i motsats till de tunna membranen i respiratoriska alveoler och gastrointestinala villi är huden en komplex, flerskiktsvävnad. Det är relativt ogenomträngligt för de flesta joner och vattenlösningar och fungerar som en barriär mot de flesta xenobiotika.
visste du det?
dimetylsulfoxid (DMSO) har använts i forskning, human-och veterinärmedicin och som lösningsmedel. Efter applicering på huden kan vissa människor snabbt upptäcka en vitlökssmak eftersom DMSO absorberas och kommer in i kroppen. DMSO ökar också absorptionshastigheten för vissa andra föreningar genom huden.
för transdermal läkemedelsleverans (TDD) är den stora utmaningen barriäregenskapen hos huden, särskilt stratum corneum (SC). Olika metoder har utvecklats för att förbättra penetrationen av droger genom huden, med det mest populära tillvägagångssättet att använda penetrationsförstärkare (PEs), inklusive naturliga terpener. Terpener, en stor och varierad klass av organiska föreningar som produceras av en mängd olika växter, är en mycket säker och effektiv klass av PEs. Limonen är ett exempel på en terpen som används som en penetrationsförstärkare. Huvudmekanismen för penetrationsförbättrande verkan av terpener är interaktionen med SC-intercellulära lipider. Den viktigaste faktorn som påverkar förbättringen är lipofiliciteten hos terpenerna och läkemedelsmolekylerna.
inträde av giftiga ämnen via huden
vissa anmärkningsvärda giftiga ämnen kan komma in i kroppen efter hudförorening. Exempelvis:
- vissa vanliga organofosfatbekämpningsmedel har förgiftat jordbruksarbetare efter hudexponering.
- det neurologiska krigsmedlet, sarin, passerar lätt genom huden och kan ge snabb död för utsatta personer.
- flera industriella lösningsmedel kan orsaka systemisk toxicitet genom att tränga in i huden. Till exempel:
- koltetraklorid kommer in i huden och orsakar leverskada.
- hexan kan passera genom huden och orsaka nervskador.
huden består av tre huvudlager av celler som illustreras i Figur 1:
- Epidermis
- Dermis
- subkutan vävnad
Figur 1. Lager av huden
(Bildkälla: anpassad från iStock Photos, Brasilien)
Epidermis och Stratum Corneum
epidermis (och särskilt stratum corneum) är det enda skiktet som är viktigt för att reglera penetrationen av en hudförorening. Den består av ett yttre lager av celler, packat med keratin, känt som stratum corneum-skiktet. Stratum corneum saknar blodkärl. Cellväggarna i de keratiniserade cellerna är uppenbarligen dubbla i tjocklek på grund av närvaron av keratinet, som är kemiskt resistent och ett ogenomträngligt material. Blodkärlen är vanligtvis cirka 100 kcal från hudytan. För att komma in i ett blodkärl måste ett medel passera genom flera lager av celler som i allmänhet är resistenta mot penetration av kemikalier.
faktorer som påverkar penetrationen av Stratum Corneum
tjocklek
tjockleken på stratum corneum varierar kraftigt med kroppsdelar. Stratum corneum i handflatorna och fotsulorna är mycket tjock (400-600 oc) medan armar, rygg, ben och buk är mycket tunnare (8-15 oc). Stratum corneum i axillär (underarm) och inguinal (ljumsk) regioner är den tunnaste med pungen särskilt tunn. Som förväntat hänför sig toxikanternas förmåga att penetrera det stratum corneum omvänt till epidermis tjocklek.
skada
varje process som tar bort eller skadar stratum corneum kan förbättra penetrationen av en xenobiotisk. Nötning, repor eller skär i huden gör det mer penetrerbart. Vissa syror, alkalier och korrosiva ämnen kan skada stratum corneum och göra det lättare för agenter att tränga igenom detta lager. De vanligaste hudförhållandena som förbättrar dermal absorption är hudbrännskador och dermatit.
passiv Diffusion
giftiga ämnen rör sig över stratum corneum genom passiv diffusion. Det finns inga kända aktiva transportmekanismer som fungerar i epidermis. Polära och icke-polära toxiska ämnen diffunderar genom stratum corneum genom olika mekanismer:
- polära föreningar, som är vattenlösliga, verkar diffundera genom den yttre ytan av det hydratiserade keratiniserade skiktet.
- icke-polära föreningar, som är lipidlösliga, löses upp i och diffunderar genom lipidmaterialet mellan keratinfilamenten.
vatten
vatten spelar en viktig roll vid dermal absorption. Normalt är stratum corneum delvis hydratiserat (cirka 7 viktprocent). Penetration av polära ämnen är cirka 10 gånger effektivare än när huden är helt torr. Ytterligare hydrering på hudens yta ökar penetrationen med 3-5 gånger, vilket ytterligare ökar förmågan hos en polär förening att penetrera epidermis.
arter
hudpenetration kan variera beroende på art vilket kan påverka valet av arter som används för säkerhetstestning. Penetration av kemikalier genom huden på apan, grisen och marsvinet liknar ofta den hos människor. Råttans och kaninens hud är i allmänhet mer permeabel medan kattens hud i allmänhet är mindre permeabel. Av praktiska skäl och för att säkerställa tillräcklig säkerhet har råtta och kanin använts för säkerhetstester för hudtoxicitet.
andra ställen för dermal Absorption
förutom stratum corneum kan små mängder kemikalier absorberas genom svettkörtlarna, talgkörtlarna och hårsäckarna. Men eftersom dessa strukturer representerar endast en mycket liten andel av hudens totala yta, ses de vanligtvis inte som viktiga bidragsgivare till dermal absorption.
Dermis och subkutan vävnad
när ett ämne tränger igenom stratum corneum kommer det in i nedre lager av epidermis, dermis och subkutan vävnad. Dessa lager är mycket mindre resistenta mot ytterligare diffusion. De innehåller ett poröst, icke-selektivt vattendiffusionsmedium som kan penetreras genom enkel diffusion. De flesta giftiga ämnen som har passerat genom stratum corneum kan nu lätt röra sig genom resten av huden och komma in i cirkulationssystemet via det stora antalet venösa och lymfatiska kapillärer i dermis.
Semivolatila organiska föreningar (SVOCs)
exponering för semivolatila organiska föreningar (SVOCs) via dermal väg kan förekomma. Mängden Svoc som absorberas via luft-till-hud-upptag har uppskattats vara jämförbar med eller större än den mängd som tas in via inandning för många Svoc som påträffas inomhus, inklusive:
- butylerad hydroxytoluen (BHT)
- Klordan
- klorpyrifos
- dietylftalat
- nikotin (i fri basform)
- andra kemikalier
partiklarnas och dammens påverkan på hudens exponering, klädernas och sängklädernas roll som transportvektorer och den potentiella betydelsen av hårsäckar som transportshuntar genom epidermis är alla områden av forskningsintresse.
mänsklig exponering för Svoc inomhus genom den dermala vägen har ofta underskattats och inte beaktats i exponeringsbedömningar. Exponeringsforskare, riskbedömare och folkhälsomyndigheter är emellertid alltmer medvetna om och intresserade av hälsoeffekterna av hudexponering. Vidare försöker experter förstå hur hälsokonsekvenser kan variera beroende på exponeringsvägen. Till exempel stöter en SVOC som kommer in i blodet genom huden inte på samma avgiftningsvägar som den skulle stöta på när den intas och bearbetas av magen, tarmarna och levern innan den går in i blodet.dess direkta inträde i blodet kan göra det potentiellt mer giftigt.
Figur 2. Exempel på svoc från konsumtionsvaror
(Bildkälla: Anpassad från iStock Photos, Brasilien)