w przeciwieństwie do cienkich błon pęcherzyków oddechowych i kosmków żołądkowo-jelitowych, skóra jest złożoną, wielowarstwową tkanką. Jest stosunkowo nieprzepuszczalny dla większości jonów i roztworów wodnych i służy jako bariera dla większości ksenobiotyków.
wiedziałeś?
dimetylosulfotlenek (DMSO) był stosowany w badaniach, medycynie i Weterynarii oraz jako rozpuszczalnik. Po nałożeniu na skórę niektórzy ludzie mogą szybko wykryć smak czosnku, ponieważ DMSO jest wchłaniane i wchodzi do organizmu. DMSO zwiększa również szybkość wchłaniania niektórych innych związków przez skórę.
w przypadku transdermalnego dostarczania leków (TDD) dużym wyzwaniem jest właściwość bariery skóry, zwłaszcza warstwy rogowej (SC). Różne metody zostały opracowane w celu zwiększenia penetracji leków przez skórę, z najbardziej popularnym podejściem jest stosowanie wzmacniaczy penetracji (PES), w tym naturalnych terpenów. Terpeny, duża i zróżnicowana klasa związków organicznych wytwarzanych przez różne rośliny, są bardzo bezpieczną i skuteczną klasą PEs. Limonen jest jednym z przykładów terpenu stosowanego jako środek wzmacniający penetrację. Głównym mechanizmem zwiększającym penetrację terpenów jest interakcja z lipidami międzykomórkowymi SC. Kluczowym czynnikiem wpływającym na wzmocnienie jest lipofilność terpenów i cząsteczek leku.
wprowadzanie substancji toksycznych przez skórę
niektóre znaczące substancje toksyczne mogą dostać się do organizmu po zanieczyszczeniu skóry. Na przykład:
- niektóre powszechnie stosowane pestycydy fosforoorganiczne zatruwały pracowników rolnych po ekspozycji na skórę.
- neurologiczny środek bojowy, sarin, łatwo przechodzi przez skórę i może spowodować szybką śmierć narażonych osób.
- kilka rozpuszczalników przemysłowych może powodować toksyczność ogólnoustrojową poprzez penetrację skóry. Na przykład:
- tetrachlorek węgla dostaje się do skóry i powoduje uszkodzenie wątroby.
- heksan może przechodzić przez skórę i powodować uszkodzenie nerwów.
skóra składa się z trzech głównych warstw komórek, jak pokazano na rysunku 1:
- naskórek
- skóra właściwa
- tkanka podskórna
Rysunek 1. Warstwy skóry
(Źródło zdjęcia: Adapted from iStock Photos, ©)
naskórek i warstwa rogowa
naskórek (a zwłaszcza warstwa rogowa) jest jedyną warstwą, która jest ważna w regulacji przenikania zanieczyszczeń skóry. Składa się z zewnętrznej warstwy komórek, wypełnionej keratyną, znaną jako warstwa rogowa warstwy rogowej. Warstwa rogowa pozbawiona jest naczyń krwionośnych. Ściany komórkowe zrogowaciałych komórek mają podobno podwójną grubość ze względu na obecność keratyny, która jest odporna chemicznie i nieprzenikniona. Naczynia krwionośne znajdują się zwykle około 100 µM od powierzchni skóry. Aby dostać się do naczynia krwionośnego, środek musi przejść przez kilka warstw komórek, które są na ogół odporne na przenikanie przez chemikalia.
czynniki wpływające na penetrację warstwy rogowej
Grubość
grubość warstwy rogowej różni się znacznie w zależności od regionów ciała. Warstwa rogowa dłoni i podeszew jest bardzo gruba (400-600 µM), podczas gdy warstwa rąk, pleców, nóg i brzucha jest znacznie cieńsza (8-15 µM). Warstwa rogowa okolic pachowych (pod pachami) i pachwinowych (pachwiny) jest najcieńsza, a moszna jest szczególnie cienka. Zgodnie z oczekiwaniami, zdolność substancji toksycznych do penetracji tej warstwy rogowej odwrotnie odnosi się do grubości naskórka.
uszkodzenie
każdy proces, który usuwa lub uszkadza warstwę rogową, może zwiększyć penetrację ksenobiotyku. Ścieranie, drapanie lub cięcia na skórze sprawią, że będzie ona bardziej przenikalna. Niektóre kwasy, zasady i substancje żrące mogą uszkodzić warstwę rogową i ułatwić penetrację tej warstwy przez czynniki. Najbardziej rozpowszechnione warunki skóry, które zwiększają wchłanianie skóry są oparzenia skóry i zapalenie skóry.
Dyfuzja Bierna
substancje toksyczne poruszają się po warstwie rogowej poprzez dyfuzję bierną. Nie są znane mechanizmy aktywnego transportu funkcjonujące w obrębie naskórka. Polarne i niepolarne substancje toksyczne dyfundują przez warstwę rogową za pomocą różnych mechanizmów:
- związki polarne, które są rozpuszczalne w wodzie, wydają się dyfundować przez zewnętrzną powierzchnię uwodnionej warstwy keratynizowanej.
- związki niepolarne, które są rozpuszczalne w lipidach, rozpuszczają się i dyfundują przez materiał lipidowy między włóknami keratynowymi.
woda
woda odgrywa ważną rolę w wchłanianiu przez skórę. Zwykle warstwa rogowa jest częściowo uwodniona (około 7% masy). Penetracja substancji polarnych jest około 10 razy skuteczniejsza niż gdy skóra jest całkowicie sucha. Dodatkowe nawilżenie powierzchni skóry zwiększa penetrację o 3-5 razy, co dodatkowo zwiększa zdolność polarnego związku do penetracji naskórka.
gatunki
penetracja skóry może się różnić w zależności od gatunku, co może mieć wpływ na wybór gatunków stosowanych do badań bezpieczeństwa. Przenikanie substancji chemicznych przez skórę małpy, świni i świnki morskiej jest często podobne do ludzkiego. Skóra szczura i królika jest na ogół bardziej przepuszczalna, podczas gdy skóra kota jest na ogół mniej przepuszczalna. Ze względów praktycznych i w celu zapewnienia odpowiedniego bezpieczeństwa szczury i króliki zostały wykorzystane do testów bezpieczeństwa toksyczności skórnej.
inne miejsca wchłaniania przez skórę
oprócz warstwy rogowej, niewielkie ilości substancji chemicznych mogą być wchłaniane przez gruczoły potowe, gruczoły łojowe i mieszki włosowe. Ponieważ jednak struktury te stanowią tylko bardzo mały procent całkowitej powierzchni skóry, zwykle nie są postrzegane jako ważne czynniki wpływające na wchłanianie przez skórę.
skóra właściwa i tkanka podskórna
gdy substancja przenika przez warstwę rogową, wchodzi w dolne warstwy naskórka, skóry właściwej i tkanki podskórnej. Warstwy te są znacznie mniej odporne na dalszą dyfuzję. Zawierają one porowate, nieselektywne wodne medium dyfuzyjne, które może być penetrowane przez prostą dyfuzję. Większość substancji toksycznych, które przeszły przez warstwę rogową, może teraz łatwo przemieszczać się przez pozostałą część skóry i przedostawać się do układu krążenia przez dużą liczbę naczyń włosowatych żylnych i limfatycznych w skórze właściwej.
półpłynne związki organiczne (SVOCs)
może wystąpić ekspozycja na półpłynne związki organiczne (SVOCs) drogą skórną. Szacuje się, że ilość SVOCs absorbowana przez pobór powietrza do skóry jest porównywalna lub większa od ilości przyjmowanej przez inhalację dla wielu SVOCs występujących w pomieszczeniach, w tym:
- butylohydroksytoluen (BHT)
- Chlordan
- chloropiryfos
- ftalan dietylu
- nikotyna (w postaci wolnej zasady)
- inne chemikalia
wpływ cząstek i kurzu na ekspozycję na skórę, rola odzieży i pościeli jako wektorów transportu oraz potencjalne znaczenie mieszków włosowych jako boczników transportowych przez naskórek to obszary zainteresowań badawczych.
narażenie ludzi na wewnętrzne SVOCs przez ścieżkę skórną było często niedoceniane i nie brane pod uwagę w ocenach narażenia. Jednak naukowcy zajmujący się narażeniem, osoby oceniające ryzyko i urzędnicy ds. zdrowia publicznego są coraz bardziej świadomi i zainteresowani wpływem narażenia skóry na zdrowie. Ponadto eksperci starają się zrozumieć, jak konsekwencje zdrowotne mogą się różnić w zależności od ścieżki narażenia. Na przykład, SVOC, który wchodzi do krwi przez skórę nie napotyka tych samych szlaków detoksykacji, które napotkają po spożyciu i przetwarzane przez żołądek, jelita, i wątroby przed wejściem do krwi; jego bezpośrednie wejście do krwi może uczynić go potencjalnie bardziej toksyczne.
Rysunek 2. Przykłady Svoc z dóbr konsumpcyjnych
(źródło obrazu: Na podstawie zdjęć iStock,©)