Biomimetyczna pielęgnacja skóry, składniki i struktury identyczne ze skórą oraz ich znaczenie dla zdrowia skóry

Wstęp – znaczenie naskórka i prawidłowego nawilżenia

Skóra jest złożonym organem o wielowarstwowej strukturze, stanowiącym pierwszą linię obrony organizmu przed czynnikami zewnętrznymi. Jej integralność i prawidłowe funkcjonowanie zależą od harmonijnej współpracy pomiędzy warstwami: naskórkiem (epidermis), skórą właściwą (dermis) oraz tkanką podskórną (hypodermis). Każda z nich pełni odrębne, lecz komplementarne funkcje – od mechanicznej ochrony i regulacji utraty wody, po utrzymanie homeostazy termicznej i immunologicznej [1].

Najbardziej zewnętrzna warstwa skóry, naskórek, odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu bariery ochronnej. Zbudowany jest głównie z keratynocytów, które w procesie różnicowania ulegają spłaszczeniu i przekształcają się w korneocyty, tworząc warstwę rogową (stratum corneum). Naskórek działa jak „mur” złożony z komórek korneocytów zatopionych w „zaprawie” lipidowej [1].

Korneocyty to spłaszczone struktury białkowe o grubości około 1 μm i średnicy 50–80 μm. Matryca białkowa korneocytów zawiera specyficzną mieszaninę higroskopijnych związków drobnocząsteczkowych, które utrzymują ich odpowiednie nawodnienie. Główne składniki tej mieszaniny, zbiorczo określanej jako naturalny czynnik nawilżający skóry (NMF, Natural Moisturizing Factor), to kwas mlekowy, mocznik, piryrolidynokarboksylan sodu, różne sole oraz aminokwasy powstające w wyniku degradacji białka filagryny w dolnych warstwach warstwy rogowej naskórka [2].

W najbardziej zewnętrznej warstwie rogowej występują trzy główne typy lipidów, które tworzą międzykomórkową matrycę lipidową: kwasy tłuszczowe, ceramidy i cholesterol. Każdy z tych lipidów ma charakter amfifilowy – zawiera hydrofilową (wodnolubną) głowę oraz hydrofobowy (wodoodporny) łańcuch boczny. Gdy lipidy te znajdują się razem, spontanicznie tworzą naprzemienne warstwy hydrofilowe i hydrofobowe. To właśnie te naprzemienne dwuwarstwy lipidowe budują barierę wodną warstwy rogowej naskórka a ich uporządkowane ułożenie zapewnia skórze szczelność i odporność na utratę wody. Warstwy te kontrolują ruch wody przez stratum corneum, co mierzy się jako przeznaskórkowa utrata wody (TEWL – Transepidermal Water Loss), a także tworzą szczelną otoczkę wokół każdego korneocytu, zapobiegając utracie NMF, który jako substancja rozpuszczalna w wodzie w przeciwnym razie uległby dyfuzji [2,3].

Drugim źródłem lipidów w skórze jest sebum. Lipidy te są produkowane przez gruczoły łojowe i stanowią główną część powierzchniowej warstwy tłuszczowej skóry. Skład sebum różni się znacząco od lipidów pochodzenia naskórkowego. Nie zawiera ceramidów, a ilość cholesterolu jest w nim niewielka. Głównymi składnikami są triglicerydy, estry woskowe oraz skwalen, który stanowi charakterystyczny marker obecności sebum. Lipidy te tworzą dodatkową, ochronno-nawilżającą warstwę na powierzchni naskórka [3,4].

Skóra wykorzystuje dwa podstawowe mechanizmy utrzymania wilgoci: naturalny czynnik nawilżający (NMF) obecny w matrycy białkowej corneocytów oraz potrójne dwuwarstwy lipidowe, które otaczają korneocyty i wypełniają przestrzenie między nimi. Odpowiedni poziom nawilżenia w warstwie rogowej, zwłaszcza w jej powierzchniowych partiach, jest niezbędny dla zachowania właściwości mechanicznych skóry (elastyczności, sprężystości), prawidłowego procesu złuszczania oraz utrzymania równowagi mikrobiomu [2]. Gdy ta delikatna równowaga zostaje zaburzona, dochodzi do nadmiernej utraty wody, wzrostu wrażliwości, stanów zapalnych oraz zaburzeń mikrobiomu skórnego. W efekcie osłabieniu ulega bariera ochronna, a procesy starzenia ulegają przyspieszeniu.

O składnikch „skin-identical”

Współczesna kosmetologia biomimetyczna, czerpiąc inspirację z naturalnej struktury i składu skóry, coraz częściej wykorzystuje składniki identyczne ze skórą (skin-identical ingredients) oraz struktury identyczne ze skórą (skinmimetic structures).

Skin-identical ingredients to substancje chemicznie identyczne z komponentami naturalnie występującymi w naskórku. Składniki te, a także ich odpowiedniki biomimetyczne, pozwalają na skuteczną odbudowę bariery hydrolipidowej, wspierają regenerację naskórka i przywracają jego fizjologiczną równowagę. Dzięki temu możliwe jest nie tylko powierzchniowe nawilżenie skóry, lecz także długofalowe wspomaganie jej naturalnych mechanizmów obronnych i regeneracyjnych [3,4].

Poniżej przedstawiono główne grupy tych składników:

Skwalan i Skwalen

Skwalen, będący triterpenem, występuje powszechnie w organizmach żywych – od ludzi po rośliny. Jest to wielonienasycony węglowodór zbudowany z sześciu jednostek izoprenowych, co nadaje mu charakterystyczne właściwości fizykochemiczne, istotne dla funkcji ochronnych i antyoksydacyjnych w skórze. Skwalan natomiast jest nasyconą pochodną skwalenu, pozbawioną podwójnych wiązań, co sprawia, że jest bardziej stabilny i odporny na peroksydację [5,6].

Skwalen odgrywa ważną rolę w metabolizmie jako prekursor syntezy steroidów. W skórze i tkance tłuszczowej pochodzi zarówno z endogennej syntezy cholesterolu, jak i z diety. Powstaje dzięki działaniu syntazy skwalenowej, która przekształca dwie cząsteczki pirofosforanu farnezylu – bezpośredniego prekursora terpenów i steroidów – w skwalen. Jako sekosteroid, skwalen reguluje również biosyntezę witaminy D, a będąc prekursorem wszystkich klas steroidów, stanowi niezbędny składnik organizmu [5].

Obie cząsteczki pełnią w skórze funkcję eliminatorów tlenu singletowego, chroniąc powierzchnię naskórka przed peroksydacją lipidów wywołaną promieniowaniem UV oraz innymi czynnikami stresu oksydacyjnego. Dodatkowo, zarówno skwalen, jak i skwalan wnikają w głębsze warstwy naskórka, wspomagając redukcję drobnych zmarszczek poprzez utrzymanie odpowiedniego nawilżenia oraz poprawę sprężystości i elastyczności skóry [5,6].

Triglicerydy i kwasy tłuszczowe

Triacyloglicerole stanowią główny składnik frakcji lipidów łojowych, obejmując około 60% ich całkowitej zawartości. Po rozprowadzeniu sebum na powierzchni skóry większość triacylogliceroli ulega hydrolizie do wolnych kwasów tłuszczowych i glicerolu lub przekształca się w mono – i diacyloglicerole. Kwasy tłuszczowe wchodzące w ich skład to głównie homologi o długości łańcucha C14, C16 i C18, występujące zarówno w formie nasyconej, jak i nienasyconej [3].

Z kolei błony lamelarne warstwy rogowej składają się głównie z nasyconych wolnych kwasów tłuszczowych o znacznie dłuższych łańcuchach węglowych, których długość waha się od C16 do C26. Do głównych należą: kwas palmitynowy (C16:0) – około 10%, kwas stearynowy (C18:0) – 10%, kwas behenowy (C22:0) – 15%, kwas lignocerynowy (C24:0) – 25% oraz kwas heksakosynowy (C26:0)-10%. Inne kwasy tłuszczowe występujące w mniejszych ilościach w naskórku to: kwas oleinowy (C18:1, n-9), eikozapentaenowy (C20:5, n-3), arachidonowy (C20:4, n-6), dokozaheksaenowy (C22:6, n-3), linolowy (C18:2, n-6) oraz jego pochodne, czyli kwasy linolenowe: α-linolenowy (C18:3, n-3), γ-linolenowy (C18:3, n-6) i dihomo-γ-linolenowy (C20:3, n-6) [7].

Oleje roślinne dzięki swojej strukturze lipidowej, zbliżonej do tej naturalnie występującej w naskórku, doskonale współgrają ze skórą. Są biokompatybilne i od wieków wykorzystywane w pielęgnacji oraz terapii skóry ze względu na swoje cenne właściwości fizjologiczne. Po aplikacji tworzą delikatną warstwę okluzyjną, która chroni skórę przed utratą wilgoci, wspiera jej bariery ochronne i ogranicza przeznaskórkową utratę wody (TEWL) [7.8].

Ceramidy i sfingolipidy

Ceramidy to lipidy sfingolipidowe, których podstawę stanowi sfingozyna połączona z kwasem tłuszczowym w wyniku N-acylacji. Strukturalnie są amfifilowe – posiadają część hydrofobową (łańcuch kwasu tłuszczowego) oraz hydrofilową (grupę hydroksylową sfingozyny). W fizjologicznym pH skóry część hydrofilowa jest naładowana, co sprawia, że ceramidy mogą zachowywać się jak surfaktanty, ułatwiając organizację dwuwarstw lipidowych i stabilizację międzykomórkowej macierzy lipidowej warstwy rogowej (stratum corneum) [2].

W warstwie rogowej ludzkiej skóry ceramidy cechuje ogromna różnorodność – wyróżnia się 12 klas, różniących się budową grupy hydrofilowej oraz typem kwasu tłuszczowego. Łącznie w skórze człowieka zidentyfikowano ponad 340 różnych rodzajów ceramidów. Długość ich łańcuchów waha się od 33 do 52 atomów węgla, przy czym ceramidy o co najmniej 42 atomach węgla dominują w warstwie rogowej, podobnie jak wolne kwasy tłuszczowe, w których najczęściej występują łańcuchy dłuższe niż 20 atomów węgla [11].

Badania wykazały, że zawartość ceramidów w warstwie rogowej jest ściśle powiązana z funkcją bariery skórnej. U pacjentów z atopowym zapaleniem skóry (AZS) spadek endogennych ceramidów – głównie EOS o 34% i NP o 28% – oraz obniżenie nawilżenia warstwy rogowej (SCH) koreluje ze zwiększoną przeznaskórkową utratą wody (TEWL) [12]. Natomiast w skórze łuszczycowej obserwuje się spadek ceramidów o długich łańcuchach z estrami kwasów tłuszczowych oraz ceramidów zawierających fitosfingozynę, podczas gdy całkowita ilość ceramidów pozostaje podobna do skóry niezmienionej chorobowo [11].

Suplementacja ceramidów, zarówno miejscowa, jak i doustna, kompleksowo wspiera zdrowie skóry. Ceramidy wzmacniają spójność korneocytów w modelu „cegieł i zaprawy”, odbudowując struktury lipidowe warstwy rogowej, poprawiając nawilżenie i ograniczając przeznaskórkową utratę wody (TEWL). Dodatkowo przywracają prawidłowe pH skóry, wspierając aktywność enzymów odpowiedzialnych za endogenną syntezę ceramidów, oraz poprawiają funkcję gruczołów potowych. Egzogenne ceramidy działają też immunomodulująco: hamują nadprodukcję IL-4 i IL-13, wspierają ekspresję filagryny i β-defensyny, stabilizują połączenia międzykomórkowe oraz wzmacniają odpowiedź Th1, redukując stężenie cytokin prozapalnych. Co więcej, ceramidy mogą ograniczać melanogenezę poprzez modulację szlaków ERK i Akt/PKB oraz obniżenie ekspresji MITF, zmniejszając produkcję melaniny i wspomagając redukcję hiperpigmentacji. Dzięki tym właściwościom preparaty z ceramidami nie tylko odbudowują barierę skóry, ale także chronią ją przed UV, wspierają jej regenerację, nawilżenie i prawidłowe złuszczanie komórek, działając jednocześnie strukturalnie, ochronnie i przeciwzapalnie [10].

Ceramidy pozyskuje się syntetycznie lub z surowców zwierzęcych, jednak od lat 2000 coraz większą popularność zyskują ceramidy pochodzenia roślinnego, tzw. fitoceramidy, ze względu na ich wysoką biokompatybilność i bezpieczeństwo.

Fosfolipidy

Fosfolipidy stanowią grupę lipidów, których cząsteczki zbudowane są z hydrofilowej głowy zawierającej grupę fosforanową oraz dwóch hydrofobowych łańcuchów pochodzących od kwasów tłuszczowych, połączonych za pośrednictwem reszty alkoholowej, najczęściej glicerolu. W roztworach wodnych fosfolipidy tworzą dwuwarstwy, w których hydrofilowe głowy zwrócone są ku wodzie, a hydrofobowe ogony do wnętrza. Jest to podstawowa struktura błon komórkowych oraz niektórych pęcherzyków i otoczek wirusów. Są podstawowym składnikiem wszystkich błon komórkowych. W błonach komórek eukariotycznych występują także sterole, rozmieszczone pomiędzy cząsteczkami fosfolipidów. Wspólnie nadają błonie odpowiednią płynność oraz wytrzymałość mechaniczną [13].

Skóra zawiera kilka rodzajów fosfolipidów, które są niezbędne do utrzymania jej funkcji bariery, nawilżenia oraz ogólnej struktury. Główne fosfolipidy występujące w skórze to [14]:

• Fosfatydylocholina (PC) – najobficiej występująca; uczestniczy w tworzeniu dwuwarstw lipidowych i działa jako emulgator w preparatach do stosowania miejscowego.

• Fosfatydyloetanoloamina (PE) – wspomaga utrzymanie płynności błon oraz wspiera sygnalizację komórkową.

• Fosfatydyloseryna (PS) – bierze udział w sygnalizacji komórkowej i apoptozie; występuje w mniejszych ilościach w komórkach skóry.

• Fosfatydyloinozytol (PI) – istotny w szlakach sygnałowych oraz w regulacji wzrostu i różnicowania komórek.

Fosfolipidy te występują w błonach komórkowych keratynocytów, gruczołów łojowych oraz w lipidach warstwy rogowej, przy czym ich zawartość stopniowo maleje do niemal zerowej w miarę różnicowania się komórek naskórka [3].

Fosfolipidy są wykorzystywane w formulacjach kosmetycznych i dermatologicznych jako nośniki składników aktywnych – dzięki swoim właściwościom tworzą struktury takie jak liposomy czy nanowektory, które ułatwiają przenikanie substancji w głąb skóry i poprawiają ich wchłanialność [15]. Jednocześnie wspierają homeostazę i funkcję bariery skórnej: prawidłowy stan błon komórkowych oraz sprawny transport wewnątrzkomórkowy wpływają na utrzymanie bariery przeciw utracie wody, ochronę przed czynnikami zewnętrznymi oraz regulację sygnalizacji komórkowej. Fosfolipidy są więc kluczowe dla zdrowia skóry zarówno na poziomie komórkowym, jak i całej tkanki [16].

Cholesterol

Cholesterol jest organicznym związkiem chemicznym należącym do grupy steroli. Charakteryzuje się czteropierścieniową strukturą sterydową z grupą hydroksylową (-OH), co nadaje mu zarówno właściwości hydrofilowe, jak i hydrofobowe. W naskórku cholesterol powstaje głównie w drodze lokalnej syntezy w keratynocytach, z udziałem enzymu HMG‑CoA reduktazy [18]. Jest drugim pod względem ilości lipidów składnikiem bariery skórnej, stanowiąc około 30 mol% lipidów w zewnątrzkomórkowych domenach warstwy rogowej [2].

Cholesterol pełni w skórze kluczowe funkcje. W warstwie rogowej współtworzy „zaprawę” lipidową razem z ceramidami i wolnymi kwasami tłuszczowymi, zapewniając integralność i szczelność bariery naskórkowej. Cholesterol zmniejsza ruchliwość łańcuchów lipidowych w stanie ciekłokrystalicznym, a w stanie żelowym ją zwiększa, obniża entalpię przejścia fazowego i poszerza obszary przejścia z żelu do stanu ciekłokrystalicznego. Reguluje płynność i stabilność błon komórkowych keratynocytów, wspomaga proces różnicowania komórek oraz wydzielanie ciałek lamelarnych. Jest także istotny dla regeneracji i utrzymania funkcji ochronnych skóry, chroniąc przed nadmierną utratą wody oraz szkodliwym działaniem czynników zewnętrznych [2,3].

Gdy bariera naskórkowa zostanie naruszona – np. przez uszkodzenie fizyczne lub chemiczne – skóra zwiększa syntezę cholesterolu, by odbudować strukturę. Badania wykazały, że hamowanie syntezy cholesterolu opóźnia odbudowę bariery [19].

Po zastosowaniu miejscowym cholesterol wnika do warstwy rogowej, wzmacniając lipidową matrycę, która zapobiega transepidermalnej utracie wody (TEWL) i chroni przed czynnikami środowiskowymi. Dzięki temu cholesterol jest idealnym składnikiem kosmetyków mających na celu poprawę nawilżenia i odporności skóry [20].

Naturalny czynnik nawilżający (NMF)

Naturalny czynnik nawilżający (NMF) to mieszanina aminokwasów, kwasów organicznych, mocznika i jonów nieorganicznych, które występują w komórkach w wysokich stężeniach i mogą stanowić nawet 10 % suchej masy warstwy rogowej (SC). Oprócz aminokwasów, do głównych składników NMF należą mleczan sodu, mocznik oraz kwas pirolidonokarboksylowy (PCA). Naturalny czynnik nawilżający powstaje głównie w keratynocytach warstwy ziarnistej naskórka w wyniku proteolizy profilagryny, dużego białka bogatego w aminokwasy [4].

NMF odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu odpowiedniego nawilżenia skóry dzięki silnym właściwościom higroskopijnym swoich składników, zwłaszcza soli mleczanu sodu i PCA. Związki te pochłaniają wodę z otoczenia i wiążą ją w swojej strukturze, działając jako wyjątkowo skuteczne humektanty. Dzięki temu najbardziej zewnętrzne warstwy SC zachowują odpowiedni poziom wilgoci mimo działania czynników wysuszających. Obecność tej wody zmiękcza i uelastycznia warstwę rogową, zapobiegając jej pękaniu i łuszczeniu pod wpływem naprężeń mechanicznych [4].

Brak zdolności do syntezy lub prawidłowego przetwarzania profilagryny stanowi poważny problem dla skóry i wiąże się z chorobami takimi jak rybia łuska zwykła, łuszczyca czy atopowe zapalenie skóry, w których obserwuje się niedobór ziaren keratohialiny i niemal całkowity brak NMF w warstwie rogowej. Choć zaburzenia te obejmują różne etapy keratynizacji, brak lub utrata NMF w SC jest kluczowym czynnikiem pogarszającym stan skóry. Obniżony poziom NMF występuje również w suchej skórze – jego zawartość spada po uszkodzeniach mechanicznych i wraz z wiekiem. Utrata NMF nasila sié równie wskutek uszkodzeń posłonecznych, szczególnie w obszarach narażonych na działanie promieniowania UV [4].

Składniki NMF od wielu lat są szeroko stosowane w kosmetykach i preparatach do pielęgnacji skóry w celu poprawy funkcjonowania warstwy rogowej, leczeniu jej suchości, a w szczególności mocznik, kwas mlekowy i kwas pirolidonokarboksylowy. Liczne badania in vitro potwierdziły ich skuteczność. Oprócz działania nawilżającego wykazują one także szereg dodatkowych właściwości [4].

Przykladowo mocznik działa złuszczająco i wspomaga funkcje bariery skórnej, co wiąże się ze zwiększeniem rozmiarów korneocytów w wyniku zmniejszonej proliferacji keratynocytów. Najnowsze badania sugerują również, że wysokie stężenia mocznika mogą wspierać biosyntezę lipidów. W połączeniu z kwasem mlekowym mocznik okazuje się skuteczny w leczeniu rybiej łuski, natomiast w kombinacji z polidokanolem poprawia przebieg młodzieńczego atopowego zapalenia skóry [4].

Kwas mlekowy, należy także do grupy kwasów alfa-hydroksylowych (AHA), które wykazują specyficzne i korzystne działanie na strukturę i funkcjonowanie skóry. Początkowo stosowano go głównie w leczeniu suchości skóry, jednak z czasem odkryto jego szerokie właściwości, w tym wpływ na odnowę komórek skóry i efekty przeciwstarzeniowe, które w stały się przedmiotem intensywnych badań. Preparaty zawierające zarówno kwas mlekowy, jak i lipidy barierowe (ceramidy) działają synergistycznie, podobnie jak balsamy z gliceryną i ceramidami, zwiększając aktywność enzymatyczną w SC i wspomagając korneodesmolizę. W badaniu klinicznym oceniającym wpływ kwasu mlekowego na skórę fotouszkodzoną stwierdzono, że 8% formuła L-kwasu mlekowego była statystycznie skuteczniejsza od kremu bazowego w redukcji fotouszkodzeń, plam pigmentacyjnych, ziemistości skóry i jej szorstkości [4].

Gliceryna kwas hialuronowy

Chociaż właściwości wielu składników NMF były szeroko badane, nasza wiedza na temat ich indywidualnego wkładu oraz synergistycznego działania w kształtowaniu właściwości warstwy rogowej (SC) pozostaje ograniczona. Wykazano, że kwas hialuronowy, silnie wiążący wodę, występuje naturalnie w SC, a istotną rolę odgrywa także gliceryna, obecna w niskich stężeniach. Verkman i współpracownicy udowodnili istnienie specyficznego transportera gliceryny w naskórku, a jego utrata prowadzi do poważnych zaburzeń retencji wody w SC oraz pogorszenia właściwości mechanicznych skóry [4].

Gliceryna to trójwodorotlenowy alkohol (C3H8O3) z trzema grupami hydroksylowymi, co odpowiada za jej silne właściwości higroskopijne i zdolność do wiązania wody w skórze. Powstaje głównie w wyniku rozkładu triglicerydów zawartych w sebum oraz w mniejszym stopniu jest syntetyzowana endogennie w keratynocytach z prekursorów metabolicznych, takich jak dihydroksyacetonofosforan [4].

Gliceryna jest wykorzystywana w organizmach żywych do utrzymywania prawidłowego ciśnienia osmotycznego w komórkach. Wiele mikroorganizmów, w tym bakterie i drożdże, w odpowiedzi na stres osmotyczny gromadzi neutralne aminokwasy (np. prolinę, glicynę) oraz poliole, takie jak gliceryna czy trehaloza. Gliceryna przenika wszystkie błony biologiczne na drodze dyfuzji biernej. Gromadzenie substancji ochronnych, takich jak gliceryna, pełni istotną funkcję w osmoregulacji. Osmoregulacja jest niezbędna do utrzymania nawodnienia enzymów proteolitycznych, które kontrolują degradację desmosomów i prawidłowe złuszczanie korneocytów. Brak wody ogranicza aktywność enzymów, prowadząc do tworzenia się widocznych „kłaczków” komórek rogowych, co objawia się szorstką, suchą skórą. Nawodnienie enzymów przywraca prawidłowe, niewidoczne złuszczanie. Oprócz utrzymywania ciśnienia osmotycznego, gliceryna wspiera płynność błon komórkowych i międzykomórkowych lipidów, niezbędną do transportu molekuł i reorganizacji fazowej lipidów. Badania in vitro wykazały, że dodanie gliceryny do mieszanki lipidów SC hamuje ich niekontrolowaną agregację, wspierając utrzymanie prawidłowej struktury lamelarnej [4].

Gliceryna jest w pełni kompatybilna ze skórą człowieka i stanowi idealne uzupełnienie wody w kosmetykach, ponieważ całkowicie miesza się z wodą i wykazuje częściową rozpuszczalność w olejach. Liczne badania jednoznacznie potwierdzają jej skuteczność. Regularne stosowanie gliceryny znacząco poprawia nawilżenie skóry oraz wspiera funkcje barierowe warstwy rogowej, przyczyniając się do utrzymania jej integralności, elastyczności oraz prawidłowego złuszczania korneocytów [4].

Drugi omawiany związek to kwas hialuronowy, zwany również hialuronanem. Jest to naturalny anionowy polisacharyd (glikozaminoglikan), czyli związek chemiczny o charakterze cukrowym. Występuje przede wszystkim w skórze właściwej (dermis), gdzie pełni rolę kluczowego składnika macierzy pozakomórkowej (ECM), choć, jak wspomniano wcześniej, znajduje się także w niewielkich ilościach w naskórku. W ECM kwas hialuronowy wiąże duże ilości wody, co pozwala utrzymać prawidłowe nawilżenie skóry. Nadaje jej elastyczność i sprężystość dzięki właściwościom hydrożelowym oraz wspomaga transport składników odżywczych i sygnałów komórkowych, regulując odnowę komórkową i procesy gojenia. Tworzy także środowisko dla innych składników ECM, takich jak kolagen i elastyna, wspierając ich organizację i prawidłowe funkcjonowanie. Dzięki tym właściwościom HA jest jednym z kluczowych czynników odpowiadających za zdrowy wygląd skóry, jej nawilżenie oraz odporność na uszkodzenia mechaniczne [22].

Badania nad kwasem hialuronowym potwierdzają jego kluczową rolę w poprawie kondycji skóry. HA skutecznie zwiększa nawilżenie skóry dzięki zdolności do wiązania dużych ilości wody, co wpływa na utrzymanie objętości i napięcia tkanek oraz wspomaga funkcjonowanie bariery skórnej. Ponadto poprawia jędrność i elastyczność skóry, redukując zmarszczki i oznaki utraty objętości, co przekłada się na efekt rewitalizacji i odmłodzenia. Badania kliniczne i przedkliniczne wykazały, że skuteczność HA zależy od masy cząsteczkowej – niższa masa cząsteczkowa umożliwia lepszą penetrację i wyraźniejsze efekty kosmetyczne. Stosowanie HA w formułach kosmetycznych wspiera również produkcję kolagenu i elastyny, stabilizuje funkcję bariery naskórkowej oraz przyczynia się do ochrony przed uszkodzeniami mechanicznymi i środowiskowymi. W sumie, kwas hialuronowy stanowi jeden z najważniejszych składników odpowiadających za nawilżenie, elastyczność i młody wygląd skóry, a jego zastosowanie w pielęgnacji potwierdzają liczne badania przedkliniczne i kliniczne [23,24].

Proteiny i Peptydy

Obie grupy, zarówno peptydy, jak i proteiny, to związki zbudowane z aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi, różniące się jednak długością łańcucha i stopniem złożoności strukturalnej. Peptydy to krótkie łańcuchy, zwykle składające się z 2–50 aminokwasów, pełniące funkcje sygnałowe, regulacyjne lub hormonów, takich jak insulina czy glukagon, i zazwyczaj mają prostą strukturę, bez rozwiniętej struktury trzeciorzędowej. Proteiny natomiast to długie polipeptydy, często złożone z setek aminokwasów, posiadające skomplikowaną strukturę drugorzędową, trzeciorzędową, a czasem czwartorzędową, pełniące funkcje strukturalne, enzymatyczne, transportowe, odpornościowe i wiele innych, często zbudowane z kilku połączonych łańcuchów polipeptydowych tworzących większe kompleksy [25].

W naskórku proteiny (białka) występują głównie w keratynocytach oraz w postaci korneocytów, czyli zrogowaciałych komórek warstwy rogowej bogatych w keratynę, która zapewnia skórze wytrzymałość i odporność na uszkodzenia mechaniczne. W skórze właściwej dominują natomiast białka strukturalne macierzy pozakomórkowej, głównie kolagen, odpowiadający za wytrzymałość i napięcie skóry, oraz elastyna, zapewniająca jej elastyczność i sprężystość. Te różne grupy białek pełnią kluczowe funkcje w utrzymaniu integralności, ochrony i właściwości mechanicznych skóry [1,26].

W kosmetykach wykorzystuje się różne proteiny o dobrze udokumentowanym działaniu. Kolagen, będący białkiem strukturalnym, stosowany jest w formie rozpuszczalnej lub hydrolizatów ze względu na zdolność wiązania wody i działanie nawilżające. Keratyna znajduje zastosowanie w produktach do skóry i włosów jako składnik kondycjonujący oraz wspierający barierę naskórkową. Białka pochodzenia roślinnego, takie jak hydroizolaty ryżu, pszenicy czy soi, są stosowane w kosmetykach ze względu na właściwości nawilżające i kondycjonujące [27].

Peptydy w skórze powstają głównie w wyniku hydrolizy i fragmentacji większych białek macierzy pozakomórkowej lub struktur komórkowych, na przykład wskutek działania enzymów proteolitycznych lub uszkodzeń skóry. Powstałe krótsze łańcuchy aminokwasowe działają jako bioaktywne sygnały, które stymulują fibroblasty do produkcji kolagenu, elastyny i glikozaminoglikanów, hamują enzymy rozkładające kolagen, wspierają regenerację i naprawę skóry, wzmacniają funkcję bariery naskórka oraz wykazują działanie przeciwzapalne. Pełnią one funkcje regulacyjne, transportowe, sygnałowe, immunologiczne, hormonalne i wiele innych. Peptydy można również klasyfikować według funkcji: peptydy sygnałowe, neuroprzekaźnikowe, inhibitory enzymów oraz nośnikowe. W licznych badaniach wykazano, że bioaktywne peptydy – krótkie łańcuchy aminokwasów zwykle składające się z 3–30 reszt – pochodzą zarówno z naturalnych białek, jak i są syntetyzowane biomimetycznie, i pełnią w skórze kluczowe role sygnałowe. W kontekście działania na skórę peptydy sygnałowe aktywują fibroblasty, zwiększając produkcję kolagenu, elastyny, fibryonektyny i glikozaminoglikanów, co wspomaga naprawę macierzy zewnątrzkomórkowej i przeciwdziała starzeniu skóry. Peptydy działają wieloaspektowo, niektóre rodzaje mogą hamować aktywność tyrozynazy i blokować ścieżki melanogenezy, zmniejszając produkcję melaniny i powstawanie przebarwień, podczas gdy inne wspomagają syntezę kwasu hialuronowego oraz aktywują rodzinę akwaporyn, co zwiększa transport wody w skórze i ogranicza jej utratę [28,29].

Surfaktanty oparte na aminokwasach

Surfaktanty aminokwasowe to związki powierzchniowo czynne, w których fragment aminokwasowy połączony jest z hydrofobowym łańcuchem alkilowym. Naturalnie występujące amino-surfaktanty określane sá jako lipopeptydy. Lipopeptydy to związki o niskiej masie cząsteczkowej, zazwyczaj produkowane przez bakterie z rodzaju Bacillus. Klasa ta dzieli się dalej na trzy podklasy: surfaktyny, ituryny i fengycyny. Nie wszystkie lipopeptydy produkowane przez Bacillus są powszechnie stosowane w kosmetykach. W praktyce głównie wykorzystuje się surfaktyny, ponieważ mają silne właściwości powierzchniowo-czynne, są dobrze tolerowane przez skórę, działają antybakteryjnie i mogą pełnić rolę naturalnych emulgatorów i środków myjących w kosmetykach [30].

Aminokwasowe surfaktanty (AAS) mogą być również syntetyzowane przy użyciu aminokwasów kwasowych, zasadowych i obojętnych. Do najczęściej stosowanych aminokwasów należą kwas glutaminowy, seryna, prolina, kwas asparaginowy, glicyna, arginina, alanina, leucyna oraz hydrolizaty białek. Powstają zwykle z odnawialnych surowców, takich jak aminokwasy i oleje roślinne, dzięki czemu są biodegradowalne i przyjazne środowisku [30]. Przykładami aminokwasowych surfaktantów stosowanych w kosmetykach są [30]:

• Kationowe: Cocoyl Arginine Ethyl Ester, PCA Ethyl Cocoyl Arginate

• Anionowe: Sodium Lauroyl Sarcosinate, Sodium Cocoyl Sarcosinate, Sodium Myristoyl Sarcosinate, Sodium Cocoyl Glutamate, Sodium Myristoyl Glutamate, Sodium Stearoyl Glutamate, Sodium Cocoyl Glycinate, Sodium Lauroyl Glycinate, Potassium Cocoyl Glycinate , Cocoyl Proline.

• Amfoteryczne: Lauroyl Lysine, Lauroyl Arginine

• Niejonowe: etoksylowane estry i amidy L-fenyloalaniny i L-leucyny.

• Pochodzenia roślinnego: Undecylenoyl Oat Amino Acids, Sodium Lauroyl Oat Amino Acids, Sodium Cocoyl Wheat Amino Acids, Potassium Abietoyl Hydrolyzed Soy Protein, Sodium Cocoyl Hydrolyzed Pea Protein, Potassium Cocoyl Hydrolyzed Soy Protein, Sodium Cocoyl Hydrolyzed Wheat Protein.

W porównaniu z tradycyjnymi surfaktantami cechują się niską toksycznością, łagodnym działaniem na skórę i dobrą zgodnością z jej barierą hydrolipidową. Ich wysoka aktywność powierzchniowa, dobra rozpuszczalność w wodzie oraz niska wartość krytycznego stężenia micelarnego (CMC) sprawiają, że skutecznie oczyszczają i emulgują, nie powodując podrażnień. Dzięki temu surfaktanty aminokwasowe są coraz częściej stosowane w nowoczesnych, delikatnych formułach kosmetycznych, zwłaszcza w produktach myjących i pielęgnacyjnych przeznaczonych do skóry wrażliwej [30].

Skinmimetic Structures – emulsje lamelarne

Struktura formulacji kosmetycznej jest równie ważna jak skład. Emulsje lamelarne, znane również jako „skinmimetic structures” (strukturą identyczne z barierą skóry), to nowoczesne formulacje kosmetyczne, których struktura lipidowa odwzorowuje warstwową organizację lipidów naturalnej warstwy rogowej skóry. W przeciwieństwie do klasycznych emulsji typu O/W, emulsje lamelarne posiadają uporządkowane ułożenie lipidów w postaci cienkich warstw, tzw. lamelli, co można bezpośrednio zaobserwować pod mikroskopem elektronowym i technikami obrazowania liposomalnego. Dzięki tej strukturze lipidy emulsji mogą ściśle integrować się z lipidową barierą skóry, tworząc film ochronny o właściwościach zbliżonych do naturalnej bariery [32].

Badania wykazały, że stosowanie emulsji lamelarnych znacząco wpływa na funkcję bariery skóry. Regularne aplikacje prowadzą do zmniejszenia transepidermalnej utraty wody (TEWL), poprawy nawilżenia warstwy rogowej oraz odbudowy naturalnej struktury lipidów SC, w tym ceramidów i wolnych kwasów tłuszczowych [32]. Emulsje te sprzyjają również przywracaniu równowagi fizjologicznej po uszkodzeniach bariery, co jest szczególnie istotne w przypadku skóry suchej, wrażliwej czy po naruszeniu mechaniczno-chemicznym. W modelach klinicznych wykazano, że emulsje lamelarne przyspieszają regenerację bariery po eksperymentalnym uszkodzeniu SC, zapewniając długotrwałe nawilżenie i ochronę [34].

A. Struktura lamelarna lipidów skóry (mikroskop elektronowy)
B. Struktura lamelarna emulsji lamelarnej (mikroskop elektronowy)
C. Krzyż maltański lipidów skóry (mikroskop z polaryzacją krzyżową)
D. Krzyż maltański emulsji lamelarnej (mikroskop z polaryzacją
krzyżową)

Dodatkową zaletą emulsji lamelarnych jest zwiększenie biodostępności składników aktywnych. Dzięki uporządkowanej strukturze lipidowej substancje czynne łatwiej wnikają i pozostają w warstwie rogowej, co przekłada się na lepszą skuteczność kosmetyczną preparatów. Emulsje lamelarne wykazują także wyższą biokompatybilność w porównaniu do klasycznych formulacji, co redukuje ryzyko podrażnień i wspiera naturalną funkcję ochronną skóry [32].

Podsumowując, emulsje lamelarne łączą w sobie właściwości ochronne i regeneracyjne dzięki wiernemu odwzorowaniu struktury lipidów skóry. Mogą być stosowane zarówno w codziennej pielęgnacji skóry suchej i wrażliwej, jak i w preparatach leczniczych wspierających odbudowę bariery skórnej, zwiększając nawilżenie, poprawiając funkcję ochronną, integrując składniki aktywne oraz przywracając równowagę fizjologiczną skóry [32,34].

O roli pH skóry

Acid mantle to cienka, lekko kwaśna warstwa na powierzchni skóry, składająca się z sebum, lipidów naskórka i naturalnych czynników nawilżających (NMF). Utrzymanie kwaśnego środowiska w warstwie rogowej (SC) jest kluczowe dla prawidłowego funkcjonowania skóry. Szczególnie istotną rolę w zakwaszaniu SC odgrywają wolne kwasy tłuszczowe powstające w wyniku aktywności fosfolipaz, przy czym NMF również wspierają utrzymanie odpowiedniego pH. Współdziałanie tych składników zapewnia stopniowe, fizjologicznie istotne zakwaszanie SC w kierunku powierzchni skóry. pH bezpośrednio reguluje formowanie bariery i homeostazę skóry – jego odchylenia od naturalnego zakresu (4,5–5,5) prowadzą do osłabienia integralności i spójności SC, między innymi przez nieprawidłową aktywację proteaz serynowych odpowiedzialnych za złuszczanie naskórka [4].

Ciekawym odkryciem naukowców S. Friberga i współpracowników było opracowanie modelu lipidowego warstwy rogowej i analiza wpływu poszczególnych składników na strukturę lamelarną. Pierwszym zaskoczeniem było to, że po zmieszaniu modelowych lipidów z wodą nie powstała struktura lamelarna. Dopiero dostosowanie pH mieszaniny do wartości charakterystycznej dla skóry (fizjologiczne pH) umożliwiło powstanie prawidłowych struktur lamelarnych [36].

Utrzymanie fizjologicznego pH w produktach pielęgnacyjnych opartych na skin-identical ingredients pozwala składnikom działać synergicznie, wzmacnia barierę ochronną i sprzyja zachowaniu równowagi mikrobiomu skóry.

Wsparcie dla mikrobiomu

Ludzka skóra pełni funkcję ochronnej bariery przed patogenami zewnętrznymi i stanowi siedlisko zróżnicowanego mikrobiomu, obejmującego bakterie, grzyby, wirusy oraz archeony. Zaburzenia tego mikrobiomu mogą wpływać na funkcjonowanie układu odpornościowego, prowadząc do stanów zapalnych i chorób autoimmunologicznych [37].

Istotną rolę w utrzymaniu równowagi mikrobiologicznej odgrywa pH skóry, które bezpośrednio wpływa na skład i aktywność mikrobioty. Kosmetyczne produkty pielęgnacyjne wchodzą w interakcje zarówno z mikrobiomem, jak i z pH skóry, wspierając lub zakłócając tę równowagę. Badania wskazują, że preparaty o niefizjologicznym pH mogą zaburzać mikrobiotę, a ich powtarzalne lub długotrwałe stosowanie może osłabiać zdolność skóry do przywracania prawidłowego pH, przedłużając tym samym negatywne skutki dla mikrobiomu [37]. Badanie kliniczne przeprowadzone przez Schulte to Brinke i współpracowników wykazało, że kosmetyki o pH ≤ 4,5 mogą normalizować lub zakwaszać powierzchnię skóry, wywierając korzystny wpływ na jej nawilżenie i funkcję barierową po czterotygodniowym stosowaniu [38].

Mikrobiom skórny jest również ściśle powiązany z lipidami skóry, które modulują jego skład i aktywność. Wolne kwasy tłuszczowe, takie jak kwasy oleinowy i linolowy, wykazują naturalne działanie przeciwbakteryjne, hamując rozwój patogenów, podczas gdy ceramidy wspierają kolonizację korzystnych mikroorganizmów i utrzymują integralność bariery skórnej. Cholesterol może pełnić funkcję substratu dla mikroorganizmów i wykazywać działanie przeciwbakteryjne. Zmiany w składzie lipidów, np. spadek wolnych kwasów tłuszczowych lub nadmiar sebum, sprzyjają proliferacji patogenów, takich jak Staphylococcus aureus czy Cutibacterium acnes. Mikroorganizmy skóry aktywnie oddziałują na lipidy: Cutibacterium acnes rozkłada trójglicerydy do wolnych kwasów tłuszczowych i wydziela substancje antybakteryjne, a gatunki Corynebacterium i S. epidermidis wytwarzają krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe hamujące wzrost patogenów. Antyoksydanty, takie jak witaminy E i C, chronią lipidy skóry i sprzyjają korzystnej mikrobiocie [39].

Kolejnym elementem wspierającym mikroflorę skóry są probiotyki i postbiotyki, które mogą przywracać równowagę mikrobioty, modulować stany zapalne oraz wspierać funkcjonowanie bariery skórnej [39].

TwinSkin, pielęgnacja, która przemawia językiem Twojej skóry

Produkty marki TwinSkin stanowią przykład biomimetycznego podejścia do pielęgnacji, opartego na naśladowaniu naturalnych procesów zachodzących w skórze.

Kremy i emulsje TwinSkin zawierają składniki identyczne ze skórą – elementy NMF oraz kluczowe lipidy naskórkowe – a ich formuły opierają się na lamelarnym układzie lipidowym, co potwierdzono na zdjęciach mikroskopowych preparatu Skinmimetic Moisture Essence (Zdj. 2).

Dzięki temu połączeniu preparaty te efektywnie naśladują naturalną strukturę skóry, zapewniając długotrwałe nawilżenie i wsparcie funkcji bariery, co potwierdzono w badaniach aparaturowych in-vivo [35, Wykres 1].

Formuły TwinSkin zostały opracowane tak, aby odpowiadały fizjologicznemu pH skóry, wspierając jej naturalne procesy regeneracyjne i mikrobiologiczne. Badania in vivo potwierdziły, że produkty skutecznie obniżają pH skóry do poziomu naturalnego, wspomagając odbudowę bariery hydrolipidowej, utrzymanie prawidłowej mikroflory oraz długotrwałe nawilżenie i komfort [Wykres 2].

Dodatkowo w produktach Twin Skin zastosowano ekstrakt z fermentowanej mąki żytniej, który wykazuje liczne korzystne właściwości, takie jak wzrost produkcji NMF i poprawa nawilżenia skóry, regulacja procesów złuszczania oraz wsparcie dla mikrobiomu i ochrona przed patogenami. Esencja ta powstaje w wyniku fermentacji zakwasu żytniego i jest niezwykle bogata w metabolity fermentacyjne. Zawiera niezbędne aminokwasy – m.in. serynę, prolinę, glicynę, alaninę, walinę, leucynę, tyrozynę, lizynę i argininę – oraz witaminy (E, B1, B2, B6, niacynamid), polisacharydy (beta-glukan), kwasy organiczne (mlekowy, jabłkowy, octowy), białka komórkowe i enzymy. Dzięki temu ekstrakt wspiera funkcje skóry, wzmacnia jej barierę ochronną i sprzyja utrzymaniu równowagi mikrobiomu [40].

Produkty TwinSkin łączą wszystkie te elementy w spójną koncepcję pielęgnacji biomimetycznej– wykorzystują składniki składniki identyczne ze skórą, lamelarne struktury lipidowe, utrzymują fizjologiczne pH skóry oraz wzbogacają formuły o postbiotyczne biofermenty. Takie połączenie działa korzystnie na mikrobiom skóry, co zostało potwierdzone odpowiednimi badaniami. W badaniach wykazano, że formuły te są przyjazne dla mikrobiomu – nie zaburzają naturalnej różnorodności drobnoustrojów, a wręcz wspierają ich równowagę, przyczyniając się do poprawy ogólnego balansu biologicznego skóry [41].

TwinSkin pokazuje, że biomimetyczna pielęgnacja to nie tylko teoria – to praktyczne działanie, które harmonijnie wspiera naturalne procesy skóry, poprawia jej kondycję i zapewnia zdrowy, promienny wygląd każdego dnia.