La piel es una barrera entre el cuerpo humano y el entorno externo. Protege al organismo contra factores químicos y físicos exógenos, participa en los procesos metabólicos, desempeña una función de reabsorción y termorregulación, siendo la primera línea de defensa contra microorganismos patógenos, y participa en procesos inmunológicos .
La compleja estructura de la piel humana y sus características fisicoquímicas la convierten en una línea de defensa externa efectiva contra factores exógenos y ayudan a mantener la homeostasis del cuerpo humano. Este papel lo desempeña la barrera epidérmica, en la que la capa corneal de la epidermis tiene una función particularmente importante que desempeñar . Consiste en 15-20 capas de queratinocitos – corneocitos completamente cornificados. En la parte inferior de la capa cornificada, las células se unen estrechamente entre sí, mientras que en la parte superior están dispuestas de forma holgada y sufren descamación. La construcción de la capa corneal se asemeja a una pared en la que los corneocitos representan ladrillos, y una matriz intercelular abundante en grasa es el cemento . El interior de las células de la capa corneal está lleno de filamentos de citoqueratina unidos con filagrina. Estas células están rodeadas por un encapsulado rígido y cornificado construido principalmente de la proteína loricrina, formando parte de la llamada envoltura de proteínas y lípidos . La envoltura está conectada con la matriz extracelular de cristal líquido y constituye el borde entre la superficie hidrofílica de las células y los ácidos grasos no polares lipofílicos de la matriz que rodea a los corneocitos .
El grosor de la capa externa de la epidermis, el tamaño de los corneocitos y la composición de los lípidos superficiales afectan las propiedades regenerativas de la piel, lo que contribuye a los diversos cursos de enfermedades dermatológicas y al proceso de curación por igual. Las áreas anatómicas con epidermis gruesa son más resistentes a los factores externos . Por otro lado, las áreas con una capa cornificada relativamente delgada, como la cara, se caracterizan por una alta susceptibilidad a factores dañinos, pero también por la capacidad de restablecer la función de barrera muy rápidamente. Está conectado con una alta actividad proliferativa, por lo tanto, una rápida regeneración de la epidermis, vascularización intensiva, buena hidratación y presencia de muchas glándulas sudoríparas .
El estado de la barrera epidérmica depende de sus propiedades físicas, como la cantidad de sebo producido, la hidratación de la epidermis, la pérdida transepidérmica de agua y el gradiente de pH entre la superficie de la piel y el interior del cuerpo . Muchos factores individuales y ambientales influyen en la modificación de los procesos mencionados anteriormente, incluidos la edad, el sexo, la raza, el área anatómica de la piel, la intensidad de la transpiración, la temperatura de la piel y la temperatura ambiente, la humedad del aire, la estación del año, el ritmo diario, el equilibrio hormonal y muchos otros .
La superficie de la capa cornificada está cubierta por una película lipídica, que desempeña un papel muy importante en el funcionamiento de la barrera epidérmica. Proviene de dos fuentes: el sebo secretado por las glándulas sebáceas, que constituyen la mayor parte del manto lipídico, y los lípidos epidérmicos, que forman parte de la capa cornificada de la epidermis . El grosor del manto lipídico es de 0,5 µm a 5 µm, dependiendo del número de glándulas sebáceas en un área determinada .
Los lípidos de la matriz intercelular de la capa corneal de la epidermis se desarrollan en el proceso de conversión de sus precursores proporcionados por los corpúsculos multilamelares de Odland de la capa granular . Los lípidos polares se convierten en no polares, la hidrólisis de los glicolípidos genera ceramidas, mientras que los fosfolípidos se metabolizan en ácidos grasos libres. Estos procesos dan lugar a la creación de una estructura que consiste en láminas compactas, colocadas paralelas a la superficie de las células epidérmicas . Los lípidos intercelulares son principalmente esfingolípidos, o ceramidas (45-50%), así como colesterol (20-25%), ácidos grasos libres saturados (10-15%) y pequeñas cantidades de lípidos no polares . En la piel humana podemos diferenciar nueve subclases de ceramidas marcadas del 1 al 9, dependiendo de la estructura química del grupo principal. Las fracciones de la longitud de la cadena de carbono C24 a C26 se encuentran con mayor frecuencia entre las ceramidas. La ceramida que desempeña el papel principal en la epidermis es el ácido linoleico . Por otro lado, entre los ácidos grasos libres, aquellos con la longitud de la cadena de C22 y C24 parecen dominar. Alrededor del 2-5% de los componentes de la matriz es sulfato de colesterol, que es responsable de la inhibición de enzimas proteolíticas, digiriendo enlaces desmosómicos entre las células epidérmicas .
El sebo es un líquido pegajoso y es una mezcla de lípidos no polares. Consta de triglicéridos (∼16%), ácidos grasos libres (∼33%), ésteres de cera (∼26%), escualeno (∼12%), ésteres de colesterol (∼3%) y el colesterol (∼1.5%) . Los ácidos grasos dominantes son ácidos grasos esenciales de la longitud de la cadena de carbono C16 y C18, donde el ácido dominante es el ácido oleico . Entre los ácidos grasos saturados, el ácido palmítico es el más común. La composición del sebo es relativamente constante, y sus cambios pueden implicar algunas enfermedades de la piel. Los mayores cambios en la composición del sebo se observan en adolescentes, durante la hidrólisis intensificada de triglicéridos en ácidos grasos libres. La producción de sebo es un proceso muy dinámico, condicionado por características individuales y factores ambientales. La producción observada de sebo es mayor en hombres que en mujeres . La producción de sebo depende de la densidad, ubicación y actividad de las glándulas sebáceas . En áreas como el cuero cabelludo, la zona T de la cara, el esternón o las áreas interescapulares, su densidad asciende a 900 por centímetro cuadrado de la piel, pero en otros lugares se observan menos de 100 glándulas sebáceas por centímetro cuadrado .
El sebo participa en la creación de la estructura tridimensional de los lípidos epidérmicos, que ayuda a mantener su integridad . Forma una capa protectora contra la multiplicación de microorganismos patógenos, con propiedades proinflamatorias y antiinflamatorias . La cantidad de sebo producido influye en el aumento de la colonización con numerosos microorganismos que derivan sustancias nutritivas del sebo, por ejemplo, levaduras de Propionibacterium acnes o Malassezia . El sebo forma un tipo de aislamiento contra la humedad excesiva y las variaciones de temperatura ambiente . Además, ayuda a mantener la capacidad de unión al agua de la epidermis . La producción adecuada de sebo se correlaciona con un alto nivel de humectación de la capa cornificada . Gracias a sus características fisicoquímicas, afecta la permeabilidad selectiva de los compuestos aplicados sobre la piel . Además, tiene propiedades antioxidantes y protege la piel de la radiación UBV, que está conectada a la disfunción de la acetilhidrolasa II activadora de plaquetas sebáceas .
Los lípidos de la capa cornificada desempeñan un papel muy importante en la regulación de la absorción de varios compuestos de la superficie de la piel . Hay dos formas de absorción: a través de la epidermis y a través de los apéndices de la piel. La vía principal es la absorción selectiva a través de la epidermis. La estructura laminar de dos capas de carga eléctrica opuesta de los lípidos extracelulares facilita la disolución de sustancias lipofílicas. Sus propiedades hidrofóbicas evitan la pérdida excesiva de agua y la disolución de sustancias hidrofílicas . La absorción de sustancias de la superficie de la piel depende en gran medida del tamaño de los corneocitos de la capa cornificada, y es proporcional a la capacidad del espacio intercelular, e inversamente proporcional al tamaño de las células . Los compuestos no polares de un peso molecular inferior a 500 Da penetran fácilmente a través de la epidermis . La absorción de sustancias a través de los apéndices de la piel (glándulas sudoríparas, glándulas sebáceas, folículos pilosos) tiene lugar solo en una medida modesta. Se conoce como la ruta de permeación rápida debido a la menor selectividad y la posibilidad de absorber moléculas más grandes. Por esa razón, las áreas con muchas glándulas sudoríparas, como la cara o la parte superior del torso, están más expuestas a la absorción de sustancias potencialmente proinflamatorias, a menudo la causa detrás de las erupciones cutáneas .
La superficie de la piel sana puede caracterizarse por un pH ácido, oscilando entre 4,0 y 6,0. El pH de los órganos internos humanos es casi neutro, entre 7,35 y 7,46, diferenciándose en varias áreas de la piel. Los valores de pH más altos se observan en las zonas más hidratadas, como pliegues cutáneos y fosas articulares . El mantenimiento del pH ácido depende de la creación de ácidos grasos libres, principalmente ácido láctico y aminoácidos, compuestos de hidrógeno y amonio, así como de la composición de los lípidos de sebo y las proteínas de la capa corneal de la epidermis . Estos componentes determinan la creación de gradiente de pH conectado con la diferencia significativa entre su valor en la superficie de la piel y dentro de las capas vivas de la epidermis, donde alcanza el valor de aprox. 7.0 . De esta manera, se mantiene el llamado volumen tampón de la epidermis . Un papel importante en la creación de la capa ácida es desempeñado por la actividad correcta de las enzimas lipolíticas, que participan en el metabolismo de los lípidos intracelulares de la capa corneal. El pH ácido en las capas inferiores de la epidermis se mantiene mediante proteínas de intercambio de sodio / protones-NHE. Eliminan los iones H+ de las células y extraen iones Na+, al mismo tiempo que protegen el entorno intracelular contra la acidificación . El valor de pH puede ser modificado por el nivel de hidratación de la piel, las condiciones atmosféricas, la intensidad de la secreción de sudor y la actividad física. Además, depende de factores genéticos, comorbilidades y de los medicamentos o cosméticos utilizados . Lo más probable es que el sexo no afecte a las diferencias en el valor del pH , aunque hay algunos informes que sugieren que existe tal correlación . Además, la edad no modifica este valor, sin embargo, entre los recién nacidos y las personas mayores de 80 años, se observan valores de pH más altos .
El pH ácido de la superficie de la piel y la diferencia entre el pH de la superficie de la piel y el pH de las capas más profundas de la capa corneal de la epidermis controlan la flora fisiológica y potencialmente infecciosa. El ritmo de crecimiento y la densidad de colonización de bacterias y hongos aumentan con el aumento del pH. Por otro lado, la presencia de microorganismos saprófitos tiene una influencia positiva en el mantenimiento de la acidez de la superficie de la piel, entre otros por medio de la descomposición de triglicéridos en ácidos grasos libres .
El pH correcto también participa en el mantenimiento de la hidratación correcta de la epidermis. Su aumento activa las catepsinas, descomponiendo la filagrina, y disminuyendo de esta manera la creación del factor hidratante natural (NMF) . El aumento de los valores de pH también se corresponde con un aumento de la pérdida de agua transepidérmica (TEWL), uno de los indicadores más significativos de la función de barrera epidérmica . Además, el pH de la piel desempeña uno de los papeles más importantes en la correcta organización de los lípidos de la matriz, al regular su estructura superficial y estabilidad . Los lípidos intracelulares son sensibles a las fluctuaciones de pH que podrían modificar las reacciones hidrolíticas, causando el cambio de su composición y estructura espacial .
La integridad de la barrera epidérmica protege la piel contra la pérdida excesiva de agua y protege el mantenimiento de la hidratación correcta de la epidermis. El agua se acumula gracias a la capa corneal de epidermis y la cantidad de agua en esta capa se define como la hidratación de la piel . El nivel correcto de humedad se ve afectado por factores tales como la cantidad de agua suministrada desde las capas inferiores de la epidermis, la dermis y las glándulas sebáceas, y también la cantidad de agua perdida por evaporación y la capacidad de la capa corneal para acumular agua. La retención de agua en esta capa también se ve afectada por la presencia de lípidos de la matriz extracelular y la cubierta proteica de las células .
La capa corneal mantiene el gradiente de agua entre la superficie de la piel y las capas inferiores de la epidermis. La hidratación de los queratinocitos disminuye con su paso de la capa basal a la superficie de la epidermis . El agua constituye aproximadamente el 15-20% de la masa total de la capa corneal y se acumula principalmente en el interior de los corneocitos, mientras que en las capas vivas de la epidermis, el agua constituye el 70% de su masa . La más superficial – la parte superior de la capa corneal es la menos hidratada y bajo gran influencia de factores externos en el contenido de agua. El grosor de la capa cornificada es de 30 µm. Después de una humectación liberal, se eleva incluso a 40 µm . La parte más profunda de la epidermis contiene más agua y, por lo tanto, el impacto del entorno externo es insignificante. La zona media, a su vez, es la zona con mayores posibilidades de regular la acumulación de agua. Se caracteriza por una alta concentración de NMF, que se encuentra en el interior de los corneocitos . El factor hidratante natural es responsable del mantenimiento de la hidratación correcta de la epidermis y de la plasticidad de la piel. Constituye el 10-30% de la masa seca de la capa corneal y consiste principalmente en aminoácidos libres y sus metabolitos, como el ácido urocánico (UCA) y el ácido carboxílico de pirrolidona, que son productos de la proteólisis de filagrina. Otros componentes de la capa corneal con propiedades higroscópicas son los lactatos, la urea, las proteínas, los sacáridos, los ácidos orgánicos y numerosos electrolitos secretados a través de las glándulas sudoríparas, así como el glicerol administrado por las glándulas sebáceas .
Los lípidos del espacio intracelular de la capa corneal de la epidermis contrarrestan la pérdida excesiva de agua de la epidermis, principalmente gracias a su estructura anatómica y bioquímica, que los hace desempeñar el papel de constituyentes barrera . Son placas paralelas, empaquetadas estrechamente adheridas entre sí, y protegen contra la evaporación del agua desde el interior de la capa corneal de la epidermis. Desempeña un papel especial la presencia de ceramidas que aumentan la retención de agua en la capa corneal . Una disminución en el contenido de ceramidas, colesterol y ácidos grasos libres de la matriz intracelular disminuyen la humedad de la piel . En el proceso de hidratación de las capas vivas de la epidermis, la acuaporina-3 desempeña un papel importante. Es un componente de los canales de agua de las membranas celulares, facilitando el transporte de agua, urea y glicerol a las células de la epidermis . El contenido correcto de agua dentro de la dermis se mantiene gracias al ácido hialurónico, debido a sus propiedades hidrofílicas. Algunas cantidades más pequeñas de este ácido también se pueden encontrar en la matriz intracelular de la capa corneal .
Los valores de hidratación de la epidermis varían según el área anatómica. Los valores más altos se pueden encontrar en la piel de la cara, las fosas articulares, los valores más bajos – en los antebrazos, mientras que los más bajos – en las espinillas . Esto depende principalmente del grosor de la epidermis y de la ubicación de las glándulas sebáceas y sudoríparas . El nivel de humedad también cambia dependiendo de la humedad ambiental y la temperatura. Estos parámetros afectan la retención de agua y el grado de evaporación de la capa corneal, teniendo cierta influencia en el cambio del gradiente de hidratación entre la epidermis y el medio ambiente . Además, el valor de humedad también puede verse afectado por el tipo de alimentos consumidos. Uno de los estudios ha demostrado que la hidratación epidérmica disminuye como resultado de la dieta rica en ácidos grasos saturados o monoinsaturados .
La pérdida de agua de la piel es el resultado de la secreción de sudoración y la difusión pasiva transepidérmica. La pérdida de agua a través de la epidermis se describe por el valor de TEWL y afecta el nivel de humedad de la epidermis . La pérdida de agua transepidérmica es un parámetro que refleja la integridad de la capa de agua de la epidermis y es un indicador muy sensible del daño de la barrera de la epidermis . La pérdida transepidérmica de agua es un gradiente de la presión de vapor medida en dos puntos perpendiculares a la superficie de la piel dentro de una cámara abierta y es un valor intermedio de transmisión de agua desde la capa corneal. En condiciones ambientales estables, TEWL oscila alrededor de 4-10 g / h / m2, dependiendo del área de la piel, pero puede aumentar hasta un valor 30 veces mayor cuando la epidermis está dañada . El valor de TEWL cambia incluso bajo la influencia de factores tales como la temperatura de la piel, el flujo sanguíneo a través de los vasos de la piel, el ritmo de regeneración de la epidermis, el grosor de la capa corneal, el contenido de lípidos en la capa corneal, el número y la actividad de las glándulas sudoríparas en un área de la piel dada, la temperatura ambiente y la humedad y muchos otros . Este parámetro depende de la estructura correcta de las uniones entre las células de las capas corneal y granular, que son el lugar de paso entre una concentración baja y alta de agua. Estas conexiones regulan la transmisión del agua y otras sustancias disueltas en ella a las capas vivas de la epidermis . Los valores más altos de TEWL se encuentran en la piel de las palmas de las manos, las plantas de los pies, la cara, los genitales y las áreas de las articulaciones; mientras que los más bajos se encuentran en las pantorrillas . Los valores transepidérmicos de pérdida de agua probablemente no dependan del sexo , aunque algunos estudios apuntan a valores más altos de este parámetro entre los hombres . Su variabilidad en función de la edad también es controvertida . Lo más probable es que los valores más bajos de TEWL ocurran entre personas mayores de 60 años de edad . Este parámetro influye también en la regulación de la exfoliación de la epidermis y en las funciones enzimáticas que acompañan a la queratinización. Cuanto más intensa es la pérdida de agua, más intenso es el proceso de queratinización, que tiene su manifestación clínica en exfoliación excesiva y eritema .
Un indicador de piel sana es la función correcta de la barrera epidérmica que protege contra factores externos y microorganismos patógenos. La pérdida de integridad estructural o funcional de esta barrera facilita la aparición de lesiones cutáneas que acompañan a muchas enfermedades dermatológicas. El conocimiento de los procesos biofísicos dentro de la piel puede ser útil para la implementación de acciones profilácticas cuyo objetivo es restaurar la función de barrera y proteger contra el desarrollo de lesiones patológicas, y también puede ser útil para iniciar un tratamiento efectivo.