КОСМЕТИКА С ГЛИЦЕРИНОМ И ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА: ИСТОРИЯ С ГЕОГРАФИЕЙ

glicerin1

Экспериментальные данные о влиянии различных веществ на механические свойства кожи и возможной роли относительной влажности воздуха впервые были опубликованы в 1952 г. Ирвином Бланком. В статье был сделан вывод о том, что относительная влажность окружающей среды – основной фактор, влияющий на количество воды, удерживаемое роговым слоем, и его физические характеристики зависят в большей степени от содержания воды, чем от содержания липидов. Соответственно, автор высказал предположение о том, что при низкой относительной влажности роговой слой будет сухим и хрупким. Однако 35 лет спустя он же написал: «Теперь мы знаем, что это неверно. Окружающая среда «высушивает» только верхние 2-3 слоя клеток, большая же часть рогового слоя остается увлажненной. Ошибка в интерпретации наших данных привела к ложному выводу, который мы впоследствии исправили. Многое было выяснено относительно влияния содержания воды в роговом слое на его барьерную способность». Интересно, что в публикации 1952 года выводы делались на основании экспериментов in vitro: кусочки кожи погружались в различные вещества. По подобной методологии в 1974 году было оценено влияние концентрации глицерина в водном растворе на эластичность рогового слоя: полоски изолированного рогового слоя погружали в смесь глицерина и воды и определяли эластичность по отношению к величине, полученной для чистой воды. В соответствии с этими результатами, глицерин при концентрации свыше 30 % фактически снижал эластичность полосок рогового слоя кожи.  Авторы сделали предположение, что этот эффект, возможно, обусловлен удалением воды из рогового слоя и даже «разрушением структуры воды». Однако данные тех же авторов свидетельствовали, что даже при относительной влажности 35% образец рогового слоя, обработанный глицерином, содержал больше влаги, чем обработанный просто водой, и даже больше, чем ее удерживал сам глицерин. Но к чему сомневаться: ведь гигроскопичность глицерина – известный и неоспоримый факт, и действительно, концентрированный глицерин способен связывать относительно большое количество воды благодаря образованию большого количества водородных связей, причем количество связанной глицерином воды определяется достижением равновесного состояния при заданной влажности воздуха, температуре и давлении. Но все это верно лишь в отношении глицерина как отдельного вещества. О том, что в живой коже он ведет себя совершенно иначе, в то время никто не знал, и подобные выводы были в порядке вещей. Например, в 1973 году был опубликован обзор под названием Skin versus the weather. Автор обзора указал на нежелательность использования высокоокклюзивных барьерных средств, поскольку они имеют тенденцию приводить к отекам, и одновременно выступил против традиционного применения увлажнителей для облегчения состояния сухой кожи, потому что они «поглощают влагу не только из воздуха, но и из кожи». Заключение было чисто умозрительным и не подкрепленным какими-либо достоверными фактами. Совершенно очевидно, что отсутствие понимания механизмов работы увлажняющих средств и приводило к полной свободе фантазии в отношении косметических средств и их пользы либо недостатков. И еще в течение многих лет эффективность глицерина для лечения сухой, потрескавшейся кожи приписывали лишь его способности удерживать воду.
Однако и в современной литературе часто встречается ссылка на то, что глицерин при относительной влажности воздуха выше 70 % может притягивать воду из окружающей среды за счет своей гигроскопичности, а при более низкой влажности – притягивать воду из нижележащих слоев кожи, богатых влагой, к роговому слою. Очень многие исследователи при этом ссылаются на работы известного врача-дерматолога Зои Дрелос. Действительно, она пишет об этом довольно часто. Но пишет как-то без огонька —  именно в такой формулировке, как приведено выше, без паники и нагнетания тревоги. Заметьте, здесь нет ни слова о том, что глицерин высушивает кожу, нет предупреждений об опасности глицерина, но есть простая констатация факта: глицерин модулирует естественный поток воды, постоянно направленный из глубины кожи вверх, к роговому слою. Как мы помним, это – физиологическая норма, причем не заданная раз и навсегда, а гибкая, подстраивающаяся под условия окружающей среды: без такой приспособляемости у наших эволюционных предков не было бы шансов на выживание. Влагосодержание в глубоких слоях кожи практически постоянно: они интенсивно снабжаются кровью, и для значимого изменения показателей необходимо сильно обезводить организм, лишив его поступления воды и усилив ее выведение. Именно увлажненность рогового слоя критична для нормального обновления эпидермиса и сохранения биомеханических свойств здоровой кожи – эластичности, растяжимости, гибкости и т.п. Более того: считается, что увеличение притока воды из внутренних слоев кожи в роговой слой под действием глицерина гораздо предпочтительнее притягивания влаги из воздуха, поскольку не только повышает увлажненность, но и создает стимул к восстановлению барьерной функции. Гигроскопичность же скорее нежелательна: кремы и гели с глицерином в условиях повышенной влажности могут сделать кожу липкой, что для косметических средств нежелательно. Еще более предпочтительно использовать глицерин в сочетании с другими компонентами, и именно такова обычная практика. Этот прием позволяет создать действительно хорошо работающее увлажняющее средство, в котором глицерин обеспечивает повышение содержания воды в роговом слое, а прочие компоненты – дышащую пленку, препятствующую повышенному испарению воды при повреждении барьерной функции, либо восстановление кожного барьера, и т.п. Показательно, что Американская Академия дерматологии при относительной влажности воздуха ниже 60 %, когда коже требуется больше защиты от потери воды, рекомендует больным экземой пользоваться увлажняющими средствами, содержащими петролатум, минеральное масло, линоленовую кислоту, церамиды, диметикон (окклюзия либо усиление кожного барьера) или глицерин (многоплановое увлажнение). И для таких рекомендаций есть все основания.

Еще несколько сухих фактов.

В публикации Д. Биссета и Дж. Макбриджа, датированной 1984 г., были изложены результаты исследований, выполненных в зимнее время при относительной влажности всего 10%. Глицерин проявил себя как эффективный увлажнитель, улучшающий состояние сухой кожи, причем в тестах на добровольцах испытывались концентрации глицерина от 5 до 40 %, и эффект оказался дозозависимым. Аналогичные результаты были получены в испытаниях на животных. Именно в этой работе были высказаны важные предположения о механизме влияния глицерина на кожу, впоследствии подтвержденные экспериментально. В еще одном клиническом исследовании на добровольцах проводили изучение вязкоэластических свойств кожи, обработанной 40%-ным раствором глицерина при относительной влажности воздуха 54 ± 3 %. Результаты свидетельствовали о том, что глицерин не только смягчает кожу, но и улучшает ее внешний вид на протяжении 18 часов после нанесения, тогда как смягчение сохраняется дольше. Полученные данные статистически достоверны.
В еще одном эксперименте по исследованию действия различных увлажняющих ингредиентов доказано, что при относительной влажности 44% глицерин является эффективным увлажнителем рогового слоя .
В 1988 году были опубликованы результаты ряда экспериментов по оценке влияния глицерина на увлажненность кожи invivoв различных условиях. Оценку проводили несколькими инструментальными методами. Глицерин в составе простых кремов наносили на кожу добровольцев и сравнивали результаты с результатами, полученными для таких же кремов без глицерина. Содержание глицерина в креме составляло 10-15%. Исследования проводили при температуре не выше 20 °С и относительной влажности не более 60 %,  двойным слепым методом, чтобы исключить влияние не только испытуемого, но и экспериментатора, а также субъективизм при оценке результатов. Крем с глицерином отчетливо снижал трансэпидермальную потерю воды по сравнению с плацебо (эффект оценивали в течение семи часов после нанесения), причем в течение первого часа этот показатель был выше базовой линии (трансэпидермальная потеря воды необработанной кожей) за счет интенсивного поверхностного испарения содержащейся в кремах воды, но потом уверенно опускался ниже базовой линии. В этом же исследовании было установлено, что нанесение на кожу даже просто водных растворов глицерина с концентрацией 5 и 15% уменьшает трансэпидермальную потерю воды на протяжении 4 часов, причем более высокая концентрация глицерина дает лучший эффект. Глицерин также способствовал повышению гладкости кожи, причем эффект достигал максимума через 8 часов и сохранялся в течение 24 часов.
Давно уже не секрет, что межклеточные липиды играют ключевую роль в обеспечении барьерной функции кожи. С. Фрайберг и Д. Осборн в 1987 г. предположили, что именно поддержание этих липидов в жидком состоянии необходимо для оптимальной барьерной функции в плане предотвращения потерь воды. В их исследовании было показано, что добавление глицерина к липидам рогового слоя in vitro ингибирует их кристаллизацию, даже если влажность окружающего воздуха уменьшается до 6 %. Глицерин при 6%-ной влажности не действует как влагоудерживающий компонент, ни сам по себе, ни в смеси с модельными липидами; в сухой атмосфере он выполняет роль увлажнителя именно благодаря ингибированию фазового перехода липидов в кристаллическое состояние, а не вследствие связывания влаги. Авторы предположили, что это наиболее вероятный механизм действия глицерина на кожу. В дальнейшем результаты и выводы этого исследования были неоднократно подтверждены. Более того, доказано, что длительное применение средств с глицерином ускоряет восстановление барьерной функции кожи.
В девяностые годы был установлен еще один механизм действия глицерина на кожу, состоящий в содействии отшелушиванию отмерших клеток рогового слоя при ксерозе, что позволяло улучшить ее состояние. Тогда же на Первом Международном симпозиуме по эффективности косметики был представлен доклад о клиническом исследовании по определению ультраструктурных изменений в коже после применения терапевтических увлажнителей с высоким (25 и 40%) содержанием глицерина. Электронно-микроскопическое исследование образцов тканей, полученных путем биопсии, показало, что оба средства проникали на всю глубину рогового слоя, обеспечивая увеличение его объема, без каких-либо видимых изменений в более глубоких эпидермальных и дермальных слоях. Исследователи пришли к заключению, что создание глицеринового резервуара в роговом слое без нарушения жидкокристаллической ламеллярной структуры повышает способность кожи противостоять жестким климатическим условиям и объясняет ускорение заживления кожи после применения таких средств. Группа исследователей Shiseido совместно с учеными факультета дерматологии Клифорнийского университета показала, что сезонное ухудшение состояния кожи при атопическом дерматите и псориазе при низкой влажности в зимнее время можно предотвратить, в частности, путем использования 10%-ного водного раствора глицерина, благодаря чему предотвращается или устраняется гиперплазия эпидермиса. В начале двухтысячных была выяснена важная роль глицерина в аквапориновом механизме увлажнения кожи (см. выше). Этот механизм увлажнения тоже чутко откликается на изменения климатических условий. Всемирно известный врач-дерматолог Лесли Бауманн пишет: «Все эти результаты свидетельствуют о том, что глицерин обеспечивает кожу своего рода резервуаром влаги, который повышает ее сопротивляемость высушиванию». Нельзя отрицать и важность как используемых концентраций глицерина, так и рецептурный состав конкретного средства. Так, глицерин признан Управлением по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами США как эффективное средство безрецептурного отпуска для защиты кожи при концентрации от 20 до 45%. При этом экспертным советом по лекарственным препаратам безрецептурного отпуска особо подчеркивается, что неразбавленный глицерин, наоборот, не пригоден для этой цели, поскольку он может высушивать роговой слой за счет осмотического действия. Однако в косметике подобные количества глицерина едва ли можно встретить. Обычная дозировка – до 5% включительно; 10, 15% и более — это уже специальные средства. В концентрации свыше 10% глицерин придает косметическим средствам нежелательную липкость. Чтобы устранить это неприятное свойство, можно подключить некоторые рецептурные ухищрения, благодаря чему сенсорика существенно улучшается, но проще заложить меньший процент глицерина и усиливать его действие другими компонентами состава, а также использовать свойства выбранной базы. Установлено, что введение глицерина в эмульсии типа «вода в масле» улучшает их увлажняющие свойства. 5% глицерина в сочетании с 5% мочевины оказывают положительное влияние на увлажненность рогового слоя как в прямых, так и в обратных эмульсиях. Такая комбинация действует намного эффективнее 10% мочевины и незначительно эффективнее 10% глицерина. Возможно, эффект обусловлен тем, что мочевина работает как энхансер (усилитель) проникновения глицерина в роговой слой.
Еще один интересный момент: эмульсии типа «масло в воде» на базе жестких анионных эмульгатоов, не содержащие глицерина, а также липофильные и гидрофильные микроэмульсии либо не оказывают влияния на содержание влаги в роговом слое, либо увеличивают этот показатель, но при этом повреждают барьерную функцию кожи; при умывании они не оказывают никакого защитного действия. Микроэмульсии к тому же приводят и к обезвоженности рогового слоя. Добавление глицерина в те же составы помогает справиться с проблемой повреждения кожного барьера. По этой причине именно глицеринсодержащие эмульсии типа «масло в воде» подходят для применения при атопическом дерматите. И, бесспорно, глицерин лучше всего работает в сочетании с другими увлажнителями, а также с компонентами, способными «залатать бреши» в поврежденном эпидермальном барьере, причем при разных уровнях влажности воздуха. Глицерин компенсирует потерю воды, усиленную при нарушении барьерной функции и одновременно помогает физиологическому восстановлению барьера. Все это позволяет подтвердить пригодность глицерина для постоянного применения при хронической сухости кожи.
Но, как обычно, в жизни все не просто и неоднозначно. И климатические факторы действительно способны оказывать влияние на состояние кожи, провоцируя развитие сухости, причем важны не только относительная влажность, но и атмосферное давление и сила ветра. Так, в зависимости от того, где вы находитесь – в закрытой комнате, в самолете, либо на улице летом или зимой, один и тот же увлажняющий компонент может оказаться эффективным, а может и не работать должным образом, и это одна из самых важных причин жалоб на «бесполезную косметику». Вот некоторые факты:
*Атмосферное давление в салоне самолета примерно на 20 % ниже того, которое соответствует привычному давлению на уровне моря, а относительная влажность воздуха около 10%. Соответственно, вода при таких условиях испаряется легче, и трансэпидермальная потеря воды существенно возрастает; соответственно, кожа теряет влагу быстрее. В таких условиях косметические средства для увлажнения кожи, хорошо справляющиеся со своей задачей «в обычной жизни», становятся малоэффективными.
*С похожими условиями сталкиваются альпинисты. Температура кипения воды понижается на 1 °С на каждые 300 метров высоты. Соответственно, на высоте 3000 м (а это не самая высокая гора) вода будет кипеть при температуре около 90 °С. Ситуацию усугубляет и сильный ветер, ускоряющий обезвоживание кожи. В таких условиях необходимы совершенно иные подходы к сохранению влаги в коже, чем обычно.
*Климатические условия жилого или офисного помещения сильно отличаются от погодных условий на улице, что требует от кожи умения приспосабливаться к резким переменам. Однако с возрастом, а также при нарушениях барьерной функции адаптивная способность кожи может давать сбои. А климатический контраст может быть очень выраженным. Например, в Центральной Европе зимой влажность воздуха на улице приближается к 100%, а в доме, где работает отопление, она наоборот, очень низка (если не принимать никаких контрмер): при нулевой температуре наружного воздуха влажность его в помещениях составляет около 25 % при температуре 20 °С. Парадоксально, но в жарком экваториальном климате тоже возможна подобная ситуация, когда на улице температура воздуха более 30 °С при влажности 90% а в помещении с кондиционером – комфортные 20 °С и влажность 55%. Дело в том, что продолжительное нахождение в условиях повышенной влажности приводит к постепенному ухудшению барьерной функции. Относительная влажность более 80% связана со снижением выработки NMF (натуральный увлажняющий фактор) и увлажнения корнеоцитов. И снова привычные средства могут не сработать.
Получается, что при определенных значениях температуры и влажности любой увлажнитель утрачивает эффективность, и даже повторное нанесение средства не даст эффекта. Напротив, избыточно частое нанесение привычных средств в таких условиях может создать гипертонические концентрации некоторых ингредиентов, которые могут вызвать раздражение при повышенной чувствительности кожи. Справиться с этой проблемой помогает использование комбинаций низкомолекулярных увлажнителей (глицерин, мочевина, пирролидонкарбонат натрия) и высокомолекулярных (гиалуронат натрия, глюканы и другие полисахариды). Если и этого недостаточно, подключают эмоленты, в особенности имеющие барьеропротекторные свойства или способные создавать окклюзивную или полуокклюзивную пленку. Однако при этом не следует забывать, что излишняя увлеченность окклюзивными ингредиентами тоже нежелательна, поскольку, например, при розацеа высокие дозировки липидов, создающие идеальные условия для размножения анаэробных бактерий, способны вызвать резкое обострение. Таким образом, составление сбалансированных рецептур представляется еще более сложной и важной задачей.
И в заключение раздела – пара слов по поводу повышения трансэпидермальной потери воды, на которое тоже ссылаются противники глицерина в косметике. Да, результаты подобного рода действительно публиковались. Однако необходимо учитывать, что при нарушении кожного барьера, в частности, при раздраженной коже, измерения трансэпидермальной потери воды сами по себе практически не дают никакой информации, если не сопровождаются измерением увлажненности рогового слоя. Это особенно важно, когда в состав рецептуры косметического средства входят увлажняющие компоненты. В экспериментах по индуцированному раздражению кожи было показано, что соотношение увлажненности рогового слоя и трансэпидермальной потери воды сильно зависит от конкретного раздражающего фактора, несмотря на то, что в конечном итоге все они приводят к развитию симптомов сухости кожи. Соответственно, увлажняющие средства могут либо не давать эффекта вообще, либо ухудшать ситуацию, либо влиять на увлажненность рогового слоя, но не на трансэпидермальную потерю воды (или наоборот). Любопытный момент: экспериментально было установлено, что одной из причин, как это ни парадоксально, может быть добавление и удержание воды в роговом слое, и этот метод признан эффективным и полезным для нормализации состояния сухой кожи. При этом подчеркивается, что более высокие показатели трансэпидермальной потери воды, отмечаемые после нанесения на кожу увлажнителей, не являются непосредственным показателем содержания воды в коже in vivo, но отражают наличие большего количества воды, доступной для увлажнения рогового слоя.
Взаимосвязи между водоудерживающей способностью, концентрационным градиентом воды и барьерной функцией рогового слоя сложны, и поэтому требуются увлажнители, адаптированные к различным модификациям этих взаимосвязей. Цель может быть достигнута только в результате комбинации различных параметров. Интересен пример двух исследований, в одном из которых при нормальной трансэпидермальной потере воды отмечалась сухость рогового слоя, а в другом – наоборот, при нормальной увлажненности рогового слоя трансэпидермальная потеря воды была повышенной. В обоих случаях показатели удалось нормализовать, но путем использования увлажнителей различной природы (гидрофильный в первом случае и липофильный – во втором). Это еще раз подчеркивает важность выбора типа увлажняющего средства: в первом случае нормальная трансэпидермальная потеря воды указывала на неповрежденную барьерную функцию, а низкая увлажненность рогового слоя была результатом его низкой влагоудерживающей способности. Во втором же, наоборот, влагоудерживающая способность рогового слоя была нормальной, однако барьерная функция снижена, и ее восстановление играло ключевую роль.

Глицерин и кожные реакции

Безусловно, практически любое вещество (или смесь веществ) может вызвать отрицательную реакцию при применении на коже. Например, глицерин в виде 50%-го водного раствора, нанесенный под окклюзивную повязку на 20-24 ч, не вызывал отрицательных реакций у участников теста, страдающих дерматитом, за исключением одного случая. Женщина сообщила, что наносила смесь 1 части глицерина с 9 частями 70%-го этилового спирта на руки после мытья водой с мылом, и в дополнительных тестах на сенсибилизацию у нее была установлена реакция как на водные растворы глицерина, так и на водно-спиртовой раствор. После прекращения использования водно-спиртового раствора глицерина симптомы экземы у нее исчезли. Известен также случай 29-летней женщины, страдавшей очаговой экземой на протяжении 7 месяцев, после проведения патч-тестов на выявление аллергенов была обнаружена реакция на глицерин; симптомы исчезли после того, как она перестала пользоваться косметикой с глицерином. В другом тесте глицерин в концентрации 10% оказывал легкое раздражающее действие после 48 часов под окклюзивной повязкой, однако в таких условиях раздражение может возникнуть даже на чистую воду. В еще одном эксперименте увлажняющее средство с глицерином (65,9%) в модифицированном тесте Драйзе (тест для косметических средств на раздражение слизистой),  проведенном на 48 добровольцах, не оказывало сенсибилизирующего действия ни на стадии индукции, ни на провокативной стадии. Тестовый состав наносили 10 раз под окклюзивную повязку на 48 или 72 часа. Но это не повод бояться глицерина – хоть «за компанию», хоть «на всякий случай», хоть «потому что так написано в блоге Nи на сайте М, продвигающем косметику без глицерина». Кожные реакции должны подтверждаться не слухами, а заключениями врачей, иначе цена им – как любому слуху подобного рода. Не торопитесь жертвовать пользой для своей кожи из-за сведений сомнительного характера.

Начало: Глицерин в косметике: друг или враг? 

Елена Красней, главный технолог СОАО «Парфюмерно-косметическая фабрика «Модум-наша косметика»

Оригинал публикации