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Estrutura, fisiologia da pele aplicada à ciência cosmética.
Noções básicas sobre estrutura, bioquímica e
fisiologia da Pele
- Parte I -
Alexandre Ferreira
A Pele
• A pele é o maior órgão do corpo - 1,8 m2, 7 de 70Kg
• Órgão exposto ao ambiente externo
Funções
• Proteção
– Tipo
• Barreira Física
• Barreira Química
• Barreira Imunológica
– Ação contra
• Agentes Biológicos patogênicos (Micro-organismos:Protozoários, Bactérias, fungos, vírus)
• Absorção de Agentes químicos externos
• Agentes físicos: Ex. Radiação UV
Funções
• Metabólica
– Produção de Vitamina D
• Regulação da temperatura
– Controle da circulação sanguínea cutânea
– Produção de suor glândulas sudoríparas
• Reserva de energia
– Adipócitos no tecido Subcutâneo
Funções
• Sensorial
– Receptores: tato, dor, temperatura e pressão
• Interação Social
– Aparência
– Sexual: Produção de ferormônios
• Psicossocial
– Aceitação social
– Manutenção de uma saúde física e mental
Apelo Social
• Manutenção da pele em boas condições permite vantagens sociais para o indivíduo
• Cuidados com a pele importante para o comportamento humano nas mais diversas culturas
• Benefícios procurados
– Limpeza
– Aparência
– Sensorial
– Saúde
Variações por sítio anatômico
• Tecidos
– Espessura
– Constituição celular/matriz
• Anexos
– Quantidade
– Qualidade
• Efeito barreira
Variações físico-químicas
Possui uma Microbiota
• Corpo humano = 1014
células; 1 célula humana X 9 de bactérias; 2,3 kg de bactérias (≈ um fígado)
Microbiota Humana
• Estão presentes na pele e mucosas;
• Denominado de Flora Bacteriana / Microbiota humana;
• 104 espécies; 8x106 genes; 300 x no. de genes humanos
• Desempenham papel importante no nosso organismo
• Acredita-se que cerca de 40 dos estimados 22 mil genes humanos são de origem bacteriana
Função da Microbiota
• Competição com micro-organismos patogênicos
– Efeito barreira
• Manutenção das condições apropriadas do sistema imunológico
– Mecanismo ainda desconhecido
• Produção de moléculas que são aproveitadas pelo nosso corpo
Aplicação na saúde
• Uso de antibióticos pode causar diarreia
• Uso de micro-organismos como pró-bióticos
• Ainda pouco se sabe da importância da flora microbiana na saúde humana, mas sua importância é inquestionável
• Conclusão: Reduzir ou eliminar as bactérias da microbiota não é um bom negócio!
Microbiotas
• Residente
– Micro-organismos que colonizam naturalmente uma determinada superfície do nosso corpo
– Traz benefícios
• Transiente
– MOs que são inoculados acidentalmente em uma determinada superfície do nosso corpo e que não colonizam essa região em condições normais.
– Doenças, transmissão e contaminação
Microbiota varia por sítio
A Pele - Tecidos
Epiderme (0,1 a 1,5 mm - palmas)
Derme (1 a 2 mm)
Hipoderme /
T. subcutâneo (1 mm a espessa)
(ectodérmica)
(mesodérmica)
(mesodérmica)
Glândula Sebácea
Glândula Sudoríparas
Estrato Córneo
Superfície
Pêlo
Camada profunda
PRESENÇA DE MOs
A Pele – Vista Microscópica
Epiderme
Derme Papilar
Derme Reticular
Papilas Dérmicas
Cristas Papilares
A Epiderme - Estrutura
PELECorneum
Spinosum
Basale
Granulosum
STRATUM
• 100 µm a 1,5 mm (palmas)
EPIDERME
Disjunctum – 3 a 5 camadas
Compactum – 10 a 12 camadas
• 10 a 20 µm Lucidum (palmas e solas)
Zona Intermediária
• 2 camadas
• ~ 13 camadas
• 1 camada
Funções da Epiderme
• Proteção mecânica da superfície do corpo
• Barreira à permeabilidade
• Ação imunológica
• Proteção a ação do UV
• Manutenção da temperatura corpórea
• Função sensorial
Componentes da Epiderme
• Matriz extracelular (quase ausente)
• Células
– QUERATINÓCITOS
• 91 a 94% das células da epiderme
– Melanócitos
• 2 a 5% das células da epiderme
• Camada basal
– Células de Langerhans (sistema imunológico)
• 2% das células da epiderme
• Camada basal e suprabasal
– Células de Merckel (sensorial)
• 1 a 2% das células da epiderme
• Camada basal
A Epiderme – Células
Langerhans Melanócitos Merckel
A Epiderme – Células
Dif
ere
ncia
çã
o
Queratinócitos
A Epiderme - Diferenciação
Ca+2
Atividade Fisiológica
• Atividade Enzimática
− Proteólise
− Lipólise
− Descamação
− Formação ácido urocânico
• Manutenção de pH
Atividade Metabólica
• Divisão Celular
• Síntese
• Diferenciação
A Epiderme - Diferenciação
Basale• Divisão Celular
• Diferenciação
Spinosum• Síntese
• Queratinização
• Corpos Lamelares
Ca+2
Granulosum
• Síntese
− Golgi + RER
desenvolvidos
− polirribossomos
• Secreção
• Cornificação
− Grânulos queratohialina
• Difpoptosis
Corneum• Formação Barreira
• Descamação
Gradiente de Ca+2
Barreira
Lamina Basal
H2O
H2O H2OH2O
Evaporação
Influxo de Ca+2
Bombeamento de Ca+2
Ca+2
Barreira Cutânea
• Diversas Barreiras
– UV, radicais livres, infecções, entre outras...
• Barreira Cutânea à Permeação
– Evoluiu para permitir a vida no ambiente terrestre
• Não permite perda significativa de água
• Impede o tráfego de solutos
– Reside na epiderme
Stratum Corneum - Estrutura
•1a. Visão
– M.O.
– Rede de fibras contendo ar
– Artefato de técnica
•Nova Visão
– M.E.
– Tijolo (corneócitos)
– Argamassa (lipídeos)Barreira
Formação da Barreira
• Além do Tijolo e Argamassa
• Estrutura microscópica heterogênea
• Lipídeos organizados em lamelas
Barreira - Estrutura
• Proposta inicial
– Propostas rotas de permeação
– Lamela - Erro na estrutura
– Polar/Apolar
• Proposta atual
– Baseado em difração de raio X
– Lamelas como organização de lipídeos
– Cristalino/Fluído
• Célula da camada granular exerce papel central
Barreira – Formação
Corpo Lamelar
Retículo endoplasmático
Complexo de Golgi
DESENVOLVIDOS
NúcleoEnvelope córneo
Envelope córneo
Grânulos de queratohialina
Pró-Filagrina
Locrina
ARTEFATO??
Barreira – FormaçãoG
ranula
r
Córn
ea
Secreção Corpos Lamelares
Célula
Secretora
Formação do envelope cornificado
Diferenciação Terminal
Ca+2 Agregação de microfibrilas
I - Envelope córneo
Célula secretora / Camada granular
involucrina / periplaquina / envolplaquina
Lipídeo / Lamelas
Formação de mono camada protéica
intr
acelu
lar
extr
acelu
lar
MembranaCelular
Ligação de -Hidroxiceramidas
I - Envelope córneo
Locrina
sprrp
XP-5/LEP
Complexos solúveisTransglutaminase 3
(TGase 3)
Ligação isopeptídica
-(-glutamil) lisina
Ca+2
(TGase 1)
Complexos insolúveis
Ca+2
intr
acelu
lar
extr
acelu
lar
MembranaCelular
I - Envelope córneo
(TGase 1)
Ca+2
Filamentos intermediários
K1, K2e, K9, K10
Citoesqueleto
• Queratinas X actina/tubulina• > 50 sequências• expressão tecido específica• 1 a 50%• redundância• camada granular
intr
acelu
lar
extr
acelu
lar
MembranaCelular
II - Agregação de Microfibrilas
Pró-filagrina:
• Exerce papel central
• Até 70% da massa do corneócito
• Pertence a Família S100
• Entre maior família em células epiteliais
Ca+2
COO-+H4N
S100
• Proteína de fusão de alto PM
• Família: Filagrin-2 (Flg-2), hornerina, − > homologia
& tricohialina, repetina, cornulina − < homologia
Domínios:
• Domíno A
• sensor de Ca2+
• ~100 aa
• EF-hands
Localização nuclear
• Domínio B
• Catiônico
• sequências de localização nuclear
Ligação a Queratina
Carboxi Terminal
• Domínios repetidos: Varia entre espécies e indivíduos (10 a 12)
• Catiônico – rico em histidina
• Disposição de carga para ligação a queratina
• Sítios de fosforilação e proteólise (nas sequências de ligação)
• ???????
• Não se sabe função/destino
II - Agregação de Microfibrilas
Ca+2
Pró-filagrina:
COO-+H4N
Grânulos de queratohialina
Fosforilação
intr
acelu
lar
extr
acelu
lar
MembranaCelular
Ca+2
COO-+H4N
Desfosforilação
II - Agregação de Microfibrilas
intr
acelu
lar
extr
acelu
lar
MembranaCelular
Ca+2
Pró-filagrina:
COO-+H4N
AgregaçãoProteólise Passo 2
Monômeros
Ca+2
+H4N
Proteólise Passo 1
COO-
Oligômeros
II - Agregação de Microfibrilas
intr
acelu
lar
extr
acelu
lar
MembranaCelular
Ca+2
Pró-filagrina:
COO-+H4N
Ca+2
+H4NProteólise Passo 2
Proteólise Passo 1
Ca+2
+H4N
Sinalização
???????
NÚCLEO
Ca+2
+H4N
Translocação
• glucosilceramidas
• esfingosina
• fosfolipídeos
• colesterol
• colesterol sulfato
III - Secreção
Corpos Lamelares
• Organela secretória com bicamada de membrana ovóide 1/3 x 1/4 µm
• única da epiderme de mamíferos
• Multifuncional: defesa, barreira, descamação, coesão
Conteúdo:
Lipídeos Enzimas
• serina proteases
• lipases
• glicosidases
• fosfatases ácidas
Outros
• corneodesmosina
• beta-defensinas
• inibidores de proteases
• Secretado apenas pela célula mais externa da camada granular
Lipídeos
Fusão de membranas
Ca+2
↑ [ ] - Secreção basal
↓ [ ] - Secreção acelerada
Processo regulado:
III - Secreção – Mecanismos
intr
acelu
lar
extr
acelu
lar
MembranaCelular
Consome energia
Ca+2↓[ ]
III - Secreção – Regulação
Perda do Gradiente de Ca2+
Secreção LB
• “tape striping”• Tratamento solventes
Ca+2↑[ ]
Recuperação da Barreira
Recupera
ção (
%)
• “tape striping”• Tratamento solventes/detergentes
50
100
3h 6h
Restauração do Pooll de Corpos Lamelares
3’
Secreção pool de Corpos Lamelares (CL) - perda dos corpos lamelares pré-existentes
30’ 6h
Síntese de ácidos graxos/colesterolFormação gradual de CL + secreção
12h
↑ Síntese de ceramidas
72h
Volta ao estado original
9h 24h
↑ processamento glucoceramidas
Estrutura da Barreira• Composição lipídica
– 40-50%: Ceramidas
– 25%: Colesterol
– 15%: Ácidos graxos
– 5%: de outros lipídeos
• Composição Hidrofílica
– Corneócitos
Barreira – Processamento de Lipídeos
Lamelas lipídicas
• lipídeos correspondem a 11% do Stratum corneum
• Ceramidas (50%) + Colesterol (25%) + Ácidos Graxos (10%)
• Quantidades equimolares
• Após secreção, processamento torna barreira funcional Ocorre no meio extracelular
• Processamento = hidrólise dos lipídeos secretados
• Esfingolípides
Esfingomyelinase
Fosforil Colina
• Glucosilceramidas Ceramida
β-Glucocerebrosidase
Glicose
Corpos Lamelares Meio extracelular
Processamento( “Inativos” / não tóxicos) Lamela Ativa
Lamela lipídica
Barreira – Processamento de Lipídeos
• Fosfolipídeo Ácido Graxo livre
Fosfolipase A2
Fosfolipídeo
Corpos Lamelares Meio extracelular
Processamento( “Inativos” / não tóxicos) Lamela lipídica Ativa
• Colesterol Sulfato
Esteroide Sulfatase
Sulfato Colesterol
• Permanece em baixas concentrações nas lamelas
• Importante para regular o processo de descamação
Meio extracelular
Ceramidas extracelulares esterificadas:
Barreira – Tipos de Ceramidas
Ceramidas extracelulares:
Ceramidas Ligadas (CEL):
C24-C26 – Ac. graxos saturados
C30-C32 – Ac. graxos saturados + Ácido linoleico(insaturado)
• Fundamentais para formação das Lamelas
Barreira – Lamelas Lipídicas
Barreira – Lamelas Lipídicas
Crista
lino
Ceramida
Flu
ido
Ceramidaesterificada
Ac. Graxolivre
Colesterol
Barreira – Adesão Celular
“Tight Junctions”
Rede de Oclusão
Barreira – Adesão Celular
Desmossomos
Secreção CL - Corneodesmosinas • Ação de enzimas proteolíticas
• Degradação de corneodesmossomos
• Descamação
• Epiderme viável
• Adesão de queratinócitos
Desmossomos
Corneodesmossomos
• Stratum corneum
• Adesão de corneócitos
• Agregação de corneodesmosinas
• Maior resistência a proteólise
Fisiologia Stratum corneum - pH
7,4 5,5
pH
• Epiderme viável
• Células vivas
pH fisiológico
Ac. Graxos
livresFosfolipídeos
Processamento de lipídeos
tUCA Histidina Filagrina
Degradação do envelope córneo
Na+/H+
AntiproterAção de células dacamada granulosa
• ↑ Barreira
• Atividade antimicrobiana
• Regular coesão
Epiderme
Fisiologia Stratum corneum - pH
7,4 5,5
pHSC
• serinoproteínases
pH neutro – Enzimas ativas
• Fosfolipase A2
• Esteróide sulfatase
pH neutro – Enzimas ativas
• β-glucocerobrosidase
• Esfingomielinase
pH ácido – Enzimas ativas
Histidina
Arginina
Glutamina
tUCAHistidina
Arginina
Glutamina
tUCA Proteção UVA
Hidratação
Corneodesmossomos
degradação
Filagrina
Descamação Natural
• Amadurecimento da Barreira
• Proteção a microrganismos
• Corneodesmossomos protegidos
• Amadurecimento da Barreira
• Proteção a microrganismos
• Corneodesmossomos protegidos
• Amadurecimento da Barreira
• Proteção a microrganismos
• Corneodesmossomos protegidos
Pigmentação
Melanócito(crista neural)
Queratinócito
Melanossomo
TirosinaTirosinase 3,4-diidroxifenil alanina
(dopa)
Melanina
GrânulosMelanina
Melanina
• Polímero
– Absorção de Radiação (UVR)
• Vários tipos
– Eumelanina: cor negra
• Antioxidante
– Pheomelanina: amarelo
até vermelho
• Pró-oxidante
• Cor resultante da variação na proporçãode melaninas
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