Кожа является крупнейшим внешним органом человеческого тела. Он действует как барьер для защиты человеческого организма от загрязнения окружающей среды, механических напряжений и чрезмерной потери воды. Защитная функция находится в основном на вершине слоя эпидермиса, широко известного как роговой слой (SC). SC человека состоит из трех основных липидов, а именно керамида, свободной жирной кислоты и холестерина, которые составляют примерно 50%, 25% и 25% от общей липидной массы, соответственно. Оптимальный состав липидов SC является жизненно важной эпидермальной барьерной функцией кожи. С другой стороны, кожный барьер служит для ограничения пассивной потери воды из организма, уменьшает химическое поглощение окружающей среды и предотвращает микробную инфекцию. Напротив, эпидермальные липиды важны для поддержания клеточной структуры, роста и дифференциации, сплоченности и десквамации, а также формирования барьера проницаемости. Регулярно внедрялись многочисленные неинвазивные подходы in vivo для мониторинга физиологических и межклеточных липидных свойств кожи. Измерение различных параметров, таких как трансэпидермальная потеря воды (TEWL), уровень гидратации, эластичность кожи, интенсивность коллагена, содержание меланина, кожное сало, рН и зачистка ленты, имеет важное значение для оценки эпидермальной барьерной функции. Новые неинвазивные методы, такие как зачистка ленты, ультразвуковая визуализация и лазерная конфокальная микроскопия, предлагают более высокую возможность точной и детальной характеристики кожаного барьера. На сегодняшний день эти методы также широко используются для определения влияния растительных растений в дерматологии. Травяные растения традиционно использовались в течение веков для лечения различных кожных заболеваний, как сообщает Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). Их доступность, более низкая стоимость и минимальные побочные эффекты или нулевые эффекты создали осведомленность общества, тем самым увеличивая спрос на природные источники в качестве средства для лечения различных кожных заболеваний. В этой статье рассматривается несколько неинвазивных методов и оценок растительных продуктов в дерматологии.
1. Знакомство
Неинвазивные процедуры можно определить как лечение без разреза в кожу и контакта со слизистой оболочкой или внутренней полостью тела, кроме как через естественное или искусственное отверстие для тела. Процедуры и инструменты классифицируются как безопасные и простые. Термин «неинвазивный» можно перевести как «без вреда», «без контакта», «без изменения структуры или функции» и «поддержание целостности организма».
Таким образом, неинвазивность может быть буквально интерпретирована как «процедура или инструмент, который вызывает минимальные и временные изменения в структуре или функции, такие как безболезненное, без разреза или кровопотери»
В настоящее время неинвазивные методы имеют большие преимущества и огромные возможности в определении физиологических и межклеточных свойств кожи, особенно для характеристики кожного барьера.
Межклеточные липиды кожи характеризуют и определяют профилирование видов липидов в биологической системе, которая тесно связана с типом кожи. Кожный барьер в основном состоит из роговеоцитов и обогащенного липидами межклеточного матрикса. Керамид является основным липидом, обнаруженным в SC, с 50% обилием, за которым следуют свободные жирные кислоты (25%) и холестерин (25%).
Эти внеклеточные липиды выделяются из пластинчатых тел (LB) в межклеточное пространство SC. LB содержит фосфолипиды, спингомиелин, глюкозилцерамид и холестерин, которые метаболизируются ферментами и выделяются в межклеточные липиды.
Эпидермальный барьер играет важную роль в развитии атопической экземы (АЭ), в то время как липиды кожи способствуют целостности барьера. Он ограничивает пассивную потерю воды, уменьшает химическое поглощение окружающей среды и предотвращает микробную инфекцию. Защитная функция находится в основном в верхней части эпидермиса, при этом кожный барьер интегрирован с образованием СК и гомеостазом. Например, снижение гидратации СК и изменение проницаемости барьерных функций может привести к различным кожным заболеваниям, таким как атопический дерматит, псориаз и ихтиоз.
Тем не менее, надлежащее развитие и поддержание СК является ключом к его замечательной способности защищать организм как от химических, так и от микробных атак, а также от обезвоживания.
Неинвазивные методы были созданы на протяжении веков для определения эффективности травяных растений в лечении кожных заболеваний. В настоящее время применение растительных продуктов стало естественным подходом к здоровому образу жизни.
Тот факт, что природные средства более надежны и эффективны для лечения кожных заболеваний с минимальными или нулевыми побочными эффектами по сравнению с другими обычными препаратами, привлекает огромное внимание в дерматологическом исследовании.
Из-за растущих затрат на поддержание личного здоровья природные средства стали более распространенными для лечения незначительных заболеваний, что становится основной причиной растущего спроса на природные средства в Азии, особенно в Китае (У-Шин), Индии (Арьюведик, Унани, Сиддха) и Японии (Кампо).
Травы были классифицированы как потенциальные сельскохозяйственные товары в рамках Национальной ключевой экономической зоны (NKEA) и, как ожидается, будут способствовать доходам страны и созданию рабочих мест. Например, Mas Cotek (Ficus deltoidea), Misai Kucing (Ortho siphon aristatus/stamineus benth), Lidah Buaya (Aloe Vera Inn) и Tongkat Ali (Eurycoma longifolia) являются потенциальными растительными культурами для лекарственного использования. В Малайзии травяная промышленность имеет большой потенциал для стимулирования национального туризма и развития бизнеса, особенно в фармацевтической и космецевтической промышленности.
Тем не менее, травяные лекарственные средства должны соответствовать техническим стандартам безопасности и применению (нормам), требуемым обществом. Как местные, так и международные продукты регулируются Законом о продаже лекарств 1952 года (пересмотренный 1989 года) и Положениями о контроле над наркотиками и косметикой 1984 года (с поправками 2009 года). В этой статье основное внимание было уделено неинвазивным методам оценки физиологии кожи и свойств межклеточных липидов, которые коррелируют с физиологическими состояниями кожи и эпидермальными липидными профилями. Была кратко обсуждена эффективность растительных растений с использованием неинвазивных методов лечения кожных заболеваний. Литература была получена из следующих баз данных: Science Direct, PubMed, Google Scholar и Springer Link для научных публикаций.
2. Эпидермальная структура кожи
Эпидермис — это самый внешний слой кожи. Как правило, эпидермис состоит из базального слоя (источник замещающей клетки), спинистого слоя (центр эпидермиса, где кератиноциты делают кератин), гранулированного клеточного слоя (место водного барьера) и рогового слоя (толстого кератинизированный внешний слой, который предотвращает потерю воды и обеспечивает противотравматический и противоинфекционный барьер). Он состоит из 95% кератиноцитов, клеток Лангерганса, клеток Меркель, воспалительных клеток, а также меланоцитов. Меланоциты (найденные в базальном слое) — это специализированные клетки нервного гребня, которые производят меланин, защитный пигмент, который поглощает вредное УФ-излучение и производит энергию в виде безвредного тепла по маршруту, называемому «сверхбыстрым внутренним». Клетки Лангерганса — это иммунные клетки, ответственные за представление антигена, которые буквально помогают иммунной системе кожи. Клетки Меркель, обнаруженные в базальном слое, связаны с окончанием сенсорных нервов.
Кожа отвечает за защиту лежащих в основе мышц, костей, связок и внутренних органов. Существует два общих типа кожи, а именно волосатая и гламурная. Однако кожа может быть сухой, чувствительной, бледной, провисшей или уставшей. Люди, страдающие от бета-каротина, комплекса B, витаминов С и Е, часто сталкиваются с проблемами сухой кожи. Учитывая тот факт, что кожа взаимодействует с окружающей средой, кожа играет ключевую роль в защите организма от патогенов и чрезмерной потери воды. Кроме того, кожа также играет важную роль в изоляции, регуляции температуры, ощущении, хранении, синтезе витамина D под действием УФ, защите фолиевой кислоты витамина B, усвоении кислорода и лекарств и водостойкости.
3. Неинвазивная оценка физиологических состояний кожи
Система Multi Probe Adapter (MPA) используется для измерения биофизических свойств кожи. Модульная система представляет собой базовое устройство, оснащенное специальными цифровыми зондами, которые можно настроить в соответствии с предпочтениями пользователя. Калибровочные данные хранятся внутри самой системы. Преимущество использования этого метода заключается в том, что зонды могут быть подключены к любым независимым устройствам и одновременно передавать данные в соответствующее программное обеспечение. Зонды обычно могут измерять трансэпидермальную потерю воды, увлажнение, меланин, эритему, эластичность, коллаген, кожное сало и рН кожи.
3.1 Трансэпидермальная потеря воды для кожи (TEWL)
Трансэпидермальная потеря воды (TEWL) регулярно измерялась с целью предоставления дополнительной информации о барьере эпидермальной проницаемости — либо нормальном, экспериментально возмущенном, либо в больных условиях. Низкие значения TEWL являются основной особенностью неповрежденной функции кожи in vivo. Повышенные значения TEWL указывают на аномалии кожного барьера, которые являются основной причиной нескольких заболеваний, таких как атопический дерматит и вульгарный ихтиоз.
TEWL можно измерить по испариметру (Tewameter® TM 300; Courage & Khazaka). На рисунке 1 показан принцип измерения Tewameter® TM 300. Теваметр был специально разработан в соответствии с теорией градиента давления в Парах Нильссона, с методом открытой камеры, который обеспечивает минимальное воздействие на кожу, исследуемую с низким статистическим смещением. Система состоит из полого цилиндра с двумя гигроскопическими и температурными датчиками для измерения градиента плотности давления испарения воды в разных областях на поверхности кожи. Различия между двумя точками измерения рассчитываются по законам диффузии Фика в граммах в час на квадратный метр (г/ч/м2), как указано в уравнении. Однако роговой слой не является инертной мембраной, но проявляет некоторое сродство к воде. Таким образом, закон Фика может быть изменен путем введения коэффициента разделения км. Концепция закона Фика — это диффузивная масса, которая будет перемещаться из области высокой концентрации в область низкой концентрации через градиент концентрации.
Km = (Концентрация воды в нижнем роговом слое) / (Концентрация воды в эпидермальном межклеточном пространстве)
Законы диффузии Фика предполагают, что скорость диффузии газа через проницаемую мембрану может быть оценена несколькими факторами, такими как химическая природа мембраны, площадь поверхности, толщина и градиент парциального давления газа (таблица 1).
Таблица 1 Толкование результатов TEWL
3.2 Увлажнение кожи
Гидратация SC является еще одним важным параметром, который может быть связан с оценкой эпидермальных функций. Различные переменные, связанные с приборами и окружающей средой, такие как температура окружающего воздуха, относительная влажность воздуха и прямой поток воздуха, могут повлиять на измерение гидратации. Факторы, происходящие от человека, включают возраст, пол, анатомический сайт, пот и температуру поверхности кожи, которые могут влиять на барьерные параметры.
Уровень увлажнения поверхности кожи можно точно определить с помощью Corneometer® CM 825 (мужество и хазака) путем измерения электрической мощности в качестве переменного напряжения SC. На рисунке 2 показан принцип измерения Corneometer® CM 825. Чем выше содержание воды в эпидермисе, тем выше его электрическая мощность, что приводит к более высокому значению SC. Адекватное увлажнение кожи жизненно важно для поддержания здоровой кожи, что делает увлажняющий крем важным компонентом базового ухода за кожей. В таблице 2 ниже представлена интерпретация увлажнения кожи.
Таблица 2 Интерпретация результатов увлажнения кожи
3.3 Кожный меланин и эритема
Цвет кожи в основном определяется такими пигментами, как гемоглобин, каротин билирубин и, в основном, меланин. Меланин является основной характеристикой для дифференциации этнических типов. Пигментация кожи в первую очередь развивается для регулирования УФ-излучения, проникая в кожу путем контроля ее биохимического воздействия, и может быть значительно изменена такими веществами, как наркотики и раздражители.
На рисунке 3 показан принцип измерения Mexameter® MX18.
Эритема тесно связана с покраснением кожи. Это происходит вместе с травмой кожи, воспалением или инфекцией. В целом, эритема может быть вызвана инфекцией, лекарствами от угревой сыпи, физическими упражнениями, массажем, аллергией, солнечной радиацией (солнечный ожог), синдромом кожной радиации (острое радиационное облучение кожи), что приводит к расширению капилляров кожи.
Mexameter® MX18 — это устройство для измерения количества двух основных компонентов, отвечающих за цвет кожи, а именно меланина и гемоглобина (эритемы). Измерение основано на поглощении и отражении активного чипа для определения цвета. Короче говоря, меланин измеряется с использованием двух длин волн, которые выбираются в соответствии с различными пиками поглощения пигментов меланина, в то время как меры эритема используются для оценки уровня покраснения (гемоглобина) в коже.
3.4 Эластичность кожи
Механические свойства кожи можно оценить, оценив толщину и качественные свойства эпидермиса, дермы и подкошки. Старение вызывает качественные и количественные изменения в коже, такие как потеря эластичности, снижение толщины эпидермальных и содержания коллагенов, увеличение производства морщин, а также пигментные поражения. Однако эти особенности могут отличаться у разных людей. На рисунке 4 показан принцип измерения Cutometer®.
Эластичность кожи измеряется путем всасывания соответствующими зондами в соответствии с методом градиента давления в области давления в Парах Нильссона с помощью зондов Cutometer® (Courage & Khazaka). Cutometer® предназначен для измерения эластичности верхнего слоя кожи с помощью отрицательного давления, которое механически деформирует кожу. Всасывание создает отрицательное давление, которое, следовательно, втягивает кожу в отверстие зонда. Глубина проникновения внутрь зонда оценивается бесконтактной оптической измерительной системой. На рисунке 5 показаны изменения эластичности кожи, которые классифицируются в зависимости от возраста.
3.5 Коллаген кожи
Коллаген — это тип белка, проявляющийся в коже, костях, сухожилиях, хрящах и кровеносных сосудах. Они в основном богаты глицином, пролином и гидроксипролином. Человеческая дермы состоят в основном из 70% коллагена для обеспечения хорошей поддержки, поддержания эластичности и растяжения, а также для укрепления структуры кожи, чтобы казаться гладкой и молодой.
Ультразвуковое исследование кожи высокого разрешения DermaLab® Combo (Cortex Technology) широко используется для сканирования кожи. Ультразвуковая визуализация зависит от свойств отраженных звуковых волн через ткань. Различные ткани отчетливо отражают волны из-за различий в структуре тканей, сосудистости и плотности, которые сильно коррелируют с различиями в содержании коллагена, кератина и воды. Переводя этот факт в дерматологию, дерма, которая кажется эхогенной (преобразователи 20 МГц) с эхами, происходящими из волоконно-оптической сети, может рассматриваться как состоящая из эластичных волокон, коллагена и тканевой атрофии. На рисунке 6 показана иллюстрация принципа измерения с использованием ультразвуковой визуализации кожи.
3.6 Кожное сало
Кожные липиды на поверхности кожи оказывают большое влияние на защитные и механические свойства эпидермального барьера. Себуметрия (Sebumeter® SM 815; Courage & Khazaka) обычно используется для количественной оценки производства кожного сала на поверхности кожи. Короче говоря, специальная лента станет прозрачной после физического контакта с кожным сало на поверхности кожи. Полупрозрачность ленты будет измеряться с помощью фотометрической системы. Светопроницаемость ленты меняется после 30 секунд контакта с кожей в зависимости от содержания кожного сала на поверхности кожи. На рисунке 7 показан принцип измерения Sebumeter® SM 815. В таблице 3 представлен результат интерпретации кожного сала.
Таблица 3 Интерпретация результатов кожного сала кожи
3.7 рН кожи
Значение рН кожи связано с качеством гидролипидной пленки. В основном, рН рогового слоя регулирует три эпидермальные функции: антимикробный барьер, гомеостаз барьера проницаемости и целостность/сплоченность барьера. Изменения рН рогового слоя могут привести к аномальной эпидермальной барьерной функции.
Skin pH Meter® PH 905 (Courage & Khazaka) — это зонд, состоящий из стеклянного электрода с плоским наконечником (для улучшения контакта с кожей), подключенного к вольтметру, который специально разработан для определения значений рН кожи. Как правило, активность катионов водорода измеряется на основе его близости к тонкому слою гидратированного геля, который расположен поверх зонда.
На рисунке 8 показан принцип измерения Skin pH Meter® PH 905. В таблице 4 представлена интерпретация результатов рН кожи.
Таблица 4 Интерпретация результатов рН кожи
4. Неинвазивная оценка межклеточного липидного профилирования кожи
4.1 Механическая чистка лентами
Механическая чистка, которая включает в себя последующее удаление SC с помощью клейких лент, стала полезным методом для изучения физиологии SC в последние годы.
Лента для зачистки помещается на кожу субъекта и медленно удаляется. Хлопья, которые застряли на поверхности ленты, можно наблюдать под оптическим микроскопом. Этот метод прост, неинвазивный, не требует химического потребления и позволяет собирать различные слои роговокцитов отдельно (путем последовательного нанесения ленты на одну и ту же область кожи).
Зачистка ленты является универсальным методом и может применяться в исследованиях in vivo.
Количество SC, удаляемого одной клейкой лентой, зависит от нескольких внутренних факторов, таких как количество клеточных слоев и роговозцитов, толщина SC, а также состав и количество липидов. Количество удаленных SC варьируется на анатомическом сайте. Метод зачистки ленты — это относительно быстрый и простой метод, который подходит для крупномасштабных исследований на людях.
Предыдущие исследования, проведенные на различных слоях СК, демонстрируют значительное увеличение фосфолипидов и заметное снижение общего количества керамидов по сравнению с более поверхностными. Напротив, Верхайм и Понец не обнаружили следов керамида, использующего тот же метод, у здоровых добровольцев. Однако можно сделать вывод, что соотношение холестерина/керамида во внутреннем и внешнем SC не имеет существенной разницы. Денда и др. изучили влияние зачистки ленты на количественное количество липидов в SC сообщили об увеличении керамидов 1 и 2 и уменьшении других видов керамидов, которые проясняют, как эти вещества влияют на чешуйчатую кожу.
Количество белка напрямую коррелирует с количеством SC, удаленным с помощью ленты. Количество SC, удаляемых каждой полосой, буквально уменьшалось по мере постепенного удаления SC. Адгезионные свойства клея и сцепление полосок роговицетов определят удаленное количество массы SC. Примерно треть количества полосок необходима для удаления 45−50% SC. На рисунке 9 показана схема теста на запывание ленты.
4.2 Ультразвук
В последние годы применение ультразвука в дерматологии привлекло большое внимание благодаря разработке машин, которые работают с высоко- и многочастотными зондами, чтобы обеспечить оптимальное определение поверхностных структур.
Ультразвук является одним из неинвазивных методов в технологиях визуализации кожи, который может быть применен для объективации формы и размера любой структуры. Ультразвук — это простой и воспроизводимый метод измерения толщины кожи, воспалительных состояний, отеков тканей и степени кожного и подкожного фиброза, а также для мониторинга хода заживления ран. Только ультразвук с преобразователем высокого разрешения 50 МГц может определить изображение эпидермиса. Идеальная морфология кожи должна требовать отсутствия контакта между устройством и кожей, изображений, записанных с частотой видео, глубины толщины кожи, пространственного разрешения и объемного зрения.
Кроме того, высокочастотное ультразвуковое исследование — это передовая техника, которая дает количественную и качественную информацию о поражениях кожи и окружающих тканях. Он способен определять более глубокие структуры слоев кожи и перфузионные узоры в режиме реального времени. Предыдущее исследование, проведенное Вортсманом и Вортсманом, показало, что ультразвук кожи является высокоэффективным адъювантом для диагностики поражений кожи путем четкого отделения поражения от экстралесовых областей, экзогенных от эндогенных компонентов и дерматологического от недерматологических состояний. Поэтому можно с уверенностью сказать, что неинвазивная ультразвуковая визуализация предоставляет очень релевантную клиническую информацию, которая может быть фундаментальным методом изучения кожи человека. Ультразвук был впервые применен в дерматологии в качестве фиксированно-частотного оборудования (20−100 МГц), которое смогло различать слои кожи; следовательно, с использованием этого метода было проведено несколько исследований кожных патологий. Ультразвук способен обеспечить разумный баланс между проникновением и разрешением, возможностью в режиме реального времени, а также возможностью выявления и измерения как текстуры, так и изменений кровотока. Однако, несмотря на замечательные свойства ультразвука, он может измерять только поражения 0,1 мм и обнаруживать пигменты, такие как эпидермальные поражения меланина. На рисунке 10 показано ультразвуковое устройство, включая источник напряжения, преобразователь, водо- или гелевое противостояние и звуковой луч, проецируемый на кожу.
4.3 Лазерная конфокальная микроскопия
Конфокальная микроскопия, известная как конфокальная лазерная сканирующая микроскопия (CLSM), была открыта в 1991 году Нью и др. Это метод оптического обнаружения с высоким разрешением, который обеспечивает впечатляющие конфокальные изображения клеточной организации в коже человека. Устройство в основном визуализирует живые эпидермальные клетки индивидуально и в первую очередь фокусируется на естественном контрасте, состоянии гидратации и окружающей среде. Кроме того, он также способен измерять толщину SC на уровне микрометров и восстанавливать кожные раны.
Ряд конкретных взаимодействий может произойти, когда лазерный свет вступает в контакт с поверхностью кожи. Источник света фокусируется на небольшом объеме образца, что затрудняет и не подходит для доступа к большому полю зрения. Чтобы преодолеть этот недостаток, конфокальная техника удаляет все сфокусированные обратно рассеянные фотоны из окружающей среды. Не передается лазерный луч, будет поглощен тканью или любым материалом и генерировать тепловую энергию, которая может привести к термическому повреждению ткани. Глубина передачи в ткань зависит от типа ткани, длины волны лазера и беглости лазера.
Однако, чтобы уменьшить ущерб от лазерного облучения, необходимо рассмотреть и принять во внимание несколько профилактических мер. Например, необходимо носить соответствующие защитные очки для фильтрации конкретных длин волн лазерного света во время операции. Тканевые шторы должны быть мокрыми стерилизованной водой или солевым раствором, в то время как металлические инструменты обычно полируются или эбонизированы, чтобы уменьшить отражение лазерного света. Кроме того, защитные цилиндры и щиты должны быть прикреплены к концу ручного элемента, чтобы поглощать пары, испаренные частицы, брызги крови и тканей. Опасность воспламеняемости вокруг места обработки вызывает большую озабоченность. На рисунке 11 показаны сравнительные спектры поглощения наряду с общими длинами волн лазера и глубиной проникновения кожи.
Напротив, конфокальная микроскопия в режиме отражения (RMCM) является неинвазивной технологией с тем же принципом, что и CLSM. Однако роль RMCM ограничивается поверхностными эпидермальными ранами, а также ангиогенезом и определением состояния морфологии кожи (нормального или аномального). По меньшей мере, исследование потенциала конфокальной микроскопии in vivo очень многообещающе по сравнению с другими современными технологиями.
5. В недавнем тематическом исследовании использовались неинвазивные методы в дерматологии
Мир стал свидетелем применения неинвазивных методов в дерматологии в основном из-за их огромной пользы и большой способности определять структуру липидов кожи. Однако стандартизация неинвазивных методов является проблемой для получения успешного результата. Поэтому для получения воспроизводимых и актуальных результатов следует учитывать различные факторы. В этом документе представлена информация, которая может быть оптимизирована и, таким образом, является большим преимуществом для применения неинвазивных методов в дерматологических исследованиях. Напротив, для оценки функций кожи можно получить полный спектр результатов, используя несколько неинвазивных методов. Многие предыдущие исследования сообщали о потенциальных механизмах, с помощью которых растительные растения могут улучшить физиологические и межклеточные липидные свойства кожи. Использование растительных растений может быть ценным альтернативным подходом к профилактике и/или лечению кожных заболеваний.
Источник: cell.com
