02-01-2023
NMF i lipidy
-
NMF i lipidy
Stratum corneum (SC) składa się z dwóch komponentów powstających w wyniku procesu różnicowania keratynoctów: korneocytów i znużonych w nich NMF oraz międzykomórkowej macierzy lipidowej. Prawidłowe funkcjonowanie zarówno NMF i lipidów sprawia, że SC jest odpornym „murem” na wszelkie zagrożenia z zewnątrz. „Współpraca” obu tych składników zapewnia integralność oraz odpowiednie nawilżenie, którego każda skóra potrzebuje do sprawnego radzenia sobie z intruzami.
Zdolność SC do zatrzymywania wody zależy w głównej mierze od fenotypu korneocytów, ich rozmieszczenia, wypełnienia przestrzeni międzykomórkowej lipidami oraz ich składem. Zachowane muszą być również proporcje i stężenia różnych lipidów (np. ceramidów, cholesterolu i kwasów tłuszczowych). Od tego zależeć będzie skuteczność bariery lipidowej.
Aby wszystko było ze sobą spójne nie może zabraknąć Naturalnego Czynnika Nawilżającego (NMF), który jest niezbędnym elementem potrzebnym do magazynowania wody.
Jedną z kluczowych funkcji wody w naskórku jest udział w wielu hydrolitycznych procesach enzymatycznych. Proces ten jest niezbędny do prawidłowego złuszczanie się skóry. W momencie kiedy zawartość wody spada poniżej krytycznego poziomu, funkcje enzymatyczne zostają upośledzone. Podobnie dzieje się z korneocytami, które zaczynają do siebie przylegać i gromadzić się na powierzchni skóry. Chcą jak najszybciej uciec ze środowiska w którym panują dla niego niekorzystne warunki. Objawia się to suchością i szorstkością skóry. Widoczne jest jej złuszczanie, a niekiedy może pojawiać się nawet rumień
NMF
Naturalne czynniki nawilżający to przede wszystkim aminokwasy (seryna. cytrulina) lub ich pochodne tj. sól sodowa kwasu piroglutaminowego (PCA), mleczany, mocznik, sole amonowe, glukozamina, sole mineralne i cukry. NMF znajduje się wyłącznie w SC w obrębie korneocytów.
Higroskopijne składniki NMF są bardzo wydajnymi humektantami, które poprzez absorbowanie wody atmosferycznej i rozpuszczanie we własnej hydratacyjnej wiążą ją i przeciwdziałają jej utracie. Z biologicznego punktu widzenia pozwala to na zachowanie nawilżenia najbardziej zewnętrznych warstw naskórka, pomimo tego że ciągle narażona jest na wysuszające działanie środowiska. Korneocty, które są najbardziej obfite w NMF i posiadają najwyższe ich stężenie, zatrzymują więcej wody. Oglądając je w kriokomórkowym mikroskopie elektronowym wydają się być bardziej pełne.
Jak powstaje NMF
Podczas analizy składu aminokwasów SC stwierdzono, że składniki NMF są produktami rozpadu białka - filagryny. Filagryna jest dużym białkiem, bogatym w histydyny. W końcowej fazie różnicowania się keratynocytów, profilagryna ulega ekspresji w warstwie ziarnistej. Składa się z wielu powtórzeń filagryny, które są połączone ze sobą za pomocą krótkich, hydrofobowych peptydów. Profilagryna jest w efekcie syntetyzowana, a następnie wytrącana w obrębie ziarnistości keratohalinowych jako nierozpuszczalny, osmotycznie nieaktywny prekursor NMF. Kiedy komórki warstwy ziarnistej są już gotowe, aby stać się dojrzałą komórką warstwy rogowej - korneocytem, wówczas profilagryna ulega strawieniu. Początkowo do oligomerów, a ostatecznie do monomerów filagryny. W wyniku całkowitej proteolizy filagryny powstaje NMF. Cały ten proces jest ściśle kontrolowany przez związek filagryny z keratyną, która ma chronić filagrynę przed przedwczesnym rozszczepieniem wiązań peptydowych. Konwersja filagryny do NMF jest również kontrolowana przez aktywność wody w obrębie korneocytu i zachodzi tylko w wąskim zakresie - jeśli aktywność wody jest wysoka, filagryna jest stabilna. Natomiast jeśli aktywność wody jest zbyt niska, enzymy hydrolityczne nie będą w stanie funkcjonować i będą degradować filagrynę.
Tak więc stan nawodnienia skóry wpływa na proces degradacji filagryny. Należy również zauważyć, że wytworzenie NMF powoduje powstanie ogromnego ciśnienia osmotycznego wewnątrz korneocytu. Dlatego proces degradacji nie zachodzi dopóki korneocyty nie dojrzeją, nie wzmocnią się i nie przejdą do bardziej powierzchownych warstw warstwy rogowej. Właśnie tam otaczające je lipidy i inne składniki pozakomórkowe, równoważą to ciśnienie osmotyczne.
Lipidy i ich pochodzenie
Za produkcję lipidów skóry odpowiedzialne są zarówno sebocyty, keratynocycty jak i mikrobom skóry. Lipidy, które pochodzą z sebocytów są syntetyzowane przez gruczoły łojowe, a następnie wydzielane na powierzchnię skóry. Produktem wydzielania gruczołu łojowego jest sebum. W rzeczywistości większość lipidów powierzchniowych naskórka, to głównie lipidy wchodzące w jego skład: trójglicerydy i wolne kwasy tłuszczowe (57%), skwalen (12%), woski i estry steroli (29%) oraz wolne sterole (ok. 2%). Lipidy pochodzenia naskórkowego powstają w trakcie procesu różnicowania i dojrzewania keratynocytów. W warstwie ziarnistej gromadzą się w organellach zwanych ziarnistościami lub ciałkami lamelarnymi. Zadaniem ciałek lamelarnych jest dostarczanie specjalnej mieszaniny związków tłuszczowych do przestrzeni międzykomórkowej warstwy rogowej.
W efekcie przemian enzymatycznych powstaje 50% ceramidów, 25% cholesterolu i 15% wolnych kwasów tłuszczowych z bardzo małą ilością fosfolipidów. To między innymi te składniki tworzą „spoiwo”, które ograniczają ucieczkę wody przez naskórek (TEWL – Trans Epidermal Water Loss). Odpowiedzialne są za właściwości barierowe i łuszczenie się komórek rogowych.
Jak dowodzą badania, ważnym źródłem lipidów, którego nie można pominąć, jest mikrobom skóry. Skóra skolonizowana jest przez zróżnicowane środowisko mikrobów, a większość z nich produkuje lipidy takie jak krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe. Warto zauważyć, że wraz z różnicowaniem się keratynocytów poziom lipidów zmienia się.
Płaszcz hydrolipidowy
Skóra pokryta jest tzw. płaszczem hydrolipidowym. Stanowi on rzeczywisty interfejs pomiędzy żywymi warstwami naskórka, a środowiskiem zewnętrznym. W jego skład wchodzą: lipidy pochodzenia łojowego i naskórkowego, resztki NMF-u oraz pot. Jednak większość lipidów powierzchniowych naskórka, to te pochodzące z sebocytów. Lipidy pochodzące z gruczołów łojowych mieszają się na powierzchni skóry z lipidami cementu. Tworzy się emulsja typu W/O która zawiera około 10% wody. Tego typu emulsja zmniejsza gradient stężenia wody i hamuje wysychanie wierzchnich warstw SC. Płaszcz hydrolipidowy zmienia swój skład i proporcje w różnych okresach życia. W okresie dojrzałości grubość płaszcza osiąga swoje maksimum. Kiedy zaczyna się starzeć, stopniowo zmniejsza się zarówno ilość jak i jakość lipidów, czy też produkcja filagryny, która tworzy NMF.
Bibliografia:
1.Rawlings, A. V., & Harding, C. R. (2004). Moisturization and skin barrier function. Dermatologic Therapy, 17(s1), 43–48.
2.Van Smeden, J., & Bouwstra, J. A. (n.d.). Stratum Corneum Lipids: Their Role for the Skin Barrier Function in Healthy Subjects and Atopic Dermatitis Patients. Skin Barrier Function, 8–26.
3.Verdier-Sévrain, S., & Bonté, F. (2007). Skin hydration: a review on its molecular mechanisms. Journal of Cosmetic Dermatology, 6(2), 75–82.
4. Gerd Schmitz and Gertraud Muller Structure and function of lamellar bodies, lipid-protein complexes involved in storage and secretion of cellular lipids
5.Jia, Y., Gan, Y., He, C., Chen, Z., & Zhou, C. (2018). The mechanism of skin lipids influencing skin status. Journal of Dermatological Science, 89(2), 112–119.
