Рудева Мария Павловна
Врач-дерматолог-косметолог, трихолог. Тренер и эксперт брендов Comfort Zone и Skin Regimen

Вода жизненно необходима для нормального функционирования кожи и особенно — рогового слоя. Поскольку кожа служит форпостом нашего организма и тесно взаимодействует с окружающей средой, внешние факторы являются мощной силой, влияющей на состояние кожи, в том числе на содержание в ней воды. Это вынуждает кожу постоянно задействовать адаптивные ресурсы, чтобы сохранить гомеостаз в условиях агрессивного внешнего воздействия [1].

Как здоровая кожа защищает себя от обезвоживания

Первой линией защиты организма от обезвоживания служит эпидермис. Он ответственен за формированием эффективного барьера между внутренней и внешней средами [2]. Три основные функции кожного барьера заключаются в ограничении пассивной потери воды, ограничении поглощения химических веществ и предотвращении инфицирования [3]. Эпидермальные слои формируются в процессе кератинизации: кератиноциты пролиферируют и созревают до различных стадий. Это приводит к образованию базального, шиповатого, зернистого и самого внешнего — рогового (stratum corneum; SC) слоев [4, 5].

SC необходим для обеспечения эффективного эпидермального барьера против избыточной потери воды, ионов и белков [2]. Он только на первый взгляд представляет собой сухую структуру. На самом деле для SC характерно довольно высокое содержание воды — от 20 до 35% при нормальных условиях. Вода вместе с белками и липидами придает роговому слою мягкость, гибкость и пластичность. При снижении уровня гидратации рогового слоя ниже 20% поверхность кожи становится сухой и шероховатой, снижается ее эластичность, кожа может трескаться и потерять сияние.

Контроль за обменом воды и растворенных в ней веществ осуществляют плотные контакты, представляющие собой трансмембранные белки [4]. Высокая концентрация плотных контактов наблюдается там, где зернистый слой переходит в SC, что наделяет эти структуры особо значимой ролью в трансэпидермальном поглощении и потере воды. Патологические состояния, приводящие к изменению экспрессии или целостности эпидермальных плотных контактов, будут, следовательно, влиять на проницаемость кожи [6, 7].

Роль корнеоцитов и их компонентов в гидратации кожи

Корнеоциты в основном состоят из белка кератина и представляют собой неживые клетки, лишенные ядра. Эти клетки составляют большую часть SC и участвуют в подержании трансэпидермальной потери воды (ТЭПВ) на оптимальном уровне.

К важной структурной составляющей корнеоцитов относится натуральный увлажняющий фактор (natural moisturizing factor; NMF), получаемый в результате протеолитического расщепления белка филаггрина [5]. Компоненты NMF составляют до 20–30% сухого веса рогового слоя и обладают водосвязывающими и водоудерживающими свойствами, позволяющими корнеоцитам поглощать воду в три раза больше своего веса. Главным образом это свободные аминокислоты, пирролидинкарбоновая (синоним — пиролутаминовая), урокановая, молочная кислоты и мочевина [6]. Из свободных аминокислот большая массовая доля приходится на L-серин (~36%), глицин (~22%) и L-аланин (~13%) [7–9]. Дефицит любого из этих компонентов может привести к обезвоживанию кожи и патологическим состояниям [1].

Помимо NMF, в корнеоцитах имеются и другие гигроскопичные вещества, такие как глицерин, которые поглощают влагу из воздуха и способствуют формированию барьера для ТЭПВ [1].

Межклеточные липиды SC образуют ряд параллельных ламеллярных мембран и играют важную роль в обеспечении эффективной барьерной функции кожи для поддержания ТЭПВ на должном уровне. В SC имеется несколько типов липидов, включая церамиды, свободные жирные кислоты и холестерин. Эти три типа липидов обычно присутствуют в очень строгом соотношении друг к другу: церамиды — 45–50 вес.%, холестерин — 20–25 вес.% и свободные жирные кислоты — 10–15 вес.%, с меньшим количеством сульфата холестерина и неполярных липидов. Изменение данного соотношения может привести к ослаблению физиологического барьера и повышению ТЭПВ. Частыми причинами снижения содержания церамидов, приводящего к изменению соотношения липидов, служат повышение pH или воспаление [10].

Живые слои эпидермиса

Аквапорины — это белковые каналы, обеспечивающие прохождение воды через клеточные мембраны живых клеток [11]. Соответственно, в SC, состоящем из мертвых корнеоцитов, аквапоринов нет (рис. 1).

Аквапорины найдены во всех тканях. Они представлены несколькими изформами, в эпидермисе преобладает изоформа AQP3. Согласно ряду исследований, AQP3 также регулирует пролиферацию кератиноцитов, миграцию клеток и онкогенез [12]. Повышение экспрессии AQP3 ассоциировано с усилением пролиферации кератиноцитов и повышением степени гидратации кожи. Нарушения экспрессии AQP3 связаны с развитием таких кожных заболеваний, как псориаз и атопический дерматит [11].

Еще одним важным компонентом в регуляции водного баланса эпидермиса является гиалуроновая кислота, формирующая межклеточное пространство и расположенная между кератиноцитами [1]. Гиалуроновая кислота также участвует в регуляции синтеза липидов и дифференцировки кератиноцитов [1].

Влияние внешних факторов на степень гидратации кожи

Современный человек живет в нестабильных условиях окружающей среды. Множество внешних и внутренних факторов постоянно испытывают на прочность слаженную систему поддержания гидратации кожи.

Основными факторами окружающей среды, способствующими снижению гидратации кожи, являются воздействие УФ-излучения, низкие температуры и низкая влажность.

Воздействие ультрафиолетового излучения приводит к нарушению клеточной когезии и механической целостности компонентов SC, таких как межклеточные липидные пласты и корнеодесмосомы. В результате происходит ослабление эпидермального барьера и повышение ТЭПВ [13]. Под воздействием солнечного излучения наблюдается снижение уровня NMF. Всего одной минимальной эритемной дозы УФ-излучения достаточно, чтобы нарушить ферментативное расщепление филаггрина до аминокислот NMF [1].

Сезонные климатические изменения также влияют на увлажненность кожи. Результаты исследования Rogers J. и соавт. свидетельствуют о более низком уровне липидов SC зимой, чем весной и летом [14]. Согласно выводам авторов, дефицит липидов приводит к нарушению барьерной функции эпидермиса, снижению степени гидратации кожи, повышению риска ксероза, особенно в зимние месяцы. Kim S. и соавт. обнаружили, что жаркая среда вызывает выделение большего количества пота, сопряженное с повышением уровня гидратации и ТЭПВ [15]. В другом исследовании изучалось количество пор кожи в зависимости от летнего и зимнего сезонов. Результаты показали, что летом пор больше, чем зимой, что позволило авторам сделать вывод о зависимости ТЭПВ и степени гидратации кожи от времени года и участка тела [16].

Еще одним фактором, оказывающим влияние на структуру эпидермиса и проницаемость эпидермального барьера, является влажность. Оптимальный уровень гидратации кожи поддерживается при относительной влажности воздуха от 40 до 60%. Низкая влажность (< 10% относительной влажности) приводит к дисфункции гидролитических ферментов, ответственных за протеолиз филаггрина и образование аминокислот — компонентов NMF. Как следствие возникает сухость поверхности кожи, что служит сигналом для запуска адаптивных механизмов, нацеленных на сохранение воды (рис. 2) [17].

В одном из исследований авторы обнаружили, что при низкой влажности возрастает синтез ДНК в эпидермисе мышей. Низкая влажность стимулирует ответ ДНК на нарушение барьера, что приводит к эпидермальной гиперплазии (рис. 3). Более того, воздействие сухой среды в течение 48 ч до нарушения барьера приводит к гипертрофии тучных клеток, их дегрануляции и развитию воспаления [18]. В исследовании Denda M. и соавт. у животных, содержавшихся в сухой среде в течение 2 нед, наблюдалось увеличение толщины эпидермиса, сухого веса рогового слоя, а также снижение ТЭПВ на 31% по сравнению с животными, содержавшимися во влажной среде [19].

Как можно убедиться, внешние факторы — мощная действующая сила, которая вмешивается в физиологические процессы, протекающие на уровне кожи. Разный микроклимат улицы, офисного помещения, салона автомобиля, где порой приходится проводить несколько часов по причине дорожных пробок, резкие климатические изменения из-за авиаперелетов на большие расстояния, нарушения циркадных ритмов — все это держит адаптивные системы кожи в постоянном стрессе. Сухость и раздражение сигнализируют о декомпенсации и неспособности кожи самостоятельно справиться с возложенной на нее нагрузкой. Топический уход в этом случае — жизненно необходимая для кожи помощь.

Адаптивное увлажнение Hydramemory как помощь коже в экстремальных условиях

Исследовательская лаборатория Comfort Zone разработала линию топических средств Hydramemory, способных улучшить адаптацию кожи к различным условиям окружающей среды. Стратегия разработок Comfort Zone направлена на создание косметических продуктов, поддерживающих оптимальную функциональность кожи за счет выбора ингредиентов, которые имитируют или воспроизводят вещества, содержащиеся в коже естественным образом.

В основу рецептуры легла синергия биомиметических текстур из ингредиентов природного происхождения в высокой концентрации, которые поддерживают функциональность кожи, и биоактивных ингредиентов, влияющих на способность кожи адаптироваться к внешней среде.

Ключевым ингредиентом линии средств Hydramemory служит экстракт кактуса опунции. Кактус опунция известен с древних времен своим умением приспосабливаться к экстремальным условиям нехватки воды, именно поэтому его выращивали в труднодоступных местах и на крутых склонах.

Кактус опунция обладает сочным телом, богатым гелем с высоким содержанием полисахаридов, а толстый эпидермис кладодий (уплощенных стеблей) покрыт восковой кутикулой, ограничивающей испарение воды. Обширная корневая система позволяет кактусам использовать скудные осадки и жить при высоких температурах.

Для опунции характерен особый фотосинтез, несвойственный другим растениям: метаболизм крассуловой кислоты (crassulacean acid metabolism; САМ) представляет собой тип водосберегающего фотосинтеза, который позволяет растениям накапливать углекислый газ ночью и предотвращать потерю воды днем.

Кактус опунция занимал важное место в народной медицине благодаря своей способности облегчать проявления различных заболеваний и патологических состояний, таких как диарея, астма, геморрой, ожоги, раны и кожные заболевания (рис. 4) [20]. Выявленные практическим путем полезные для здоровья свойства растения привели к росту научных исследований кактусов опунция.

Было обнаружено, что все части кактусов (цветы, плоды, кладодии и кожура) представляют собой источники ценных питательных элементов и биологически активных первичных и вторичных метаболитов, таких как витамины, каротиноиды, беталаины, полиненасыщенные жирные кислоты и полифенолы, различные виды сахаров, включая глюкозу, фукозу, галактуроновую кислоту, рамнозу, ксилозу и арабинозу [20].

В исследовании Galati E.M. и соавт. оценивалась заживляющая активность базового крема, содержащего лиофилизированные кладодии опунции в концентрации 15%. Раны на спине крыс обрабатывались в течение 5 дней. Процесс эпителизации завершился благоприятно, что свидетельствует о способности содержащихся в кладодиях опунции веществ ускорять пролиферацию и миграцию кератиноцитов в процессе рубцевания [21]. Полученные результаты нашли подтверждение в исследовании Trombetta D. и соавт. [22]. Топическая обработка ран крыс лиофилизированным полисахаридным экстрактом опунции в течение 6 дней способствовала более благоприятному заживлению — ускорению реэпителизации и ремоделирования.

Nakahara T. и соавт. продемонстрировали, что экстракт опунции способствует укреплению эпидермального барьера путем повышения экспрессии филаггрина и лорикрина — двух белков, присутствующих в дифференцированных кератиноцитах и корнеоцитах. Кроме того, авторы связывают наблюдаемый эффект с ингибированием производства активных форм кислорода, образовавшихся в результате воспалительного процесса. Это свойство, вероятно, обусловлено активацией фактора транскрипции Nrf2 и NAD(P)H:хинон оксидоредуктазы 1 [23]. Высокомолекулярные полисахаридные компоненты (галактан, ксилоарабинан), а также низкомолекулярные компоненты (молочная кислота, эвкоминовая кислота) экстракта опунции способны ускорять регенерацию кератиноцитов, что наделяет средства на основе экстракта опунции выраженными противовоспалительными и ранозаживляющими свойствами [24].

Аналогичным образом полисахариды, выделенные из экстракта опунции, стимулируют пролиферацию фибробластов и кератиноцитов [25]. Среди активных веществ, присутствующих в экстрактах опунции, производные изорамнетина могут подавлять выработку COX-2, ФНО-α и ИЛ-6 и высвобождение NO [26]. Содержащаяся в экстракте опунции арабиноза известна способностью стимулировать фактор роста кератиноцитов (keratinocyte growth factor; KGF), ответственный за регуляцию пролиферации и дифференцировки кератиноцитов. KGF обеспечивает способность эпидермальной ткани к обновлению и восстановлению. Повышение уровня KGF напрямую связано с улучшением целостности кожного барьера, играющего ключевую роль в сохранении гидратации и обеспечении защиты от воздействия негативных факторов окружающей среды. В ходе исследования in vitro наблюдалось увеличение уровня KGF на 39% под действием экстракта опунции (рис. 5).

Экстракты отдельных видов опунции регулируют образование гиалуроновой кислоты (ГК) за счет повышения экспрессии синтазы ГК в кератиноцитах, подвергшихся УФ-облучению. Применение экстрактов опунции может снизить повышенную экспрессию гиалуронидазы, вызванную воздействием УФ-излучения. Подобный защитный эффект наблюдался у безволосых мышей SKH-1, подвергшихся воздействию УФ-B, что указывает на многообещающие перспективы использования экстрактов опунции для ухода за кожей [27].

Помимо экстракта опунции, линия средств Hydramemory содержит другие активные ингредиенты, способные усилить адаптивные возможности кожи (табл. 1).

Таблица 1. Характеристика активных ингредиентов линии топических средств Hydramemory

Активные ингредиенты линии топических средств Hydramemory способствуют укреплению эпидермального барьера, снижают ТЭПВ, обладают глубоким и поверхностным увлажняющим действием, стимулируют естественные механизмы защиты кожи от обезвоживания за счет усиления экспрессии аквапоринов, индукции синтеза гиалуроновой кислоты и активации KGF.

Способность топических средств Hydramemory поддерживать оптимальный уровень гидратации кожи в различных климатических условиях, при разной температуре и влажности окружающей среды была оценена в ходе клинико-инструментальных тестов, разработанных независимой лабораторией.

Были изучены четыре вида погодных условий (T — температура, RH (relative humidity) — относительная влажность):

• влажный холодный (T = 10–15 °C, RH = 80–90%);
• сухой холодный (T = 10–15 °C, RH = 30–40%);
• влажный теплый (T = 25–30 °C, RH = 80–90%);
• сухой теплый (T = 25–30 °C, RH = 30–40%).

Для контроля эффективности были проведены три измерения:

1. Измерение содержания воды в роговом слое для получения данных о гидратации поверхности кожи в определенный момент;
2. Измерение ТЭПВ для изучения эффективности барьера;
3. Измерение WHC (водоудерживающей способности) для оценки способности рогового слоя противодействовать процессу обезвоживания с течением времени.

Проведенное тестирование показало, что средства линии Hydramemory (Сыворотка для лица Увлажнение и Сияние, Легкий крем для лица Увлажнение и Сияние, Крем питательный для лица Увлажнение и Сияние) могут повышать способность кожи адаптироваться к различным погодным условиям. Через 4 ч после применения Питательного крема Hydramemory влагоудерживающая способность кожи возросла в 10 раз (рис. 6).

Линия Hydramemory включает в себя средства для домашнего и профессионального ухода (табл. 2).

Таблица 2. Линия средств Hydramemory для адаптивного увлажнения кожи

Топические средства Hydramemory могут использоваться для профессиональных процедур ухода за кожей совместно с массажным криороллером (процедуры Insta glow, Pro hydra&lift).

Заключение

Адаптивные способности организма человека не могут не восхищать. Однако, как бы слаженно ни была организована реакция кожи на внешние воздействия, при повышенной нагрузке адаптивные системы могут не справиться. Применение специализированного топического ухода, нацеленного на поддержание и восстановление структур и процессов на уровне кожи, ответственных за обеспечение оптимальной ее гидратации, — прекрасный способ помочь нашему верному стражу, неустанного отражающему агрессивные атаки окружающей среды.

Литература

1. Verdier-Sévrain S., Bonté F. Skin hydration: a review on its molecular mechanisms. J Cosmet Dermatol 2007; 6(2): 75–82.
2. Yang G., Seok J.K., Kang H.C., et al. Skin barrier abnormalities and immune dysfunction in atopic dermatitis. Int J Mol Sci 2020; 21(8): 2867.
3. Camilion J.V., Khanna S., Anasseri S., et al. Physiological, Pathological, and Circadian Factors Impacting Skin Hydration. Cureus 2022; 14(8): e27666.
4. Bäsler K., Bergmann S., Heisig M., et al. The role of tight junctions in skin barrier function and dermal absorption. J Control Release 2016; 242: 105–118.
5. Fowler J. Understanding the role of natural moisturizing factor in skin hydration. Practical Dermatology 2012; 36: 40.
6. Maeno K. Direct quantification of natural moisturizing factors in stratum corneum using direct analysis in real time mass spectrometry with inkjet-printing technique. Sci Rep 2019; 9(1): 17789.
7. Arezki N.R., Williams A.C., Cobb A.J., Brown M.B. Design, synthesis and characterization of linear unnatural amino acids for skin moisturization. Int J Cosmet Sci 2017; 39(1): 72–82.
8. Caspers P.J., Lucassen G.W., Carter E.A., et al. In vivo confocal Raman microspectroscopy of the skin: noninvasive determination of molecular concentration profile. J Invest Dermatol 2001; 116(3): 434–442.
9. 9.              Katagiri C., Sato J., Nomura J., Denda M. Changes in environmental humidity affect the water-holding property of the stratum corneum and its free amino acid content, and the expression of filaggrin in the epidermis of hairless mice. J Dermatol Sci 2003; 31(1): 29–35.
10. van Smeden J., Bouwstra J.A. Stratum corneum lipids: Their role for the skin barrier function in healthy subjects and atopic dermatitis patients. Curr Probl Dermatol 2016; 49: 8–26.
11. Lee Y., Je Y.J., Lee S.S., et al. Changes in transepidermal water loss and skin hydration according to expression of aquaporin-3 in psoriasis. Ann Dermatol 2012; 24(2): 168–174.
12. Nakahigashi K., Kabashima K., Ikoma A., et al. Upregulation of aquaporin-3 is involved in keratinocyte proliferation and epidermal hyperplasia. J Invest Dermatol 2011; 131(4): 865–873.
13. Biniek K., Levi K., Dauskardt R.H. Solar UV radiation reduces the barrier function of human skin. Proc Natl Acad Sci U S A 2012; 109(42): 17111–17116.
14. Rogers J., Harding C., Mayo A., et al. Stratum corneum lipids: the effect of ageing and the seasons. Arch Dermatol Res 1996; 288(12): 765–770.
15. Kim S., Park J.W., Yeon Y., et al. Influence of exposure to summer environments on skin properties. J Eur Acad Dermatol Venereol 2019 ;33(11): 2192–2196.
16. Song E.J., Lee J.A., Park J.J., et al. A study on seasonal variation of skin parameters in Korean males. Int J Cosmet Sci 2015; 37(1): 92–97.
17. Cau L., Pendaries V., Lhuillier E., et al. Lowering relative humidity level increases epidermal protein deimination and drives human filaggrin breakdown. J Dermatol Sci 2017; 86(2): 106–113.
18. Denda M., Sato J., Tsuchiya T., et al. Low humidity stimulates epidermal DNA synthesis and amplifies the hyperproliferative response to barrier disruption: implication for seasonal exacerbations of inflammatory dermatoses. J Invest Dermatol 1998; 111(5): 873–878.
19. Denda M., Sato J., Masuda Y., et al. Exposure to a dry environment enhances epidermal permeability barrier function. J Invest Dermatol 1998; 111(5): 858–863.
20. Zeghbib W., Boudjouan F., Vasconcelos V., Lopes G. Phenolic Compounds’ Occurrence in Opuntia Species and Their Role in the Inflammatory Process: A Review. Molecules 2022; 27(15): 4763.
21. Galati E.M., Mondello M.R., Monforte M.T., et al. Effect of Opuntia ficus-indica (L.) Mill. Cladodes in the Wound-Healing Process. J Prof Assoc Cact Dev 2003 ;5: 1–16.
22. Trombetta D., Puglia C., Perri D., et al. Effect of Polysaccharides from Opuntia ficus-indica (L.) Cladodes on the Healing of Dermal Wounds in the Rat. Phytomedicine 2006; 13(5): 352–358.
23. Nakahara T., Mitoma C., Hashimoto-Hachiya A., et al. Antioxidant Opuntia ficus-indica Extract Activates AHR-NRF2 Signaling and Upregulates Filaggrin and Loricrin Expression in Human Keratinocytes. J Med Food 2015; 18(10): 1143–1149.
24. Deters A.M., Meyer U., Stintzing F.C. Time-Dependent Bioactivity of Preparations from Cactus Pear (Opuntia ficus indica) and Ice Plant (Mesembryanthemum Crystallinum) on Human Skin Fibroblasts and Keratinocytes. J Ethnopharmacol 2012; 142(2): 438–444.
25. Di Lorenzo F., Silipo A., Molinaro A., et al. The Polysaccharide and Low Molecular Weight Components of Opuntia ficus indica Cladodes: Structure and Skin Repairing Properties. Carbohydr Polym 2017; 157: 128–136.
26. Antunes-Ricardo M., Gutiérrez-Uribe J.A., Martínez-Vitela C., Serna-Saldívar S.O. Topical Anti-Inflammatory Effects of Isorhamnetin Glycosides Isolated from Opuntia ficus-indica. Biomed Res Int 2015; 2015: 847320.
27. Park K., Choi H.-S., Hong Y.H., et al. Cactus Cladodes (Opuntia humifusa) Extract Minimizes the Effects of UV Irradiation on Keratinocytes and Hairless Mice. Pharm Biol 2017; 55(1): 1032–1040.

Статья опубликована в журнале «Косметика и медицина Special Edition 2023» №2/2023

На правах рекламы