They were designed to determine whether differences or changes in lifestyle and nutrition influence the cutaneous carotenoid concentration. One of them also investigated the effect of biofeedback on those changes. Design and Results: All three studies feature the spectroscopic measurement of the cutaneous carotenoid concentration and the assessment of lifestyle and dietary habits. Study I: Fifty high school students were measured initially in a static phase, followed by an intervention phase including biofeedback on the measured values, health related education and free healthy school lunches. A significant correlation of healthy lifestyle and high antioxidant status could be determined. Subjects improved their nutritional habits and significantly increased their carotenoid concentration during intervention. A follow-up without notice five months later showed a consolidation of values. Study II: In a binational cross-section study with 714 subjects, Koreans resident in South Korea, native Germans and immigrant Koreans and their descendants resident in Germany were analysed for differences in carotenoid concentrations and lifestyle habits. The mean carotenoid concentration measured in the Korean subjects in South Korea was significantly higher than that of both groups in Germany. Moreover, first generation Korean immigrants who preserved Korean dietary habits showed higher concentrations than their German born descendants. Study III: In a third study, four adult female volunteers were measured over a period of 13 days and kept a diary on their nutritional behaviour and stress situations during this period. The measured carotenoid values reflected their nutritional behaviour and stress situations. While positive influences such as the increased intake of fruit and vegetables resulted in a gradual increase of the measured values, stressful situations resulted in an immediate decrease. Conclusions: All three investigations show that a healthy diet and a well-balanced lifestyle correlate with a high cutaneous antioxidant concentration. Stress reduction shows to be equally important as healthy nutrition. Biofeedback of the antioxidant concentration proves effective to raise health awareness