Zeszyty Dydaktyczne Wyższej Szkoły Zawodowej Kosmetyki i Pielęgnacji Zdrowia Katarzyna Pytkowska Budowa i fizjologia skóry Zeszyt 3/2010 ISBN: 83-89678-62-4 WSZKiPZ Wszelkie Prawa Zastrzeżone
Budowa i fizjologia skóry
Skóra największy organ naszego organizmu podstawowa bariera chroniąca przed wpływem środowiska złożone funkcje ochronne, wydzielnicze i regulacyjne
Skóra jako bariera działa w dwie strony: w miarę swych możliwości nie wpuszcza substancji obcych wypuszcza bardzo niewiele, głównie wodę ponieważ nie wszystko przepuszcza, mówimy, że ma charakter bariery półprzepuszczalnej
Skóra składa się z trzech warstw: tkanki podskórnej miękka, głównie tkanka tłuszczowa skóry właściwej mocna, elastyczna i sprężysta, głównie włókna naskórka, jedynej części, która naprawdę nie przepuszcza wody
naskórek skóra właściwa tkanka podskórna
Warstwy skóry naskórek własna warstwa zarodkowa szybka odnowa (ok. 30 dni) funkcje izolacyjne szereg warstw wytwarzanie warstwy rogowej (stratum corneum) uszkodzenie komórek naskórka wyzwala stany zapalne
Naskórek
Naskórek Budowa warstwowa Warstwa podstawna (stratum basale) Warstwa kolczysta (stratum spinosum) Warstwa ziarnista (stratum granulosum) Warstwa rogowa (stratum corneum) Stratum compactum Stratum disjunctum
Warstwa rogowa tworzenie keratynizacja komórek usuwanie złuszczanie (eksfoliacja) te dwa procesy decydują o: kolorycie skóry gładkości powierzchni zatrzymywaniu wody wyglądzie cery przebieg keratynizacji i złuszczania jest sterowany równowagami fizjologicznymi
Stratum corneum czyli warstwa rogowa naskórka jest dla naszego organizmu podstawową barierą ochronną
Bariera Ochrona organizmu przed utratą wody jedyna zapora... Ochrona przed działaniem czynników zewnętrznych bakterie, grzyby, wirusy... woda... inne... wiele związków chemicznych, zarówno szkodliwych jak i nieszkodliwych nie potrafi przedostać się przez barierę naskórka
Jak działa bariera naskórkowa? Bariera jest dla wielu z nas synonimem całkowicie nieprzepuszczalnej, szczelnej, jednorodnej zapory Przez wiele lat uważano że skóra jest taką zaporą, która może jedynie przez pory przepuszczać różne lotne substancje Teraz wiemy, że jest inaczej
Budowa warstwy rogowej Skład stratum corneum woda 10% proteiny 70% lipidy 20% Pierwsza teoria dotycząca szczegółów budowy warstwy rogowej pojawiła się pod koniec lat 70-tych
Jak działa bariera naskórkowa? Teoria cegieł i zaprawy stratum corneum jest zbudowane z korneocytów (cegły) i spajającej je lipidowej zaprawy cegły to obszary hydrofilowe zaprawa jest hydrofobowa
Warstwa rogowa cegły i cement korneocyty cement międzykomórkowy
Budowa Niejednorodność cegły i zaprawa ani korneocyty ani cement nie są strukturami jednorodnymi w stratum corneum można wydzielić dwie warstwy stratum compactum stratum disjunctum
Korneocyty W stratum basale wstępne różnicowanie keratynocytów keratynocyty wędrujące zaczynają produkować keratyny (1 i 10) Powstaje stratum spinosum i stratum granulosum ziarnistości keratohialinowe ciała blaszkowate otoczka korneocytu korneodesmosomy Stopniowo spłaszczenie (ponad 30x) Powstają dojrzałe korneocyty
Korneocyty Podstawowym budulcem korneocytów jest keratyna, fibrylarna i bezpostaciowa 80% s.m. komórki Płaskie: średnica ok. 30µm, grubość ok. 0,3µm Korneocyty są bardzo odporne na działanie proteaz na denaturację (termiczną i chemiczną) w strukturze korneocytów można wyróżnić rdzeń i ścianę (kopertę, zrogowaciałą otoczkę)
Korneocyty Korneocyty w stratum compactum są połączone korneodesmosomami Przy przejściu do stratum disjunctum korneodesmosomy ulegają degradacji pod działaniem enzymów proteolitycznych zanik połączeń korneocytami zapoczątkowuje eksfoliację Czynnikiem zapewniającym spójność korneocytów jest także koperta korneocytu, kowalencyjnie łącząca się z lipidami cementu Prawidłowa degradacja korneodesmosomów jest czynnikiem warunkującym równomierne złuszczanie naskórka
Rdzeń korneocytu Proteiny keratyna (alfa-heliks), włókna ( średnica ok. 0,8nm) bezładnie, układ horyzontalny (płaski) niewielka ilość filagryny pęcznienie horyzontalnie < 5%, wertykalnie ok. 25% Woda, stanowiąca m.in. czynnik plastyfikujący Niskocząsteczkowe substancje hydrofilowe i higroskopijne (naturalny czynnik nawilżający, NMF)
Koperta korneocytu Stanowi 5-7% s.m. korneocytu 90% proteiny (w tym wysoko usieciowana, szczególnie odporna keratyna) 10% lipidy Wiązania kowalencyjne: proteiny-lipidy Jest chemicznym łącznikiem pomiędzy hydrofilową keratyną a lipofilowymi lipidami cementu Zapewnia spójność całej struktury
Budowa cementu Układ ciekłokrystaliczny lipidowe micele warstwowe, stabilizowane oddziaływaniami niepolarnymi pomiędzy nimi obszary wodne, zawierające składniki NMF układ samoorganizujący się, niezwykle stabilny termodynamicznie z lipoproteinami koperty korneocytu połączony wiązaniami van der Vaalsa prawdopodobnie w cemencie występują, bardziej złożone poziomy zorganizowania
Cement międzykomórkowy skład lipidów ceramidy 40% sterole i pochodne 25% kwasy tłuszczowe 18% węglowodory 11% inne 6%
Skwalen i cholesterol
Ceramidy Za właściwą budowę cementu odpowiada ceramid, zawierający kwas linolowy (C 18:2, n-6) - - CERAMID 1 O O HN OH O OH
Ceramid 1 kwas linolowy jest wbudowywany głównie w ceramid 1 ceramid 1 zawierający kwas linolowy warunkuje unikalną strukturę warstw lipidowych sc ceramid ten jest niezastępowalny przez inne lipidy ceramid 1 jest przekształcany w ester sfingozyny wiążący się ze ścianą korneocytu jego obecność warunkuje spoistość całej struktury
Jak powstaje cement międzykomórkowy W różnicujących keratynocytach pojawiają się ciała blaszkowate (Odlanda) wypełnione substancjami lipidowymi, w miarę dojrzewania przemiany i synteza lipidów fosfolipidy ceramidy i wolne kwasy tłuszczowe równolegle procesy fizykochemiczne samoorganizacja struktur ciekłokrystalicznych
Zmiany w składzie lipidów
Powstawanie ciekłokrystalicznych struktur cementu
Powstawanie ciekłokrystalicznych struktur cementu Etapy kluczowe hydroliza fosfolipidów (fosfolipaza) hydroliza glikozyloceramidów Czynniki sterujące zmiana stężenia wody zmiana wartości ph
Własności cementu międzykomórkowego zależą od: temperatury w niskich temperaturach dochodzi do krystalizacji czyli stwardnienia struktury temperatura krystalizacji jest nazywana temperaturą przejścia krystalizacja zmienia własności spoiwa i własności całej warstwy rogowej składu lipidów czym więcej lipidów nasyconych tym wyższa temperatura przejścia zmiana temperatury przejścia nie jest jedyną przyczyną zakłóceń
Skład lipidów a bariera 40 35 30 25 Skóra normalna Skóra sucha 20 15 10 5 0 LA OA POA LA - kw. linolowy, OA - kw. oleinowy, POA - kw. palmitooleinowy
Niedobór NNKT niedobór kwasu linolowego nieprawidłowości budowy ceramidu 1 niedobór GLA zaburzenia syntezy eikozanoidów zaburzenia keratynizacji... zaburzenia syntezy NMF, lipidów cementu...
Zaburzenia składu lipidów cementu ogólnoustrojowy niedobór NNKT ogólnoustrojowe zaburzenia metabolizmu zaburzenia keratynizacji usuwanie składników cementu wymywanie wodą wymywanie lipidami
Cement międzykomórkowy nieprzenikalny dla większości substancji polarnych nieprzenikalny dla substancji o dużych cząsteczkach przepuszcza związki rozpuszczalne w tłuszczach zawiera enzymy zatrzymuje wodę
NMF
Jak powstaje NMF Ziarnistości keratohialinowe nieregularne amorficzne ziarna zawierają proteiny profilagryna lorikryna, cytostatyna keratyny 1 i 10 (bogate w cystynę) profilagryna jest uwalniana na zewnątrz profilagryna filagryna NMF
Tworzenie NMF Profilagryna wewnątrz ziarnistości keratogialinowych, nierozpuszczalna Fosforylacja i częściowa proteoliza profilagryny powstaje rozpuszczalna filagryna filagryna jest uwalniana na zewnątrz wiąże się z keratyną jest odporna na proteolizę Rozerwanie wiązania filagryny z keratyną proteoliza prowadząca do mieszaniny aminokwasów kwas glutaminowy kwas piroglutaminowy (PCA) inne procesy: powstaje mleczan sodu, mocznik i inne
NMF Wolne aminokwasy 40,0 PCA 12,0 Mleczan 12,0 Cukry, inne kwasy org., peptydy 8,5 Mocznik 7,0 Chlorki 6,0 Na+, K+ 9,0 NH3, glukozoamina, kwas moczowy, kreatyna 1,5 Ca++, Mg ++ 3,0 PO43-0,5 Cytrynian, mrówczan itp. 0,5
Funkcje NMF Obecny zarówno w korneocytach jak i w obszarach wodnych cementu Związki hydrofilowe silnie wiążące wodę Mleczan i sole PCA silnie higroskopijne Układ wolnych kwasów, aminokwasów i ich soli jest systemem buforowym stabilizującym ph
Etapy kluczowe syntezy NMF Defosforylacja i proteoliza profilagryny w ziarnistościach keratohialinowych Hydroliza połączeń pomiędzy filagryną i keratyną Czynnik sterujący spadek stężenia wody
Płaszcz hydrolipidowy naskórka
Płaszcz hydrolipidowy naskórka Naskórek jest stale natłuszczany przez gruczoły łojowe Lipidy sebum mieszają się na powierzchni z lipidami cementu, resztkami NMF i wydzieliną gruczołów potowych powstająca mieszanina zawiera sterole emulgujące wodę Na powierzchni naskórka powstaje emulsja typu W/O zawierająca ok. 10% wody Emulsja tego typu zmniejsza gradient stężenia wody i hamuje wysychanie wierzchnich warstw s.c. płaszcz hydrolipidowy jest w dużym stopniu usuwany przy każdym myciu
Lipidy s.c i sebum s.c. sebum ceramidy 40% glicerydy 43% sterole i pochodne 25% sterole i pochodne 5% wolne kwasy tłuszczowe 18% wolne kwasy 11% tłuszczowe węglowodory 11% węglowodory 12% inne 6% woski 26% inne 3%
Odczyn powierzchni skóry ph stratum corneum: 5,2 5,6 niezbędne dla homeostazy bariery czynnik ochronny przed mikroorganizmami ph żywych warstw naskórka fizjologiczne: 7,2 7,4 Gradient około 2 jednostek ph na odcinku ok. 10µm trudny do wytłumaczenia teoria pomp protonowych
Pigmentacja skóry
Pigmentacja skóry komórki pigmentacyjne melanocyty znajdują się w naskórku produkują ochronny pigment melaninę chronią przed promieniowaniem UV i wolnymi rodnikami tworzenie i aktywność melanocytów są sterowane równowagami fizjologicznymi
Skóra właściwa
Skóra właściwa naczynia krwionośne zakończenia nerwowe mieszki włosowe gruczoły łojowe gruczoły potowe
Skóra właściwa 1 2 mm grubości, do 20% masy skóry Fibroblasty, naczynia krwionośne, włókna nerwowe, przydatki białka włókniste kolagen i elastyna wymagają obecności ponad 50% wody właściwą zawartość wody zapewniają substancje zwane GAG, głównie kwas hialuronowy białka fibrylarne i GAG powstają w specjalnych komórkach fibroblastach aktywność fibroblastów jest sterowana równowagami fizjologicznymi
Proteiny fibrylarne Kolagen do 75% masy s.w. trzyniciowe struktury helikalne prolina, lizyna, hydroksyprolina Elastyna do 4% masy s.w. własności sprężyste połączenie z kolagenem proteiny łącznikowe, mostki desmozynowe odnowa z wiekiem ulega spowolnieniu
Woda strukturalna w s.w. Rola wody w strukturach białkowych Odwracalne i nieodwracalne skutki odwodnienia Zbiornik wody mukopolisacharydy Glikozoaminoglikany (GAG) proteoglikany: siarczan chondroityny, siarczan dermatanu kwas hialuronowy Regulacja zawartości wody strukturalnej w s.w. Skutki odwodnienia s.w.
Gruczoły potowe
Gruczoły potowe Gruczoły potowe ekrynowe Rozmieszczone na całym ciele Funkcja: termoregulacja Wydzielają wodę z niewielką domieszką soli mineralnych Gruczoły potowe apokrynowe Rozmieszczone pod pachami, w pachwinach, w uszach... Wydzielają wodę, tłuszcze, sterole, cukry... Funkcja: komunikacja?
Gruczoły łojowe
Gruczoły łojowe Rozmieszczone na całej powierzchni ciała Wielkość gruczołów może być różna na różnych obszarach Rejony łojotokowe (kark, strefa T) Duży gruczoł łojowy, mały mieszek włosowy Owłosiona skora głowy Duży gruczoł łojowy, duży mieszek włosowy Rejony niełojotokowe Mały gruczoł łojowy, mały mieszek włosowy
Sebum Skwalen 12% Woski 25% Estry steroli 2% Wolne kwasy tłuszczowe 16% Sterole 2% Glicerydy 43% T.t: 33-36 o C
Tkanka podskórna
Tkanka podskórna komórki tłuszczowe adipocyty system naczyń włosowatych wymiana materii, odprowadzanie produktów metabolizmu zakłócenia przepływu prowadzą m.in. do celulitu
Woda w skórze
Woda w skórze jest niezbędna dla prawidłowego złuszczania zmiękczania warstwy rogowej odnowy naskórka prawidłowej struktury białek włóknistych utrzymania równowag fizjologicznych
Niedobór wody = sucha skóra szorstkość naskórka nadmierne złuszczanie zahamowanie odnowy nieszczelność barier dalsze wysychanie zmarszczki
Suchość skóry uszkodzenia barier naskórkowych promieniowanie UV, wolne rodniki wiek czynniki chemiczne suche powietrze zakłócenia chorobowe
Biologia skóry Regulacja procesów biochemicznych
Przekazywanie informacji pomiędzy komórkami Przekaźniki wydzielane miejscowo (autakoidy) Metabolity kwasu arachidonowego Cytokiny i czynniki wzrostu Tlenek azotu, peptydy (endoteliny, bradykinina), aminy (histamina, serotonina), PAF
Eikozanoidy eikozanoidy hormony tkankowe przekaźniki informacji do eikozanoidów zaliczamy prostaglandyny (PG) prostacykliny (PGI) tromboksany (TX) leukotrieny (LT)
Rozwój stanów zapalnych Przekazywanie informacji Kaskada kwasu arachidonowego cytokiny