Добавил:
kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

4 курс / Дерматовенерология / Клиническая_дерматология_и_венерология_2019_03

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
23.03.2024
Размер:
11.07 Mб
Скачать

В помощь практическому врачу Guidelines for practitioner

В настоящее время имеются научные доказа-

ганеллы, что в результате обусловливает уплощение

тельства о генетически детерминированных на-

клеток, связанных между собой прослойкой липи-

рушениях барьерных свойств кожи, что облегчает

дов, обеспечивающей дополнительный не проница-

проникновение аллергенов в глубь кожи, повышает

емый для воды барьер (см. рисунок, б, в) [1, 2].

склонность к воздействию раздражающих факторов

Одним из наиболее важных белков, участвующих

и, в конечном итоге, способствует воспалению. Де-

и регулирующих ороговение, является филаггрин.

фицит филаггрина — наиболее изученная аномалия,

В процессе дифференцировки кератиноцитов в кор-

в результате которой возрастает трансэпидермаль-

неоциты филаггрин формируется из предшественни-

ная потеря воды (ТЭПВ). Помимо этого, дефицит

ка белка — профилаггрина, который сохраняется в

межклеточных липидов в роговом слое и нарушен-

кератогиалиновых гранулах. Высвобождение и мо-

ное соотношение между холестерином, незамени-

дификация профилаггрина в филаггрин вызывают

мыми жирными кислотами и церамидами усиливает

агрегацию кератиновых филаментов и гибель клеток.

ТЭПВ, что обусловливает образование эпидермаль-

Мутации в гене филаггрина часто выявляют у боль-

ных микротрещин. Нарушение целостности барьер-

ных при АтД, астме и других дерматологических за-

ного слоя кожи ведет к нарушению метаболизма ко-

болеваниях [3, 4].

жи и воспалению, что является ключевым промежу-

Поверхностный слой эпидермиса состоит уже

точным звеном патогенеза атопического дерматита

из частиц, которые постепенно отшелушиваются

(АтД) и ряда других дерматологических заболеваний.

(см. рисунок, г). Для удержания чешуек вместе и со-

Базовым элементом терапии АтД, помимо устране-

хранения целостности барьера кожа вырабатывает

ния контакта со специфическими и неспецифиче-

липидный клей, состоящий преимущественно из

скими провоцирующими факторами, является вос-

церамидов.

становление нарушенной барьерной функции ко-

Церамиды и другие липиды рогового слоя

жи путем применения топических гидратирующих

и защитных средств. Наружное применение смяг-

Липидная прослойка между «мертвыми» клет-

чающих средств — одна из важных стратегий лече-

ками состоит на 50% из молекул, называемых це-

ния АтД и многих других дерматозов для восстанов-

рамидами, на 30% из холестерина, 20% составля-

ления барьерной функции кожи.

ют свободные жирные кислоты (СЖК; в том числе

Структура и свойства кожи

омега-3, -6, -9), а также ферменты (протеазы, фос-

фатазы, глюкозидазы, липазы), а также белки (кор-

Кожа — самый большой орган человека; ее масса

неодесмозин, катепсин D). Мембрана ламеллярных

составляет 11—15% от массы тела. Кожа обеспечива-

телец имеет контакт с аппаратом Гольджи [5]. Ли-

ет несколько важнейших функций: является барье-

пиды ламеллярных телец (ЛТ) рогового слоя значи-

ром, отделяющим окружающую среду от внутренней;

тельно отличаются от липидов мембран живых кле-

защищает от механических, тепловых, химических

ток. В них содержатся фосфолипиды и сфинголи-

повреждений; регулирует количество воды в орга-

пиды, из которых под действием фосфолипазы А2 и

низме; обеспечивает осязание; защищает от инвазии

бета-глюкоцереброзидазы синтезируются церамиды.

патогенов, обеспечивает персистенцию симбиотиче-

Структурно церамид состоит из двух молекул:

ских микроорганизмов; помогает вырабатывать ви-

сфингозидного полярного основания и жирной ги-

тамин D и ряд гормонов.

дрофобной кислоты, соединенных амидной связью

Кожа состоит из слоев эпидермиса, дермы и под-

(см. рисунок, д).

кожной жировой клетчатки (см. рисунок, а). Дерма

Сфингозид через систему мембран аппарата

пронизана потовыми и жировыми железами и по-

Гольджи связан с клетками рогового слоя; жирные

рами, сосудами, нервными волокнами и волосяны-

кислоты заполняют межклеточное пространство пер-

ми мешочками. Эпидермис состоит из многослой-

пендикулярно пластам клеток (см. рисунок, е, ж).

ного ороговевающего эпителия, представленного

Красной линией отмечено расположение липидов

кератиноцитами. Верхний слой формируют «мерт-

между слоями клеток. Церамиды в области полярной

вые» клетки (роговой слой), называемые корнеоци-

части, прикрепленной к «мертвым» кератиноцитам,

тами. Формирование рогового слоя обеспечивается

формируют малоподвижную псевдокристаллическую

дифференцировкой и гибелью кератиноцитов верх-

решетку; средняя часть липидной прослойки обра-

него слоя по типу апоптоза, называемой ороговени-

зована хвостами жирных кислот, имеющих меньший

ем (cornification). В процессе ороговения в керати-

объем, чем сфингозиды, что обеспечивает их боль-

ноцитах включается синтез ряда белков (кератины,

шую подвижность. Между ними пространство запол-

лорикрин, инволюкрин, филаггрин); уплотняется

няется холестерином и СЖК, не связанными с цера-

мембрана клеток; агрегируют промежуточные кера-

мидами, что обеспечивает текучесть (см. рисунок,

тиновые филаменты; высвобождаются во внеклеточ-

е, ж) среднего пласта липидов. Таким образом, цера-

ное пространство липиды и белки в составе ламел-

миды обеспечивают плотность рогового слоя, а сред-

лярных телец (тельца Одланда); выбрасываются ор-

няя зона обеспечивает его эластичность.

Russian Journal of Clinical Dermatology and Venereology 2019, vol. 18, no. 3

361

В помощь практическому врачу

Guidelines for practitioner

 

 

 

 

Структура кожи.

а — тонкий слой кератиноцитов (эпидермис), дерма и подкожная жировая клетчатка, составляющие основную массу кожи; б, в — кератиноциты в процессе дифференцировки уплощаются и формируют роговой слой, состоящий из мертвых клеток; г — слущивание верхнего слоя; д, е, ж — кератиноциты шиповатого слоя вырабатывают липидную смазку, состоящую из молекул церамидов, холестерина и СЖК (в том числе омега-3, -6, -9), для удержания клеток рогового слоя.

Примечание. Церамиды в области полярной части, прикрепленной к мертвым кератиноцитам, формируют малоподвижную псевдокристаллическую решетку; средняя часть липидной прослойки формируется хвостами жирных кислот и холестерином и имеет текучесть (зона текучести отмечена линиями), что обеспечивает эластичность рогового слоя.

Skin structure.

a — a thin layer of keratinocytes (epidermis), dermis and subcutaneous adipose tissue, constituting the bulk of the skin; b, c — the keratinocytes in the process of differentiation are flattened and form the stratum corneum, consisting of dead cells; d — sloughing of the upper layer; e, f, g — the spinous layer keratinocytes produce lipid lubrication of molecules, ceramides, cholesterol and free fatty acids (including omega -3, -6 and -9), to hold the cells of the stratum corneum.

Анализ структуры церамидов методом обра-

гозиновой полярной части и жирных кислот с раз-

щенно-фазовой жидкостной хроматографии в со-

ным числом атомов углерода (см. таблицу). В настоя-

четании с квадрупольной времяпролетной масс-

щий момент используют буквенную номенклатуру

спектрометрией высокого разрешения показал, что

церамидов, где сфингозин обозначается S, фито-

вариантов комбинаций сфингозинов с жирными

сфингозин — Р, 6-гидроксисфингозин — Н и диги-

кислотами может быть более 1000 [6, 7]. В целом це-

дросфингозин — dS (см. таблицу). Жирные кислоты,

рамиды получаются комбинацией вариантов сфин-

выявленные в составе церамидов, также представле-

Строительные блоки церамидов рогового слоя кожи млекопитающих The building blocks of ceramides of the stratum corneum of mammals

Жирные кислоты

Негидроксилированная

Этерифицированный

α-Гидроксил (А)

ω-Гидроксил (O)

кислота (N)

ω-гидроксил (ЕО)

 

 

 

 

 

 

 

 

Дигидросфингозин (dS)

Церамид 10, NdS

EOdS

Церамид 11, AdS

OdS

Сфингозин (S)

Церамид 2, NS

Церамид 1, EOS

Церамид 5, AS

OS

Фитосфингозин (P)

Церамид 3, NP

Церамид 9, EOP

Церамид 6, AP

OP

6-гидроксисфингозин (Н)

Церамид 8, NH

Церамид 4, EOH

Церамид 7, AH

OH

362

Клиническая дерматология и венерология 2019, т. 18, № 3

В помощь практическому врачу

Guidelines for practitioner

ны четырьмя типами: кислоты, не содержащие гидроксил в α позиции (N), содержащие гидроксил в положении α или ω атома углерода (А и О соответственно) и этерифицированный гидроксил в положении ω (ЕО), что в сумме дает 16 классов церамидов. В каждом классе длина хвоста жирной кислоты может быть различной.

Синтез церамидов

В состав церамидов чаще всего входят длинноцепочечные насыщенные жирные кислоты, содержащие от 14 до 26 атомов углерода. Церамиды в организме образуются тремя различными путями, а именно синтезируются de novo в эндоплазматическом ретикулуме клеток из серина и пальмитата в результате гидролиза сфингомиелинидазой сфингомиелина, являющегося составной частью клеточных мембран, и из остаточного сфингозина [8]. Синтез церамидов прямо зависит от количества жировых отложений в организме. Так, уровень сывороточных церамидов С16:0, С18:0, С24:0 и С24:1 достоверно повышен у людей с ожирением [8].

Характеристика липидного состава при заболеваниях

Впервые церамиды были открыты в головном мозге, откуда и получили свое название (cerebrum). Церамиды также являются компонентами липопротеидов крови. Концентрация церамидов в мозге и крови значительно ниже, чем в коже. Изменение количества церамидов в крови часто имеет диагностическое значение, например при болезни Альцгеймера [8—11].

В норме соотношение церамидов, холестерина и СЖК составляет 3:1:1. С возрастом снижается продукция липидов кожи, но соотношение не меняется [12]. При различных метаболических нарушениях концентрация липидов кожи, а также церамидов крови может служить прогностическим и диагностическим маркерами сердечно-сосудистых заболеваний, ожирения, сахарного диабета, инсулинорезистентности и неалкогольной жировой болезни печени [13—16].

При АтД нарушение состава липидов кожи ассоциировано с расстройством синтеза как церамидов, так и СЖК. M. Danso и соавт. [17] показали, что при АтД снижаются количество насыщенных и доля длинноцепочечных (С22—С28) СЖК, а также изменяется баланс церамидов разных классов. Так, повышается доля AS и NS церамидов и снижается доля ЕОН и ОН церамидов. Изменения в составе СЖК и церамидов ассоциированы с нарушением функциональной активности ферментов стеарол CoA десатуразы (церамиды) и элонгазы 1 (СЖК). Аналогичное повышение доли AS и NS церамидов выявляют также у детей с АтД [18].

Нарушение в составе и количестве церамидов кожи наблюдается также при акне. В целом разнообразие церамидов в коже больных не нарушено. Так,

Pappas и соавт. идентифицировали 283 типа церамидов при снижении общего количества липидов и доли NH, AH, EOS и EOH церамидов [19]. При акне (так же, как и при АтД) наблюдают снижение количества длинноцепочечных (>С18) СЖК. Авторы заключили, что NH и AH церамиды наиболее важны для формирования нормального барьера кожи [19].

Имеются ограниченные данные по изменению состава и количества церамидов при псориазе. Показано снижение церамида EOS [20]. В то же время состав церамидов на непораженных псориазом и АтД участках кожи не отличается от такового у здоровых доноров [21]. Данных по составу и количеству церамидов в коже больных розацеа нет. По-видимому, при розацеа липиды кожи находятся в пределах нормы. В большинстве случаев нарушение состава липидов кожи ассоциировано с повышенной ТЭПВ. Имеются ограниченные сведения, что при розацеа ТЭПВ повышается только в области лица, что может являться в большей степени результатом патологического процесса, чем генерализованного дисбаланса липидов кожи [22]. Этими же авторами показано, что при АтД повышенная ТЭПВ является генерализованной.

Компенсаторные механизмы при нарушении барьерной функции эпидермиса

При нарушении эпидермального барьера (травмы, воспаление, аутоиммунные процессы) в течение минут начинаются репаративные процессы. В первую очередь высвобождаются ЛТ из клеточных депо и начинается синтез de novo СЖК, а затем церамидов [23]. При наложении непроницаемой мембраны наблюдается подавление синтеза ЛТ, что препятствует восстановлению эпидермального барьера [24]. Процесс репарации стимулируется изменением градиента кальция в эпидермисе, вызванного локальной потерей воды [25]. Нанесение на кожу топических препаратов, содержащих СЖК, ускоряет восстановление барьерных свойств кожи за счет включения экзогенных СЖК в липидный слой эпидермиса [26]. Аналогичное действие оказывают и синтетические церамиды [27]. Однако в состав топических средств входит несколько компонентов, создающих на коже пленку. В большей степени они служат окклюзивным барьером, помогающим удерживать воду и снижать ТЭПВ, уменьшать зуд и обеспечивать экзогенными липидами и церамидами [28].

Терапия кожи увлажняющими средствами

Известно, что увлажняющие кожу средства оказывают положительный эффект при АтД, акне, псориазе, розацеа и многих других дерматологических заболеваниях. Ряд топических средств оказывает терапевтическое действие, снижая потерю воды, что приводит к частичному восстановлению барьерных свойств эпидермиса [29]. Включение в топические средства аналогов или природных церамидов, хо-

Russian Journal of Clinical Dermatology and Venereology 2019, vol. 18, no. 3

363

В помощь практическому врачу

Guidelines for practitioner

лестерина, омега-3, -6, -9, СЖК позволит ускорить репарацию кожи. Показано, что экзогенные компоненты ЛТ проникают через роговой слой в клетки зернистого слоя эпидермиса; проходят через эндоплазматический ретикулум в сеть аппарата Гольджи, где формируются ЛТ.

Показано, что использование увлажняющих препаратов замедляет прогрессию АтД и снижает тяжесть заболевания [30, 31]. K. Mori и соавт. [30] оценивали эффект геля на основе синтетических церамидов и экстракта эвкалипта в слепом клиническом исследовании 27 больных из Японии с умеренным АтД. Авторы показали, что в сухой летний период использование геля значительно улучшало состояние кожи, снижало покраснение, зуд, улучшало самочувствие больных по сравнению с больными, не использовавшими гель. Аналогичные данные были получены у больных себорейным дерматитом [31]. Этот же состав увлажняющего средства в сочетании с умеренной очисткой лица оказывал достоверный протективный эффект при акне средней тяжести у подростков с сухой и чувствительной кожей [32]. Авторы показали увеличение общего количества церамидов кожи, доли длинноцепочечных церамидов NS и NP в результате обработки кожи.

Использование топических средств, содержащих компоненты ЛТ, позволяет снизить побочные эффекты кортикостероидных препаратов. Так, короткий курс 0,05% клобетазола замедлял регенерацию эпидермального барьера; при одновременном нанесении крема, содержащего СЖК, холестерол и церамиды, снижались побочные эффекты кортикостероида и ускорялась репарация кожи [33]. Аналогичные данные были получены S. Ahn и соавт. [34] в модели на мышах.

Иммуносупрессивные препараты, влияющие на физиологические процессы кожи, подавляют репарацию: так, ингибиторы кальциневрина пимекролимус и такролимус задерживают восстановление барьерной функции и снижают количество липидов в эпидермисе [35]. Использование топических препаратов, включающих физиологические липиды в сочетании с пимекролимусом, улучшает репарацию кожи и состав липидов эпидермиса.

Применение в качестве наружной терапии воспалительных дерматозов комбинации топических кортикостероидов или ингибиторов кальциневрина с препаратами, содержащими физиологические липиды, позволяет улучшить восстановление эпидермального барьера и снизить побочные эффекты противовоспалительных агентов на барьерную функцию кожи.

Участие авторов:

Концепция и дизайн статьи; сбор и обработка материала; написание текста; редактирование — Е.В. Свирщевская, Е.В. Матушевская

В России разработан комбинированный препарат, содержащий 0,1% метилпреднизолона ацепонат и керамиды (Комфодерм К крем, патент 2011120522.15), который позволяет расширить возможности терапии стероидчувствительных дерматозов у взрослых и детей.

На рынке имеется большое количество кремов, содержащих церамиды. Чаще всего в косметические кремы вводятся церамиды NP и EOS, что способствует снижению ТЭПВ. В увлажняющие препараты и терапевтические кремы для лечения псориаза могут добавляться церамиды AP, AS и EOS. В настоящее время в основном используют синтетические церамиды, которые по действию идентичны природным. Несмотря на известное соотношение церамидов, холестерина и СЖК в нормальной коже, применение увлажняющих кремов, содержащих большое количество церамидов разных классов, может быть нецелесообразным. Так, значительный клинический эффект при умеренном АтД получен при использовании крема РС-104 на основе смеси амидов пальмитиновой кислоты, глицирретиновой кислоты и экстракта виноградных косточек [36]. Раннее начало использования эмолентов с церамидами значительно снижает частоту заболеваемости АтД у младенцев из группы риска [37, 38]. Синтетические фитоцерамиды NP и EOP эффективны также при псориазе [39].

Практикующим врачам будет интересна инновационная косметическая линия эмолентной дерматологической косметики Сенсадерм на основе физиологических липидов омега-3, -6, -9, а также препарат комбинированного действия Комфодерм К. Сенсадерм может применяться для увлажнения сухой и атопической кожи взрослых и детей с рождения, обладает благоприятным соотношением цена/качество. С помощью средств линии Сенсадерм можно подобрать оптимальную программу ухода за сухой кожей с учетом индивидуальных потребностей пациента.

Заключение

Эффективная стратегия лечения и профилактики дерматологических заболеваний с помощью кремов, гелей, сывороток с церамидами и физиологическими липидами имеет социоэкономическое значение. Применение смягчающих и увлажняющих средств с физиологическими липидами омега-3, -6, -9 позволит уменьшить явления ксероза, зуда и воспаления, что в свою очередь будет способствовать удлинению продолжительности ремиссии и профилактике обострений у пациентов с дерматологическими заболеваниями.

Authors’ contributions:

The concept and design of the study, Collecting and interpreting the data, Drafting the manuscript, Revising the manuscript — Е.V. Svirshchevskaya, Е.V. Matushevskaya

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interest.

364

Клиническая дерматология и венерология 2019, т. 18, № 3

В помощь практическому врачу

Guidelines for practitioner

ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES

1.Gutowska-Owsiak D, de La Serna JB, Fritzsche M, et al. Orchestrated control of filaggrin-actin scaffolds underpins cornification. Cell Death Dis. 2018;9(4):412.

https://doi.org/10.1038/s41419-018-0407-2

2.Candi E, Schmidt R, Melino G. The cornified envelope: a model of cell death in the skin. Nat Rev Mol Cell Biol. 2005;6:328-340.

3.Moosbrugger-Martinz V, Gruber R, Ladstätter K, et al. Filaggrin null mutations are associated with altered circulating Tregs in atopic dermatitis. J Cell Mol Med. 2018.

https://doi.org/10.1111/jcmm.14031

4.Rasheed Z, Zedan K, Saif GB, et al. Markers of atopic dermatitis, allergic rhinitis and bronchial asthma in pediatric patients: correlation with filaggrin, eosinophil major basic protein and immunoglobulin E. Clin Mol Allergy. 2018;16:23.

https://doi.org/10.1186/s12948-018-0102-y

5.Kalinin A, Marekov LN, Steinert PM. Assembly of the epidermal cornified cell envelope. J Cell Sci. 2001;114(Pt 17):3069-3070.

6.Kindt R, Jorge L, Dumont E, et al. Profiling and characterizing skin ceramides using reversed-phase liquid chromatography-quadrupole time-of-flight mass spectrometry. Anal Chem. 2012;84(1):403-411. https://doi.org/10.1021/ac202646v

7.Garidel P, Fölting B, Schaller I, Kerth A. The microstructure of the stratum corneum lipid barrier: mid-infrared spectroscopic studies of hydrated ceramide:palmitic acid:cholesterol model systems. Biophys Chem. 2010; 150(1-3):144-156.

https://doi.org/10.1016/j.bpc.2010.03.008

8.Aburasayn H, Al Batran R, Ussher JR. Targeting ceramide metabolism in obesity. American Journal of Physiology, Endocrinology and Metabolism.

2016;311:423-435.

9.Petersen MC, Shulman GI. Roles of diacylglycerols and ceramides in hepatic insulin resistance. Trends Pharmacol Sci. 2017;38(7):649-665.

10.Jembrek MJ, Hof Patrick R, Šimić G. Ceramides in Alzheimer’s Disease: Key Mediators of Neuronal Apoptosis Induced by Oxidative Stress and Aβ Accumulation Oxid. Med Cell Longev. 2015;2015:346783.

11.Maldonado-Hernández J, Saldaña-Dávila GE, Piña-Aguero MI, et al. Association between Plasmatic Ceramides Profile and AST/ALT Ratio: C14:0 Ceramide as Predictor of Hepatic Steatosis in Adolescents Independently of Obesity. Can J Gastroenterol Hepatol. 2017;3689375.

12.Laaksonen R, Ekroos K, Sysi-Aho M, et al. Plasma ceramides predict cardiovascular death in patients with stable coronary artery disease and acute coronary syndromes beyond LDL-cholesterol. Eur Heart J. 2016;37(25): 1967-1976.

13.Cha HJ, He C, Zhao H, et al. Intercellular and intracellular functions of ceramides and their metabolites in skin (review). Int J Mol Med. 2016;38(1):16-22. https://doi.org/10.3892/ijmm.2016.2600

22.Darlenski R, Kazandjieva J, Tsankov N, Fluhr JW. Acute irritant threshold correlates with barrier function, skin hydration and contact hypersensitivity in atopic dermatitis and rosacea. Exp Dermatol. 2013;22(11):752-753. https://doi.org/10.1111/exd.12251

23.Menon GK, Feingold KR, Elias PM. Lamellar body secretory response to barrier disruption. J Invest Dermatol. 1992;98(3):279-289.

24.Feingold KR, Elias PM. Role of lipids in the formation and maintenance of the cutaneous permeability barrier. Biochim Biophys Acta. 2014;1841(3):280-294. https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2013.11.007

25.Menon GK, Elias PM, Feingold KR. Integrity of the permeability barrier is crucial for maintenance of the epidermal calcium gradient. Br J Dermatol. 1994;130(2):139-147.

26.Berkers T, van Dijk L, Absalah S, et al. Topically applied fatty acids are elongated before incorporation in the stratum corneum lipid matrix in compromised skin. Exp Dermatol. 2017;1:36-43.

https://doi.org/10.1111/exd.13116

27.Lee SE, Jung MK, Oh SJ, et al. Pseudoceramide stimulates peroxisome pro- liferator-activated receptor-α expression in a murine model of atopic dermatitis: molecular basis underlying the anti-inflammatory effect and the preventive effect against steroid-induced barrier impairment. Arch Dermatol Res. 2015;307(9):781-792.

https://doi.org/10.1007/s00403-015-1584-9

28.Draelos ZD. New treatments for restoring impaired epidermal barrier permeability: skin barrier repair creams. Clin Dermatol. 2012;30(3):345-348. https://doi.org/10.1016/j.clindermatol.2011.08.018

29.Feingold KR, Elias PM. Role of lipids in the formation and maintenance of the cutaneous permeability barrier. Biochim Biophys Acta. 2014;1841(3):280-294. https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2013.11.007

30.Mori K, Seki T, Kaizu K, et al. Efficacy of a moisturizer containing a pseu- do-ceramide and a eucalyptus extract for Japanese patients with mild atopic dermatitis in the summer. J Cosmet Dermatol. 2018. https://doi.org/10.1111/jocd.12735

31.Takagi Y, Ning X, Takahashi A, Ishizaki C, Nishizaka T, Kaizu K, Miyaki M, Yamamuro H, Kawashima M. The efficacy of a pseudo-ceramide and eucalyptus extract containing lotion on dry scalp skin. Clin Cosmet Investig Dermatol. 2018;11:141-148.

https://doi.org/10.2147/CCID.S158428

32.Isoda K, Seki T, Inoue Y, et al. Efficacy of the combined use of a facial cleanser and moisturizers for the care of mild acne patients with sensitive skin. J Dermatol. 2015;42(2):181-188. https://doi.org/10.1111/1346-8138.12720

33.Kao JS, Fluhr JW, Man MQ, et al. Short-term glucocorticoid treatment compromises both permeability barrier homeostasis and stratum corneum integrity: inhibition of epidermal lipid synthesis accounts for functional abnormalities. J Invest Dermatol. 2003;120(3):456-464.

14.van Smeden J, Janssens M, Kaye EC, et al. The importance of free fatty ac34. Ahn SK, Bak HN, Park BD, et al. Effects of a multilamellar emulsion on

id chain length for the skin barrier function in atopic eczema patients. Exp Dermatol. 2014;23(1):45-52.

https://doi.org/10.1111/exd.12293

15.Borodzicz S, Rudnicka L, Mirowska-Guzel D, Cudnoch-Jedrzejewska A. The role of epidermal sphingolipids in dermatologic diseases. Lipids Health Dis. 2016;15:13.

https://doi.org/10.1186/s12944-016-0178-7

glucocorticoid-induced epidermal atrophy and barrier impairment. J Dermatol. 2006;33(2):80-90.

35.Kim M, Jung M, Hong SP, Jeon H, Kim MJ, Cho MY, Lee SH, Man MQ, Elias PM, Choi EH. Topical calcineurin inhibitors compromise stratum corneum integrity, epidermal permeability and antimicrobial barrier function. Exp Dermatol. 2010;19(6):501-510. https://doi.org/10.1111/j.1600-0625.2009.00941.x

16.Iqbal J, Walsh MT, Hammad SM, Hussain MM. Sphingolipids and Lipo36. Draelos ZD, Raymond I. The Efficacy of a Ceramide-based Cream in Mild-

proteins in Health and Metabolic Disorders. Trends Endocrinol Metab. 2017;28(7):506-518.

https://doi.org/10.1016/j.tem.2017.03.005

17.Danso M, Boiten W, van Drongelen V, et al. Altered expression of epidermal lipid bio-synthesis enzymes in atopic dermatitis skin is accompanied by changes in stratum corneum lipid composition. J Dermatol Sci. 2017;88(1):57-66. https://doi.org/10.1016/j.jdermsci.2017.05.005

18.Shen CP, Zhao MT, Jia ZX, Zhang JL, Jiao L, Ma L. Skin Ceramide Profile in Children With Atopic Dermatitis. Dermatitis. 2018;29(4):219-222. https://doi.org/10.1097/DER.0000000000000392

19.Motta S, Monti M, Sesana S, et al. Abnormality of water barrier function in psoriasis. Role of ceramide fractions. Arch Dermatol. 1994;130(4):452-456.

20.Farwanah H, Raith K, Neubert RH, Wohlrab J. Ceramide profiles of the uninvolved skin in atopic dermatitis and psoriasis are comparable to those of healthy skin. Arch Dermatol Res. 2005;296(11):514-521.

21.Elias PM, Wakefield JS, Man MQ. Moisturizers versus Current and NextGeneration Barrier Repair Therapy for the Management of Atopic Dermatitis. Skin Pharmacol Physiol. 2019;32(1):1-7. https://doi.org/10.1159/000493641

to-moderate Atopic Dermatitis. J Clin Aesthet Dermatol. 2018;11(5):30-32.

37.Simpson EL, Chalmers JR, Hanifin JM, et al. Emollient enhancement of the skin barrier from birth offers effective atopic dermatitis prevention.

The Journal of allergy and clinical immunology. 2014;134(4):818-823. Epub 2014/10/06

38.Horimukai K, Morita K, Narita M, et al. Application of moisturizer to neonates prevents development of atopic dermatitis. The Journal of allergy and clinical immunology. 2014;134(4):824-830 e6.

39.Tessema EN, Gebre-Mariam T, Neubert RHH, Wohlrab J. Potential Applications of Phyto-Derived Ceramides in Improving Epidermal Barrier Function. Skin Pharmacol Physiol. 2017;30(3):115-138. https://doi.org/10.1159/000464337

Поступила в редакцию 21.03.19

Received 21.03.19

Принята к печати 22.04.19

Accepted 22.04.19

Russian Journal of Clinical Dermatology and Venereology 2019, vol. 18, no. 3

365

Оптическая диагностика кожи

Optical skin diagnosis

Клиническая дерматология и венерология

Russian Journal of Clinical Dermatology and Venereology =

2019, т. 18, № 3, с. 366-375

Klinicheskaya dermatologiya i venerologiya 2019, vol. 18, no 3, pp. 366-375

https://doi.org/10.17116/klinderma201918031366

https://doi.org/10.17116/klinderma201918031366

3D-оптическая когерентная томография — новый этап в неинвазивном исследовании морфологии кожи

© Г.А. ПЕТРОВА, К.С. ПЕТРОВА, С.В. НЕМИРОВА, А.А. КАРПЕНКО

ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России, Нижний Новгород, Россия

РЕЗЮМЕ

Актуальные тенденции современной медицинской науки связаны с поиском новых неинвазивных методов, позволяющих выполнять

диагностические исследования биотканей и мониторинг изменений, происходящих в процессе терапии, без нанесения дополнительных дефектов кожи, к которым неизбежно приводит биопсия. Методика 3D-оптической когерентной томографии (3D-ОКТ), пред-

ставляя собой оптический аналог эксцизионной биопсии кожи, при этом является неинвазивным высокоразрешающим (10—20 мкм)

методом. В качестве зондирующего излучения используют низкоинтенсивный свет ближнего инфракрасного диапазона с мощностью

до 1,5 мВт. Метод позволяет верифицировать основные патоморфологические процессы в эпидермисе, в зоне дермоэпидермально-

го соединения и в сосочковом, а при некоторых локализациях — и в сетчатом отделе дермы, помочь в дифференциальной диагностике, при этом не искажает архитектонику тканей, позволяет визуализировать морфологию одного и того же участка кожи в дина-

мике. В работе показаны идентификация и сопоставление оптических слоев на ОКТ-изображениях и компонентов здоровой кожи

различной анатомической локализации, продемонстрированы особенности строения толстой и тонкой кожи разных анатомических

зон, описаны оптические образы придатков кожи (сальные, потовые железы, волосы и ногти). Предлагаемая методика является но-

вым и перспективным методом, имеющим предпосылки к дальнейшему развитию и широкому внедрению в практику.

Ключевые слова: 3D-оптическая когерентная томография, морфология кожи, неинвазивное исследование.

Петрова Г.А. — https://orcid.org/0000-0001-7155-093X Петрова К.С. — https://orcid.org/0000-0002-4024-470X Немирова С.В. — https://orcid.org/0000-0003-0142-6620 Карпенко А.А. — https://orcid.org/0000-0002-5452-3021

КАК ЦИТИРОВАТЬ:

Петрова Г.А., Петрова К.С., Немирова С.В., Карпенко А.А. 3D-оптическая когерентная томография — новый этап в неинвазивном исследовании морфологии кожи. Клиническая дерматология и венерология. 2019;18(3):366-375. https://doi.org/10.17116/klinderma201918031366

3D-optical coherence tomography — a new stage in the non-invasive examination of skin morphology

© G.A. PETROVA, K.S. PETROVA, S.V. NEMIROVA, A.A. KARPENKO

Privolzhsky Research Medical University of the Ministry of Health of the Russia, Nizhny Novgorod, Russia

ABSTRACT

Current trends in modern medical science are associated with the search for new non-invasive methods that allow performing diagnostic examinations of biotissues and monitoring of changes occurring in the course of therapy without causing additional skin defects, which inevitably occurs after biopsy. 3D-optical coherence tomography (3D-OCT), which is an optical analogue of excisional skin biopsy, is a non-inva- sive high-resolution (10—20 microns) method. Low-intensity near-infrared light with a power of up to 1.5 mW is used as probing radiation.

This method allows to verify main pathomorphological processes in the epidermis, in the area of the dermo-epidermal connection and in the papillary, and in some locations — also in the reticular part of dermis; helps in the differential diagnosis, not distorting the architectonics of tissues, allows to visualize the morphology of the same skin area in dynamics. The study describes the identification and comparison of optical layers on OCT images and components of healthy skin of different anatomical localization, demonstrates the features of the structure of thick and thin skin from different anatomical zones, provides the optical images of skin appendages (sebaceous, sweat glands, hair and nails).

The proposed method is a new and promising one, it has the prerequisites for further development and wide implementation in practice.

Keywords: 3D-optical coherence tomography, skin morphology, non-invasive examination.

Petrova G.A. — https://orcid.org/0000-0001-7155-093X

Petrova K.S. — https://orcid.org/0000-0002-4024-470X

Nemirova S.V. — https://orcid.org/0000-0003-0142-6620

Karpenko A.A. — https://orcid.org/0000-0002-5452-3021

TO CITE THIS ARTICLE:

Petrova GA, Petrova KS, Nemirova SV, Karpenko AA. 3D-optical coherence tomography — a new stage in the non-invasive examination of skin morphology. Russian Journal of Clinical Dermatology and Venereology = Klinicheskaya dermatologiya i venerologiya. 2019;18(3):366-375. (In Russ.). https://doi.org/10.17116/klinderma201918031366

Автор, ответственный за переписку: Немирова С.В. —

Corresponding author: Nemirova S.V. —

е-mail: nemirova.info@gmail.com

e-mail: nemirova.info@gmail.com

366

Клиническая дерматология и венерология 2019, т. 18, № 3

Оптическая диагностика кожи Optical skin diagnosis

Для современной дерматологии и косметологии

получена в режиме реального времени. Метод разре-

критически необходимы доступные методы морфо-

шен к применению [4].

логического исследования кожи, позволяющие при-

Накоплен позитивный опыт использования тра-

жизненно осуществлять диагностику, в естественных

диционной 2D-ОКТ для оценки морфологического

условиях динамически наблюдать за состоянием

состояния кожи в диагностических целях, динами-

процессов, оценивать индивидуальные свойства ко-

ческого наблюдения за состоянием кожи в процессе

жи, эффективность и побочные эффекты препаратов

лечения, определения индивидуальных особенно-

и воздействий.

стей [5].

До последнего времени единственным методом

Метод может заменить биопсию при невозмож-

оценки морфологического состояния кожи была экс-

ности или нежелательности ее выполнения или мо-

цизионная биопсия [1]. Однако инвазивность и не-

жет быть использован для ее «наведения» с целью

возможность повторных и мультиочаговых исследо-

обеспечения гарантии информативности. Метод лег-

ваний делают метод непригодным для динамических

ко реализуется и доступен каждому дерматологу, зна-

наблюдений и оценки индивидуальных морфологи-

комому с основами морфологии кожи.

ческих параметров кожи.

Традиционные двухмерные (2D) изображения

Далеко не всегда биопсия решает и проблему по-

представляют собой двумерные образы поперечного

становки диагноза, что может быть обусловлено со-

среза кожи на глубину до 2 мм, имеют ту же ориента-

четанием патологических процессов, неправильным

цию, что и вертикальный гистологический срез, по-

выбором участка для исследования, слишком по-

зволяют дифференцированно визуализировать верти-

верхностным вмешательством или недостаточным

кальные срезы рогового и клеточных слоев эпидерми-

количеством материала при стремлении врача мини-

са, сосочковый и верхнюю часть сетчатого слоя дермы,

мизировать травму на косметически значимых участ-

придатков кожи. Однако получение исчерпывающей

ках, а иногда и просто неспецифичностью морфоло-

информации об исследуемом фрагменте кожи при ис-

гических проявлений. В подобных случаях травма,

пользовании 2D-ОКТ возможно лишь в результате из-

нанесенная при заборе материала, оказывается на-

учения большого числа изображений вертикальных

прасной, что не добавляет взаимопонимания в отно-

срезов в пределах исследуемого участка путем передви-

шениях врача и пациента.

жения зонда в различных направлениях, что требует до-

Опасение за последствия «неоправданной» биоп-

статочно больших временных затрат.

сии или неуверенность в результатах исследования,

Новая модификация устройства обеспечивает

сопровождающегося травмой, особенно на открытых

получение трехмерных (3D) изображений фрагмен-

и других косметически значимых участках, заставля-

та кожи площадью 5×5 мм на глубину 2 мм с возмож-

ет врача откладывать процедуру или совсем отказы-

ностью изучения как самого реконструированного

ваться от нее даже в случаях очевидной необходимо-

трехмерного изображения, так и произвольного чис-

сти, что является причиной многочисленных диагно-

ла срезов в пределах исследуемого фрагмента не

стических ошибок.

только в вертикальных (сагиттальная и фронталь-

Нецелесообразна биопсия и для определения ин-

ная), но и в горизонтальной и любых других плоско-

дивидуальных морфологических особенностей ко-

стях.

жи, без чего невозможна реализация одного из осно-

Информативные возможности метода пока не

вополагающих принципов современной медици-

изучены.

ны — принципа индивидуализации воздействий.

Цель исследования — изучить информативность

Составить альтернативу традиционной эксци-

ОКТ-изображений горизонтальных срезов и рекон-

зионной биопсии сегодня способна оптическая ко-

струированного 3D-ОКТ-изображения здоровой ко-

герентная томография (ОКТ) — высокоразреша-

жи.

ющий (10—20 мкм) неинвазивный метод визуали-

 

зации структуры биотканей, приближающийся по

Материал и методы

информативности к гистологическому исследова-

 

нию, за что ОКТ получила название «оптической

Исследование проведено на базе клиник «При-

биопсии» [2].

волжского исследовательского медицинского уни-

Визуализация структуры биоткани методом ОКТ

верситета» Минздрава России. В работе применяли

осуществляется за счет регистрации, рассеянной от

оптический когерентный томограф для неинвазив-

внутритканевых элементов, отличающихся по пока-

ного исследования внутренней структуры поверх-

зателю преломления и рассеивающим свойствам, ча-

ностных тканей человека ОКТ-1300-Е (скоростная

сти зондирующего излучения, в качестве которого

модификация 92 000 А-сканов в 1 с), разработанная

используется низкоинтенсивный свет ближнего ин-

ООО «БиоМедТех» (Россия; серийное производство

фракрасного диапазона [3]. Прижизненная инфор-

на базе ООО «МеЛСиТек»), со следующими техни-

мация о морфологическом состоянии любого, даже

ческими характеристиками: длина волны излучения

самого труднодоступного участка кожи, может быть

1300 нм, мощность излучения на объекте 0,75 мВт

Russian Journal of Clinical Dermatology and Venereology 2019, vol. 18, no. 3

367

Оптическая диагностика кожи Optical skin diagnosis

(ниже уровня, допустимого по стандарту AMSI), про-

Прибор оснащен съемным гибким зондом с ми-

странственное разрешение 8—20 мкм, глубина ска-

кросканером, внешний диаметр которого составля-

нирования до 2 мм, площадь сканирования 5×5 мм,

ет 10 мм. Для управления томографом и записи изо-

время получения изображения 20 с (рис. 1).

бражений используют персональный компьютер. Ав-

 

 

томатизация процесса получения, представления

 

 

информации в реальном времени и ее дополнитель-

 

 

ной обработки достигалась при использовании спе-

 

 

 

 

циализированного программного обеспечения, раз-

 

 

работанного в лаборатории высокочувствительных

 

 

оптических измерений Института прикладной фи-

 

 

зики Российской академии наук (Нижний Новго-

 

 

род).

 

 

У 20 здоровых добровольцев (10 мужчин и 10 жен-

 

 

щин) в возрасте от 34 до 60 лет обследовали здоровую

 

 

кожу различной анатомической принадлежности.

 

 

В ходе исследования получали 3D-ОКТ-изображения,

 

 

из которых формировали стандартные протоколы.

Рис. 1. Оптический когерентный томограф ОКТ-1300-Е.

Fig. 1. Optical Coherent Tomograph OKT-1300-E.

Результаты

Получаемые в процессе 3D-ОКТ исследования изображения представляют собой комбинацию серий 2D-ОКТ-образов вертикальных (во фронтальной и сагиттальной плоскостях) и горизонтальных «срезов» кожи, а также реконструированного 3D-ОКТ- изображения исследуемого фрагмента кожи размером 5×5 мм на глубину до 2 мм, представленных в псевдоцветной коричневой палитре (риc. 2).

а/a

б/b

в/c

г/d

Рис. 2. ОКТ-изображение здоровой кожи предплечья со смешанным невусом с волосом.

а — вертикальный фронтальный «срез»; б — вертикальный сагиттальный «срез»; в — горизонтальный «срез»; г — реконструированное трехмерное изображение (3D-модель).

Fig. 2. OCT-image of a healthy forearm skin with a mixed nevus with hair.

a — vertical frontal image, b — vertical sagittal image, c — horizontal image, g — reconstructed three-dimensional image (3D model).

368

Клиническая дерматология и венерология 2019, т. 18, № 3

Оптическая диагностика кожи Optical skin diagnosis

Координаты представленных на рис. 5 вертикаль-

Четвертый оптический слой характеризуется сиг-

ных и горизонтального срезов отмечены на 3D-ре-

налом средней интенсивности. Он неоднородный с

конструированном изображении изучаемого фраг-

чередованием более ярких с сигналом большей ин-

мента кожи вертикальными (фронтальная и сагит-

тенсивности и менее ярких участков, характеризую-

тальная) и горизонтальной рамками. Произвольное

щихся сигналом меньшей интенсивности, неравно-

перемещение исследователем рамок в заданном на-

мерной толщины с достаточно четкой верхней и не-

правлении позволяет отметить на 3D-изображении

достаточно четкой волнообразной нижней границей,

интересующий участок и получить множество вер-

что соответствует зоне взаимного проникновения

тикальных (фронтальные и сагиттальные) и горизон-

сильнорассеивающих эпидермальных выростов (эк-

тальных срезов изучаемого фрагмента для детального

вивалент — более яркие участки, проявляющиеся

изучения каждого из них, что обеспечивает возмож-

сигналом большей интенсивности) и слаборассеива-

ность визуализации любой точки в объеме исследу-

ющих сосочков дермы (соответственно менее яркие

емого фрагмента.

участки отличаются сигналом меньшей интенсивно-

На вертикальных томограммах здоровой кожи

сти). На ОКТ-изображениях кожи без выраженных

любой анатомической принадлежности визуализи-

эпидермальных выростов такая отчетливая картина

ровались пять горизонтально ориентированных оп-

не визуализируется.

тических слоев (рис. 3).

Отличительной особенностью пятого оптическо-

Первый (в направлении сверху вниз) оптический

го слоя, имеющего нечеткую верхнюю границу, явля-

слой характеризуется сигналом высокой интенсивно-

ется сигнал низкой интенсивности с выделением в

сти и соответствует поверхностной, сильно рассеи-

его пределах округлых и овальных еще более темных

вающей части рогового слоя с рыхлым расположени-

областей, характеризующихся сигналом еще более

ем чешуек.

низкой интенсивности, — сосудов и желез. Этот слой

Второй оптический слой характеризуется сигна-

соответствует слаборассеивающей верхней части сет-

лом низкой или средней интенсивности и соответ-

чатого слоя дермы с сосудами. При этом его нижняя

ствует среднему и нижнему слаборассеивающим от-

граница определяется дистальным пределом изобра-

делам рогового слоя с плотно прилегающими чешуй-

жения.

ками.

Выводные протоки потовых желез на ОКТ-изо-

Для третьего оптического слоя типичен сигнал

бражениях вертикальных срезов кожи визуализиру-

высокой интенсивности, однородный, одинаковой

ются в виде вертикальных узких щелевидных обла-

толщины на всем протяжении с четкой верхней гра-

стей, достаточно контрастных, характеризующихся

ницей и менее четкой волнообразной нижней. Он

сигналом слабой интенсивности, пересекающих пер-

соответствует сильно рассеивающей надсосочковой

вый, второй, третий и четвертый слои. В ряде случа-

зоне клеточных слоев эпидермиса.

ев верхняя ороговевшая часть выводных протоков

 

 

потовых желез, напротив, характеризуется сигналом

 

 

высокой интенсивности и визуализируется в виде

 

 

светлой/яркой узкой полосовидной зоны, вертикаль-

 

 

но пересекающей второй слой. Иногда в тонкой ко-

 

 

же и практически всегда в толстой коже ОКТ-изо-

 

 

бражение ороговевшей верхней части потовой желе-

 

 

зы имеет в пределах второго слоя четко выраженную

 

 

спиралевидную форму.

 

 

Сальные железы визуализируются на ОКТ-изо-

 

 

бражениях вертикальных срезов кожи в виде округ-

 

 

лых или овальных областей сигнала высокой интен-

 

 

сивности с четкими границами в пределах четверто-

 

 

го и пятого слоев.

 

 

Особенности ОКТ-изображений горизонталь-

 

 

ного среза здоровой кожи определялись уровнем

 

 

«среза».

 

 

На уровне верхней части рогового слоя ОКТ-изоб-

 

 

ражение горизонтального среза толстой кожи харак-

 

 

теризуется чередованием линейных зон сигнала вы-

Рис. 3. ОКТ-изображение здоровой кожи.

сокой интенсивности с точечными зонами сигнала

1 — первый оптический слой, 2 — второй оптический слой, 3 — третий оп-

тический слой, 4 — четвертый оптический слой, 5 — пятый оптический

еще большей интенсивности (эквивалент гребешков

слой.

эпидермиса с ороговевшими отверстиями потовых

Fig. 3. OCT-image of healthy skin.

желез) и линейных зон низкой интенсивности (эк-

1 — the first optical layer, 2 — the second optical layer, 3 — the third optical layer,

вивалент бороздок эпидермиса). Неравномерность

4 — the fourth optical layer, 5 — the fifth optical layer.

Russian Journal of Clinical Dermatology and Venereology 2019, vol. 18, no. 3

369

Оптическая диагностика кожи

Optical skin diagnosis

изображения на уровне верхней части рогового слоя обусловлена неровностью поверхности кожи (рис. 4, а, б).

Изображения горизонтального среза тонкой кожи данного уровня характеризуются сигналом высокой интенсивности, на фоне которого визуализируются узкие линейные зоны сигнала низкой и средней интенсивности, пересекающие изображение в разных направлениях, соответствующие бороздкам эпидермиса, и округлые зоны сигнала слабой или средней интенсивности меньшего (соответствуют устьям потовых желез) и большего (соответствуют устьям волосяных фолликулов) размера (см. рис. 4, в, г).

На уровне средней и нижней трети рогового слоя

толстой кожи с плотно прилегающими чешуйками ОКТ-изображение горизонтального среза характеризуется линейно ориентированными зонами сигнала слабой интенсивности с точечными зонами сигнала сильной интенсивности, соответствующими ороговевшей части выводных протоков потовых желез, разделенных узкими линейными зонами сигнала еще меньшей интенсивности, соответствующими бороздкам эпидермиса (см. рис. 5, а, б).

В тонкой коже изображение горизонтального среза данного уровня характеризуется достаточно равномерным сигналом средней интенсивности с визуализирующимися на его фоне округлыми зонами

а/a

б/b

в/c

г/d

Рис. 4. ОКТ-изображение толстой кожи ладони (а, б) и тонкой кожи лба (в, г) на уровне верхней части рогового слоя эпидермиса: вертикальные «срезы» (а, в); горизонтальные «срезы» (б, г).

Fig. 4. OCT-image of the thick skin of the palm (a, b) and thin skin of the forehead (c, d) at the level of the upper area of the stratum corneum of the epidermis: a, c — vertical images, b, d — horizontal images.

370

Клиническая дерматология и венерология 2019, т. 18, № 3