90413 (679214)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Липидный эпидермальный барьер

Реферативная работа студента 2 курса группы №42 Русина Ильи.

Московская медицинская академия им. Сеченова

Москва, 2008

Введение

Кожа человека выполняет множество жизненно важных функций. Занимая пограничное положение между организмом и внешней средой, она защищает его от вредных внешних воздействий, высыхания, проникновения частиц грязи, микроорганизмов, токсинов, а также является сенсорным органом, который отвечает за температурную, тактильную и болевую чувствительность. Кроме всего прочего, кожа как внешняя оболочка организма играет исключительно важную роль во взаимоотношениях людей.

Эпидермальный барьер – это собирательное название, подчеркивающее одну из основных функций эпидермиса – быть преградой на пути проникновения различных соединений, бактериальных и вирусных частиц в организм и из него. До 70-х годов XX века познания о составе и физиологии кожных покровов накапливались медленно. С внедрением в экспериментальную медицину биофизических и биохимических методов исследования удалось узнать многое о микроскопическом строении эпидермиса и рогового слоя, приоткрыть тайну о взаимоотношениях клеток и слоёв кожи, изучить влияние и методы проникновения различных экзогенных веществ через эпидермальный барьер.

С начала 80-х годов в дерматологии появились сведения о структурном и количественном состоянии липидов кожи в норме и патологии, пересматривались основные представления о роговом слое как о пассивном механическом барьере. Систематическое нарушение целостности барьерного слоя может привести к развитию хронических кожных заболеваний. И наоборот, вещества, способные взаимодействовать с липидными структурами рогового слоя и восстанавливать его целостность, могут использоваться при лечении большого спектра кожных заболеваний.

В начале XXI века исследования перешли на новый этап. Исследователи задались вопросом: «Как можно использовать данные о строении липидного барьера кожи для трансдермальной доставки лекарственных веществ, вакцин. Данные исследования могут иметь и обратную сторону – какие вещества и методы защиты можно разработать для защиты от возможных ядов, способных проходить через кожный барьер.

Морфологическое описание

Анатомия кожи.

Кожа (integumentum commune, cutis) покрывает всю поверхность тела, переходя в слизистую оболочку в области естественных отверстий рта, носа, мочеполовых органов и заднего прохода. Поверхность кожи у взрослого человека достигает 1,5—2 м2. Соединительными тяжами (retinaeula cutis) кожа прикрепляется к подлежащей фасции. Толщина кожи без подкожной жировой клетчатки составляет 0,5—4 мм. Толщина подкожножировой клетчатки колеблется в более широких пределах. У взрослого нормально развитого человека вес кожи составляет около 5% веса тела. (1)

На поверхности кожи имеются многочисленные складки, углубления, возвышения, то нежные, то более грубые бороздки. Бороздки делят поверхность кожи на ряд полей, большей частью треугольной или ромбической формы. К грубым бороздкам кожи относятся морщины на лице, складки ладоней, складки мошонки и бороздки на разгибательных поверхностях сочленений.

Гистология кожи.

Кожа состоит из двух различных по своему строению и развитию частей: наружной части эктодермального происхождения, представленной эпидермисом (epidermis), и внутренней мезодермального происхождения — соединительнотканной основы.

Внутренняя часть делится на два слоя:

средний — собственно кожа (cutis propria, derma) и

самый глубокий слой — «подкожно-жировой (subcutis, hypoderma).

Эпидермис образован многослойным плоским ороговевающим эпителием (epithelium stratificatum squamosum cornificatum), который покрывает поверхность кожи. В нём проходит процесс ороговения (кератинизации), связанный с дифференцировкой эпителиальных клеток - кератиноцитов в роговые чешуйки наружного слоя эпидермиса. Дифференцировка кератиноцитов проявляется в их структурных изменениях в связи с синтезом и накоплением в цитоплазме специфических белков – цитокератинов (кислых и щелочных), филлагрина, кератолинина и др. В эпидермисе различают несколько слоёв клеток – базальный, шиповатый, зернистый, блестящий и роговой. (1)

Роговой слой состоит из корнеоцитов — мертвых клеток, шестиугольных пластинок, заполненных фибриллярным белком кератином и аморфным веществом, и образующих роговые «чешуйки» толщиной 0.2–0.4 μм и ≈40 μм в диаметре. Корнеоциты – это прошедшие все этапы миграции (шиповатый, зернистый и блестящий слои) потомки базальных кератиноцитов. Корнеоциты соединены между собой корнеодесмосомами, связывающими клетки в прочную сеть. Непроницаемым роговой слой делает липидный матрикс, в который «погружены» корнеоциты; он состоит в основном из церамидов, холестерина и жирных кислот, образующих систему мультиламеллярных бислоев. Ниже находится слой живых эпидермальных клеток и слой дермы, пронизанной капиллярами, способными «разнести» проникшее через барьер вещество по всему организму.

Клеточная мембрана керотиноцитов в верхних слоях зернистого слоя становится прерывистой, а потом исчезает. Вместо неё остаётся белково-липидная структура – роговой конверт, ядро и органеллы исчезают. И с этого момента начинается слой роговых чешуек.

На границе зернистого слоя и слоя роговых чешуек липиды выходят из клеток и заполняют межклеточное пространство. Всё это напоминает торт «Наполеон» - липиды склеиваются в роговые чешуйки, как заварной крем склеивает коржи торта. В зарубежных публикациях такую модель рогового слоя называют «brick and mortar» - кирпич и цемент (3). Липидная прослойка эпидермиса играет исключительно важную роль в коже, так как именно она делает роговой слой водонепроницаемым. Благодаря липидной прослойке роговой слой становится проницаемым только для липофильных веществ.

Липиды эпидермиса

В роговом слое есть две разновидности липидов:

липиды кожного сала, располагающиеся на поверхности кожи и в верхних слоях рогового слоя;

эпидермальные липиды, которые обнаруживаются в средней и нижней части рогового слоя;

Согласно исследованиям, скорость секреции кожного сала не изменяется при обезжиривании кожи, а также кожа маленьких детей, почти не вырабатывающая кожного сала, не обезвоживается. Таким образом, единственным стимулом сальных желёз являются андрогены. (2)

В состав липидов рогового слоя входят церамиды¹, холестерин и сульфат холестерина. Они формируют в роговом слое упорядоченные структуры. Было обнаружено, что в липидном матриксе присутствуют как структурированные участки, где существует гексагональная или орторомбическая упаковка молекул («кристаллическая фаза»), так и неструктурированные участки («жидкокристаллическая фаза»). Таким образом, прежняя модель «brick and mortar» претерпела дальнейшие усложнения и превратилась в доменно-мозаичную модель. И в такой модели каждая разновидность церамидов рогового слоя играет свою роль в формировании липидного барьера – от формирования жёстких водонепроницаемых участков церамидами с короткими насыщенными цепями, так и формирования гибких, текучих участков, которые допускают ограниченную диффузию водорастворимых веществ.

Таким образом, липидный барьер имеет определённое строение, структуру. Данная структура чем-то напоминает «стёганное одеяло» - липидные слои прошиты длинными цепями О-ацилцерамидов. Такие же сшивки существуют и между белково-липидными оболочками корнеоцитов и липидными пластами. При нарушении данной структуры барьер перестаёт частично или полностью справляться со своей задачей. (3)

Например, особенно важную роль в роговом слое играют О-ацилцерамиды (содержат линолевую кислоту). Недостаток в организме линолевой и линоленовой кислоты, она заменяется на олеиновую. Построение протяжённых и непрерывных липидных пластов становится невозможным (нет «сшивки»). В роговой слой попадают разрозненные липидные пузырьки. Изменяется не только проницаемость, но и нарушается нормальная дифференцировка кератиноцитов. Клинически это проявляется сухостью, шелушением, зудом и покраснением кожи.

Сквозь барьер

Абсорбция веществ, нанесённых на кожу - процесс пассивный, зависящий от физико-химических свойств рассматриваемого активного ингредиента, свойств рогового слоя в данном участке и от внешних факторов. Среди физико-химических факторов:

Липофильность и заряд;

Размер молекулы или частицы – не более 3 кДа, остальные не проходят через роговой слой вообще и остаются на поверхности;

Связывание со структурными компонентами кожи – если вещество будет соединяться со структурными компонентами корнеоцитов, скорость диффузии будет уменьшаться;

Основа, в которой находится рассматриваемое вещество (способность образовывать окклюзивный слой, поверхностная активность, термодинамическая активность, pH);

Что же касается свойств рогового слоя в разных участках тела человека – в июле 2006 года в журнале PLoS Genetics (4) были опубликованы результаты исследования, проведенного группой ученых с медицинского факультета Стэнфорда. В качестве объекта изучения были взяты фибробласты — основные клетки соединительной ткани, у которых определяли активность 337 генов. Было изучено 47 популяций фибробластов с 43 участков тела. Оказалось, что гены проявляют себя по-разному в зависимости от локализации клеток в организме. Но если разница между фибробластом, находящимся в соединительнотканной перегородке альвеол в легких, и фибробластом кожи не вызывает удивления, то разница в генной активности между дермальными фибробластами, расположенными на разных участках (например, предплечье и голень, заставляет призадуматься. В свете этих исследований стоит по-новому взглянуть на проблему создания дерматотропных препаратов с сигнальной активностью для кожи на разных частях нашего тела.

Интересы для медицины

Рисунок 1. Методы трансдермальной доставки лекарств. Рисунок из (4).

Методы трансдермальной доставки, применяемые в данное время:

Извилистый» путь трансдермальной диффузии может быть облегчен с помощью химических энхансеров — веществ, сравнительно легко преодолевающих липидный барьер и «увлекающих» за собой молекулы доставляемого лекарства. Примером химических энхансеров могут быть липофильные ингредиенты (жирные кислоты, спирты), гидрофильные вещества (гликоли), поверхностно-активные вещества;

Низковольтный ионофорез облегчает проникновение веществ трансфолликулярным путем — через волосяные фолликулы и протоки потовых желез.

Высоковольтная электропорация временно дестабилизирует липидные бислои, «приоткрывая» дверь доставляемому веществу. Сонофорез (ультразвук) дополнительно может увеличить эффективность путей переноса А и В.

Микроиглы и термопорация создают в коже отверстия микронного размера, через которые может осуществляться транспорт. Из-за малости отверстий, эти процедуры безболезненны, а сами отверстия очень быстро затягиваются.

Биологический мир буквально наполнен наночастицами — это ферменты, молекулы ДНК и РНК, рибосомы, клеточные везикулы, вирусы и пр. Отличительной особенностью таких объектов является их способность к агрегации и самоорганизации. Это свойство активно используется при создании искусственных конструкций, имитирующих реальные биологические структуры. Яркий пример представляют собой различные однокомпонентные и мультикомпонентные липосомы, которые способны при определенных условиях формироваться из раствора смеси липидов. Часто на практике используют и уже существующие в природе биологические наночастицы. Например, различные вирусы активно применяют для генной модификации (трансфекции) клеток. Показано, что аденовирусы с подавленной системой репликации могут быть эффективно использованы и для местной неинвазивной вакцинации через кожу (доставке антигенов к клеткам Лангерганса, присутствующим в коже).

Рисунок 2. 1 — липосома и аденовирус; 2 — полимерная наноструктура; 3 — дендример; 4 — углеродная нанотрубка. Рисунок из (4).

Также к ним относят липидные нанотрубки, наночастицы и наноэмульсии, циклические пептиды, хитозаны, наночастицы на основе нуклеиновых кислот.

Полимерные материалы обладают рядом преимуществ, определяющих эффективность их применения в технологиях доставки, — биосовместимость, способность к биодеградации, функциональная совместимость. Типичными соединениями, которые представляют основу для создания ПнЧ, являются полимолочная и полигликолевая кислоты, полиэтиленгликоль (ПЭГ), поликапралактон и др., а также их различные сополимеры. ПЭГ часто используют для повышения стабильности различных молекулярных переносчиков. Например, липосомы, покрытые ПЭГ («стелс-липосомы»), по сравнению с обычными, менее подвержены биодеградации, в результате чего обладают заметным пролонгированным действием.

Дендримеры являются уникальным классом полимеров с сильно разветвлённой структурой. При этом их размер и форма могут быть очень точно заданы при химическом синтезе. Дендримеры получают из мономеров, проводя последовательные конвергентную и дивергентную полимеризации (в том числе используя методы пептидного синтеза). Типичными «мономерами», используемыми в синтезе дендримеров, являются полиамидоамин (ПАМАМ) и аминокислота лизин. «Целевые» молекулы связываются с дендримерами либо путём образования комплексов с их поверхностью, либо встраиваясь глубоко между их отдельными цепями. Контролируемые размеры и свойства поверхности, а также стабильность дендримеров делают их весьма перспективными для использования в качестве переносчиков. На животных моделях показана эффективность их применения для трансдермальной доставки ряда препаратов.

Нанотрубки и фуллерены являются одними из самых «узнаваемых» наноструктур — практически ни один популярный текст про нанотехнологии не обходится без их изображений. За открытие этой новой формы существования углерода Р. Керл, Р. Смолли и Г. Крото в 1996 г. были удостоены Нобелевской премии по химии. Эти структуры, образованные только атомами углерода, сегодня в промышленных масштабах получают термическим распылением углеродсодержащей сажи в атмосфере инертного газа при пониженном давлении в присутствии катализатора. Нанотрубки обладают повышенным сродством к липидным структурам; при этом они способны образовывать стабильные комплексы с пептидами и ДНК-олигонуклеотидами, и даже инкапсулировать эти молекулы. Это определяет их применение в области создания эффективных систем доставки вакцин и генетического материала.

Неорганические наночастицы. К этому классу обычно относят наноструктуры, полученные на основании оксида кремния, а также различных металлов (золото, серебро, платина). При этом часто такая наночастица имеет кремниевое ядро и внешнюю оболочку, сформированную атомами металла. Использование металлов позволяет создавать переносчики, обладающие рядом уникальных свойств. Так, их активность (и в частности, высвобождение терапевтического агента) может быть модулирована термическим воздействием (инфракрасное излучение), а также изменением магнитного поля (возможность адресной доставки). При этом показано, что металлические наночастицы могут эффективно проникать вглубь эпидермиса.

Использование описанных выше наночастиц в медицине позволит не только эффективно доставлять биологически активные молекулы сквозь различные барьеры организма, которые они не способны преодолевать самостоятельно (кожный, гематоэнцефалический), но и существенно изменять характер действия препарата. Например, трансдермальная доставка, по сравнению с доставкой через кровяное русло, позволяет избежать нежелательных побочных эффектов, снизить эффективную дозу препарата за счет существенного повышения его локальной концентрации. Кроме того, было показано, что у терапевтических молекул, доставляемых в организм с помощью наночастиц, меняется фармакокинетика. Если для препаратов, попадающих в организм перорально или в результате инъекции, увеличение концентрации во времени описывается характерной кинетической кривой первого порядка (концентрация экспоненциально увеличивается во времени), то в случае использования наночастиц наблюдается идеальная временная зависимость нулевого порядка (равномерное увеличение концентрации препарата во времени). Это позволяет более точно планировать дозировки препарата и пролонгировать его действие.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов реферата