Anna Parzychowska-Parol – kosmetolożka, która zawsze odpowiada na pytania dotyczące skuteczności zabiegów i składników aktywnych. Sumienna i dokładna, właścicielka gabinetu KOS w Warszawie. Dziś, w swoim pierwszym artykule, dzieli się wiedzą na temat lipidów skórnych. Zapraszamy do lektury!

Od dawna wiadomo, że funkcja ochronna naskórka spoczywa głównie na warstwie rogowej (stratum corneum). Jej struktura skutecznie ogranicza przenikanie ksenobiotyków oraz transepidermalną utratę wody. Znając organizację tej niezwykłej warstwy, możemy nie tylko chronić i wspierać jej integralność, ale także świadomie pokonywać jej barierę w celach terapeutycznych lub pielęgnacyjnych. Wiemy również, że utrata bądź osłabienie funkcji barierowych naskórka najczęściej wynika z nieprawidłowości w produkcji lipidów lub ich nadmiernego usuwania.

Skąd się biorą lipidy w/na naskórku?

W warstwie rogowej naskórka lipidy występują głównie w cemencie międzykomórkowym. Nie powstają jednak bezpośrednio w tej warstwie, ich produkcja zachodzi niżej, w miejscach, gdzie znajdują się ciała wieloblaszkowate (lamelarne, Odlanda, keratynosomy), czyli w warstwie ziarnistej naskórka, a niektóre nawet głębiej, w warstwie podstawnej lub kolczystej.

Ciałka lamelarne zawierają prekursory lipidów, do których należą głównie glukozyloceramidy, sfingomieliny, cholesterol i fosfolipidy, a także enzymy hydrolityczne i peptydy przeciwdrobnoustrojowe. W odróżnieniu od głębszych warstw naskórka, gdzie lipidy służą głównie do budowy błon komórkowych, w warstwie rogowej dominują te, które tworzą lipidową macierz, czyli:

• ceramidy,
• sterole (cholesterol i jego estry),
• wolne kwasy tłuszczowe,
• węglowodory (głównie skwalen).

Jakim zmianom podlegają lipidy w swojej wędrówce od warstwy podstawnej do rogowej przedstawia poniższa tabela:

Rysunek 1. Zmiany w kompozycji lipidów na różnych poziomach naskórka (% wagowy).

Widzimy, że skład lipidowy zmienia się znacząco, a nie ma tu miejsca na szczegółowy opis syntezy każdego z lipidów. Są to procesy poznane stosunkowo niedawno, ponieważ dopiero w 1983 roku została opisana koncepcja budowy naskórka jako białkowych cegieł złączonych lipidową zaprawą.

Dziś wiemy, że strukturę cementu międzykomórkowego można opisać jako ciekłokrystaliczną, w której lipidy układają się w podwójne warstwy lamelarne. Mimo postępującego rozwoju metod obrazowania, nadal wiele kwestii związanych ze strukturą i funkcjonowaniem lipidów warstwy rogowej naskórka pozostaje niejasnych.

Powstała nawet odrębna dziedzina nauki – lipidomika, zajmująca się charakterystyką i badaniem funkcjonowania lipidów. Niedawno natknęłam się także na naukowe czasopismo „Journal of Lipid Research”.

CERAMIDY

Przyjrzyjmy się bliżej najliczniejszej grupie lipidów warstwy rogowej – ceramidom.

Prekursorami naskórkowych ceramidów są najczęściej glukozyloceramidy oraz sfingomieliny, które na drodze enzymatycznej przekształcają się w dojrzałe ceramidy. Istnieje kilka szlaków ich syntezy, co oznacza, że powstają one w różnych procesach, a nawet – w różnych organellach!

W warstwie rogowej naskórka (stratum corneum) występuje 9 podklas (rodzin) ceramidów. Zbudowane są one ze sfingoidalnych długołańcuchowych zasad azotowych (np. sfingozyny i fitosfingozyny) oraz kwasów tłuszczowych. Niektóre ceramidy skóry występują wyłącznie w warstwie rogowej i to właśnie one mają kluczowe znaczenie dla kosmetologii.

Rola ceramidów w barierze naskórkowej

Ceramidy odgrywają kluczową rolę w funkcjonowaniu bariery naskórkowej. Ich niedobór prowadzi do zwiększenia transepidermalnej utraty wody (TEWL), a w konsekwencji do odwodnienia, podrażnień oraz spowolnienia procesów komórkowych. To z kolei uruchamia łańcuch reakcji, wpływając negatywnie na kondycję skóry.

Mało kto pamięta, że ceramidy pełnią również funkcję ochronną przed patogenami, zabezpieczając skórę przed działaniem chorobotwórczych drobnoustrojów.

Ceramid 1 (CER EOS)

Ceramid 1 składa się z sfingozyny i dwunienasyconego kwasu linolowego, co – wraz z jego niepolarnością – czyni go wyjątkowym. W warstwie rogowej ulega przekształceniu w ester sfingozyny, który łączy się ze ścianą korneocytu.

Choć stanowi jedynie 8% ceramidów stratum corneum, to właśnie on w największym stopniu warunkuje prawidłową budowę cementu międzykomórkowego.

Warto zauważyć, że przy niedoborze kwasu α-linolenowego (ALA) w skórze, cząsteczka ceramidu 1 może ulec modyfikacji – kwas ALA zostaje zastąpiony przez kwas oleinowy, co osłabia funkcję barierową naskórka.

Spadek ilości ceramidów

Liczba ceramidów w skórze zmniejsza się wraz z wiekiem. Ich znaczący ubytek obserwuje się także:

• na skórze głowy osób cierpiących na łojotokowe zapalenie skóry (ŁZS),
• u pacjentów z atopowym zapaleniem skóry (AZS).

CHOLESTEROL 

Sterole, czyli przede wszystkim cholesterol i siarczan cholesterolu, stanowią około 25% lipidów warstwy rogowej. Ich synteza rozpoczyna się w wydzielinie ciałek Odlanda.

W przemianie siarczanu cholesterolu do cholesterolu kluczową rolę odgrywa enzym sulfataza steroidowa, a także acetylo-CoA (podobnie jak w syntezie kwasów tłuszczowych).

W chorobach skóry, w których dochodzi do niedoboru tego enzymu, występuje patologiczna suchość skóry, jak ma to miejsce np. w rybiej łusce (ichthyosis).

Rola cholesterolu w barierze skórnej

Badania wykazały, że cholesterol odgrywa kluczową rolę w:

• utrzymaniu płynności podwójnych błon fosfolipidowych,
• zachowaniu integralności bariery naskórkowej,
• prawidłowej orientacji pozostałych lipidów.

Dzięki tym właściwościom cholesterol jest niezbędnym składnikiem lipidowej macierzy, wspomagającym prawidłową funkcję ochronną skóry.

WOLNE KWASY TŁUSZCZOWE

Wolne kwasy tłuszczowe powstają w wyniku lipolizy fosfolipidów i trójglicerydów.

Kwasy tłuszczowe obecne w cemencie międzykomórkowym są zazwyczaj nasycone, nierozgałęzione i mają od 14 do 34 atomów węgla. Aż 50% z nich posiada 24 lub 26 atomów węgla.

W przypadku suchej skóry, skóry atopowej oraz chorób przebiegających z uszkodzeniem bariery hydrolipidowej, wzrasta ilość krótszych nasyconych kwasów tłuszczowych. Zjawisko to jest również skorelowane z niedoborem filagryny, co skutkuje zmniejszoną ilością naturalnego czynnika nawilżającego (NMF).

Funkcje wolnych kwasów tłuszczowych

• Odpowiadają za kwaśne pH płaszcza hydrolipidowego.
• Są niezbędne do utworzenia ciekłokrystalicznych struktur cementu międzykomórkowego.
• Regulują działanie enzymów hydrolitycznych.

Nieprawidłowości w funkcjonowaniu i proporcjach kwasów tłuszczowych negatywnie wpływają na funkcje barierowe skóry. Prowadzą również do przedwczesnej i nadmiernej degradacji korneodesmosomów, co osłabia strukturę warstwy rogowej.

STARZENIE SIĘ BARIERY

Wraz z wiekiem zmienia się skład i funkcjonowanie bariery naskórkowej. Badania potwierdzają, że z upływem czasu zmniejsza się ilość wszystkich komponentów macierzy lipidowej, a także liczba i funkcjonalność ciałek lamelarnych. Prowadzi to do:

• zmian w pH skóry,
• pogorszenia funkcji barierowych,
• osłabienia właściwości przeciwdrobnoustrojowych,
• zmniejszenia spoistości cementu międzykomórkowego.

Procesy te są związane z wieloma czynnikami, w tym:

• zanikiem prawidłowego gradientu jonów wapnia, który warunkuje syntezę lipidów naskórkowych,
• ekspozycją na promieniowanie UV, które degraduje nie tylko białka, ale również lipidy.

Wpływ promieniowania UV na barierę naskórkową

Trudno w to uwierzyć, ale nawet jednorazowa ekspozycja skóry na UVB (7,5 MED) powoduje:

• negatywne zmiany w strukturze bariery skórnej,
• znaczące zwiększenie transepidermalnej utraty wody (TEWL).

To dowód na to, że promieniowanie UV degraduje nie tylko białka, ale również lipidy, przyspieszając procesy starzenia się skóry.

Spadek produkcji lipidów naskórkowych

Kolejnym powodem osłabienia bariery skórnej jest zmniejszona produkcja lipidów, spowodowana:

• spadkiem aktywności enzymów niezbędnych do ich syntezy, np. kwaśnej sfingomielinazy, co skutkuje redukcją ilości ceramidów,
• degradacją enzymów biorących udział w produkcji kwasów tłuszczowych i cholesterolu.

Wraz z wiekiem zmienia się skład i funkcjonowanie bariery naskórkowej. Badania potwierdzają, że z upływem czasu zmniejsza się ilość wszystkich komponentów macierzy lipidowej, jak również ilość i funkcjonalność ciałek lamelarnych, powodując zmiany w pH i pogorszeniu funkcji barierowych, przeciwdrobnoustrojowych oraz spoistości cementu. Jest to związane z wieloma procesami, m.in. z zanikaniem prawidłowego gradientu jonów wapnia, który warunkuje prawidłową syntezę lipidów naskórkowych czy ekspozycją na promieniowanie UV. Aż trudno uwierzyć, ale nawet jednorazowa ekspozycja skóry na UVB (7,5 MED.) skutkuje negatywnymi zmianami w budowie bariery skórnej i znaczącym zwiększeniem TEWL. Jak widać promieniowanie UV degraduje nie tylko białka.  Kolejnym powodem mniejszej produkcji lipidów naskórkowych jest spadek ilości enzymów potrzebnych do syntezy owych lipidów np. kwaśnej sfingomielinazy (i co za tym idzie spadek ilości ceramidów). Podobnej degradacji ulegają inne enzymy biorące udział w produkcji kwasów tłuszczowych i cholesterolu. 

Podsumowanie

Spójrzmy na poniższą tabelę i zachwyćmy się niezwykłością stratum corneum. Ta cienka jak włos warstwa, często określana jako „martwa” ze względu na brak podziałów komórkowych, jest doskonałym, niezwykle skomplikowanym mechanizmem, pełniącym kluczowe funkcje niezbędne do naszego przetrwania.

Wszystkie wymienione składniki cementu międzykomórkowego warstwy rogowej znajdują zastosowanie w kosmetykach, a niektóre z nich są również wykorzystywane w suplementacji doustnej.

W kolejnych częściach artykułu:

• omówimy różnice w składzie i funkcjonowaniu cementu międzykomórkowego w skórze młodej i starzejącej się,
• porównamy skład lipidów wewnątrz naskórka i na jego powierzchni,
• przeanalizujemy zdobytą wiedzę teoretyczną i wyciągniemy z niej praktyczne wnioski przydatne w pracy kosmetologa.

Przyjrzymy się także kosmetykom i zabiegom naprawiającym barierę naskórkową – przeanalizujemy ich skład, mechanizmy działania oraz kluczowe substancje aktywne, które wpływają na regenerację skóry.

Bibliografia:

1. Jungersted JM, Hellgren LI, Jemec GB, Agner T. Lipids and skin barrier function–a clinical perspective. Contact Dermatitis. 2008 May;58(5):255-62. 
2. Feingold KR, Elias PM. Role of lipids in the formation and maintenance of the cutaneous permeability barrier. Biochim. Biophys. Acta. 2014;1841:280–294.
3. van Smeden J, Janssens M, Gooris GS, Bouwstra JA. The important role of stratum corneum lipids for the cutaneous barrier function. Biochim Biophys Acta. 2014 Mar;1841(3):295-313. 10.1016/j.bbalip.2013.11.006. Epub 2013 Nov 16. Review. PubMed PMID: 24252189.
4. Wertz PW. Lipids and barrier function of the skin. Acta Derm. Venereol. Suppl. (Stockh.) 2000;208:7–11.
5. Meguro S, Arai Y, Masukawa Y, Uie K, Tokimitsu I. Relationship between covalently bound ceramides and transepidermal water loss (TEWL). Arch Dermatol Res. 2000 Sep;292(9):463-8. 
6. Bouwstra JA., Gooris GS. The Lipid Organisation in Human Stratum Corneum and Model Systems, The Open Dermatology Journal, 2010, 4, 10-13.
7. Zheng Y, Yin H, Boeglin WE, Elias PM, Crumrine D, Beier DR, Brash AR. Lipoxygenases mediate the effect of essential fatty acid in skin barrier formation: a proposed role in releasing omega-hydroxyceramide for construction of the corneocyte lipid envelope. J Biol Chem. 2011 Jul 8;286(27):24046-56. 
8. Elias PM, Schmuth M. Nieprawidłowa bariera skórna w etiopatogenezie atopowego zapalenia skóry. Dermatologia po Dyplomie 2010;1(3):20-30.
9. Behne M, Uchida Y, Seki T, de Montellano PO, Elias PM, Holleran WM. Omega-hydroxyceramides are required for corneocyte lipid envelope (CLE) formation and normal epidermal permeability barrier function. J Invest Dermatol. 2000 Jan;114(1):185-92
10. Elias PM, Gruber R, Crumrine D, Menon G, Williams ML, Wakefield JS, Holleran WM, Uchida Y. Formation and functions of the corneocyte lipid envelope (CLE). Biochim Biophys Acta. 2014 Mar;1841(3):314-8. 
11. Choi EH. Aging of the skin barrier. Clin Dermatol. 2019 Jul – Aug;37(4):336-345
12. Wiśniowska J, Dzierżewicz Z, Balwierz R. Ceramidy – budowa i ich znaczenie w warstwie lipidowej naskórka. Kosmetologia Estetyczna 2017, vol. 6(6): 561-567.