-
Cấu trúc da
Da, cơ quan lớn nhất của cơ thể, chiếm khoảng 16% trọng lượng cơ thể, bao gồm hai lớp chính: biểu bì và hạ bì, mỗi lớp đảm nhận chức năng riêng biệt.
Biểu bì là lớp ngoài cùng, có nguồn gốc từ ngoại bì, không có mạch máu và bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân bên ngoài, trong khi hạ bì là lớp liên kết bên dưới có nguồn gốc từ trung bì, đảm bảo chức năng nâng đỡ và bảo vệ các cơ quan bên trong.
Biểu bì và hạ bì là hai lớp chính có cấu trúc thực hiện các chức năng cụ thể.
– Biểu bì là lớp biểu mô có nguồn gốc từ ngoại bì lót phần nông của da,
– Và hạ bì là lớp liên kết có nguồn gốc từ trung bì bảo vệ và nâng đỡ cơ thể và các cơ quan của cơ thể.
Mô biểu mô được tạo thành từ các tế bào được sắp xếp thành các phiến liên tục, được nhóm lại dày đặc và được giữ chặt với nhau bằng nhiều mối nối tế bào. Bề mặt đỉnh của các tế bào biểu mô hướng về bề mặt ngoài cùng của da và bề mặt đáy bám vào mô liên kết liền kề.
Da biểu hiện các desmosome, hemidesmosome và các mối nối tế bào-tế bào được gọi là “mối nối chặt”. Desmosome là các phần mở rộng tế bào chất phức tạp, bao gồm các chuỗi protein của desmoplaquin và placoglobin. Desmosome được liên kết bởi các glycoprotein xuyên màng, kéo dài qua các khoảng trống giữa các màng tế bào liền kề, cố định một tế bào với tế bào khác thông qua các liên kết tĩnh điện.
Hemidesmosome, có cấu trúc tương tự như một nửa desmosome, kết nối các tế bào với vật liệu ngoại bào. Mối nối chặt kết nối các tế bào lân cận (kết nối tế bào-tế bào) của các mô bao phủ bề mặt của các cơ quan và khoang cơ thể, khiến các chất khó đi qua các tế bào và tách phần đỉnh khỏi phần đáy bên của các tế bào. Sự cố định giữa bề mặt đáy của biểu bì và mô liên kết xảy ra thông qua một lớp ngoại bào mỏng, được gọi là màng đáy, bao gồm hai lớp, cụ thể là lớp đáy và lớp lưới. Màng đáy chứa các sợi collagen và các protein khác, trong khi màng lưới chứa các protein cấu trúc, chẳng hạn như sợi lưới và fibronectin.
Biểu bì là biểu mô vảy phân tầng và sừng hóa. Các tế bào có ở các lớp nông được làm phẳng, trong khi các tế bào có ở các lớp sâu hơn có hình dạng khác nhau. Các tế bào đáy sâu hơn và buộc phải nhắm vào bề mặt đỉnh khi chúng phát triển bằng cách phân chia tế bào. Theo thời gian, loại tế bào này mất nước và cứng lại.
Lớp hạ bì bao gồm mô liên kết và bao gồm một loại gel thực sự, giàu mucopolysaccharides và vật liệu dạng sợi gồm ba loại (tức là sợi đàn hồi, sợi collagen và sợi lưới), ngoài ra còn có một số tế bào khác như nguyên bào sợi, đại thực bào và một số tế bào mỡ.
Trong lớp hạ bì cũng có các mạch máu và mạch bạch huyết và các cấu trúc có nguồn gốc từ lớp biểu bì, chẳng hạn như nang lông, tuyến bã nhờn và tuyến mồ hôi, cũng có thể cung cấp một con đường để thuốc đi vào. Mô quầng vú và mô mỡ nằm bên dưới lớp hạ bì.
Da chịu trách nhiệm về tính toàn vẹn về mặt vật lý và duy trì các hoạt động sinh hóa (nhiệt độ cơ thể, thông tin cảm giác). Sự cân bằng nội môi của da về cơ bản phụ thuộc vào tổ chức ổn định và sự gắn kết giữa lớp biểu bì và lớp hạ bì. Cả hai đều được kết nối với nhau bằng các mối nối hạ bì-biểu bì, bao gồm các tế bào sừng cơ bản, màng hạ bì-biểu bì cơ bản và lớp hạ bì nhú.
1.1. Biểu bì
Lớp biểu bì là lớp bề mặt của da có độ dày thay đổi từ 1,3 mm (lòng bàn tay và bàn chân) đến 0,6 mm (mặt) không có mạng lưới mạch máu riêng. Lớp biểu bì chứa bốn loại tế bào chính, được sắp xếp theo các lớp hoặc tầng đặc trưng; cụ thể là tế bào sừng, tế bào hắc tố, tế bào Langerhans và tế bào Merkel
Các lớp biểu bì được chia thành lớp sừng (10–20 μm) và lớp biểu bì sống (90–100 μm). Lớp biểu bì sống được chia thành ba lớp riêng biệt (lớp đáy, lớp gai và lớp hạt). Các tế bào của các lớp này trải qua quá trình biệt hóa liên tục để tạo ra lớp ngoài cùng của da, lớp sừng. Ở những nơi trên cơ thể tiếp xúc với ma sát cao, chẳng hạn như ở đầu ngón tay, lòng bàn tay và lòng bàn chân, lớp biểu bì có thêm một lớp, được gọi là lớp trong suốt, ngoài lớp giác mạc dày hơn .
1.2. Tế bào biểu bì
Keratinocytes chiếm phần lớn lớp biểu bì. Các tế bào này chịu trách nhiệm sản xuất keratin, một loại protein dạng sợi và bền có chức năng bảo vệ da và các mô bên dưới khỏi các tác nhân bên ngoài, chẳng hạn như nhiệt, sự xâm nhập của vi sinh vật và sự xâm nhập của các tác nhân hóa học
Melanocytes chiếm khoảng 8% các tế bào của lớp biểu bì. Chúng sản xuất melanin, một sắc tố chịu trách nhiệm về tông màu da, hấp thụ tia cực tím và làm giảm tác hại của nó đối với da.
Các tế bào Merkel là những tế bào ít nhất, nằm ở lớp đáy, tham gia vào các tế bào sừng thông qua desmosome và hoạt động như các thụ thể cơ học cho chức năng xúc giác.
Do liên tục đổi mới, các tế bào đáy chịu trách nhiệm duy trì lớp biểu bì. Melanocytes, tế bào Langerhans và Merkel được phân tán giữa các tế bào sừng tầng đáy .
1.3. Lớp biểu bì
Tầng đáy là tầng sâu nhất trong tất cả các thành phần của biểu bì. Tầng này bao gồm một hàng tế bào sừng hình khối hoặc hình trụ, ngăn cách biểu bì với lớp hạ bì.
Nhân tế bào sừng ở lớp đáy lớn và tế bào chất chứa nhiều ribosome, một phức hợp Golgi nhỏ, một số ty thể và một số lưới nội chất thô. Bộ khung tế bào, bên trong các tế bào của lớp đáy, bao gồm các sợi trung gian cấu tạo từ keratin.
Lớp gai hoặc lớp malpighian, nằm ở bên ngoài nhiều hơn so với lớp đáy, có 8 đến 10 lớp tế bào sừng đa diện, có cùng các bào quan như các tế bào ở lớp đáy. Lớp gai chứa các sợi keratin liên kết với các tế bào lân cận thông qua desmosome. Các sợi keratin và desmosome có chức năng duy trì sự gắn kết giữa các tế bào của biểu bì và chống lại ma sát.
Các hạt dạng phiến, được coi là dấu hiệu đầu tiên của quá trình sừng hóa, xuất hiện lần đầu tiên ở lớp gai. Các hạt này chứa lipid (ví dụ, ceramide, cholesterol và axit béo) và enzyme (ví dụ, protease, phosphatase axit, lipase và glycosidase). Các hạt dạng phiến di chuyển lên bề mặt và đẩy các chất chứa bên trong ra ngoài bằng cách xuất bào. Do đó, lipid được giải phóng phủ lên bề mặt, thúc đẩy các đặc tính rào cản lipid của bề mặt . Lớp phủ lipid này có thể mang lại một số lợi thế cho việc sử dụng các hạt nano lipid để phân phối thuốc .
Lớp hạt bao gồm 3–5 hàng tế bào đa giác dẹt, với tế bào chất chứa đầy các hạt ưa kiềm, hợp chất keratohyaline và hạt phiến. Các tế bào này có các hạt sẫm màu của protein keratohyaline, đây là hiện tượng biệt hóa so với các tế bào khác. Các hạt này chứa profilagrin, tiền chất của philagrin, một loại protein giao nhau với các sợi keratin, chịu trách nhiệm về cấu trúc và cùng với lớp sừng tạo nên sức đề kháng cơ học của da .
Ở lớp da dày của vùng gan bàn chân, lớp trong suốt rõ ràng hơn và bao gồm một lớp mỏng các tế bào phẳng, ưa eosin và trong suốt. Lớp này có nhiều sợi keratin trong tế bào chất và vẫn có thể tìm thấy desmosome giữa các tế bào .
Lớp sừng là lớp bề mặt nhất của lớp biểu bì và là một trong những rào cản quan trọng nhất chống lại sự mất mát các chất thiết yếu về mặt sinh lý và sự xâm nhập của các chất lạ từ môi trường bên ngoài vào cơ thể, bao gồm thuốc và hệ thống phân phối thuốc. Mặc dù là lớp mỏng hơn khoảng 10–20 μm, nhưng nó đảm bảo bảo vệ khỏi các tác động cơ học và chịu trách nhiệm bảo vệ chính chống lại sự tiếp xúc với tia cực tím .
Lớp sừng có khả năng đáng gờm trong việc điều chỉnh độ dày của nó theo sự xâm lược của môi trường xung quanh, do đó những cá nhân ở môi trường khắc nghiệt hoặc những người tiếp xúc nhiều hơn với bức xạ cực tím có làn da dày hơn. Đặc tính này gây ra sự khác biệt lớn giữa và trong các cá nhân có thể được phản ánh trong sự thất bại trong quá trình hấp thụ qua da. Trong các nghiên cứu trong ống nghiệm và ngoài cơ thể sống với màng tổng hợp hoặc tự nhiên, và thậm chí trong các nghiên cứu trên người, khía cạnh này hiếm khi được quan sát thấy và trong nghiên cứu khoa học, nó luôn dẫn đến sai sót trong việc giải thích kết quả .
1.4. Lớp hạ bì
Lớp hạ bì chủ yếu bao gồm mô liên kết và có độ dày từ 1.000 đến 1.200 μm. Mô liên kết bao gồm hai thành phần cơ bản, cụ thể là tế bào và ma trận.
Ma trận bao gồm các sợi và một chất cơ bản, thành phần của mô liên kết chiếm khoảng trống giữa các tế bào và sợi. Không giống như biểu mô, mô liên kết có rất nhiều mạch máu .
Lớp hạ bì có thể được chia thành vùng nhú nông và vùng lưới sâu. Vùng nhú bao gồm mô liên kết dạng quầng, chứa các sợi đàn hồi mỏng. Mô liên kết dạng quầng chứa một số loại tế bào, bao gồm nguyên bào sợi, đại thực bào, tế bào plasma và tế bào mỡ, cũng như ba loại sợi (collagen, đàn hồi và lưới) và chất cơ bản. Mô liên kết dạng quầng kết hợp với mô mỡ tạo thành lớp dưới da bên dưới lớp hạ bì (lớp hạ bì), lớp mô này đảm bảo sự kết nối của da với các mô và cơ quan bên dưới.
Các sợi đàn hồi bao gồm các phân tử protein, được gọi là elastin, được bao quanh bởi glycoprotein, được gọi là fibrillin, một thành phần thiết yếu cho sự ổn định của sợi đàn hồi. Các sợi lưới được hình thành bởi collagen với một lớp glycoprotein và tham gia vào quá trình hình thành màng đáy.
Vùng lưới bao gồm mô liên kết dày đặc không đều, các sợi collagen của chúng có sự sắp xếp không đều. Mô liên kết bao gồm một gel thực sự, giàu mucopolysaccharides (chất cơ bản) và vật liệu dạng sợi, ngoài ra còn có một số ít tế bào hiện diện như nguyên bào sợi, đại thực bào và một số tế bào mỡ .
Ở lớp hạ bì, các mạch máu và mạch bạch huyết và các cấu trúc bắt nguồn từ lớp biểu bì cũng được tìm thấy, chẳng hạn như nang lông, tuyến bã nhờn và tuyến mồ hôi. Lớp hạ bì đóng vai trò hỗ trợ cho lớp biểu bì và nối da với mô tế bào dưới da hoặc hạ bì. Lớp nhú mỏng và bao gồm mô liên kết lỏng lẻo tạo thành các nhú hạ bì. Trong lớp này, các thể Meissener (chịu trách nhiệm về độ nhạy cảm xúc giác) và các thể Ruffini và Paccini (các cơ quan đầu cuối nhạy cảm chịu trách nhiệm về nhiệt và độ rung tương ứng) được tìm thấy .
Hạ bì, còn được gọi là lớp dưới da, bao gồm mô mỡ và mô liên kết lỏng lẻo nối hạ bì với các cơ quan bên dưới. Tùy thuộc vào khu vực và mức độ dinh dưỡng của cơ thể, nó có thể có một lớp mô mỡ khác nhau. Hạ bì được neo vào hạ bì thông qua các sợi và hoạt động như một chất béo lắng đọng .
-
Các yếu tố kết dính giữa các lớp và sự chuyển hóa biểu bì
2.1. Các yếu tố kết dính giữa các tế bào
Ngoài các tế bào chính, còn có các yếu tố kết dính giữa các tế bào trong lớp biểu bì được biểu thị bằng cytokeratin, tonofibril và desmosome. Cytokeratin là protein được tổng hợp bởi các tế bào sừng tích tụ dần bên trong các tế bào đến lớp giác mạc.
Cytokeratin rất cần thiết trong quá trình hình thành bộ khung tế bào và desmosome. Khi tế bào sừng phát triển, các loại cytokeratin khác được hình thành, ví dụ, trong lớp hạt. Các cytokeratin này được gọi là 1, 10, 6 và 16 và trong lớp gai, cytokeratin được gọi là 5, 14 và 6b. Tonofibril là các sợi keratin trung gian liên kết với các mảng desmosome, làm tăng mức độ kết dính tế bào. Mảng desmosome bao gồm một số chuỗi protein (desmoplaquin và placoglobin) trong đó các tonofilament và các liên kết xuyên màng được hình thành bởi desmoglein được chèn vào. Desmosome kết nối các tế bào sừng của lớp hạt với các tế bào sừng của lớp sừng .
2.2. Các yếu tố kết dính biểu bì-thượng bì
Ngã ba biểu bì bì là vùng màng đáy tạo thành giao diện giữa lớp biểu bì và lớp hạ bì. Chức năng chính của nó là chống lại các lực cơ học bên ngoài, duy trì lớp biểu bì, xác định cực tính của sự phát triển của nó, tổ chức bộ xương tế bào của các tế bào đáy, tạo ra các tín hiệu trong quá trình phát triển và hoạt động như một hàng rào bán thấm. Độ dày của ngã ba biểu bì bì thay đổi từ 60 đến 140 nm, biểu hiện cấu trúc rối rắm của collagen, loại IV và VII, với các sợi dọc .
Ngoài vai trò trong sự gắn kết tế bào, mối nối biểu bì bì cũng đại diện cho một vùng trao đổi giữa các tế bào sừng có trong lớp biểu bì và mô liên kết bì. Mối nối biểu bì bì có thể được chia thành ba ngăn: các sợi neo (hemidesmosome) , liên kết với các tế bào sừng cơ bản; phiến dày, chủ yếu được hình thành bởi collagen loại IV; lớp phụ dày được hình thành bởi các sợi neo (collagen loại VII). Mối nối biểu bì bì bì cũng bao gồm các protein tenascin, loại I và III, collagen và fibrillin-1.
2.3. Chuyển hóa biểu bì
Nghiên cứu về quá trình chuyển hóa biểu bì rất quan trọng đối với việc giải phóng thuốc qua da, cũng như tính an toàn và hiệu quả điều trị tại chỗ trong trường hợp thuốc được bôi ngoài da. Enzym phân hủy tham gia vào quá trình phân biệt hàng rào giải phẫu và sinh lý và chịu trách nhiệm phân hủy sinh lý các thành phần tế bào (như protein và lipid) và cũng hoạt động trong quá trình chuyển hóa biểu bì của chất lạ .
Trong mười năm qua, nhiều nghiên cứu đã chứng minh các quá trình chuyển hóa quan trọng trong da do tác động của các enzyme chủ yếu nằm trên lớp biểu bì. Các hoạt động của enzyme được phát hiện trong da và vị trí của nó trong các lớp khác nhau của mô da có tác động đáng kể đến sự thẩm thấu của các hợp chất lạ. Do đó, nhiều tác dụng dược lý hoặc độc tính của thuốc và các thành phần của công thức hoặc chất chuyển hóa của nó có thể liên quan đến bản chất và mức độ chuyển hóa thuốc qua da.
Tác động của quá trình trao đổi chất xảy ra trên da, tác dụng của thuốc bôi ngoài da và các yếu tố có khả năng chuyển hóa sinh học bởi các chất điều biến sinh hóa do đó là những yếu tố quan trọng để bảo vệ da .
Những khó khăn chính gặp phải trong các nghiên cứu về quá trình chuyển hóa thuốc qua da xuất phát từ cấu trúc tương đối phức tạp của cơ quan này và từ các mức độ khác nhau của hoạt động enzym. Tuy nhiên, các khía cạnh liên quan đến hoạt động của nhiều enzym đã bị loại trừ trong quá trình lập kế hoạch, phát triển và đánh giá các công thức mới .
Mức độ mà quá trình chuyển hóa da có thể liên quan đến sự thẩm thấu da và số phận của các chất lạ được bôi tại chỗ đã được đánh giá thông qua nuôi cấy tế bào, cấu trúc còn nguyên vẹn và hoạt động chuyển hóa. Một trong những nghiên cứu đầu tiên sử dụng [ 14 C] benzo-(a)-pyrene đã chứng minh rằng tất cả các lớp chất chuyển hóa của hợp chất này đều được tìm thấy trong môi trường nuôi cấy .
Mặc dù da được coi là một vị trí quan trọng của quá trình chuyển hóa ngoài gan, thông tin tìm thấy về vai trò của quá trình chuyển hóa da trong số phận của thuốc bôi tại chỗ là hời hợt. Mặc dù mức độ chuyển hóa qua da khiêm tốn khi so sánh với quá trình chuyển hóa ở gan, nhưng điều quan trọng là phải xem xét tác động của chức năng chuyển hóa vốn có trong quá trình phân phối qua da tại chỗ và toàn thân. Tuy nhiên, vẫn cần phải nghiên cứu xem quá trình chuyển hóa qua da liên quan đến khả dụng sinh học của thuốc được dùng theo đường bôi qua da ở mức độ nào. Tuy nhiên, đã có bằng chứng trong các ấn phẩm gần đây rằng các enzym hoạt động trong mô da có khả năng chuyển hóa sinh học các hợp chất bôi tại chỗ, dẫn đến thay đổi tác dụng dược lý .
Các nghiên cứu được thực hiện để xác định hoạt động của enzym trong da cho thấy rằng các tế bào bã nhờn là loại tế bào hoạt động trao đổi chất mạnh nhất, tiếp theo là các tế bào sừng biệt hóa và các tế bào đáy . Các nghiên cứu khác cho thấy rằng các tuyến bã nhờn biểu hiện một lượng đáng kể 5α-reductase, chịu trách nhiệm, ví dụ, chuyển đổi testosterone thành 5α-dihydrotestosterone. Áp dụng các phương pháp miễn dịch mô hóa học, người ta quan sát thấy rằng lớp biểu bì, tuyến bã nhờn và nang lông có hoạt động enzym cao, chủ yếu là các isoenzyme cytochrome p-450 . Mặc dù có hàng trăm loại enzyme có trong da, các nghiên cứu với hydrocarbon đa vòng và steroid đã phát hiện ra sự hiện diện của các phản ứng oxy hóa (aryl hydrocarbon hydrolase, 7-ethoxycoumarin O-deethylase, epoxide hydrolase, 17β hydroxysteroid và cytochrome P-450 phụ thuộc monooxygenase) và chất thủy phân (esterase, leucine-aminopeptidase và aminopeptidase), cả hai đều phân bố ở lớp biểu bì, nang lông, màng đáy, nội mô mao mạch, tuyến mồ hôi và lớp hạ bì nông .
Trích từ nguồn:
