In contrasto con le sottili membrane degli alveoli respiratori e dei villi gastrointestinali, la pelle è un tessuto multistrato complesso. È relativamente impermeabile alla maggior parte degli ioni e delle soluzioni acquose e funge da barriera alla maggior parte degli xenobiotici.
Lo sapevi?
Il dimetilsolfossido (DMSO) è stato utilizzato nella ricerca, nella medicina umana e veterinaria e come solvente. Dopo l’applicazione sulla pelle, alcune persone possono rilevare rapidamente un sapore di aglio mentre il DMSO viene assorbito ed entra nel corpo. DMSO aumenta anche il tasso di assorbimento di alcuni altri composti attraverso la pelle.
Per la consegna transdermica della droga (TDD), la grande sfida è la proprietà della barriera di pelle, particolarmente lo strato corneo (SC). Sono stati sviluppati diversi metodi per migliorare la penetrazione dei farmaci attraverso la pelle, con l’approccio più popolare è l’uso di potenziatori di penetrazione (PEs), compresi i terpeni naturali. I terpeni, una classe ampia e diversificata di composti organici prodotti da una varietà di piante, sono una classe di PES molto sicura ed efficace. Limonene è un esempio di un terpene utilizzato come potenziatore di penetrazione. Il meccanismo principale per l’azione di miglioramento della penetrazione dei terpeni è l’interazione con i lipidi intercellulari SC. Il fattore chiave che influenza il miglioramento è la lipofilia dei terpeni e delle molecole del farmaco.
Ingresso di sostanze tossiche attraverso la pelle
Alcune sostanze tossiche notevoli possono ottenere l’ingresso nel corpo dopo la contaminazione della pelle. Biru:
- Alcuni pesticidi organofosfati comunemente usati hanno avvelenato i lavoratori agricoli in seguito all’esposizione cutanea.
- L’agente di guerra neurologica, il sarin, passa facilmente attraverso la pelle e può produrre una rapida morte alle persone esposte.
- Diversi solventi industriali possono causare tossicità sistemica penetrando nella pelle. Ad esempio:
- Il tetracloruro di carbonio entra nella pelle e causa lesioni al fegato.
- L’esano può passare attraverso la pelle e causare danni ai nervi.
La pelle è costituita da tre strati di cellule, come illustrato in Figura 1:
- Epidermide
- Derma
- tessuto Sottocutaneo
Figura 1. Strati della pelle
(Fonte immagine: Adattato da iStock Photos, ©)
Epidermide e Strato Corneo
L’epidermide (e in particolare lo strato corneo) è l’unico strato importante per regolare la penetrazione di un contaminante cutaneo. È costituito da uno strato esterno di cellule, ricco di cheratina, noto come strato corneo. Lo strato corneo è privo di vasi sanguigni. Le pareti cellulari delle cellule cheratinizzate sono apparentemente doppie di spessore a causa della presenza della cheratina, che è chimicamente resistente e un materiale impenetrabile. I vasi sanguigni sono di solito circa 100 µM dalla superficie della pelle. Per entrare in un vaso sanguigno, un agente deve passare attraverso diversi strati di cellule generalmente resistenti alla penetrazione da parte di sostanze chimiche.
Fattori che influenzano la penetrazione dello strato corneo
Spessore
Lo spessore dello strato corneo varia notevolmente con le regioni del corpo. Lo strato corneo dei palmi e delle piante dei piedi è molto spesso (400-600 µM) mentre quello delle braccia, della schiena, delle gambe e dell’addome è molto più sottile (8-15 µM). Lo strato corneo delle regioni ascellare (ascellare) e inguinale (inguine) è il più sottile con lo scroto particolarmente sottile. Come previsto, la capacità dei tossici di penetrare nello strato corneo si riferisce inversamente allo spessore dell’epidermide.
Danni
Qualsiasi processo che rimuove o danneggia lo strato corneo può migliorare la penetrazione di uno xenobiotico. Abrasione, graffi o tagli alla pelle lo renderanno più penetrabile. Alcuni acidi, alcali e corrosivi possono danneggiare lo strato corneo e facilitare la penetrazione degli agenti in questo strato. Le condizioni della pelle più prevalenti che migliorano l’assorbimento cutaneo sono ustioni cutanee e dermatiti.
Diffusione passiva
I tossici si muovono attraverso lo strato corneo per diffusione passiva. Non ci sono meccanismi di trasporto attivi noti che funzionano all’interno dell’epidermide. I tossici polari e non polari si diffondono attraverso lo strato corneo con diversi meccanismi:
- I composti polari, che sono solubili in acqua, sembrano diffondersi attraverso la superficie esterna dello strato cheratinizzato idratato.
- I composti non polari, che sono liposolubili, si dissolvono e si diffondono attraverso il materiale lipidico tra i filamenti di cheratina.
Acqua
L’acqua svolge un ruolo importante nell’assorbimento cutaneo. Normalmente, lo strato corneo è parzialmente idratato (circa il 7% in peso). La penetrazione delle sostanze polari è circa 10 volte più efficace rispetto a quando la pelle è completamente asciutta. L’idratazione aggiuntiva sulla superficie della pelle aumenta la penetrazione di 3-5 volte, il che aumenta ulteriormente la capacità di un composto polare di penetrare nell’epidermide.
Specie
La penetrazione cutanea può variare a seconda delle specie che possono influenzare la selezione delle specie utilizzate per i test di sicurezza. La penetrazione di sostanze chimiche attraverso la pelle della scimmia, del maiale e della cavia è spesso simile a quella degli esseri umani. La pelle del ratto e del coniglio è generalmente più permeabile mentre la pelle del gatto è generalmente meno permeabile. Per motivi pratici e per garantire un’adeguata sicurezza, il ratto e il coniglio sono stati utilizzati per test di sicurezza sulla tossicità cutanea.
Altri siti di assorbimento cutaneo
Oltre allo strato corneo, piccole quantità di sostanze chimiche possono essere assorbite attraverso le ghiandole sudoripare, le ghiandole sebacee e i follicoli piliferi. Tuttavia, poiché queste strutture rappresentano solo una percentuale molto piccola della superficie totale della pelle, non sono normalmente considerate importanti contributori all’assorbimento cutaneo.
Derma e tessuto sottocutaneo
Una volta che una sostanza penetra attraverso lo strato corneo, entra negli strati inferiori dell’epidermide, del derma e del tessuto sottocutaneo. Questi strati sono molto meno resistenti all’ulteriore diffusione. Contengono un mezzo di diffusione acquosa poroso e non selettivo che può essere penetrato per semplice diffusione. La maggior parte dei tossici che sono passati attraverso lo strato corneo può ora muoversi facilmente attraverso il resto della pelle ed entrare nel sistema circolatorio attraverso il gran numero di capillari venosi e linfatici nel derma.
Composti organici semivolatili (SVOC)
Può verificarsi l’esposizione a composti organici semivolatili (SVOC) per via cutanea. È stato stimato che la quantità di SVOC assorbita per via dell’assorbimento aria-pelle sia paragonabile o superiore alla quantità assunta per via inalatoria per molti SVOC riscontrati in ambienti chiusi, tra cui:
- butilidrossitoluolo (BHT)
- Clordano
- Clorpirifos
- Dietil ftalato
- Nicotina (in free-form di base)
- Altre sostanze chimiche
L’influenza delle particelle e la polvere dell’esposizione dermica, il ruolo di abbigliamento e biancheria da letto come vettori del trasporto, e la potenziale importanza di follicoli dei capelli come il trasporto di derivazione d’acqua attraverso l’epidermide vengono tutte le aree di ricerca di interesse.
L’esposizione umana a SVOC indoor attraverso la via dermica è stata spesso sottovalutata e non considerata nelle valutazioni dell’esposizione. Tuttavia, gli scienziati dell’esposizione, i valutatori del rischio e i funzionari della sanità pubblica sono sempre più consapevoli e interessati agli impatti sulla salute dell’esposizione cutanea. Inoltre, gli esperti cercano di capire come le conseguenze sulla salute possono variare in base al percorso di esposizione. Ad esempio, uno SVOC che entra nel sangue attraverso la pelle non incontra gli stessi percorsi di disintossicazione che incontrerebbe quando ingerito ed elaborato dallo stomaco, dall’intestino e dal fegato prima di entrare nel sangue; il suo ingresso diretto nel sangue può renderlo potenzialmente più tossico.
Figura 2. Esempi di SVOC da beni di consumo
(Fonte immagine: Tratto da Foto iStock,©)