10,4: Шкірний шлях

Last updated
Save as PDF

Page ID: 24664

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Шкірний шлях

На відміну від тонких оболонок дихальних альвеол і ворсинок шлунково-кишкового тракту, шкіра являє собою складну багатошарову тканину. Він відносно непроникний для більшості іонів і водних розчинів і служить бар'єром для більшості ксенобіотиків.

Ти знав?
Диметилсульфоксид (ДМСО) був використаний в дослідженнях, людській та ветеринарній медицині, а також як розчинник. Після нанесення на шкіру деякі люди можуть швидко виявити часниковий смак, оскільки ДМСО всмоктується і потрапляє в організм. ДМСО також збільшує швидкість всмоктування деяких інших сполук через шкіру.

Для трансдермальної доставки ліків (TDD) великою проблемою є бар'єрна властивість шкіри, особливо рогового шару (SC). Для посилення проникнення препаратів через шкіру були розроблені різні методи, причому найпопулярнішим підходом є використання підсилювачів проникнення (ПЕ), включаючи природні терпени. Терпени, великий і різноманітний клас органічних сполук, що виробляються різними рослинами, є дуже безпечним і ефективним класом ПЕ. Лімонен є одним із прикладів терпену, що використовується як підсилювач проникнення. Основним механізмом дії терпенів, що підсилюють проникнення, є взаємодія з СК міжклітинними ліпідами. Ключовим фактором, що впливає на підвищення, є ліпофільність терпенів і молекул препарату.

Входження токсикантів через шкіру

Деякі помітні токсиканти можуть отримати потрапляння в організм після забруднення шкіри. Наприклад:

Деякі зазвичай використовувані фосфорорганічні пестициди отруїли сільськогосподарських працівників після шкірного впливу.
Неврологічний бойовий агент, зарин, легко проходить через шкіру і може спричинити швидку смерть оголеним особам.
Кілька промислових розчинників можуть викликати системну токсичність, проникаючи в шкіру. Наприклад:
- Чотирихлористий вуглець потрапляє в шкіру і викликає травму печінки.
- Гексан може проходити через шкіру і викликати пошкодження нервів.

Шкіра складається з трьох основних шарів клітин, як показано на малюнку\(\PageIndex{1}\):

Епідермі
дерма
Підшкірна клітковина

Малюнок\(\PageIndex{1}\). Шари шкіри
(Джерело зображення: адаптовано з iStock Photos, ©)

Епідерміс і роговий шар

Епідерміс (і особливо роговий шар) є єдиним шаром, який важливий для регулювання проникнення забруднювача шкіри. Він складається з зовнішнього шару клітин, упакованих кератином, відомим як шар рогового шару. Роговий шар позбавлений кровоносних судин. Клітинні стінки ороговілих клітин мають, мабуть, подвійну товщину через наявність кератину, який є хімічно стійким і непроникним матеріалом. Кровоносні судини зазвичай знаходяться приблизно в 100 мкм від поверхні шкіри. Щоб потрапити в кровоносну судину, агент повинен пройти через кілька шарів клітин, які, як правило, стійкі до проникнення хімічними речовинами.

Фактори, що впливають на проникнення рогового шару

Товщина. Товщина рогового шару сильно варіюється в залежності від областей тіла. Роговий шар долонь і підошов дуже товстий (400-600 мкм), тоді як у рук, спини, ніг і живота набагато тонше (8-15 мкм). Роговий шар пахвової (пахви) і пахової (пахової) областей найтонший з мошонкою особливо тонкою. Як і очікувалося, здатність токсикантів проникати в цей роговий шар обернено відноситься до товщини епідермісу.

Пошкодження
Будь-який процес, який видаляє або пошкоджує роговий шар, може посилити проникнення ксенобіотика. Стирання, подряпини або порізи шкіри зроблять її більш проникною. Деякі кислоти, луги та корозійні речовини можуть травмувати роговий шар і полегшити проникнення агентів в цей шар. Найбільш поширеними шкірними станами, що підсилюють шкірне всмоктування, є опіки шкіри та дерматит.

Пасивні дифузійні
токсиканти переміщаються по роговому шару шляхом пасивної дифузії. Не існує відомих активних транспортних механізмів, що функціонують всередині епідермісу. Полярні та неполярні токсиканти дифузують через роговий шар за різними механізмами:

Полярні сполуки, які є водорозчинними, виявляються дифузними через зовнішню поверхню гідратованого ороговілого шару.
Неполярні сполуки, які є ліпідними розчинними, розчиняються і дифузно через ліпідний матеріал між кератиновими нитками.

Вода
Вода відіграє важливу роль у всмоктуванні шкіри. У нормі роговий шар частково гідратований (приблизно 7% за вагою). Проникнення полярних речовин приблизно в 10 разів ефективніше, ніж при повній сухості шкіри. Додаткове зволоження на поверхні шкіри збільшує проникнення в 3-5 разів, що ще більше підвищує здатність полярного з'єднання проникати в епідерміс.

Види Проникнення
шкіри може відрізнятися залежно від видів, які можуть впливати на вибір видів, що використовуються для тестування безпеки. Проникнення хімічних речовин через шкіру мавпи, свинки та морської свинки часто схоже на проникнення людини. Шкіра щура і кролика, як правило, більш проникна, тоді як шкіра кішки, як правило, менш проникна. З практичних міркувань та для забезпечення належної безпеки щур та кролик були використані для тестів безпеки шкірної токсичності.

Інші місця шкірного всмоктування
На додаток до рогового шару, невелика кількість хімічних речовин може всмоктуватися через потові залози, сальні залози та волосяні фолікули. Однак, оскільки ці структури становлять лише дуже малий відсоток загальної площі поверхні шкіри, вони зазвичай не розглядаються як важливі фактори, що сприяють поглинанню шкіри.

Дерма і підшкірна клітковина
Як тільки речовина проникає через роговий шар, вона потрапляє в нижні шари епідермісу, дерми та підшкірної клітковини. Ці шари набагато менш стійкі до подальшої дифузії. Вони містять пористу, неселективну водну дифузійну середу, яка може проникати шляхом простої дифузії. Більшість токсикантів, які пройшли через роговий шар, тепер можуть легко переміщатися через решту шкіри і потрапляти в кровоносну систему через велику кількість венозних і лімфатичних капілярів в дермі.

Напівлетючі органічні сполуки (SVOC)
Вплив напівлетких органічних сполук (SVOC) через шкірний шлях може відбуватися. Кількість SVOC, поглинених через поглинання повітря-шкіра, була оцінена як порівнянна або більша за кількість, прийняту під час інгаляції для багатьох SVOC, що зустрічаються в приміщенні, включаючи:

Бутильований гідрокситолуол (ВНТ)
Хлордан
Хлорпірифос
Діетилфталат
Нікотин (у вільній основі)
Інші хімічні речовини

Вплив частинок і пилу на шкірний вплив, роль одягу та постільної білизни як транспортних векторів та потенційне значення волосяних фолікулів як транспортних шунтів через епідерміс - все це сфери наукових інтересів.
Вплив людини на внутрішню SVOC через шкірний шлях часто недооцінювався і не враховувався в оцінках експозиції. Однак вчені з впливу, оцінювачі ризику та службовці охорони здоров'я все більше усвідомлюють та зацікавлені у впливі шкірного впливу на здоров'я. Далі експерти прагнуть зрозуміти, як наслідки для здоров'я можуть змінюватися залежно від шляху впливу. Наприклад, SVOC, який потрапляє в кров через шкіру, не стикається з тими ж шляхами детоксикації, з якими він зіткнувся б при попаданні та обробці шлунком, кишечником та печінкою перед тим, як потрапити в кров; його пряме надходження в кров може зробити її потенційно більш токсичною.

Перевірка знань

1) Основним бар'єром для поглинання шкіри є:
а) роговий шар
б) дерма
в) підшкірна клітковина

Відповідь: Роговий шар - це правильна відповідь.
Епідерміс (і особливо роговий шар) є єдиним шаром, який важливий для регулювання проникнення забруднювача шкіри.

2) Двома основними факторами, які можуть збільшити проникнення в шкіру,
є: а) Нейтралізація рН та аерозолізація
b) Збільшення гідратації та порушення рогового шару в
) Дегідратація речовини та збільшення розміру частинок

Відповідь: Підвищення гідратації і порушення рогового шару - це правильна відповідь.
Вода відіграє важливу роль у всмоктуванні шкіри. У нормі роговий шар частково гідратований (~ 7% за вагою). Проникнення полярних речовин приблизно в 10 разів ефективніше, ніж при повній сухості шкіри. Додаткова гідратація може збільшити проникнення в 3-5 разів, що ще більше підвищує здатність полярного з'єднання проникати в епідерміс. Будь-який процес, який видаляє або пошкоджує роговий шар, може посилити проникнення ксенобіотика.