Уход за лицом 

Механизмы регуляции водного баланса кожи 

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ВОДНОГО БАЛАНСА КОЖИ

    I. ВЛАГОУДЕРЖИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ СЛОЕВ КОЖИ

Сбережение влаги является одной из важнейших функций кожи, и от того насколько успешно кожа с нею справляется, во многом зависит ее внешний вид. При гипергидратации кожа набухает и сморщивается (как при длительном купании), а при дегидратации теряет упругость и покрывается морщинами.

Механизмы удержания влаги и обеспечения водного баланса кожи представляют собой сложную систему и неодинаковы в различных ее слоях. В создании водоудерживающего слоя участвует и гиподерма, состоящая из жировой ткани, которая сберегает влагу, содержащуюся в тканях тела, и дерма, в которой находятся молекулы, способные впитывать влагу подобно губке. Далее вода почти беспрепятственно проходит через эпидермис до рогового слоя, который является последним барьером на пути испаряющейся влаги.

ГЛИКОЗАМИНОГЛИКАНЫ ДЕРМЫ

Дерма снабжается водой через сеть кровеносных сосудов – просочившись сквозь стенки капилляров в межклеточное пространство, вода сразу связывается с молекулами гликозаминогликанов (ГАГ), образуя гель. ГАГ наряду с другими компонентами внеклеточного матрикса дермы (коллагеном, эластином, фибронектином, ламинином и др. белками) синтезируются фибробластами. Гликозаминогликаны – это молекулы с длинной полисахаридной цепью, которая может ковалентно связываться с белками с образованием протеогликанов. Соединяясь с водой, протеогликаны образуют подвижное гелеобразное вещество, упругое как резина или губка. Коллагеновые и эластиновые волокна, погруженные в гелевый матрикс обеспечивают его прочность и эластичность подобно стальным стержням, укрепляющим бетон. Гликопротеин фибронектин обеспечивает прикрепление клеток к внеклеточному матриксу, а ламинин – к базальной мембране.

Химический состав гликозаминогликанов позволяет им:

• даже при низкой концентрации образовывать гели, занимающие большой объем.
• прочно связывать большое количество молекул воды, благодаря высокой плотности на них отрицательного заряда.

Способность матрикса дермы к набуханию обеспечивает упругость кожи и выравнивает ее поверхность.

В зависимости от углеводородного остатка, входящего в молекулярную цепочку, выделяют 4 вида ГАГ: гиалуроновая кислота, хондроитинсульфат, гепарансульфат и кератинсульфат. Гиалуроновая кислота – единственный гликозаминогликан, который не связан с белком. Она обладает самой высокой влагоудерживающей способностью: гиалуроновая кислота может удерживать воды в 1000 раз больше ее собственного веса.

ВЛАГА В ЭПИДЕРМИСЕ

В эпидермисе нет кровеносных сосудов, поэтому его увлажнение полностью определяется тем, сколько воды поступает в него из дермы, и тем, насколько интенсивно она испаряется с поверхности кожи (ТЭПВ - трансэпидермальная потеря воды).

Роговой слой может регулировать поступление влаги, а также "захватывать" влагу, поступающую из окружающей среды или поставляемую специальными средствами по уходу за кожей. В эпидермисе влага удерживается за счет:

1) Натурального Увлажняющего Фактора (NMF) - комбинации гигроскопичных веществ.

NMF состоит:
Свободные аминокислоты 40,0%
Пирролидонкарбоксикислота (РСА) 12,0%
Лактаты 12,0%
Ионы (Na, Ca, K, Ph, Cl) 17,5%
Мочевина 7,0%
Мочевая кислота, цитраты, креатинин 2,0%

2) гидролипидной пленки - эмульсии на поверхности кожи, состоящей из смеси секрета потовых и сальных желез (вода и липиды), а также продуктов кератинизации эпидермиса (вода и протеины).

3) межклеточного цемента, по большей части состоящего из церамидов, жирных кислот и холестерола.

   II. АКВАПОРИНЫ – НОВЫЕ ЗНАНИЯ О ФИЗИОЛОГИИ КОЖИ

 Таким образом, гидратация эпидермиса обеспечивается тремя взаимосвязанными процессами:
• транспорт воды из дермы через эпидермис;
• «захват» и удерживание влаги комплексом гигроскопичных молекул (NMF);
• трансэпидермальное испарение воды, на которое влияют состояние гидролипидной пленки и межклеточного «цемента».

До недавнего времени считалось, что поступление воды из дермы в эпидермис, происходит исключительно по механизму пассивной диффузии, то есть по межклеточным промежуткам и определяется, в основном, состоянием межклеточной жидкости дермы и эпидермиса (ее осмотическим давлением — наличием в ней ионов и коллоидов), температурой, влажностью воздуха и проч. В последние годы появились новые научные данные, свидетельствующие о том, что гидратация эпидермиса происходит также по механизму облегченной диффузии: то есть молекулы воды попадают в эпидермис из дермы по градиенту концентрации через находящиеся на поверхности клеток поры, которые образованы специфическими белками – аквапоринами.

В 2003 году американский биолог Питер Агр (Peter Agre) получил Нобелевскую премию по химии за открытие системы АКВАПОРИНОВ – белков, благодаря которым осуществляется трансклеточный перенос воды. Эта научная работа позволила глубже понять процессы циркуляции воды в коже и открыла новые пути для лечения ее обезвоженности.

Интересно, что аквапорины обладают высшей степенью селективности (избирательности) к молекулам воды – даже ионы гидроксония (Н3О+) не могут пройти через аквапорин. Это очень важное свойство аквапоринов, ведь в противном случае через такую пору вместе с водой внутрь клетки могли бы попасть и другие гидрофильные молекулы, которые вызвали бы повреждение ДНК, клеточных белков или блокировали внутриклеточные реакции. Вместе с тем, аквапорины – это очень быстрые каналы, через которые может проходить около 3 миллиардов молекул воды в 1 секунду.

Аквапорины есть у всех живых организмов на планете. В настоящее время известно около 200 типов аквапоринов. У человека идентифицировано 10 типов этих белков. В эпидермисе человека присутствуют аквапорины-3, расположенные на мембране кератиноцитов.

Белок аквапорин состоит из четырех субъединиц, каждая из которых имеет индивидуальную водную пору. В первичной структуре субъединицы таких белков обнаружены две повторяющиеся последовательности аминокислот. Одна такая последовательность представляет собой три спиральных участка с короткой петлей, которые пронизывают мембрану и образуют одну половину поры. Две половинки поры ориентированы в мембране на 180° относительно друг друга и, встречаясь в центре бислоя, образуют полноценную пору. Концы цепи аквапорина расположены внутри клетки. В самом узком месте канал образован такими аминокислотами, как аргинин, фенилаланин и гистидин. Диаметр поры в этом участке составляет 2.8 ангстрема, что примерно соответствует размерам молекулы воды, остаток аргинина несет положительный заряд, который отталкивает протонированную воду (H3O+) и не дает ей проникнуть внутрь клетки.

Хотя аквапорины не являются единственными молекулами, отвечающими за транспорт воды в клетку, предполагается, что они принимают участие в развитии ряда наследственных и приобретенных заболеваний, в том числе таких, как отек мозга, цирроз, сердечная недостаточность, глаукома, поэтому столь важным представляется дальнейшее изучение тонких структур и механизмов работы этих белков.

Влияние аквапоринов на состояние кожи (уровень увлажненности, упругости, эластичности) было научно доказано в многочисленных экспериментах.

С помощью метода иммунофлюоресцентного анализа было установлено, что при уменьшении в эпидермисе содержания аквапоринов-3 нарушается гидратация эпидермиса, снижается эластичность кожи и нарушается ее барьерная функция. Кроме того, было доказано, что с возрастом количество аквапоринов-3 в эпидермисе уменьшается, что является основной причиной снижения уровня гидратации кожи.

    III. МЕЖКЛЕТОЧНЫЙ ЦЕМЕНТ

Как уже отмечалось выше, эпидермис в целом, и его роговой слой в частности, помогают сохранить влагу в коже и выполняют барьерную функцию благодаря своему особому строению.

Роговой слой представляет собой внешнюю видимую часть кожи. Структура рогового слоя напоминает структуру кирпичной стены, в которой кирпичами служат ороговевшие клетки - корнеоциты, связанные между собой неким цементом, который и обеспечивает единство всей этой конструкции. Основным компонентом межклеточного цемента являются церамиды.

Церамиды и другие липиды, входящие в состав цемента, обладают высокой степенью организации. Они распределяются в пяти или семи параллельных слоях, разделенных между собой зонами гидрофильных прослоек и устроенных таким образом, что образуют непрерывную систему путей в пространстве между корнеоцитами.

Состав межклеточного цемента.
В состав межклеточного цемента входят: церамиды, холестерин, холестерилсульфат, триглицериды, сквален, свободные жирные кислоты.
Роль клеточного цемента имеет множество аспектов:

   1 - СЦЕПЛЕНИЕ КЛЕТОК
Межклеточный цемент связывает корнеоциты между собой. Он не только соединяет клетки, но и обеспечивает значительную пластичность рогового слоя.
   2 - ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ ОБЕЗВОЖИВАНИЮ
Межклеточный цемент успешно ограничивает потерю воды эпидермисом. Излишки воды захватываются Натуральным Увлажняющим Фактором (NMF) и удерживаются внутри корнеоцитов.
   3 - ЗАЩИТА
Церамиды играют большую роль в защите кожи от агрессии извне - от внедрения бактериальной и грибковой флоры, от неблагоприятных воздействий окружающей среды (табачный дым, выхлопные газы…) и климатических факторов (повышенная сухость воздуха, ветер, солнце, ультрафиолетовые лучи, жара, кондиционированный воздух…).
   4 -КОММУНИКАЦИИ
Церамиды создают условия для прохождения клеточных сигналов (цитокинов) липофильной природы, таких, как стимуляторы рубцевания, десквамации (шелушения) и многих других.

В результате старения, действия неблагоприятных факторов внешней среды (УФ-излучение, перепады температуры, неблагоприятная экология и т.п.), неправильного ухода за кожей и других причин, содержание церамидов уменьшается. Именно это становится ключевым моментом в нарастании обезвоженности кожи.