無創(chuàng)性皮膚屏障功能檢測技術(shù)在皮膚病中的應(yīng)用

郭君怡

（廣東醫(yī)科大學(xué)，廣東 湛江 524023）

0 引言

皮膚是覆蓋于人體表的最大的器官，對機(jī)體正常生理功能的維持有著重要意義。皮膚屏障在廣義上包括物理屏障、色素屏障、神經(jīng)屏障、免疫屏障。狹義主要指物理性屏障。物理性屏障由多層角質(zhì)形成細(xì)胞夾以脂質(zhì)基質(zhì)的“磚墻結(jié)構(gòu)”構(gòu)成，可以防止機(jī)體水分的丟失，以及抵御外界有害物質(zhì)的侵襲。皮膚屏障的受損使角質(zhì)層含水量減少，而經(jīng)皮失水（transepidermal waterloss，TEWL）增多，繼而降低了角質(zhì)細(xì)胞間的黏附力，皮膚隨之出現(xiàn)干燥、脫屑及敏感等一系列癥狀，許多皮膚病的發(fā)生也與皮膚屏障的受損密切相關(guān)[1]。因而皮膚屏障的保護(hù)和修護(hù)是當(dāng)今治療皮膚疾病的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的病理有創(chuàng)檢測技術(shù)雖診斷價(jià)值較高，但是也可能加重皮損；通過肉眼評估皮膚過于主觀，診斷不夠準(zhǔn)確[2]。因此通過機(jī)器進(jìn)行無創(chuàng)性的客觀的皮膚屏障功能檢測對于臨床診治皮膚疾病顯得格外重要。目前可以通過檢測經(jīng)皮失水、PH、角質(zhì)層含水量、皮脂含量等對皮膚屏障進(jìn)行評估。本文將對無創(chuàng)性皮膚屏障檢測技術(shù)在皮膚病中的應(yīng)用概述如下。

1 皮膚屏障相關(guān)結(jié)構(gòu)

1.1 角質(zhì)層與角質(zhì)形成細(xì)胞

角質(zhì)層類似于磚和灰泥砌成的墻，其由堅(jiān)硬的砌塊（單個(gè)角質(zhì)細(xì)胞）和填滿空間的灰泥（角質(zhì)細(xì)胞間脂質(zhì)）粘在一起組成。正常表皮的屏障功能取決于其“磚”和“漿”的質(zhì)量。表皮屏障的構(gòu)建是在基底角質(zhì)形成細(xì)胞的復(fù)雜終末分化過程中形成的，以形成扁平的角質(zhì)化細(xì)胞后脫落而終止。細(xì)胞不斷向上移行，細(xì)胞核、細(xì)胞器消失，蛋白質(zhì)特異表達(dá)[3]。每個(gè)角質(zhì)細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)充滿由張力細(xì)絲和均質(zhì)物質(zhì)緊密結(jié)合的角蛋白絲組成，角質(zhì)層內(nèi)細(xì)胞膜間也發(fā)生廣泛交聯(lián)，形成不溶性堅(jiān)韌的角質(zhì)化細(xì)胞包膜（CE），這種結(jié)構(gòu)是皮膚屏障的基礎(chǔ)，直接影響皮膚的水分含量，此結(jié)構(gòu)功能紊亂會(huì)引發(fā)多種干燥性皮膚疾病。

1.2 脂質(zhì)

人的皮膚是一個(gè)大的器官，保護(hù)人體免受外界刺激影響，而皮膚脂質(zhì)是維持這一屏障功能最重要的化合物之一。皮膚脂質(zhì)是指“磚墻結(jié)構(gòu)”中的“灰漿”，與“磚塊（角質(zhì)細(xì)胞和蛋白質(zhì)）”協(xié)同作用，共同作為物理屏障抵御外部刺激。表皮脂質(zhì)主要來源于角質(zhì)形成細(xì)胞及皮脂腺[4]。來源于皮脂腺的脂質(zhì)本身對角質(zhì)層含水量沒有明顯影響。來源于角質(zhì)形成細(xì)胞的脂質(zhì)，含量最多的是神經(jīng)酰胺，其余還包含膽固醇、自由脂肪酸及極少量的磷脂。這些來源于角質(zhì)形成細(xì)胞的脂質(zhì)由顆粒層的板層小體分泌到角質(zhì)細(xì)胞間，然后形成復(fù)層板層膜樣結(jié)構(gòu)[5]。這類脂質(zhì)具有防止水分丟失、屏障修復(fù)、維持皮膚酸性環(huán)境等重要作用，并參與角質(zhì)形成細(xì)胞的角化、增殖和分化過程，同時(shí)作為物質(zhì)進(jìn)出皮膚時(shí)跨域的機(jī)械和通透屏障，是皮膚維持正常生理的重要保水劑。因此脂質(zhì)是健康皮膚屏障的重要成分，當(dāng)脂質(zhì)成分或代謝過程出現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)導(dǎo)致皮膚屏障功能受損，嚴(yán)重時(shí)可發(fā)生皮膚疾病。

2 與皮膚屏障功能相關(guān)的參數(shù)

2.1 經(jīng)皮失水量

近年來，各種屏障功能研究方法層出不窮。使用非侵入性方法對經(jīng)表皮水分流失（TEWL）進(jìn)行測量已經(jīng)成為評估皮膚屏障功能的最可靠方法之一。TEWL作為皮膚屏障功能的重要評估指標(biāo)，代表從皮膚表面蒸發(fā)的水分量。由于各個(gè)解剖部位的皮膚構(gòu)造的不同，尤其是表皮和它的角質(zhì)層厚度以及汗腺分布的差異，導(dǎo)致TEWL值的差異性[6]。此外還受出汗量、皮膚表面溫度、個(gè)體異質(zhì)性、空氣對流、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度和儀器等影響[7]。一般來說，TEWL值越高，表示經(jīng)表皮失水越多，角質(zhì)層的屏障功能越差。

目前使用最廣泛的技術(shù)是開放式腔室方法，將圓柱形探針頂端垂直緊貼于皮膚表面，以保證測試環(huán)境的相對穩(wěn)定[8]。探針中包括兩個(gè)垂直對齊的電容傳感器用以測量相對濕度，兩個(gè)熱敏電阻用以測量溫度，根據(jù)這些測量結(jié)果，結(jié)合Fick擴(kuò)散定律，測算出角質(zhì)層水分由于散失而在角質(zhì)層表面形成的不同兩點(diǎn)之間的水蒸汽壓梯度，進(jìn)而得到經(jīng)表皮蒸發(fā)的水分量。在理想條件下（室溫22-24℃，濕度40%-60%），TEWL可在0和250 g/m2/h之間測量，方差為5%[9]，測試參數(shù)單位為g/（h·m2）。該方法僅限于測量水平表面，因此測試過程中盡量保持測試探頭的垂直穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 角質(zhì)層含水量

角質(zhì)層特殊的磚-墻結(jié)構(gòu)，是皮膚屏障功能的部位所在，與皮膚的水分含量關(guān)系最密切。而在皮膚生理功能活動(dòng)中，角質(zhì)層含水量（stratum corneum hydration，SCH）有重要的調(diào)節(jié)作用。角質(zhì)層水分在健康皮膚中的含量約在10%-20%之間。當(dāng)SCH低于10%時(shí)，角質(zhì)細(xì)胞變得質(zhì)脆易碎，皮膚屏障結(jié)構(gòu)受損從而功能減弱，皮膚開始出現(xiàn)干燥、粗糙等各種問題；高于20%時(shí)皮膚的滲透性增高，皮膚容易遭受外界有害物質(zhì)的侵襲[10]。目前被廣為應(yīng)用的SCH測量方法基于角質(zhì)層的電生理特[11]，操作方便易行，但測量結(jié)果受到諸多因素影響，除了外部環(huán)境的因素，受試者的自身因素，如年齡、性別、種族及測量部位等，都對測量結(jié)果有或多或少的影響。因此就要求我們在進(jìn)行相關(guān)研究時(shí)嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，盡量減少誤差。

2.3 皮脂含量

皮膚脂質(zhì)具有滋潤皮膚，防止水分流失，抑制細(xì)菌生長等作用，同時(shí)還參與PH形成。皮脂成分的含量、結(jié)構(gòu)或比例的變化，都會(huì)對皮膚屏障功能產(chǎn)生影響。年齡、性別以及環(huán)境等多種因素均會(huì)影響皮脂的分泌水平，Shan Jiang,Taylor E等[12]研究發(fā)現(xiàn)角質(zhì)層脂質(zhì)的含量和構(gòu)成會(huì)隨著年齡增高而降低，人在15-35歲年齡段皮脂分泌率最高，在夏季、人體皮脂腺的分布較為密集的頭面及胸背等處皮脂均有大量分泌。目前最常用的檢測方法是脂帶法，用涂有粘性材料的膠帶粘取皮膚，當(dāng)遇到油類物質(zhì)時(shí)，膠帶透光能力增加，即呈現(xiàn)出與吸收皮脂形狀、大小一致的透光點(diǎn)，再通過圖像分析程序可對皮脂的分泌進(jìn)行定量測定。

2.4 表皮PH值

皮膚分泌的油脂、汗液及CO2等成分共同形成表皮PH值，也是評估皮膚屏障功能的重要指標(biāo)[13]。表皮PH值在表皮屏障穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)和抗菌防御機(jī)制中起著重要作用。一般情況下，皮膚表面為弱酸性，PH值維持在4.5-5.5之間，皮膚表面天然酸性化合物的存在，有利于皮膚屏障功能形成中脂代謝酶的活性；能降低表皮蛋白激酶的活性及增強(qiáng)角質(zhì)層的致密性，從而增強(qiáng)皮膚屏障的保護(hù)功能[14]。皮膚表面PH值受多種內(nèi)源性生理、外源性因素的影響，年齡、種族、性別、解剖位置、皮脂量、接觸肥皂、洗滌劑、化妝品的使用等因素都會(huì)影響皮膚pH值。單玻璃棒測量電路是目前測量皮膚表面pH值最普遍的方法。測試前，在玻璃電極的頂端滴一滴去離子水，確保離子與皮膚接觸。如果將皮膚表面pH值測量與其他皮膚屏障功能測量（如皮膚經(jīng)皮水分流失和皮膚水化）結(jié)合起來記錄，則應(yīng)最后測量皮膚表面PH值，因?yàn)闇y量皮膚PH值時(shí)所使用的水會(huì)影響其他數(shù)據(jù)記錄[15]。

3 無創(chuàng)檢測皮膚屏障功能技術(shù)在臨床中的應(yīng)用

3.1 TEWL、SCH在臨床中的應(yīng)用

SCH與TEWL均對皮膚生理功能有重要的調(diào)節(jié)作用，共同反映了皮膚的保濕能力。較低的TEWL值表明皮膚完整，功能完全，TEWL的增加通常被認(rèn)為是皮膚屏障紊亂或破壞的征象[16-17]。這是由于皮膚失水增加造成的屏障受損，且損傷程度與失水量呈正相關(guān)。較低的SCH值代表皮膚干燥或脫水，皮膚水分不足會(huì)導(dǎo)致皮膚彈性下降，出現(xiàn)剝落和開裂。這類屏障功能受損的皮膚對外界刺激的抵御效果較差。臨床上干燥性皮膚病多伴有表皮通透屏障功能降低，如特應(yīng)性皮炎、魚鱗病、銀屑病、濕疹、接觸性皮炎等TEWL值增高[18]，角質(zhì)層含水量降低。臨床及科研工作中，我們常通過對皮膚SCH、TEWL的檢測，間接觀察皮膚生理狀態(tài)，同時(shí)還可以應(yīng)用此技術(shù)對臨床藥物的療效以及化妝品的保濕功效進(jìn)行評估。通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)SCH，減少TEWL有利于延緩皮膚老化和防治某些皮膚病[19]。

3.2 皮脂含量在臨床中的應(yīng)用

一般認(rèn)為，皮脂含量越低，TEWL越高，因而臨床上許多干燥性皮膚病，如銀屑病、特應(yīng)性皮炎、魚鱗病等患者的皮脂含量往往較正常降低[20]。老年人由于皮脂腺萎縮，皮脂分泌減少，皮膚常出現(xiàn)干燥、粗糙。脂質(zhì)常作為添加劑在化妝品中發(fā)揮保濕作用。在皮膚屏障功能受損的情況下，外源性增加皮膚脂質(zhì)含量有助于恢復(fù)皮膚屏障功能[21]。因此，臨床上皮脂含量可用來評價(jià)化妝品的保濕功效。而皮脂過度溢出，皮膚油膩，容易伴發(fā)痤瘡、酒糟鼻、脂溢性皮炎等疾病。臨床上常通過檢測皮脂含量來評估激光治療后控油效果及皮膚屏障修復(fù)狀況[22]。

3.3 PH值對皮膚屏障功能的影響

一般來說，皮膚表面的微弱酸性環(huán)境為脂質(zhì)以及酶的正常功能提供了最佳條件。適宜的PH值對維持角質(zhì)層的完整性以及穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)十分重要。因此PH值測定一定程度上可以反映皮膚的生理狀況。通常，干燥性、瘙癢性、老年性以及炎癥性皮膚病，如特應(yīng)性皮炎、魚鱗病、酒渣鼻和痤瘡、刺激性接觸性皮炎等患者的皮膚PH值偏高[23]。PH值升高，提示屏障功能受損。這些皮膚狀況可以通過局部使用酸性制劑使PH值正常化。臨床上若要評價(jià)護(hù)膚品、洗滌用品對皮膚屏障的影響，可以通過測定PH值來獲得信息，這對研發(fā)及使用適合、效果更顯著的產(chǎn)品有重要的指導(dǎo)意義[24]。

4 結(jié)論

皮膚屏障在維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境方面具有重要的意義，同時(shí)其為機(jī)體提供了良好的保護(hù)，以抵御惡劣的外部環(huán)境和外來物質(zhì)刺激。當(dāng)皮膚屏障出現(xiàn)缺陷，會(huì)導(dǎo)致皮膚出現(xiàn)干燥、脫屑、瘙癢等一系列癥狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起多種皮膚病。既往已有較多研究證明，許多皮膚疾病伴有皮膚屏障功能的受損，如特應(yīng)性皮炎、魚鱗病、銀屑病、玫瑰痤瘡、濕疹等[25-26]。因此，擁有完整的皮膚屏障是機(jī)體健康的基礎(chǔ)保障。而保衛(wèi)皮膚屏障將成為皮膚科醫(yī)生一大重任。皮膚屏障功能的客觀化、量化在臨床及科研工作中，因而顯得尤為重要，通過對皮膚屏障功能相關(guān)參數(shù)、指標(biāo)的檢測，我們能及時(shí)掌握皮膚狀態(tài)、疾病發(fā)展和治療效果等。近年來人們對皮膚美容的需求日益增長，美容醫(yī)學(xué)興盛發(fā)展，通過檢測這些指標(biāo)，化妝品、護(hù)膚品安全性及功效性得以客觀、準(zhǔn)確評估，這對于科學(xué)研發(fā)及臨床使用具有關(guān)鍵意義。今后無創(chuàng)性皮膚屏障功能檢測技術(shù)勢必成為臨床疾病診治、工業(yè)研發(fā)測評、日常美容評定的金牌利器。該項(xiàng)技術(shù)受個(gè)體差異、環(huán)境因素、檢測水平等多方面的影響，因此要求我們評估皮膚屏障功能時(shí)，對這些可變因素加以考慮，并且結(jié)合多項(xiàng)參數(shù)綜合分析，方可獲得更加準(zhǔn)確、客觀、完整的信息。