toisin kuin hengitysalveolien ja ruoansulatuskanavan villin ohuilla kalvoilla, iho on monimutkainen, monikerroksinen kudos. Se on suhteellisen läpäisemätön useimmille ioneille ja vesiliuoksille ja toimii esteenä useimmille ksenobiootteille.
Tiesitkö?
dimetyylisulfoksidia (DMSO) on käytetty tutkimuksessa, ihmis-ja eläinlääketieteessä sekä liuottimena. Iholle levittämisen jälkeen jotkut ihmiset voivat nopeasti havaita valkosipulin maun, kun DMSO imeytyy ja tulee kehoon. DMSO lisää myös joidenkin muiden yhdisteiden imeytymistä ihon läpi.
transdermaalisissa lääkkeissä (TDD) suuri haaste on ihon, erityisesti marraskeden (SC), esteominaisuus. Huumeiden tunkeutumisen tehostamiseksi ihon läpi on kehitetty erilaisia menetelmiä, joista suosituin on penetraation tehostajien (PES) käyttö, mukaan lukien luonnolliset terpeenit. Terpeenit, suuri ja monipuolinen Luokka orgaanisia yhdisteitä tuotetaan erilaisia kasveja, ovat erittäin turvallinen ja tehokas luokka PEs. Limoneeni on yksi esimerkki penetraation tehostajana käytettävästä terpeenistä. Tärkein mekanismi terpeenien penetraatiota lisäävässä vaikutuksessa on vuorovaikutus SC: n solujenvälisten lipidien kanssa. Keskeinen tehostumiseen vaikuttava tekijä on terpeenien ja lääkeainemolekyylien lipofiilisyys.
toksisten aineiden pääsy ihon kautta
jotkut huomattavat toksiset aineet voivat päästä elimistöön ihokontaminaation seurauksena. Esimerkiksi:
- eräät yleisesti käytetyt organofosfaatin torjunta-aineet ovat myrkyttäneet maataloustyöntekijöitä Ihoaltistuksen jälkeen.
- neurologinen sodankäynnin aine, sariini, läpäisee helposti ihon ja voi aiheuttaa altistuneille ihmisille nopean kuoleman.
- useat Teolliset liuottimet voivat aiheuttaa systeemistä toksisuutta tunkeutumalla ihon läpi. Esimerkiksi:
- hiilitetrakloridi pääsee iholle ja aiheuttaa maksavaurion.
- Heksaani voi kulkeutua ihon läpi ja aiheuttaa hermovaurioita.
iho koostuu kolmesta pääkerroksesta soluja kuten kuvassa 1:
- orvaskesi
- Dermis
- ihonalainen kudos
Kuva 1. Ihon kerrokset
(Kuvan lähde: mukautettu istockin valokuvista,©)
orvaskesi ja marraskesi
orvaskesi (ja erityisesti marraskesi) on ainoa kerros, joka on tärkeä säädeltäessä ihokosketuksen läpäisyä. Se koostuu uloimmasta solukerroksesta, joka on täynnä keratiinia, joka tunnetaan marraskeden kerroksena. Marraskessa ei ole verisuonia. Keratinisoituneiden solujen soluseinät ovat ilmeisesti kaksinkertaiset paksuudeltaan johtuen keratiinin läsnäolosta, joka on kemiallisesti kestävää ja läpäisemätöntä materiaalia. Verisuonet ovat yleensä noin 100 µM päässä ihon pinnasta. Päästäkseen verisuoneen aineen on läpäistävä useita solukerroksia,jotka yleensä kestävät kemikaalien tunkeutumisen.
marraskeden läpäisyyn vaikuttavat tekijät
paksuus
marraskeden paksuus vaihtelee suuresti kehon alueiden mukaan. Kämmenien ja jalkapohjien marraskesi on hyvin paksu (400-600 µM), kun taas käsivarsien, selän, jalkojen ja vatsan marraskesi on paljon ohuempi (8-15 µM). Kainalon (kainaloiden) ja nivusten (nivusten) alueiden marraskesi on ohuin kivespussin ollessa erityisen ohut. Kuten odotettiin, myrkyllisten aineiden kyky tunkeutua marraskeden läpi liittyy kääntäen orvaskeden paksuuteen.
vaurio
mikä tahansa prosessi, joka poistaa tai vaurioittaa marraskeden, voi lisätä ksenobioottien läpäisyä. Hankaus, raapiminen tai viiltoja iholle tekee siitä läpäisykelpoisemman. Jotkin hapot, emäkset ja syövyttävät aineet voivat vahingoittaa marraskedea ja helpottaa aineiden tunkeutumista tähän kerrokseen. Yleisimpiä ihosairauksia, jotka parantavat ihon imeytymistä, ovat ihon palovammat ja dermatiitti.
passiivinen diffuusio
toksiset aineet siirtyvät marraskeden poikki passiivisen diffuusion kautta. Orvaskeden sisällä ei tiedetä toimivan aktiivisia kuljetusmekanismeja. Polaariset ja ei-polaariset myrkylliset aineet diffuusioituvat marraskeden läpi eri mekanismeilla:
- polaariset yhdisteet, jotka ovat vesiliukoisia, näyttävät hajaantuvan hydratoidun keratinisoituneen kerroksen ulkopinnan läpi.
- nonpolaariset yhdisteet, jotka ovat lipidiliukoisia, liukenevat keratiinifilamenttien välissä olevaan lipidimateriaaliin ja diffuusioituvat sen läpi.
vesi
vedellä on tärkeä rooli ihon kautta imeytymisessä. Tavallisesti marraskesi on osittain hydratoitunut (noin 7 painoprosenttia). Polaaristen aineiden tunkeutuminen on noin 10 kertaa tehokkaampaa kuin silloin, kun iho on täysin kuiva. Ylimääräinen nesteytys ihon pinnalla lisää tunkeutumista 3-5 kertaa, mikä lisää entisestään polaarisen yhdisteen kykyä tunkeutua orvaskeden läpi.
laji
ihon läpäisy voi vaihdella lajeittain, mikä voi vaikuttaa turvallisuustestauksessa käytettävien lajien valintaan. Kemikaalien tunkeutuminen apinan, sian ja marsun ihon läpi on usein samanlaista kuin ihmisillä. Rotan ja kanin iho on yleensä läpäisevämpi, kun taas kissan iho on yleensä vähemmän läpäisevä. Käytännön syistä ja riittävän turvallisuuden varmistamiseksi rotaa ja kania on käytetty ihotoksisuuden turvallisuustesteissä.
muut ihon kautta imeytyvät kohdat
marraskeden lisäksi pieniä määriä kemikaaleja voi imeytyä hikirauhasten, talirauhasten ja karvatuppien kautta. Koska nämä rakenteet edustavat kuitenkin vain hyvin pientä osaa ihon kokonaispinta-alasta, niitä ei yleensä pidetä tärkeinä ihon imeytymisen edistäjinä.
Dermis ja ihonalainen kudos
kun aine tunkeutuu marraskeden läpi, se siirtyy orvaskeden alempiin kerroksiin, verinahkaan ja ihonalaiseen kudokseen. Nämä kerrokset kestävät paljon huonommin diffuusiota. Ne sisältävät huokoista, ei-selektiivistä vesipitoista diffuusioväliainetta, joka voidaan läpäistä yksinkertaisella diffuusiolla. Useimmat myrkylliset aineet, jotka ovat kulkeneet marraskeden läpi, voivat nyt helposti liikkua jäljellä olevan ihon läpi ja päästä verenkiertoelimistöön verinahan suurten laskimoiden ja imusuonten hiussuonien kautta.
Puolitiiliset orgaaniset yhdisteet (SVOCs)
ihon kautta tapahtuva altistuminen puolitiilisille orgaanisille yhdisteille (SVOCs) voi tapahtua. Ihosta ihoon imeytyvän SVOCs: n määrän on arvioitu olevan verrattavissa tai suurempi kuin hengitysteitse otetun määrän monien sisätiloissa tavattujen SVOCs: ien osalta, mukaan lukien:
- butyylihydroksitolueeni (BHT)
- Klordaani
- Klorpyrifossi
- dietyyliftalaatti
- nikotiini (vapaassa emäsmuodossa)
- muut kemikaalit
hiukkasten ja pölyn vaikutus ihoaltistukseen, vaatteiden ja vuodevaatteiden rooli kuljetusvektoreina sekä karvatuppien mahdollinen merkitys epidermiksen läpi kulkevina kuljetuskaihtimina ovat kaikki tutkimuksen kohteena olevia aiheita.
ihmisen altistuminen sisäilman SVOCs: lle ihon kautta on usein aliarvioitu eikä sitä ole otettu huomioon altistuksen arvioinnissa. Altistumistutkijat, riskinarvioijat ja kansanterveysviranomaiset ovat kuitenkin yhä tietoisempia ja kiinnostuneempia Ihoaltistuksen terveysvaikutuksista. Lisäksi asiantuntijat pyrkivät ymmärtämään, miten terveysvaikutukset voivat vaihdella altistumisreitin mukaan. Esimerkiksi SVOC, joka tulee vereen ihon kautta, ei kohtaa samoja detoksifikaatioreittejä, joita se kohtaisi, kun sitä nautitaan ja käsitellään mahassa, suolistossa ja maksassa ennen veren tuloa; sen suora pääsy vereen voi tehdä siitä mahdollisesti myrkyllisemmän.
kuva 2. Esimerkkejä kulutustavaroiden Svoceista
(kuvalähde: Muokattu istockin kuvista,©)