Неинвазивные методы исследования в оценке эффективности солнцезащитных средств

Изменения, происходящие в коже человека под влиянием ультрафиолетового облучения (УФО), вызывают повышенный интерес дерматологов, косметологов, производителей фотозащитных средств. Известно, что на UVB лучи (290—320 нм) кожа отвечает возникновением эритемы, отека, усилением пигментации, утолщением эпидермиса, изменением структуры дермы, возникновением фотодерматозов, синтезом витамина D [1]. Хронические эффекты UVB излучения включают фотостарение [2], иммунодефицит и фотоканцерогенез [3—5]. UVA-лучи (1-340—400; 2-320—340) обладают более выраженным иммунодепрессивным действием, вызывают повреждение ДНК, увеличивают синтез меланина и обусловливают отсроченное дубление кожи [6]. Уменьшить повреждающее воздействие ультрафиолетовых (УФ) лучей на кожу возможно путем исключения пребывания на солнце, особенно в часы его пиковой активности [7], использования одежды с солнцезащитным индексом [8, 9] и солнцезащитных средств [10—12]. Эффективность и безопасность современных фотозащитных средств тестируется на животных [13, 14], in vitro [15, 16] или с помощью инвазивных методов исследования, позволяющих оценивать структурные изменения и клеточные мутации [2, 17].

Цель работы — оценить изменения структурных и функциональных параметров кожи под воздействием УФ-излучения и эффективность солнцезащитного средства с использованием неинвазивных методов диагностики.

Материал и методы

В исследовании приняли участие 16 здоровых добровольцев в возрасте 20—25 лет. Наблюдение за структурными и функциональными изменениями кожи под воздействием УФО осуществлялось на коже предплечья. Исследуемый участок был поделен на две равные части. Идентичность точек исследования обеспечивалась нанесением метки анилиновым красителем. Первая половина подвергалась УФ-излучению без использования фотозащитного средства. На вторую половину за 30 мин до процедуры наносили крем Фотодерм MAX SPF 50+. Наряду с УФ-фильтрами основа крема содержит комплекс эктоина и маннитола, запатентованный как Клеточная Биозащита, экстракт ламинарии Золотистой водоросли, токоферола ацетат, рамнозу и другие ингредиенты.

Проведено 14 процедур УФО продолжительностью от 45 с до 2 мин. Облучение проводилось ежедневно, за исключением выходных дней. Параметры фиксировались до первой процедуры, а также на 2, 8, 15-е сутки и после окончания процедур.

Для определения структурных параметров кожи использовали оптический когерентный томограф, оснащенный съемным, гибким зондом с микросканером (регистрационное удостоверение №022а2035/ 2213-05), сконструированный и изготовленный в ИПФ РАН (Нижний Новгород) с продольным и поперечным разрешением 20 мкм. Для описания изображений оптической когерентной томографии (ОКТ) использовали следующие параметры: высота оптического слоя (соответствует толщине слоя с учетом коэффициента преломления × 1,42), контраст, глубина полезного сигнала [18].

Для исследования функциональных характеристик кожи, таких как влажность, эластичность, пигментация, эритема, трансэпидермальная потеря воды (ТЭПВ), был использован многофункциональный комбайн Multi Skin Test Center MC 750. Все измерения проводили при комнатной температуре (20—22 °С) и 40—60% влажности, согласно инструкции (http://nicosmetics.ru/).

Результаты

На ОКТ-изображениях незащищенной и подвергнутой облучению коже выявлено статистически значимое (р=0,028) увеличение толщины рогового слоя (рис. 1).

Рисунок 1. Динамика толщины рогового слоя в процессе УФО.

Толщина клеточных слоев эпидермиса также статистически значимо увеличилась (р=0,030), с максимальным значением на 15-е сутки исследования (Ме=112 мкм) (рис. 2).

Рисунок 2. Динамика толщины клеточных слоев эпидермиса в процессе УФО.

Контраст между 2-м и 3-м оптическими слоями уменьшился (р=0,012), максимальное уменьшение контраста произошло на 1-е сутки после процедуры, затем отмечалось увеличение контраста и к окончанию исследования показатель приблизился к первоначальному значению (рис. 3).

Рисунок 3. Динамика контраста между 2-м и 3-м оптическими слоями в процессе УФО.

Глубина полезного сигнала статистически значимо уменьшалась на протяжении всего исследования (рис. 4).

Рисунок 4. Динамика глубины полезного сигнала ОКТ-изображения в процессе УФО.

Анализ структурных параметров на участке кожи, подвергнутом облучению после нанесения фотозащитного средства, продемонстрировал другие закономерности. Так, среднее значение (Ме) толщины рогового слоя увеличилось с 21 до 28 мкм в первые сутки (р=0,028), что повторяет изменения на незащищенном участке, в то же время дальнейшего увеличения значения показателя не происходило (р=0,07) (см. рис. 1). Статистически значимого увеличения толщины клеточных слоев эпидермиса не зафиксировано. На 1-е сутки была отмечена тенденция к росту (р=0,05) и значение Ме увеличилось с 84 до 112 мкм (см. рис. 2).

Контраст на изучаемых ОКТ-изображениях не претерпел значительных изменений, на 1-м и 2-м измерении отмечалась тенденция к его снижению (р=0,08) (см. рис. 3). Глубина полезного сигнала статистически значимо уменьшилась, максимальное уменьшение зарегистрировано в 1-е сутки исследования (см. рис. 4).

Измерение функциональных параметров на незащищенной и подвергнутой облучению коже позволило выявить выраженные изменения. Уровень пигментации статистически значимо (р=0,036) увеличивался на протяжении всего периода исследования (Ме1=12, Ме5=20) (рис. 5).

Рисунок 5. Динамика показателя пигментации в процессе УФО.

Максимально высокое значение показателя эритемы (Ме=26) зарегистрировано на 2-е сутки, затем зафиксировано его снижение, и на 19-е сутки величина эритемы имела только тенденцию к увеличению (р=0,08) (рис. 6).

Рисунок 6. Динамика показателя эритемы в процессе УФО.

Показатель ТЭПВ в 1-е сутки увеличился, а в дальнейшем вернулся к первоначальному значению (рис. 7).

Рисунок 7. Динамика показателя ТЭПВ в процессе УФО.

Значение показателя влажности на изучаемом участке статистически значимо уменьшалось (р=0,018) на протяжении всего исследования (Ме1=27, Ме5=20) (рис. 8).

Рисунок 8. Динамика показателя влажности в процессе УФО.

Аналогичная закономерность наблюдалась и с показателем эластичности, который статистически значимо уменьшался (р=0,012), и к последнему дню исследования достиг минимального значения (Ме1=73, Ме5=57) (рис. 9).

Рисунок 9. Динамика показателя эластичности в процессе УФО.

Статистически значимых изменений функциональных параметров кожи, подвергнутой облучению после нанесения фотозащитного средства, не установлено. Исключение составил показатель эластичности, который статистически значимо увеличился ко 2-м суткам исследования и продолжал свой рост до окончания периода наблюдения (см. рис. 9).

У одного из добровольцев во время 1-й процедуры УФО на участке кожи, не защищенном Фотодермом, появилась выраженная эритема с четкими границами, субъективно сопровождающаяся жжением (эритематозная стадия простого контактного дерматита) (рис. 10).

Рисунок 10. Простой контактный дерматит от воздействия УФ-лучей на участке предплечья без фотозащитного средства.

На ОКТ-изображении зарегистрировано резкое уменьшение глубины полезного сигнала и контраста между слоями (рис. 11).

Рисунок 11. ОКТ-изображения и А-сканы кожи предплечья: а, б — до исследования; в, г — на 2-е сутки после возникновения контактного дерматита.

Обсуждение

В настоящее время солнцезащитные наружные средства являются наиболее приемлемым и эффективным способом предотвращения фотоповреждения кожи. Основным требованием к солнцезащитным средствам является длительная защита от УФ-лучей широкого спектра действия.

Широкое внедрение неинвазивных методов исследования в дерматологию открывает новые возможности в динамическом наблюдении за процессами, происходящими в коже под влиянием УФО, и установлении эффективности солнцезащитных средств.

Нами проведено динамическое наблюдение за участками кожи, защищенными и незащищенными фотопротектором, подвергнутыми воздействию УФ-лучей.

Выраженные структурные и функциональные изменения выявлены на участке кожи без фотозащиты. Увеличение толщины рогового и клеточных слоев, уменьшение контраста между 2-м и 3-м оптическим слоем, а также уменьшение глубины полезного сигнала свидетельствуют о подостром воспалении с признаками отека в эпидермисе и воспалительного инфильтрата в дерме (рис. 12).

Рисунок 12. ОКТ-изображения и А-сканы незащищенной кожи предплечья: а, б — до начала исследования; в, г — 2-е сутки; д, е — 8-е сутки; ж, з — 15-е сутки.

Рисунок 12. ОКТ-изображения и А-сканы незащищенной кожи предплечья: и, к — после последней процедуры УФО.

Выраженное воспаление подтверждается и функциональными параметрами. Эритема как наиболее яркий признак воспаления, вызванного УФ- лучами диапазона UVВ, в динамике прекращает увеличиваться, в то время как толщина эпидермиса продолжает нарастать до последнего дня исследования. Возможно, такая закономерность позволяет выявить не только воспалительные изменения в эпидермисе, но и пролиферативные нарушения, спровоцированные UVA-лучами. В то же время комплексное обследование позволило установить признаки, соответствующие нарушению барьерных функций кожи, что проявилось в увеличении толщины рогового слоя, уменьшении влажности и повышении показателя ТЭПВ.

Использование фотозащитного средства, в частности Фотодерм MAX SPF50+, принципиально изменяет динамику структурных и функциональных параметров кожи в процессе УФО. Отсутствие достоверно значимых изменений толщины эпидермиса, глубины полезного сигнала и контраста свидетельствует об эффективности фильтров, входящих в состав фотозащитных средств. Увеличение влажности, уменьшение ТЭПВ и статистически значимое увеличение эластичности кожи свидетельствуют о высококачественной основе препарата, позволяющей положительно влиять на барьерные свойства эпидермиса.