Эпидермальный барьер – это собирательное название, подчеркивающее одну из основных функций эпидермиса – быть преградой на пути проникновения различных соединений, бактериальных и вирусных частиц в организм и из него. До 70-х годов XX века познания о составе и физиологии кожных покровов накапливались медленно. С внедрением в экспериментальную медицину биофизических и биохимических методов исследования удалось узнать многое о микроскопическом строении эпидермиса и рогового слоя, приоткрыть тайну о взаимоотношениях клеток и слоёв кожи, изучить влияние и методы проникновения различных экзогенных веществ через эпидермальный барьер. С начала 80-х годов в дерматологии появились сведения о структурном и количественном состоянии липидов кожи в норме и патологии, пересматривались основные представления о роговом слое как о пассивном механическом барьере. Систематическое нарушение целостности барьерного слоя может привести к развитию хронических кожных заболеваний. И наоборот, вещества, способные взаимодействовать с липидными структурами рогового слоя и восстанавливать его целостность, могут использоваться при лечении большого спектра кожных заболеваний. В начале XXI века исследования перешли на новый этап. Исследователи задались вопросом: «Как можно использовать данные о строении липидного барьера кожи для трансдермальной доставки лекарственных веществ, вакцин. Данные исследования могут иметь и обратную сторону – какие вещества и методы защиты можно разработать для защиты от возможных ядов, способных проходить через кожный барьер.
Липиды эпидермиса
В роговом слое есть две разновидности липидов:
Согласно исследованиям, скорость секреции кожного сала не изменяется при обезжиривании кожи, а также кожа маленьких детей, почти не вырабатывающая кожного сала, не обезвоживается. Таким образом, единственным стимулом сальных желёз являются андрогены. (2)
В состав липидов рогового слоя входят церамиды[1], холестерин и сульфат холестерина. Они формируют в роговом слое упорядоченные структуры. Было обнаружено, что в липидном матриксе присутствуют как структурированные участки, где существует гексагональная или орторомбическая упаковка молекул («кристаллическая фаза»), так и неструктурированные участки («жидкокристаллическая фаза»). Таким образом, прежняя модель «brick and mortar» претерпела дальнейшие усложнения и превратилась в доменно-мозаичную модель. И в такой модели каждая разновидность церамидов рогового слоя играет свою роль в формировании липидного барьера – от формирования жёстких водонепроницаемых участков церамидами с короткими насыщенными цепями, так и формирования гибких, текучих участков, которые допускают ограниченную диффузию водорастворимых веществ. Таким образом, липидный барьер имеет определённое строение, структуру. Данная структура чем-то напоминает «стёганное одеяло» - липидные слои прошиты длинными цепями О-ацилцерамидов. Такие же сшивки существуют и между белково-липидными оболочками корнеоцитов и липидными пластами. При нарушении данной структуры барьер перестаёт частично или полностью справляться со своей задачей. (3)
Например, особенно важную роль в роговом слое играют О-ацилцерамиды (содержат линолевую кислоту). Недостаток в организме линолевой и линоленовой кислоты, она заменяется на олеиновую. Построение протяжённых и непрерывных липидных пластов становится невозможным (нет «сшивки»). В роговой слой попадают разрозненные липидные пузырьки. Изменяется не только проницаемость, но и нарушается нормальная дифференцировка кератиноцитов. Клинически это проявляется сухостью, шелушением, зудом и покраснением кожи.
Методы трансдермальной доставки, применяемые в данное время: а) химических энхансеров — веществ, сравнительно легко преодолевающих липидный барьер и «увлекающих» за собой молекулы доставляемого лекарства. Примером химических энхансеров могут быть липофильные ингредиенты (жирные кислоты, спирты), гидрофильные вещества (гликоли), поверхностно-активные вещества; б) ионофорез облегчает проникновение веществ трансфолликулярным путем — через волосяные фолликулы и протоки потовых желез. в) электропорация временно дестабилизирует липидные бислои, «приоткрывая» дверь доставляемому веществу. Сонофорез (ультразвук) дополнительно может увеличить эффективность путей переноса А и В. г) Микроиглы и термопорация создают в коже отверстия микронного размера, через которые может осуществляться транспорт. Из-за малости отверстий, эти процедуры безболезненны, а сами отверстия очень быстро затягиваются. Биологический мир буквально наполнен наночастицами — это ферменты, молекулы ДНК и РНК, рибосомы, клеточные везикулы, вирусы и пр. Отличительной особенностью таких объектов является их способность к агрегации и самоорганизации. Это свойство активно используется при создании искусственных конструкций, имитирующих реальные биологические структуры. Яркий пример представляют собой различные однокомпонентные и мультикомпонентные липосомы, которые способны при определенных условиях формироваться из раствора смеси липидов. Часто на практике используют и уже существующие в природе биологические наночастицы. Например, различные вирусы активно применяют для генной модификации (трансфекции) клеток. Показано, что аденовирусы с подавленной системой репликации могут быть эффективно использованы и для местной неинвазивной вакцинации через кожу (доставке антигенов к клеткам Лангерганса, присутствующим в коже)