kůže je bariérou mezi lidským tělem a vnějším prostředím. Chrání tělo před exogenními chemickými a fyzikálními faktory, podílí se na metabolických procesech, hraje resorpční a termoregulační funkci, je první obrannou linií proti patogenním mikroorganismům a podílí se na imunologických procesech .
složitá struktura lidské kůže a její fyzikálně-chemické vlastnosti ji přeměňují na účinnou vnější obrannou linii proti exogenním faktorům a pomáhají udržovat homeostázu lidského těla. Tuto roli hraje epidermální bariéra ,ve které má rohovková vrstva epidermis zvláště důležitou funkci. Skládá se z 15-20 vrstev plně zkorodovaných keratinocytů-korneocytů. Ve spodní části zkorodované vrstvy se buňky těsně sousedí, zatímco v horní části jsou uspořádány volně a podléhají škálování. Konstrukce vrstvy rohovky připomíná stěnu, ve které korneocyty stojí za cihly, a tukem bohatá mezibuněčná matrice je cement . Vnitřek buněk rohovkové vrstvy je vyplněn cytokeratinovými vlákny spojenými s filaggrinem. Tyto buňky jsou obklopeny tuhým, zkorodovaným obalením postaveným převážně z lorikrinového proteinu, tvořícího součást tzv. Obal je spojen s extracelulární matricí z tekutých krystalů a tvoří hranici mezi hydrofilním povrchem buněk a lipofilními nepolárními mastnými kyselinami matrice obklopující korneocyty .
tloušťka vnější vrstvy epidermis, velikost korneocytů a složení povrchových lipidů ovlivňují regenerační vlastnosti pokožky, což přispívá k různým průběhům dermatologických onemocnění a procesu hojení. Anatomické oblasti se silnou pokožkou jsou odolnější vůči vnějším faktorům . Na druhé straně jsou oblasti s relativně tenkou zkorodovanou vrstvou, jako je obličej, charakterizovány vysokou citlivostí na škodlivé faktory, ale také schopností velmi rychle obnovit bariérovou funkci. Je spojena s vysokou proliferativní aktivitou, tedy rychlou regenerací epidermis, intenzivní vaskularitou, dobrou hydratací a přítomností mnoha potních žláz .
stav epidermální bariéry závisí na jejích fyzikálních vlastnostech, jako je množství produkovaného kožního mazu, hydratace epidermis, transepidermální ztráta vody a gradient pH mezi povrchem kůže a vnitřkem těla . Mnoho individuálních a environmentálních faktorů ovlivňuje modifikaci výše uvedených procesů, včetně věku, pohlaví, rasy, anatomické oblasti pokožky, intenzity potu, teploty pokožky a okolní teploty, vlhkosti vzduchu, ročního období, denního rytmu, hormonální rovnováhy a mnoha dalších .
povrch zkorodované vrstvy je pokryt lipidovým filmem, který hraje velmi důležitou roli ve fungování epidermální bariéry. Pochází ze dvou zdrojů: mazu vylučovaného mazovými žlázami, který tvoří největší část lipidového pláště, a epidermálních lipidů, které tvoří část zkorodované vrstvy epidermis . Tloušťka lipidového pláště činí 0,5 µm až 5 µm, v závislosti na počtu mazových žláz v dané oblasti .
lipidy mezibuněčné matrice rohovkové vrstvy epidermis se vyvíjejí v procesu přeměny jejich prekurzorů poskytovaných multilamelárními Odlandovými tělísky granulární vrstvy . Polární lipidy jsou přeměněny na nepolární, hydrolýza glykolipidů vytváří ceramidy, zatímco fosfolipidy jsou metabolizovány na volné mastné kyseliny. Tyto procesy vedou k vytvoření struktury sestávající z těsně zabalených lamel, umístěných rovnoběžně s povrchem epidermálních buněk . Mezibuněčné lipidy jsou hlavně sfingolipidy nebo ceramidy (45-50%), stejně jako cholesterol (20-25%), nasycené volné mastné kyseliny (10-15%) a malé množství nepolárních lipidů . V lidské kůži můžeme rozlišit devět podtříd ceramidů označených 1 až 9, v závislosti na chemické struktuře hlavní skupiny. Frakce délky uhlíkového řetězce C24 až C26 se nejčastěji vyskytují mezi ceramidy. Ceramid, který hraje hlavní roli v epidermis, je kyselina linolová . Na druhé straně mezi volnými mastnými kyselinami dominují ty s délkou řetězce C22 a C24. Přibližně 2-5% složek matrice je síran cholesterolu, který je zodpovědný za inhibici proteolytických enzymů a štěpí desmosomové vazby mezi epidermálními buňkami .
Sebum je lepkavá kapalina a je směsí nepolárních lipidů. To se skládá z triglyceridů (∼16%), volných mastných kyselin (∼33%), voskové estery (∼26%), skvalen (∼12%), estery cholesterolu (∼3%) a cholesterolu (∼1.5%) . Dominantní mastné kyseliny jsou esenciální mastné kyseliny o délce uhlíkového řetězce C16 a C18, přičemž dominantní kyselinou je kyselina olejová . Mezi nasycenými mastnými kyselinami je nejčastější kyselina palmitová. Složení mazu je relativně konstantní a jeho změny mohou mít za následek některá kožní onemocnění. Největší změny ve složení kožního mazu jsou pozorovány u dospívajících během intenzivní hydrolýzy triglyceridů na volné mastné kyseliny. Produkce kožního mazu je velmi dynamický proces, podmíněný individuálními vlastnostmi a faktory prostředí. Pozorovaná produkce kožního mazu je větší u mužů než u žen . Produkce mazu závisí na hustotě, umístění a aktivitě mazových žláz . V takových oblastech, jako je pokožka hlavy, T zóna obličeje, hrudní kosti nebo interskapulární oblasti, jejich hustota činí 900 na čtvereční centimetr kůže ,ale na jiných místech je pozorováno méně než 100 mazových žláz na čtvereční centimetr.
Sebum se podílí na tvorbě 3-dimenzionální struktury epidermálních lipidů, což pomáhá udržovat její integritu . Vytváří ochrannou vrstvu proti množení patogenních mikroorganismů, které mají jak prozánětlivé, tak protizánětlivé vlastnosti . Množství produkovaného kožního mazu má vliv na zvýšení kolonizace mnoha mikroorganismy, které z mazu získávají výživné látky, např. kvasinky Propionibacterium acnes nebo Malassezia . Sebum tvoří typ izolace proti nadměrné vlhkosti a změnám okolní teploty . Navíc pomáhá udržovat schopnost pokožky vázat vodu . Správná produkce kožního mazu koreluje s vysokou úrovní zvlhčení zkorodované vrstvy . Díky svým fyzikálně-chemickým vlastnostem ovlivňuje selektivní pronikání sloučenin aplikovaných na kůži . Kromě toho má antioxidační vlastnosti a chrání pokožku před UBV zářením, které je spojeno s dysfunkcí mazových destiček-aktivující acetylhydrolázu II .
lipidy zkorodované vrstvy hrají velmi důležitou roli v regulaci absorpce různých sloučenin z povrchu kůže . Existují dva způsoby absorpce: přes epidermis a přes kožní přídavky. Hlavním způsobem je selektivní absorpce epidermis. Lamelární dvouvrstvá struktura opačného elektrického náboje extracelulárních lipidů usnadňuje rozpouštění lipofilních látek. Jejich hydrofobní vlastnosti zabraňují nadměrné ztrátě vody a rozpouštění hydrofilních látek . Absorpce látek z povrchu kůže závisí do značné míry na velikosti korneocytů zkorodované vrstvy a je úměrná kapacitě mezibuněčného prostoru a nepřímo úměrná velikosti buněk . Nepolární sloučeniny s molekulovou hmotností nižší než 500 Da snadno pronikají epidermis . Absorpce látek prostřednictvím kožních příměsí (potní žlázy, mazové žlázy, vlasové folikuly) probíhá pouze v mírném rozsahu. Označuje se jako rychlá permeační cesta kvůli menší selektivitě a možnosti absorbovat větší molekuly. Z tohoto důvodu jsou oblasti s mnoha potními žlázami, jako je obličej nebo horní část trupu, více vystaveny absorpci potenciálně prozánětlivých látek, často příčinou erupcí kůže .
povrch zdravé kůže může být charakterizován kyselým pH, oscilujícím mezi 4,0 a 6,0. PH lidských vnitřních orgánů je téměř neutrální – mezi 7,35 a 7,46, diferencované v různých oblastech kůže. Nejvyšší hodnoty pH jsou pozorovány v nejvíce hydratovaných oblastech, jako jsou kožní záhyby a kloubní fosílie . Udržování kyselého pH závisí na tvorbě volných mastných kyselin, zejména kyseliny mléčné a aminokyselin, vodíkových a amonných sloučenin, jakož i na složení mazových lipidů a proteinů rohovkové vrstvy epidermis . Tyto složky určují vytvoření gradientu pH spojeného s významným rozdílem mezi jeho hodnotou na povrchu kůže a uvnitř živých vrstev epidermis, kde dosahuje hodnoty cca. 7.0 . Tímto způsobem se udržuje takzvaný objem pufru epidermis . Významnou roli při tvorbě kyselého povlaku hraje správná aktivita lipolytických enzymů, které se podílejí na metabolismu intracelulárních lipidů vrstvy rohovky. Kyselé pH ve spodních vrstvách epidermis je udržováno proteiny výměny sodíku / protonu-NHE. Odstraňují ionty H+ z buněk a čerpají ionty Na+ a současně chrání intracelulární prostředí před okyselením . Hodnota pH může být upravena úrovní hydratace pokožky, atmosférickými podmínkami, intenzitou sekrece potu a fyzickou aktivitou. Navíc závisí na genetických faktorech, komorbiditách a použitých lécích nebo kosmetice . Sex s největší pravděpodobností nemá vliv na rozdíly v hodnotě pH, i když existují některé zprávy, které naznačují, že existuje taková korelace . Také věk tuto hodnotu nemění, přesto mezi novorozenci a lidmi staršími 80 let jsou zaznamenány vyšší hodnoty pH .
kyselé pH povrchu kůže a rozdíl mezi pH povrchu kůže a pH hlubších vrstev rohovkové vrstvy epidermis řídí fyziologickou flóru a potenciálně infekční. Tempo růstu a hustota kolonizace bakterií a hub se zvyšuje s nárůstem pH. na druhé straně přítomnost saprofytických mikroorganismů má pozitivní vliv na udržení kyselosti povrchu kůže, mimo jiné prostřednictvím rozkladu triglyceridů na volné mastné kyseliny .
správné pH se také podílí na udržování správné hydratace pokožky. Jeho zvýšení aktivuje katepsiny, rozkládá filaggrin a tímto způsobem snižuje tvorbu přírodního hydratačního faktoru (NMF). Zvýšené hodnoty pH odpovídají také zvýšení transepidermální ztráty vody (TEWL), což je jeden z nejvýznamnějších indikátorů funkce epidermální bariéry . Navíc pH kůže hraje jednu z nejdůležitějších rolí při správné organizaci matricových lipidů tím, že reguluje jejich povrchovou strukturu a stabilitu . Intracelulární lipidy jsou citlivé na fluktuace pH, které mohou modifikovat hydrolytické reakce, což způsobuje změnu jejich složení a prostorové struktury .
integrita epidermální bariéry chrání pokožku před nadměrnou ztrátou vody a chrání udržování správné hydratace pokožky. Voda se hromadí díky rohovkové vrstvě epidermis a množství vody v této vrstvě je definováno jako hydratace pokožky . Správná úroveň vlhkosti je ovlivněna takovými faktory, jako je množství vody dodávané ze spodních vrstev epidermis, dermis a mazových žláz, a také množství vody ztracené odpařováním a schopnost vrstvy rohovky akumulovat vodu. Zadržování vody v této vrstvě je také ovlivněno přítomností lipidů extracelulární matrice a proteinového pláště buněk .
vrstva rohovky udržuje gradient vody mezi povrchem kůže a spodními vrstvami epidermis. Hydratace keratinocytů klesá s průchodem z bazální vrstvy na povrch epidermis . Voda tvoří přibližně 15-20% celkové hmotnosti vrstvy rohovky a hromadí se většinou uvnitř korneocytů, zatímco v živých vrstvách epidermis tvoří voda až 70% její hmotnosti . Nejvíce povrchní-horní část vrstvy rohovky je nejméně hydratovaná a pod velkým vlivem vnějších faktorů na obsah vody. Tloušťka zkorodované vrstvy je 30 µm. Po liberálním zvlhčení stoupá dokonce na 40 µm . Nejhlubší část epidermis obsahuje více vody a tím i vliv vnějšího prostředí je zanedbatelný. Střední oblast je zase zónou s nejvyššími možnostmi regulace akumulace vody. Vyznačuje se vysokou koncentrací NMF, která se nachází uvnitř korneocytů . Přírodní hydratační faktor je zodpovědný za udržení správné hydratace pokožky a plasticity kůže. Tvoří 10-30% suché hmoty rohovkové vrstvy a skládá se většinou z volných aminokyselin a jejich metabolitů, jako je kyselina urokanová (UCA) a kyselina pyrrolidonkarboxylová, které jsou produkty filaggrinové proteolýzy. Dalšími složkami vrstvy rohovky s hygroskopickými vlastnostmi jsou laktáty, močovina, bílkoviny, sacharidy, organické kyseliny a četné elektrolyty vylučované potními žlázami a glycerol dodávaný mazovými žlázami .
lipidy intracelulárního prostoru rohovkové vrstvy epidermis působí proti nadměrné ztrátě vody z epidermis, většinou díky jejich anatomické a biochemické struktuře, díky níž hrají roli bariérové složky . Jsou to rovnoběžné desky, těsně přiléhající k sobě a chrání před odpařováním vody zevnitř rohovkové vrstvy epidermis. Zvláštní roli hraje přítomnost ceramidů, které zvyšují zadržování vody ve vrstvě rohovky . Snížení obsahu ceramidů, cholesterolu a volných mastných kyselin intracelulární matrice snižuje vlhkost pokožky . V procesu hydratace živých vrstev epidermis hraje důležitou roli aquaporin-3. Je součástí vodních kanálů buněčných membrán, což usnadňuje transport vody, močoviny a glycerolu do buněk epidermis . Správný obsah vody v dermis je udržován díky kyselině hyaluronové díky svým hydrofilním vlastnostem. Některá menší množství této kyseliny lze nalézt také v intracelulární matrici rohovkové vrstvy .
hodnoty hydratace pokožky se liší v závislosti na anatomické oblasti. Nejvyšší hodnoty lze nalézt na kůži obličeje, kloubní fossae, nižší hodnoty – na předloktí, zatímco nejnižší-na holeně . To závisí hlavně na tloušťce epidermis a umístění mazových a potních žláz . Úroveň vlhkosti se mění také v závislosti na okolní vlhkosti a teplotě. Tyto parametry ovlivňují zadržování vody a stupeň jejího odpařování z vrstvy rohovky, což má určitý vliv na změnu hydratačního gradientu mezi epidermis a prostředím . Kromě toho může být hodnota vlhkosti ovlivněna také typem konzumovaných potravin. Jedna ze studií ukázala, že epidermální hydratace je snížena v důsledku stravy bohaté na nasycené nebo mononenasycené mastné kyseliny .
ztráta vody z kůže je výsledkem sekrece pocení a transepidermální pasivní difúze. Ztráta vody epidermis je popsána hodnotou TEWL a ovlivňuje úroveň vlhkosti epidermis . Transepidermální ztráta vody je parametr odrážející integritu vodní vrstvy epidermis a je velmi citlivým indikátorem poškození bariéry epidermis . Transepidermální ztráta vody je gradient tlaku par měřený ve dvou bodech ležících kolmo k povrchu kůže uvnitř otevřené komory a je střední hodnotou přenosu vody z vrstvy rohovky. Ve stabilních okolních podmínkách TEWL osciluje kolem 4-10 g / h / m2, v závislosti na oblasti pokožky, ale při poškození pokožky se může zvýšit až na 30krát vyšší hodnotu . Hodnota TEWL se mění i pod vlivem takových faktorů, jako je teplota kůže, průtok krve kožními cévami, rychlost regenerace epidermis, tloušťka vrstvy rohovky, obsah lipidů ve vrstvě rohovky, počet a aktivita potních žláz na dané oblasti pokožky, okolní teplota a vlhkost a mnoho dalších. Tento parametr závisí na správné struktuře spojů mezi buňkami rohovky a granulovanými vrstvami, které jsou místem průchodu mezi nízkou a vysokou koncentrací vody. Tato spojení regulují přenos vody a dalších látek rozpuštěných v ní do živých vrstev epidermis . Nejvyšší hodnoty TEWL se nacházejí na kůži dlaní, chodidel, obličeje, genitálií a oblastí kloubů; zatímco nejnižší – na telatách . Transepidermální hodnoty ztráty vody s největší pravděpodobností nezávisí na pohlaví, i když některé studie poukazují na vyšší hodnoty tohoto parametru u mužů . Jeho proměnlivost v závislosti na věku je také kontroverzní . Nejpravděpodobněji nižší hodnoty TEWL se vyskytují u lidí starších 60 let . Tento parametr ovlivňuje také regulaci exfoliace epidermis a enzymatické funkce doprovázející keratinizaci. Čím intenzivnější ztráta vody, tím intenzivnější je keratinizační proces, který má svůj klinický projev v nadměrné exfoliaci a erytému .
indikátorem zdravé pokožky je správná funkce epidermální bariéry chránící před vnějšími faktory a proti patogenním mikroorganismům. Ztráta strukturální nebo funkční integrity této bariéry usnadňuje výskyt kožních lézí doprovázejících mnoho dermatologických onemocnění. Znalost biofyzikálních procesů v kůži může být užitečná pro provádění profylaktických akcí, jejichž cílem je obnovit bariérovou funkci a chránit před rozvojem patologických lézí a může být také užitečná při zahájení účinné léčby.