Seminário 01 Parte I: Noções básicas sobre estrutura, bioquímica e fisiologia da pele

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A apresentação faz parte do curso: Estrutura, fisiologia e bioquímica da pele aplicadas à ciência cosmética. Essa é a primeira parte da apresentação que tem como objetivo apresentar os aspectos anatômicos, fisiológicos e bioquímicos importantes para o desenvolvimento de produtos de uso tópico sejam eles: cosméticos, dermo-cosméticos ou fármacos.

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Seminário 01 Parte I: Noções básicas sobre estrutura, bioquímica e fisiologia da pele

  1. 1. Estrutura, fisiologia da pele aplicada à ciência cosmética. Noções básicas sobre estrutura, bioquímica e fisiologia da Pele - Parte I - Alexandre Ferreira
  2. 2. A Pele • A pele é o maior órgão do corpo - 1,8 m2, 7 de 70Kg • Órgão exposto ao ambiente externo
  3. 3. 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
  4. 4. 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
  5. 5. 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
  6. 6. 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
  7. 7. Variações por sítio anatômico • Tecidos – Espessura – Constituição celular/matriz • Anexos – Quantidade – Qualidade • Efeito barreira
  8. 8. Variações físico-químicas
  9. 9. Possui uma Microbiota • Corpo humano = 1014 células; 1 célula humana X 9 de bactérias; 2,3 kg de bactérias (≈ um fígado)
  10. 10. 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
  11. 11. 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
  12. 12. 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!
  13. 13. 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
  14. 14. Microbiota varia por sítio
  15. 15. 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
  16. 16. A Pele – Vista Microscópica Epiderme Derme Papilar Derme Reticular Papilas Dérmicas Cristas Papilares
  17. 17. A Epiderme - Estrutura PELE Corneum 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
  18. 18. 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
  19. 19. 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
  20. 20. A Epiderme – Células Langerhans Melanócitos Merckel
  21. 21. A Epiderme – Células Diferenciação Queratinócitos
  22. 22. A Epiderme - Diferenciação Ca+2 Atividade Fisiológica • Atividade Enzimática − Proteólise − Lipólise − Descamação − Formação ácido urocânico • Manutenção de pH Atividade Metabólica • Divisão Celular • Síntese • Diferenciação
  23. 23. 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
  24. 24. Gradiente de Ca+2 Barreira Lamina Basal H2O H2O H2OH2O Evaporação Influxo de Ca+2 Bombeamento de Ca+2 Ca+2
  25. 25. 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
  26. 26. Stratum Corneum - Estrutura •1a. Visão – M.O. – Rede de fibras contendo ar – Artefato de técnica •Nova Visão – M.E. – Tijolo (corneócitos) – Argamassa (lipídeos) Barreira
  27. 27. Formação da Barreira • Além do Tijolo e Argamassa • Estrutura microscópica heterogênea • Lipídeos organizados em lamelas
  28. 28. 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
  29. 29. • Célula da camada granular exerce papel central Barreira – Formação Corpo Lamelar Retículo endoplasmático Complexo de Golgi DESENVOLVIDOS Núcleo Envelope córneo Envelope córneo Grânulos de queratohialina Pró-Filagrina Locrina ARTEFATO??
  30. 30. Barreira – Formação Granular Córnea Secreção Corpos Lamelares Célula Secretora Formação do envelope cornificado Diferenciação Terminal Ca+2 Agregação de microfibrilas
  31. 31. I - Envelope córneo Célula secretora / Camada granular involucrina / periplaquina / envolplaquina Lipídeo / Lamelas Formação de mono camada protéica intracelularextracelular Membrana Celular
  32. 32. Ligação de -Hidroxiceramidas I - Envelope córneo Locrina sprrp XP-5/LEP Complexos solúveis Transglutaminase 3 (TGase 3) Ligação isopeptídica -(-glutamil) lisina Ca+2 (TGase 1) Complexos insolúveis Ca+2 intracelularextracelular Membrana Celular
  33. 33. 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 intracelularextracelular Membrana Celular
  34. 34. 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
  35. 35. II - Agregação de Microfibrilas Ca+2 Pró-filagrina: COO-+H4N Grânulos de queratohialina Fosforilação intracelularextracelular Membrana Celular Ca+2 COO-+H4N Desfosforilação
  36. 36. II - Agregação de Microfibrilas intracelularextracelular Membrana Celular Ca+2 Pró-filagrina: COO-+H4N AgregaçãoProteólise Passo 2 Monômeros Ca+2 +H4N Proteólise Passo 1 COO- Oligômeros
  37. 37. II - Agregação de Microfibrilas intracelularextracelular Membrana Celular Ca+2 Pró-filagrina: COO-+H4N Ca+2 +H4N Proteólise Passo 2 Proteólise Passo 1 Ca+2 +H4N Sinalização ??????? NÚCLEO Ca+2 +H4N Translocação
  38. 38. • 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
  39. 39. Fusão de membranas Ca+2 ↑ [ ] - Secreção basal ↓ [ ] - Secreção acelerada Processo regulado: III - Secreção – Mecanismos intracelularextracelular Membrana Celular Consome energia
  40. 40. Ca+2 ↓[ ] III - Secreção – Regulação Perda do Gradiente de Ca2+ Secreção LB • “tape striping” • Tratamento solventes Ca+2 ↑[ ]
  41. 41. Recuperação da Barreira Recuperação(%) • “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/colesterol Formação gradual de CL + secreção 12h ↑ Síntese de ceramidas 72h Volta ao estado original 9h 24h ↑ processamento glucoceramidas
  42. 42. Estrutura da Barreira • Composição lipídica – 40-50%: Ceramidas – 25%: Colesterol – 15%: Ácidos graxos – 5%: de outros lipídeos • Composição Hidrofílica – Corneócitos
  43. 43. 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
  44. 44. 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
  45. 45. 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
  46. 46. Barreira – Lamelas Lipídicas
  47. 47. Barreira – Lamelas Lipídicas Cristalino Ceramida Fluido Ceramida esterificada Ac. Graxo livre Colesterol
  48. 48. Barreira – Adesão Celular “Tight Junctions” Rede de Oclusão
  49. 49. 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
  50. 50. Fisiologia Stratum corneum - pH 7,4 5,5 pH • Epiderme viável • Células vivas pH fisiológico Ac. Graxos livres Fosfolipídeos Processamento de lipídeos tUCA Histidina Filagrina Degradação do envelope córneo Na+/H+ Antiproter Ação de células da camada granulosa • ↑ Barreira • Atividade antimicrobiana • Regular coesão Epiderme
  51. 51. 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
  52. 52. Pigmentação Melanócito (crista neural) Queratinócito Melanossomo Tirosina Tirosinase 3,4-diidroxifenil alanina (dopa) Melanina Grânulos Melanina
  53. 53. Melanina • Polímero – Absorção de Radiação (UVR) • Vários tipos – Eumelanina: cor negra • Antioxidante – Pheomelanina: amarelo até vermelho • Pró-oxidante • Cor resultante da variação na proporção de melaninas
  54. 54. KnowWhy treinamentos especializados Alexandre HP Ferreira, Ph.D. www.linkedin.com/company/knowwhy alexhpf@yahoo.com.br Campinas - SP www.facebook.com/KnowWhy.br twitter.com/knowwhy_br br.linkedin.com/in/alexandrehpferreira/

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