Обновляется ли эпидермис каждые 30 дней

Обновляется ли эпидермис каждые 30 дней?

Флоренс Барретт-Хилл (Florence Barrett-Hill)

Вопрос об обновлении эпидермиса

Во время моих семинаров мне часто задают два вопроса, которые заслуживают того, чтобы обратить на них внимание:

— Если эпидермис обновляется каждые 30 дней, то почему у меня ежемесячно не появляется красивая и совершенная кожа?
— Если каждый пигмент, переносящий меланосому, передается в кератиноцит, а каждый кератиноцит, в конечном итоге, отшелушивается в течение 30 дней, то почему у меня сохраняется пигментация?

Причина появления этих вопросов связана с тем, что комбинация полученных ранее знаний, и той литературы, которая опубликована по поводу обновления клетока, создает впечатление, что конечным результатом 30-дневного обновления клеток является образование нового эпидермиса.
Но откуда появилась мысль о том, что все клетки эпидермиса обновляются каждые 30 дней?

Типичный состав клеток эпидермиса

Общее утверждение о том, что эпидермальные клетки обновляются каждые 30 дней, используется в большинстве литературы по дерматологии и уходу за кожей. В свое время было проведено достаточное количество исследований эпидермиса, подкрепляющих данное утверждение, но, учитывая накопленный сегодня объем знаний, это заявление можно, в какой-то мере, считать вводящим в заблуждение.

Другими словами, продолжает иметь место фундаментальная ошибка в понимании клеток эпидермиса, а базовая подготовка специалистов по косметологии, которая все еще учит этому предположению, ошибочна. Значит, необходимо вернуться к началу, чтобы новое мышление заняло подобающее место.

В состав эпидермиса входит ряд ключевых клеток, каждая из которых имеет различные функции и различный срок жизни. До 20% этих клеток не отшелушиваются в конце своего существования, и поэтому объединение их всех в 30-дневний сценарий, некорректно, и демонстрирует отсутствие понимания предмета.

Самая ранняя ссылка, связанная с физикой того, что происходит в эпидермисе, датирована 1986 годом, и это — статья, опубликованная в журнале для химиков и составителей косметических составов.

Это была первая статья из тех, которые я читала, в которой давалось детальное описание жизненного цикла кератиноцита и различий клеток. Для меня она была революционной статьей, провоцирующей размышление, и открывающей глаза. Даже после полного понимания того, что кератиноцит имеет жизненный цикл в 8-10 дней, от митоза до поступления в роговой слой, я никогда, в действительности, не понимала важность этого факта и его связей.

Лишь намного позже, когда последующие исследования привели меня к получению более обширных знаний о меланоцитах, я увидела, что кератиноциты и меланоциты очень различны, хотя и работают совместно друг с другом.

Я выяснила, что кератиноциты имеют неограниченный ресурс стволовых клеток, наряду с коротким и активным жизненным циклом, который, в конечном счете, заканчивается отшелушиванием. С другой стороны, меланоциты медленно живут годами, и не имеют важных ресурсов стволовых клеток, которыми можно воспользоваться при их повреждениях.

Стало ясно, что эти два вида клеток облают физическим различием, и их жизненные циклы различны. Один тип клеток имеет цикл в 10 дней, а жизненный цикл другого исчисляется годами, но при этом оба типа клеток находятся в эпидермисе, и работают совместно для создания важной части системы защитного барьера кожи.

В этой статье обсуждаются и другие типы клеток эпидермиса, но уже сейчас я могу задать вопрос. Имея эту информацию о меланоцитах и кератиноцитах, как можно обосновать утверждение о 30-дневном обновлении клеток эпидермиса, и насколько теперь можно верить этому утверждению?

Давайте посмотрим на краткий список клеток, находящихся в эпидермисе, на роли, которые они играют, и на их индивидуальный жизненный цикл.

Кожа обладает очень сложной защитной системой, в которой различные типы клеток действуют совместно или последовательно. Помимо кератиноцитов, в эпидермисе имеются три типа специализированных клеток.

Меланоциты вырабатывают пигмент (меланин). Клетки Лангерганса находятся на передней линии защиты иммунной системы в коже, а клетке Меркеля служат в качестве механорецепторов, вовлекаемых в функцию осязания.

Общие сведения

Атрофия кожи – это патологический процесс в результате возрастных, обменных, воспалительных, трофических изменений во всех слоях дермы и эпидермиса, приводящих к дегенерации соединительной ткани в виде уменьшения объёма коллагеновых и эластических волокон с исходом в истончение кожи. Такую структурную перестройку кожного покрова называют ещё эластозом (коллоидной дистрофией в результате старения дермы).

Разные формы атрофии кожи впервые были описаны независимыми учёными в качестве симптома соматической патологии. Например, при изучении прогерии — наследственного заболевания взрослых — атрофия кожи была описана немецким врачом О. Вернером в 1904 году, а у детей явление преждевременного старения, сопровождающееся атрофией кожи, первым описал Дж. Гетчинсон ещё в 1886 году. Причины возникновения и развития многих форм атрофии кожи не ясны и сегодня. Клинический диагноз ставится на основании патоморфологической картины заболевания. Актуальность проблемы связана не только с эстетическими моментами, но и со способностью некоторых форм атрофии кожи перерождаться в рак.

Функции эпидермиса, меняющиеся с возрастом

На рисунке представлены все основные изменения эпидермиса, наблюдающиеся с возрастом. Остановимся на каждом из них подробнее.

Изменение барьерной функции

Оценка барьерной функции рогового слоя проводится путем измерения трансэпидермальной потери воды (ТЭПВ) — при нарушении барьера данный показатель резко возрастает.

У неповрежденной кожи средние нормальные значения ТЭПВ варьируют в зависимости от пола, участка тела, пигментации кожи. Что касается корреляции ТЭПВ с возрастом, то информации на эту тему не так много, и она в определенной степени противоречива. Так, в ряде работ говорится о том, что средние уровни ТЭПВ на некоторых участках тела у пожилых людей могут быть ниже, чем у молодых [1, 2], что на первый взгляд свидетельствует о более надежном барьере возрастной кожи. Вместе с тем в области декольте наблюдается возрастное увеличение ТЭПВ, что говорит об обратном [3]. На шее, предплечьях и кистях рук уровни ТЭПВ сопоставимы у молодых и пожилых женщин [3]. Также было установлено, что параметр ТЭПВ в среднем выше у пожилых женщин, чем у пожилых мужчин [4].

Несмотря на разбор результатов, ясно одно — уровни ТЭПВ в здоровой неповрежденной коже людей разного возраста хоть и несколько отличаются, но не настолько критично, чтобы говорить о патологическом нарушении барьерной функции при старении кожи. Однако возрастная проблема все же существует — после повреждения рогового слоя восстановление барьерной функции у пожилых людей происходит значительно медленнее по сравнению с более молодыми людьми. Этому есть объяснение, и оно заключается в биохимических и структурных изменениях в эпидермисе, которые проявляются с возрастом.

Напомним, что барьер проницаемости кожи локализован в роговом слое. Он состоит из корнеоцитов, заполненных кератином и окруженных белковым роговым конвертом, и чередующихся липидных и водных пластов, расположенных между корнеоцитами и регулирующих диффузию низкомолекулярных веществ через роговой слой. Функционирование барьера в значительной степени определяется количеством и качеством белковых и липидных компонентов, которые формируются в ходе созревания кератиноцитов и их финального превращения в корнеоциты.

Эпидермальный фактор роста. В эпидермисе стареющей кожи уровень эпидермального фактора роста снижается вместе с замедлением скорости деления базальных кератиноцитов. В то же время увеличивается число апоптозов кератиноцитов. Все эти приводит к истончению как живых слоев эпидермиса, так и рогового слоя [5, 6].

Ионы кальция. С возрастом наблюдается изменение градиента концентрации ионов кальция в эпидермисе — еще одного важного фактора, контролирующего деление и созревание кератиноцитов и формирование рогового слоя. Так, в базальном и шиповатом слоях эпидермиса пожилых людей концентрация кальция более высокая, что тормозит пролиферацию кератиноцитов [7, 8]. В гранулярном слое, напротив, уровень кальция падает, и это ухудшает созревание белков рогового слоя (филаггрин, лорикрин и др.) [9–11], что может привести к формированию дефектных корнеоцитов и изменению барьера проницаемости.

Межклеточные липидные пласты рогового слоя (липидный барьер). Что касается межклеточных липидных пластов, являющихся основой липидного барьера рогового слоя, то в них также выявляются возрастные изменения. Для формирования липидного барьера требуются холестерин, свободные жирные кислоты и церамиды примерно в равном молярном соотношении [12]. Эти липиды синтезируются кератиноцитами, и дефицит любого из них может привести к дефектам в барьерных структурах [13]. Исследования показали, что в «старом» роговом слое наблюдается снижение общего содержания липидов более чем на 30% по сравнению с «молодым» [2], что связано с ослаблением синтетической активности кератиноцитов — как в интактном состоянии, так и после острого повреждения. Аппликация смеси барьерных липидов может улучшить функцию барьера у пожилых людей, и это обстоятельство, в свою очередь, подтверждает наличие возрастной барьерной дисфункции [14].

рН рогового слоя. Одним из этапов формирования липидного барьера является ферментативное превращение предшественников липидов в барьерные липиды, и это превращение осуществляется уже вне кератиноцитов во внеклеточных пространствах рогового слоя [15]. Кроме ферментов, ответственных за липидный барьер, в роговом слое есть ферменты, обеспечивающие своевременное отшелушивание роговых чешуек путем разрушения корнеодесмосом (протеолитические ферменты). Все ферменты рогового слоя, как и любые другие ферменты, очень чувствительны к рН своего микроокружения. В роговом слое существует градиент рН — с кислого значения порядка 5,5 (гидролипидная мантия на поверхности кожи) к слабощелочному около 7,2 (на границе с гранулярным слоем). Таким образом, на разной глубине рогового слоя будет свой уровень рН, контролирующий работу ферментов на данной глубине (см. Вставку 1. — Прим. ред.).

С возрастом наблюдается тенденция к повышению поверхностного рН [16–17], что меняет градиент рН через роговой слой, и это сказывается на активности ферментов — протеолитические ферменты в середине и на поверхности рогового слоя при повышении рН активируются, что ускоряет отшелушивание. Напротив, ферменты, отвечающие за липидный барьер, при повышении рН угнетаются, что приводит к формированию измененного липидного барьера. Все это в совокупности приводит к ослаблению барьера проницаемости рогового слоя (см. Вставки 2 и 3. — Прим. ред.).

Аппликация препаратов с нейтральным рН задерживает восстановление барьера, напротив, подкисление рогового слоя ускоряет восстановление барьера как в молодой, так и в возрастной коже [18–20].

Глюкокортикоиды и кортизол. Биологическое старение сопровождается увеличением секреции глюкокортикоидов и повышением уровня кортизола в коже [5, 21]. Исследования показали, что системное или местное применение глюкокортикоидов тормозит пролиферацию кератиноцитов и ослабляет барьер [22]. В коже под действием 11β-гидроксистероиддегидрогеназы 1 кортизон превращается в активную форму — кортизол [23]. В возрастной коже активность этого фермента выше по сравнению с молодой [24], и это отрицательно сказывается на способности эпидермиса к восстановлению и формированию барьера [25]. Ингибирование 11β-гидроксистероиддегидрогеназы 1 не только корректирует вызванные глюкокортикоидами эпидермальные функциональные нарушения, но и способствует восстановлению структуры барьера [26, 27].

Другие факторы. Есть и другие факторы, связанные со старением изменения кожи, которые могут способствовать изменению функции эпидермиса. Например, по сравнению с молодым эпидермисом в стареющем эпидермисе наблюдается более чем 60% снижение уровня белка-антагониста рецептора ИЛ-1, а дефицит рецептора ИЛ-1α типа 1 задерживает восстановление барьера [28]. Напротив, как повышение экспрессии, так и введение ИЛ-1α укрепляет барьер как в стареющей коже, так и в коже плода [29, 30].

В стареющей коже также наблюдается снижение количества гиалуроновой кислоты. Исследования показали: местное применение гиалуроновой кислоты стимулирует дифференцировку кератиноцитов и выработку липидов, что приводит к усилению функции эпидермального барьера проницаемости как в молодой, так и в пожилой коже [31, 32].

Наконец, с возрастом наблюдается снижение экспрессии эпидермального аквапорина-3 — белка, формирующего водные каналы в мембране кератиноцитов и отвечающего за внутриклеточный водный баланс [32-34]. Выключение гена, кодирующего аквапорин-3, задерживает восстановление барьера проницаемости [35]. Напротив, усиление экспрессии аквапорина-3 улучшает барьерную функцию [36].

Снижение гидратации рогового слоя

Примерно после 40 лет уровень гидратации рогового слоя начинает снижаться. Механизмы, лежащие в основе уменьшения гидратации рогового слоя в стареющей коже, можно объяснить дефицитом веществ, входящих в водорегулирующие и водоудерживающие его структуры.

Во-первых, в роговом слое стареющей кожи снижается количество барьерных липидов [2, 37], в том числе церамидов [38]. Их дефицит можно компенсировать путем перорального или местного применения церамидов, что приводит к повышению гидратации рогового слоя [39, 40].

Во-вторых, снижается уровень филаггрина [11] и его метаболитов, включая транс-урокановую и пироглутаминовую кислоты, входящие в состав натурального увлажняющего фактора (NMF). Аппликации этих веществ, а также и других компонентов NMF, таких как свободные аминокислоты, молочная кислота и мочевина, способствуют повышению гидратации рогового слоя.

В-третьих, в возрастной коже по сравнению с молодой ниже продукция себума в целом и глицерина в частности [16, 41]. Себум вместе с секретом потовых желез формирует гидролипидную мантию, регулирующую испарение воды с поверхности кожи. Если мантия нарушена, испарение усиливается, поэтому в себодефицитной коже наблюдается снижение гидратации рогового слоя, и аппликация препаратов, имитирующих гидролипидную мантию, помогает ее восстановить.

Наконец, в возрастном эпидермисе снижается уровень аквапорина-3 [33–35]. Это ухудшает движение воды в живых слоях эпидермиса и способствует развитию застойных явлений, на фоне которых тормозится деление и созревание кератиноцитов. Аквапориновые каналы могут активироваться в присутствии небольшого количества глицерина (несколько процентов) в окружающей среде [42], высокие концентрации глицерина (свыше 10%), напротив, ингибируют их работу.

Повышение pH поверхности кожи

Значение pH поверхности кожи человека в первые две недели жизни обычно выше, к 5–6-й нед оно снижается до среднего 5,5 [43]. После 55 лет pH поверхности кожи имеет тенденцию к повышению, и у людей старше 70 это повышение становится существенным [16, 18]. Нормальные значения pH поверхности кожи человека зависят от пола и участка тела [44].

Возрастное повышение рН поверхности кожи связано с несколькими факторами. Один из них — уменьшение продукции себума и, соответственно, количества триглицеридов [3, 16], из которых высвобождаются свободные жирные кислоты, подкисляющие гидролипидную мантию и поверхность рогового слоя [45]. В нижних слоях роговой слой подкисляется благодаря высвобождению свободных жирных кислот из фосфолипидов клеточных мембран под действием секреторной фосфолипазы 2 (sPLA2) [46], экспрессия которой заметно снижается с возрастом.

Натрий-водородный обменник 1 (NHE1) — еще один механизм, регулирующий градиент pH в роговом слое: при дефиците NHE1 pH поверхности кожи повышается [47]. В стареющей коже экспрессия NHE1 значительно ниже, чем в молодой коже, что может способствовать повышению поверхностного рН.

И наконец, в стареющей коже наблюдается низкий уровень экспрессии филаггрина [10], который может расщепляться до транс-урокановой кислоты по филаггрин-гистидин-урокановокислотному пути [48]. Урокановая кислота подкисляет роговой слой [49].

Узнать больше о последствиях возрастных изменений эпидермиса, а также подходах к улучшению эпидермальных функций в стареющей коже — что именно нужно делать, чтобы поддержать здоровье кожи, вы можете в полной версии статьи, опубликованной у журнале «Косметика и медицина» №4-2020. Журнал доступен в печатной и электронной версии. Рекомендуем — там еще много очень интересных материалов!