Навіщо рогового шару зволоження і при чому тут гліцерин

Вміст води в епідермісі давно визнано критичним для збереження пластичності шкіри і запобігання симптомів сухості. Вода з глибших шарів шкіри рухається вгору, зволожує роговий шар і з часом втрачається за рахунок випаровування. Відзначимо, що цей рух води від багатих на вологу внутрішніх шарів шкіри (і межують вони, в свою чергу, теж не з повітрям або зневоднених тканинами [1] ) До більш сухому і щільному рогового шару, що відокремлює нижележащие тканини від зовнішнього середовища - абсолютно нормальний фізіологічний процес. Саме завдяки такій будові і функціонуванню шкіри живі організми змогли вийти з океану на сушу і пристосуватися до нових умов існування. Постійне оновлення клітин обумовлює існування надійного бар'єру між внутрішнім середовищем організму і зовнішнім середовищем. Однак процес диференціації і дозрівання клітин - це крихкий баланс, який може бути порушений при впливі різних факторів. Для того, щоб відбувалася «планова заміна» старих клітин на нові, потрібно ферментативне розщеплення білків, «заякорюють» старі клітини. Рівень зволоженості рогового шару критичний для модуляції активності цих ферментів. Якщо вміст води в роговому шарі падає нижче 20% протягом тривалого періоду часу [2] , То ферменти, задіяні в нормальному процесі злущування корнеоцитів, стають нездатні виконувати свої функції, і процес упорядкованого поновлення епідермісу порушується, переходячи на цикл, характерний для сухої шкіри. Відлущування стає неупорядкованим, і корнеоцити збираються у великі агрегати - візуально це виглядає як лущення. Крім того, нормальне відлущування передбачає відшаровування груп з 2-4 корнеоцитів, оточених так званими роговими конвертами - специфічними білковими структурами. Зниження зволоженості рогового шару не тільки призводить до того, що слущивается лусочки стають більшими, а й рогові конверти при цьому деформуються. Саме цей фактор викликає відчуття стягнутості, характерне для синдрому сухої шкіри. Ситуація ускладнюється ще й тим, що при дефіциті вологи активність ферментів, що відповідають за формування міцних рогових конвертів, теж порушується. В результаті роговий шар стає більш чутливим до механічних пошкоджень, попутно ж порушується і нормальна бар'єрна функція епідермісу. Коли ж вміст вологи в роговому шарі падає до 10%, розвиваються клінічні симптоми ксероза - патологічної сухості шкіри.

Виходить, що і роговий шар - зовсім не мертва структура, і що зволоженість його критична не просто для зовнішнього вигляду, але і для підтримки шкіри в здоровому стані!

Які ж механізми визначають здатність рогового шару утримувати необхідну кількість вологи?

Перший механізм являє собою, по суті, механічне перешкоду на шляху води: пов'язані між собою корнеодесмосомамі, гідрофобізовані церамідамі, щільно упаковані корнеоцити подовжують шлях дифузії, по якому вода може йти зі шкіри в навколишнє середовище.

Другий механізм обумовлений складним комплексом речовин, який прийнято називати натуральним зволожуючим фактором (Natural Moisturising Factor, NMF). До складу NMF входять:

компонент

%

Амінокислоти і їх солі

30-40%

Пірролідонкарбонат натрію, урокановая кислота, орнітин, цітрулін (продукти гідролізу філлагріна)

7-12%

сечовина

5-7%

гліцерин

4-5%

Глюкозамін, креатинін, урінову кислота, аміак

1-2%

Катіони натрію, кальцію, калію

10-11%

Аніони (фосфати, хлориди)

6-7%

лактати

10-12%

Цитрати, Форміат

0,5-1,0%

(джерело: Cosmetic Dermatology Products abd Procedures. - Blackwell, 2010).

Натуральний зволожуючий фактор виявлений тільки в роговому шарі, в кількості близько 10% від сухої маси кератиноцитів. Водорозчинні сполуки в кератиноцитах і міжклітинному просторі здатні міцно зв'язувати воду, що дозволяє зберігати вологу в самих верхніх шарах шкіри, що контактують з навколишнім середовищем. Специфічні іонні взаємодії між кератином і компонентами NMF, поряд зі зменшенням рухливості води, призводять до зменшення міжмолекулярних сил взаємодії між окремими волокнами кератину, тим самим підвищуючи еластичність. Вироблення NMF змінюється в залежності від кліматичних умов: наприклад, при низькій відносній вологості вона збільшується, але для цього потрібно кілька днів акліматизації, і компенсація може бути неповною. Частково з цієї причини низька вологість повітря може викликати сухість шкіри.

Третій механізм забезпечується особливостями архітектури ліпідних пластів, що оточують кератиноцити. Міжклітинні ламеллярние ліпіди, завдяки структурній впорядкованості і щільною упаковці в подвійні шари, забезпечують досить надійний бар'єр для проходження води через тканини. Порушення ж в будові ліпідних пластів означають підвищення проникності бар'єру, спад ліпідів з подальшою втратою NMF, поверхневе зневоднення рогового шару, викид медіаторів запалення, порушення механізму поновлення, лущення ... Якщо не вживати ніяких заходів, порочне коло замикається, і стан шкіри продовжує погіршуватися, аж до механічного травмування рогового шару.

А при чому тут, власне, гліцерин?

Як уже згадувалося вище, в шкірі є власний, ендогенний гліцерин. Його середній вміст в роговому шарі становить близько 0,7 мг / см2 на шкірі щік і 0,2 мг / см2 на шкірі передпліччя. До теперішнього часу достовірно встановлено, що гліцерин здатний змінювати фазовий поведінку ліпідів рогового шару і запобігати кристалізацію їх ламеллярной структур при низькій відносній вологості, модулюючи тим самим поведінку рогового шару при низьких температурах і низької відносної вологості. Експериментально доведено важливу роль гліцерину як сигнальної молекули, що бере участь в регуляції процесу дозрівання клітин шкіри, що важливо для її здоров'я. Гліцерин необхідний і для нормального відлущування корнеоцитів: він сприяє фізіологічно нормальному процесу розпаду корнеодесмосом, що скріплюють корнеоцити між собою. Встановлено, що гліцерин покращує епідермальний бар'єрну функцію і сприяє її відновленню після ушкоджень, зменшує клінічні прояви запалення. Цікаво, що у людей, які страждають на алергічний контактним дерматитом на нікель, чутливість до дратівливої ​​фактору знижувалася після нанесення на шкіру гліцерінсодержащего крему (в порівнянні з ділянками, обробленими плацебо). Гліцерин також перешкоджає проникненню в шкіру подразнюючих речовин - таких, наприклад, як лаурилсульфат натрію.

В одному з досліджень, який тривав протягом п'яти років, два засоби з високим вмістом гліцерину порівнювали з 16 популярних зволожуючих засобів на групі з 394 пацієнтів з важким ксерозом. В результаті було встановлено, що кошти з гліцерином набагато ефективніше інших: вони швидше відновлювали нормальну зволоженість і запобігали її повторне розвиток на більш тривалий термін. Ультраструктурних аналіз шкіри, обробленої засобами з високим вмістом гліцерину, показав, що гліцерин не тільки викликає розширення корнеоцитів, а й збільшує відстань між їх шарами, тим самим збільшуючи висоту рогового шару.

З відносно недавнього часу велика увага приділяється аквапоріновому механізму перерозподілу вологи в шкірі, який може грати ключову роль в патогенезі шкірних захворювань. Аквапоріни - це інтегральні мембранні білки з невеликою молекулярною масою, що формують водні канали для спрямованого транспорту води в різних органах. У шкірі переважають транспортні канали, утворені аквапорінов-3, який, крім води, здатний також забезпечувати перенесення гліцерину уздовж осмолярності градієнта, тобто, в бік падіння концентрації переноситься речовини. Вони ж найбільш значущі для зволоженості шкіри. Механізм аквапорінового транспорту чудово збалансований: водні канали, утворені аквапорінов-3, відзначено зниження кислотами, а на поверхні шкіри рН нижче, ніж в її товщі, що дозволяє не втрачати зайву воду. Під постійним впливом сонця, а також з віком, експресія аквапорінових водних каналів порушується. Це вважається однією з причин вікової сухості шкіри. У числі інших факторів, нормальне функціонування аквапорінов шкіри впливає на її зволоженість і еластичність.

Гліцерин по аквапоріновим каналах дуже повільно переноситься в епідерміс, і швидкість його перенесення чутлива проникності базального шару кератиноцитів для гліцерину. Дослідження шкіри, обробленої кремом з 15% гліцерину, показало, що гліцерин дифундує з поверхні шкіри в глибину рогового шару з утворенням резервуара. Через кілька годин після нанесення відзначається зменшення трансепідермальній втрати води. Тривала обробка атопічний і здорової шкіри засобом з 20% гліцерину показала відсутність погіршення бар'єрної функції в обох випадках. Навпаки, було встановлено, що гліцерин прискорює відновлення бар'єрної функції шкіри, порушеною під впливом жорстких зовнішніх факторів. Гліцерин також викликає стиснення поверхневих корнеоцитів, яке залежить від осмотичних ефектів. Це стиснення призводить до компатізаціі рогового шару і зниження ризику виникнення контактного дерматиту.

У відносно недавньому дослідженні, проведеному на мишах, нездатних виробляти аквапорінов-3, гліцерин допомагав зменшити сухість рогового шару і підвищити еластичність шкіри, а також нормалізувати відновлення бар'єрної функції після видалення рогового шару. Зокрема, вміст води в роговому шарі у таких мишей було в три рази нижче, ніж у нормальних мишей, але воно відновлювалося до норми при нанесенні на шкіру саме гліцерину, тоді як використання аналогічних осмолітов (ксиліт, Еритреї, пропандіол) не дало позитивних результатів . Цей експеримент вважається одним з ключових обґрунтувань вікової практики використання гліцерину в медицині і косметиці. Пізніші дослідження підтвердили і доповнили ці висновки, довівши важливість гліцерину як стабілізатора шкірного бар'єру. Аналогічно, в дослідженні на мишах, нездатних виробляти себум внаслідок вираженої гіпоплазії сальних залоз, зовнішнє застосування гліцерину (який в організмі виробляється якраз в сальних залозах) відновлювало нормальну зволоженість рогового шару, тоді як сечовина - такий же ендогенний зволожувач - виявилася на це не здатна . Аналогічно, нанесення на шкіру додаткової кількості себума також було нееффектвним.

Всі ці дані наочно продемонстрували важливу фізіологічну роль транспорту гліцерину і показали, що гліцерин є значущим фактором збереження води в роговому шарі, підтримки його механічної та біологічної функції.

Але що ж все-таки пов'язує гліцерин в косметиці і кліматичні умови? Звідки стільки негативної галасу навколо такого корисного інгредієнта?

[1] Середній вміст води в організмі людини з віком змінюється: у новонародженого її близько 86%, у людей похилого віку - близько 50%. Кров містить приблизно 92% води, м'язи - близько 75. Втрата води через шкіру - нормальний фізіологічний процес, що відбувається шляхом потовиділення (варіює залежно від фізичного навантаження) і прямого випаровування (в середньому 200-300 мл на добу).

[2] Норма для рогового шару - 20-30% води; для дерми - близько 70%, причому в дермі воно практично постійно, а в роговому шарі може змінюватися в досить широких межах. До слова, саме відносно низький вміст води в роговому шарі критично для забезпечення нормальної структурованості ліпідних шарів, а значить, і бар'єрної функції.

далі: Косметика з гліцерином і відносна вологість повітря: історія з географією

Повернутися назад

Олена червоний , Головний технолог СВАТ "Парфумерно-косметична фабрика" Модум-наша косметика "