La cute rappresenta il confine tra il nostro organismo e il mondo esterno, costituendo una vera e propria barriera di difesa, capace di impedire l’accesso a microrganismi e sostanze tossiche o irritanti e di ridurre la perdita d’acqua. Essa deve essere considerata un organo a tutti gli effetti, e in particolare l’organo con la maggiore superficie, essendo la sua estensione di circa 150-200 nel soggetto adulto.
La cute è costituita da tre strati: epidermide, derma e ipoderma.
A sinistra rappresentazione grafica della struttura delle cute indicante i suoi tre strati: epidermide, derma ed ipoderma; a destra scheda rappresentante gli strati che compongono l’epidermide.
Epidermide
Nell’epidermide lo strato corneo rappresenta la prima struttura cutanea con cui entrano in contatto i prodotti cosmetici che applichiamo e data l’importanza di quest’interazione nelle conseguenti modifiche a livello degli strati vitali epidermici, la precisa conoscenza della struttura dello strato corneo è alla base della dermatologia cosmetica e della formulazione di prodotti cosmetici.
Sebbene per molto tempo lo strato corneo sia stato considerato una struttura inerte poiché costituito da cellule prive di nucleo, di mitocondri e di altri organuli intracellulari, negli ultimi anni gli studi ne hanno evidenziato l’aspetto vitale, dinamico e responsivo e in particolare il ruolo preponderante nella funzione barriera dell’epidermide.
La struttura dello strato corneo è stata paragonata a un muro di mattoni in cui i corneociti, anucleati e non vitali costituiscono i mattoni, mentre il cemento è rappresentato da una matrice di lipidi intercellulari specializzati.
L’integrità dello strato corneo è l’elemento fondamentale della funzione barriera dell’epidermide.
La protezione nei confronti degli insulti fisici e chimici è assicurata dai corneociti, mentre i lipidi intercellulari regolano in particolare il movimento transcutaneo d’acqua.
Il corneocita può essere considerato come una complessa proteina insolubile, principalmente costituita da macrofibrille di cheratina, avvolta da un involucro corneo. Questo involucro, spesso circa 15-20 nm, è costituito da una componente proteica legata in modo covalente a uno strato di lipidi, i ceramidi. La parte proteica è composta prevalentemente da loricrina, involucrina e da proteine di piccole dimensioni ricche in prolina, le diverse componenti sono collegate tra loro da ponti isopeptidici, formati dalle transglutaminasi.
Il cemento lipidico intercellulare è composto dal 45-50% di ceramidi in quantità equimolari, tra cui il ceramide 9 scoperto di recente, dal 25% di colesterolo, dal 10-15% di acidi grassi liberi e dal 5% circa di diversi altri lipidi tra cui il più importante è il colesterolo solfato.
Principale composizione lipidica dell’epidermide nel soggetto sano indicata in percentuale.
I lipidi intercellulari provengono prevalentemente dai fosfolipidi, dal colesterolo e dai glucosilceramidi contenuti nei corpi lamellari, piccoli organuli intracellulari che nella fase tardiva della differenziazione epidermica , a livello dell’interfaccia tra lo strato granuloso e lo strato corneo , si fondono con la membrana cellulare cheratinocitaria, diffondendo i lipidi nello spazio intercellulare insieme a enzimi litici quali sfingomielinasi, la fosfolipasi secretoria A2 e la beta-glucocerebrosidasi.
L’intensa attività metabolica presente nello strato corneo ha portato a considerarlo una struttura in qualche aspetto vitale. I lipidi del compartimento intercellulare sono organizzate in strutture multilamellari.
Qualsiasi alterazione in questo delicato processo comporta dei danni a carico della funzione barriera dell’epidermide.
Nello strato corneo l’acqua è presente in due forme: libera e legata.
L’acqua legata è quella connessa alle proteine di membrana dei corneociti a ai lipidi interlamellari tramite legami covalenti e legami idrogeno, mentre l’acqua libera si diffonde verso l’ambiente esterno.
I lipidi intercellulari sono di vitale importanza nella regolazione del contenuto di acqua, l’aumento della TEWL (Trans Epidermal Water Loss) va a pari passo con la perdita dell’integrità della barriera cutanea.
Studi recenti hanno mostrato che la regolazione della sintesi lipidica epidermica si basa sulla funzione barriera stessa della cute; un danno della barriera induce precocemente la secrezione dei corpi lamellari preformati e un’accelerata produzione di nuovi corpi lamellari, successivamente si osserva proliferazione epidermica, aumento della quantità di mRNA e aumentata attività di tutti gli enzimi coinvolti nella sintesi degli acidi grassi, colesterolo e ceramidi.
Una tipologia di patologia cutanea in cui si ha un’importante alterazione della funzione barriera cutanea cronico-recidiva è la Dermatite Atopica (DA).
La DA è un esempio di patologia in cui si può intervenire con l’utilizzo di cosmeceutici per attuare trattamenti di prevenzione e mantenimento, in modo da minimizzare le riacutizzazioni della malattia.
La formulazione di questo specifico cosmeceutico deve essere atta a placare le azioni pro-infiammatorie, l’aumento della carica batterica, l’eczema, il prurito, manifestazioni tipiche della malattia.
Barriera cutanea
La barriera cutanea è una struttura collocata nel profondo dello strato corneo che modula l’interazione tra ambiente esterno ed i cheratinociti, i quali rappresentano la parte vitale della cute, regolando quindi l’assorbimento transcutaneo e la penetrazione di sostanze esterne, contaminanti ambientali, irritanti ed inibendo o modulando la perdita idrica.
L’attività della barriera cutanea è un meccanismo piuttosto complesso.
E’ ormai acquisito da più di un decennio che la struttura della barriera è organizzata secondo il modello “mattoni e cemento”, ove i mattoni sono rappresentati da corneociti ed il cemento dalla sostanza intercellulare idrolipidica, con alternanza di aree lipofile e aree idrofile.
Quando ci si riferisce all’idratazione dello strato corneo, si intende sia la presenza di acqua legata all’NMF (natural moisturing factor, fattore naturale di idratazione miscela di sostanze idrosolubili e igroscopiche in grado di legarsi all’acqua) dei corneociti sia di quella legata alla componente lipidica, che è la più importante perché permane in situ più a lungo ed influenza maggiormente l’assorbimento transcutaneo e la stessa funzione barriera.
Funzioni della barriera cutanea, “interne-esterne” ed “esterne-interne”.
I lipidi, tra cui i principali sono colesterolo, acidi grassi liberi e ceramidi, hanno un ruolo importante nella regolazione della funzione barriera e sono allineati con la componente idrofila all’esterno e con quella lipofila all’interno. Le alterazioni di questi lipidi comportano modificazioni di legame dell’acqua e quindi della funzione barriera.
Nella pelle normale del soggetto atopico si osservano meno ceramidi, soprattutto di classe I, rispetto ai soggetti sani. E’ questo un dato confermato da più studi che ha portato a ipotizzare una connessione tra secchezza cutanea e carenza di ceramidi.
All’esame in microscopia elettronica della ultrastruttura dello strato corneo, esiste una evidente difformità, fra il soggetto normale e l’atopico, nella struttura lipidica intercellulare: nel soggetto normale si presenta lineare, mentre nell’atopico la carenza di ceramidi rende irregolare il doppio strato lipidico e questo si ripercuote anche sul legame dell’acqua, inducendo a sua volta scarsa definizione e distribuzione irregolare dei corneodesmosomi. Questa situazione contribuirebbe a indurre l’aumento di desquamazione e la secchezza cutanea tipiche della dermatite atopica.
L’alterazione funzionale della barriera cutanea può verificarsi a opera di stimoli ambientali, innescarsi su un substrato genetico, o entrambe le cose, come probabilmente avviene nella dermatite atopica, e può favorire l’assorbimento transcutaneo di sostanze irritanti o allergeniche.
Funzione barriera dell’epidermide schematizzata: cosa avviene quando la funzione barriera è inalterata (immagine di sinistra) e quando la funzione barriera è compromessa, indebolita (immagine di destra).
Pertanto nel soggetto atopico, oltre all’aumento di reattività, vi può essere anche un aumento di penetrazione transcutanea di sostanze che possono indurre infiammazione.
Un’altra conseguenza di un danno alla barriera cutanea può essere l’alterazione della reattività immunologica locale.
E’ stato ipotizzato che, nel soggetto atopico, in presenza di batteri, i superantigeni penetrino più facilmente e si possa verificare una stimolazione delle cellule T, con inizio della cascata immunologica ed infiammatoria. Un aumento della risposta immunitaria locale potrebbe pertanto verificarsi in seguito a uno stimolo esterno che comporti un’alterazione della struttura lipidica.
Pertanto, una gestione ottimale della DA richiede un approccio multiforme volto a guarire e proteggere la barriera cutanea e ad affrontare la complessa immunopatogenesi della malattia.
La compromissione della funzione della barriera epidermica, ad esempio, a causa di una deficienza della proteina strutturale filaggrina, può favorire l’infiammazione e l’infiltrazione delle cellule T.
La rottura della barriera epidermica promuove l’infiammazione attraverso la disregolazione delle proteine immunomodulatorie ed il rilascio di molecole associate al danno, tra cui le allarmine, IL-1β, IL-25, IL-33 e linfopoietina timica stromale (TSLP). Viceversa, una risposta infiammatoria può a sua volta innescare la rottura della barriera epidermica e ridurre l’espressione delle proteine dello strato corneo e delle giunzioni strette.
Una composizione alterata della organizzazione lamellare dei lipidi epidermici, ridotta espressione di proteine a giunzioni strette ed un pattern di colonizzazione del microbiota superficiale alterato, con una maggiore abbondanza di Staphylococcus aureus, sono stati osservati sia nei siti cutanei lesionati e non lesionati di pazienti con DA.
Idratazione
Negli strati profondi dell’epidermide, il contenuto di acqua delle cellule è comparabile a quello associato alla cellula vitale, vale a dire circa il 70%.
Nello strato corneo il contenuto idrico, in costante equilibrio sia con l’ambiente esterno sia con il microambiente cutaneo sottostante, è dovuto all’acqua legata alle proteine di membrana dei corneociti (filaggrina, involucrina) e ai lipidi interlamellari.
Si comprende allora come l’integrità strutturale della componente lipidica di superficie, come pure quella delle proteine di cheratinizzazione, sia essenziale per lo svolgimento della funzione fisiologica di barriera. Oltre alla composizione lipidica è importante l’organizzazione delle molecole allo stato liquido cristallino e l’impaccamento strutturale delle stesse per il mantenimento dell’acqua nello strato corneo.
Il corretto contenuto idrico conferisce alla pelle plasticità, elasticità, turgore, aspetto levigato ed efficace difesa contro le aggressioni esterne (chimiche, fisiche, microbiologiche, ambientali).
Secondo le acquisizioni scientifiche più recenti il meccanismo essenziale dell’idratazione non è tanto apportare una maggiore quantità d’acqua alla pelle, quanto contribuire al mantenimento dell’equilibrio idrico tra le cellule.
Equilibrio che è regolato per oltre il 90% dalla quantità di lipidi presenti: grassi intercorneocitari che compattano le lamelle di cheratina del corneo e i grassi del film idro-lipidico.
Nella cute “normale” il contenuto di acqua dello strato corneo è pari a circa il 15-20% quando questo valore scende al di sotto del 10% la cute diventa secca e si osserva una fine desquamazione.
Studi recenti in campo cosmetico hanno rilevato una nuova strategia di idratazione mediante l’applicazione di formulazioni a base di lipidi fisiologici, ossia simili a quelli che costituiscono il cemento intercellulare dello strato corneo, combinati in proporzioni cosiddette ottimali: il presupposto è quello di accelerare il fisiologico recupero della barriera e quindi ridurre la perdita di acqua ma senza occlusione.
Idratare significa quindi riparare la funzione barriera. Perché questo avvenga devono essere presenti tutti e tre i costituenti del cemento lipidico intercellulare: colesteolo, ceramidi e acidi grassi, in cui il lipide dominante è rappresentato generalmente dagli acidi grassi, dal colesterolo per la cute senile e dai ceramidi per la cute atopica.
Studi su cute murina hanno mostrato che la miscela lipidica applicata raggiunge lo strato granuloso in cui i suoi componenti diventano parte dei corpi lamellari e vengono quindi poi secreti nello spazio intercellulare formando le lamelle intercellulari.
Trans Epidermal Water Loss
La Trans Epidermal Water Loss (TEWL), ossia la quantità di acqua che diffonde attraverso lo strato corneo, espressa in g//h, rappresenta un indicatore affidabile dell’integrità della funzione barriera della cute, subendo variazioni in presenza di alterazioni della cute. La misurazione della TEWL è quindi uno strumento fondamentale per valutare l’effetto di un cosmetico sullo strato corneo.
Quando una sostanza chimica penetra attraverso la cute e danneggia lo strato corneo e gli strati più profondi e vitali dell’epidermide, si determinano un disturbo della funzione di barriera e un aumento della perdita transepidermica di acqua (TEWL, Trans Epidermal Water Loss).
In tale alterazione della barriera in seguito a processi patologici o irritazione, i valori di TEWL aumentano proporzionalmente al danno subito. Quindi l’evaporimetria rappresenta un sensibile metodo per la valutazione della dermatite.
Da un punto di vista funzionale la TEWL è quindi riferita alla quota totale di acqua che viene persa dai tessuti dermici ed epidermici verso l’ambiente esterno attraverso lo strato corneo.
La perdita d’acqua attraverso l’epidermide si mantiene all’interno di un intervallo che in media va dai 2 ai 5 g//h, a seconda dell’individuo e in assenza di sudorazione, permettendo in questo modo agli esseri umani di sopravvivere anche in ambiente secco. Nella situazione in vivo vi è un continuo rifornimento d’acqua da parte dei sottostanti tessuti viventi, in modo tale che lo strato corneo rimanga morbido e flessibile in condizioni ambientali normali. Comunque, se l’umidità relativa ambientale è molto bassa, lo strato corneo diventa secco e fragile e può perdere fino a 44 g//h di acqua per riuscire a mettersi in equilibrio con l’umidità relativa dell’ambiente esterno.
La TEWL può essere considerata un processo di diffusione passiva che obbedisce alle comuni leggi fisiche: il grado di diffusione di vapore acqueo dipende direttamente dall’umidità relativa ambientale, dall’integrità di barriera cutanea, dalla temperatura e inversamente dallo spessore dello strato corneo.
