Piel humana

La epidermis, cuyo término «epi» proviene del griego y significa «sobre» o «encima», es la capa más externa de la piel. Forma una envoltura impermeable y protectora sobre la superficie del cuerpo, que también actúa como barrera contra las infecciones , y está compuesta por epitelio escamoso estratificado con una lámina basal subyacente .

La epidermis no contiene vasos sanguíneos , y las células de las capas más profundas se nutren casi exclusivamente del oxígeno difuso del aire circundante ^{[ 7 ]} y, en menor medida, de los capilares sanguíneos que se extienden hasta las capas externas de la dermis. El principal tipo de células que componen la epidermis son las células de Merkel , los queratinocitos , aunque también están presentes los melanocitos y las células de Langerhans . La epidermis se puede subdividir en los siguientes estratos (empezando por la capa más externa): córneo, lúcido (solo en las palmas de las manos y las plantas de los pies), granuloso, espinoso y basal. Las células se forman por mitosis en la capa basal. Las células hijas (véase división celular ) se mueven hacia arriba en los estratos, cambiando de forma y composición a medida que mueren debido al aislamiento de su fuente sanguínea. El citoplasma se libera y se inserta la proteína queratina . Finalmente, llegan al córneo y se desprenden ( descamación ). Este proceso se llama "queratinización" . Esta capa queratinizada de la piel es responsable de retener el agua en el cuerpo y de impedir la entrada de otros productos químicos dañinos y patógenos , lo que convierte a la piel en una barrera natural contra las infecciones. ^{[ 8 ]}

La dermis es la capa de piel que se encuentra debajo de la epidermis y está compuesta de tejido conectivo , lo que protege al cuerpo de la tensión y el estrés. La dermis está firmemente unida a la epidermis por una membrana basal . También alberga numerosas terminaciones nerviosas que proporcionan la sensación de tacto y calor. Contiene los folículos pilosos , las glándulas sudoríparas , las glándulas sebáceas , las glándulas apocrinas , los vasos linfáticos y los vasos sanguíneos . Los vasos sanguíneos de la dermis nutren y eliminan los desechos de sus propias células, así como del estrato basal de la epidermis.

La dermis se divide estructuralmente en dos áreas: una zona superficial adyacente a la epidermis, llamada región papilar , y una zona más profunda y gruesa conocida como región reticular .

El tejido subcutáneo (también llamado hipodermis o subcutis ) no forma parte de la piel, sino que se encuentra debajo de la dermis . Su función es unir la piel al hueso y músculo subyacentes , además de irrigarla con vasos sanguíneos y nervios. Está compuesto por tejido conectivo laxo, tejido adiposo y elastina . Los principales tipos celulares son los fibroblastos , los macrófagos y los adipocitos (el tejido subcutáneo contiene el 50 % de la grasa corporal). La grasa actúa como amortiguador y aislante térmico.

La siguiente tabla identifica el recuento de células de la piel y las estimaciones de la masa celular total para un  hombre adulto de 70 kg (ICRP-23; ICRP-89, ICRP-110). ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

La masa tisular se define en 3,3  kg (ICRP-89, ICRP110) y abarca la epidermis, la dermis, los folículos pilosos y las glándulas de la piel. Los datos celulares se extraen de «Recuento de células humanas y distribución del tamaño celular», ^{[ 15 ] [ 16 ]} pestaña Tabla de tejidos en el conjunto de datos SO1 de la información complementaria (xlsx). El conjunto de datos de 1200 registros está respaldado por extensas referencias sobre tamaño celular, recuento celular y masa celular total.

Los datos detallados para los siguientes grupos de células se subdividen aún más en todos los tipos de células enumerados en las secciones anteriores y se clasifican por subcategorías epidérmicas, dérmicas, de folículo piloso y glandulares en el conjunto de datos y en la interfaz gráfica del sitio web del conjunto de datos. ^{[ 17 ]} Si bien los adipocitos en el tejido adiposo hipodérmico se tratan por separado en las categorías de tejido de la ICRP, el contenido de grasa (menos los lípidos de la membrana celular) residente en la capa dérmica (Tabla-105, ICRP-23) se aborda mediante los siguientes adipocitos intersticiales en la capa dérmica.

La piel humana presenta una gran variedad de colores, desde el marrón más oscuro hasta los tonos blanco rosado más claros. La piel humana muestra una mayor variación de color que cualquier otra especie de mamífero y es el resultado de la selección natural . La pigmentación de la piel en los humanos evolucionó principalmente para regular la cantidad de radiación ultravioleta (UV) que penetra en la piel, controlando así sus efectos bioquímicos. ^{[ 18 ]}

El color real de la piel de las personas se ve afectado por muchas sustancias, aunque la más importante que determina el color de la piel humana es el pigmento melanina . La melanina se produce en la piel en células llamadas melanocitos y es el principal determinante del color de la piel en las personas de piel más oscura . El color de la piel en las personas de piel clara está determinado principalmente por el tejido conectivo blanco azulado debajo de la dermis y por la hemoglobina que circula en las venas de la dermis. El color rojo subyacente a la piel se hace más visible, especialmente en el rostro, cuando, como consecuencia del ejercicio físico o la estimulación del sistema nervioso (ira, miedo), las arteriolas se dilatan. ^{[ 19 ]}

Hay al menos cinco pigmentos diferentes que determinan el color de la piel. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Estos pigmentos están presentes en diferentes niveles y lugares.

• Melanina : Es de color marrón y está presente en la capa basal de la epidermis .
• Melanoide: Se asemeja a la melanina, pero está presente de forma difusa en toda la epidermis.
• Caroteno : Este pigmento es de color amarillo a naranja. Está presente en el estrato córneo y en las células grasas de la dermis y la fascia superficial .
• Hemoglobina (también escrita hemoglobina ): Se encuentra en la sangre y no es un pigmento de la piel, pero adquiere un color púrpura.
• Oxihemoglobina: También se encuentra en la sangre y no es un pigmento de la piel. Adquiere un color rojo.

Existe una correlación entre la distribución geográfica de la radiación ultravioleta (UV) y la distribución de la pigmentación de la piel en las poblaciones indígenas de todo el mundo. Las áreas con mayores niveles de UV reflejan poblaciones de piel más oscura, generalmente ubicadas cerca del ecuador. Las áreas alejadas de los trópicos y más cercanas a los polos presentan una menor concentración de UV, lo que se refleja en poblaciones de piel más clara. ^{[ 22 ]}

En la misma población se ha observado que las mujeres adultas tienen una pigmentación de la piel considerablemente más clara que los hombres . Las mujeres necesitan más calcio durante el embarazo y la lactancia , y la vitamina D , que se sintetiza a partir de la luz solar, ayuda a absorberlo. Por esta razón, se cree que las mujeres podrían haber evolucionado para tener una piel más clara con el fin de facilitar la absorción de calcio por parte de su organismo. ^{[ 23 ]}

La escala de Fitzpatrick ^{[ 24 ] [ 25 ]} es un esquema de clasificación numérica para el color de la piel humana desarrollado en 1975 como una forma de clasificar la respuesta típica de diferentes tipos de piel a la luz ultravioleta (UV):

Con el paso de los años, la piel se vuelve más fina y se daña con mayor facilidad. Este efecto se ve agravado por la disminución de la capacidad de la piel para regenerarse a medida que envejecemos.

Entre otras cosas, el envejecimiento de la piel se caracteriza por una disminución del volumen y la elasticidad. Existen muchas causas internas y externas del envejecimiento cutáneo. Por ejemplo, la piel envejecida recibe menos flujo sanguíneo y presenta menor actividad glandular.

Una escala de clasificación integral validada ha categorizado los hallazgos clínicos del envejecimiento de la piel como laxitud (caída), arrugas y las diversas facetas del fotoenvejecimiento, incluyendo eritema (enrojecimiento), telangiectasia , discromía (decoloración marrón), elastosis solar (amarillamiento), queratosis (crecimientos anormales) y mala textura. ^{[ 26 ]}

El cortisol causa degradación del colágeno , ^{[ 27 ]} acelerando el envejecimiento de la piel. ^{[ 28 ]}

Los suplementos antienvejecimiento se utilizan para tratar el envejecimiento de la piel.

La irradiación UV de las células de la piel humana genera daños en el ADN mediante reacciones fotoquímicas directas en residuos de timina o citosina adyacentes en la misma hebra de ADN. ^{[ 30 ]} Los dímeros de pirimidina de ciclobutano formados por dos bases de timina adyacentes, o por dos bases de citosina adyacentes, en el ADN son los tipos más frecuentes de daño en el ADN inducido por la radiación UV. Los humanos, al igual que otros organismos, son capaces de reparar estos daños inducidos por la radiación UV mediante el proceso de reparación por escisión de nucleótidos . ^{[ 30 ]} En los humanos, este proceso de reparación protege contra el cáncer de piel. ^{[ 30 ]}

La piel humana es un entorno rico para los microbios. ^{[ 35 ] [ 36 ]} Se han encontrado alrededor de 1000 especies de bacterias de 19 filos bacterianos. ^{[ 36 ] [ 35 ]} La mayoría proviene de solo cuatro filos: Actinomycetota (51,8%), Bacillota (24,4%), Pseudomonadota (16,5%) y Bacteroidota (6,3%). Las especies de Propionibacteria y Staphylococci fueron las principales especies en las áreas sebáceas . Hay tres áreas ecológicas principales: húmeda, seca y sebácea. En los lugares húmedos del cuerpo, Corynebacteria junto con Staphylococci dominan. En las áreas secas, hay una mezcla de especies pero dominada por Betaproteobacteria y Flavobacteriales . Ecológicamente, las áreas sebáceas tenían mayor riqueza de especies que las húmedas y secas. Las zonas con menor similitud entre individuos de la misma especie fueron los espacios entre los dedos de las manos y de los pies , las axilas y el cordón umbilical . Las zonas con mayor similitud fueron las que se encontraban junto a las fosas nasales, en el interior de las mismas y en la espalda.

Reflexionando sobre la diversidad de la piel humana, los investigadores del microbioma de la piel humana han observado: "las axilas peludas y húmedas se encuentran a poca distancia de los antebrazos lisos y secos, pero es probable que estos dos nichos sean tan ecológicamente diferentes como las selvas tropicales de los desiertos". ^{[ 35 ]}

Los NIH llevaron a cabo el Proyecto Microbioma Humano para caracterizar la microbiota humana, que incluye la de la piel y el papel de este microbioma en la salud y la enfermedad. ^{[ 37 ]}

Microorganismos como Staphylococcus epidermidis colonizan la superficie de la piel. La densidad de la flora cutánea depende de la zona de la piel. La superficie desinfectada se vuelve a colonizar con bacterias que residen en las zonas más profundas del folículo piloso, el intestino y los orificios urogenitales.

La piel alberga sus propios ecosistemas de microorganismos , incluyendo levaduras y bacterias, que no se pueden eliminar con ninguna cantidad de limpieza. Se estima que la cantidad de bacterias individuales en la superficie de la piel humana es de 7,8 millones por centímetro cuadrado (50 millones por pulgada cuadrada) , aunque esta cifra varía mucho en el promedio de 1,9 metros cuadrados (20 pies cuadrados ) de piel humana. Las superficies grasas, como el rostro, pueden contener más de 78 millones de bacterias por centímetro cuadrado (500 millones por pulgada cuadrada) . A pesar de estas enormes cantidades, todas las bacterias que se encuentran en la superficie de la piel cabrían en un volumen del tamaño de un guisante. ^{[ 42 ]} En general, los microorganismos se mantienen a raya entre sí y son parte de una piel sana. Cuando se altera el equilibrio, puede haber un crecimiento excesivo e infección, como cuando los antibióticos matan los microbios , lo que resulta en un crecimiento excesivo de levaduras. La piel es continua con el revestimiento epitelial interno del cuerpo en los orificios, cada uno de los cuales alberga su propio conjunto de microbios.      

Los cosméticos deben usarse con precaución sobre la piel, ya que pueden provocar reacciones alérgicas. Cada estación requiere ropa adecuada para facilitar la transpiración. La luz solar, el agua y el aire son fundamentales para mantener la piel sana.

Las nanopartículas de 40  nm de diámetro o menores han logrado penetrar la piel. ^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]} Las investigaciones confirman que las nanopartículas de más de 40  nm no penetran la piel más allá del estrato córneo. ^{[ 47 ]} La mayoría de las partículas que sí penetran se difunden a través de las células de la piel, pero algunas viajan por los folículos pilosos y alcanzan la capa de la dermis.

También se ha estudiado la permeabilidad de la piel en relación con diferentes formas de nanopartículas. La investigación ha demostrado que las partículas esféricas tienen una mayor capacidad de penetración en la piel en comparación con las partículas oblongas (elipsoidales) porque las esferas son simétricas en las tres dimensiones espaciales. ^{[ 49 ]} Un estudio comparó las dos formas y registró datos que mostraron que las partículas esféricas se ubicaban profundamente en la epidermis y la dermis, mientras que las partículas elipsoidales se encontraron principalmente en el estrato córneo y las capas epidérmicas. ^{[ 49 ]} Las nanobarras se utilizan en experimentos debido a sus propiedades fluorescentes únicas , pero han mostrado una penetración mediocre.

Las nanopartículas de diferentes materiales han mostrado limitaciones en la permeabilidad de la piel. En muchos experimentos,  se utilizan nanopartículas de oro de 40 nm de diámetro o menores, las cuales han demostrado penetrar la epidermis. Las nanopartículas de óxido de titanio (TiO₂ ₎ , óxido de zinc (ZnO) y plata son ineficaces para penetrar la piel más allá del estrato córneo. ^{[ 46 ] [ 50 ]} Los puntos cuánticos de seleniuro de cadmio (CdSe) han demostrado penetrar de manera muy efectiva cuando poseen ciertas propiedades. Debido a que el CdSe es tóxico para los organismos vivos, la partícula debe estar cubierta por un grupo superficial. Un experimento que comparó la permeabilidad de puntos cuánticos recubiertos con polietilenglicol (PEG), PEG- amina y ácido carboxílico concluyó que los grupos superficiales de PEG y PEG-amina permitieron la mayor penetración de las partículas. Las partículas recubiertas con ácido carboxílico no penetraron más allá del estrato córneo. ^{[ 49 ]}

Anteriormente, los científicos creían que la piel era una barrera eficaz contra las partículas inorgánicas. Se pensaba que el daño causado por factores mecánicos era la única forma de aumentar su permeabilidad. ^{[ 51 ]}

Recientemente, se han desarrollado métodos más simples y efectivos para aumentar la permeabilidad de la piel. La radiación ultravioleta (UV) daña ligeramente la superficie de la piel y causa un defecto dependiente del tiempo que permite una penetración más fácil de las nanopartículas. ^{[ 52 ]} La alta energía de la UV provoca una reestructuración de las células, debilitando el límite entre el estrato córneo y la capa epidérmica. ^{[ 52 ] [ 51 ]} El daño de la piel se mide típicamente por la pérdida de agua transepidérmica (TEWL), aunque puede tardar de 3 a 5 días en alcanzar su valor máximo. Cuando la TEWL alcanza su valor máximo, la densidad máxima de nanopartículas puede penetrar la piel. Si bien el efecto de una mayor permeabilidad después de la exposición a la UV puede conducir a un aumento en el número de partículas que penetran la piel, la permeabilidad específica de la piel después de la exposición a la UV en relación con partículas de diferentes tamaños y materiales no se ha determinado. ^{[ 52 ]}

Existen otros métodos para aumentar la penetración de nanopartículas mediante daño cutáneo: el desprendimiento con cinta adhesiva consiste en aplicar cinta adhesiva a la piel y luego retirarla para eliminar la capa superior; la abrasión cutánea se realiza afeitando los 5-10  μm superiores de la superficie de la piel; la mejora química aplica sustancias químicas como polivinilpirrolidona (PVP), dimetilsulfóxido (DMSO) y ácido oleico a la superficie de la piel para aumentar la permeabilidad; ^{[ 53 ] [ 54 ]} la electroporación aumenta la permeabilidad de la piel mediante la aplicación de pulsos cortos de campos eléctricos . Los pulsos son de alto voltaje y del orden de milisegundos cuando se aplican. Las moléculas cargadas penetran la piel con mayor frecuencia que las moléculas neutras después de que la piel ha sido expuesta a pulsos de campo eléctrico. Los resultados han demostrado que las moléculas del orden de 100  μm penetran fácilmente la piel electroporada. ^{[ 54 ]}

Un área de gran interés en la nanomedicina son los parches transdérmicos debido a la posibilidad de una aplicación indolora de agentes terapéuticos con muy pocos efectos secundarios. Los parches transdérmicos se han limitado a la administración de un número reducido de fármacos, como la nicotina , debido a las limitaciones en la permeabilidad de la piel. El desarrollo de técnicas que aumentan la permeabilidad cutánea ha permitido la aplicación de más fármacos mediante parches transdérmicos y ha ampliado las opciones para los pacientes. ^{[ 54 ]}

El aumento de la permeabilidad de la piel permite que las nanopartículas penetren y se dirijan a las células cancerosas . Las nanopartículas, junto con técnicas de imagen multimodal, se han utilizado para diagnosticar el cáncer de forma no invasiva . La piel con alta permeabilidad permitió que puntos cuánticos con un anticuerpo unido a la superficie para la focalización activa penetraran con éxito e identificaran tumores cancerosos en ratones. La focalización tumoral es beneficiosa porque las partículas pueden excitarse mediante microscopía de fluorescencia y emitir energía lumínica y calor que destruirán las células cancerosas. ^{[ 55 ]}

El protector solar y el bloqueador solar son productos importantes para el cuidado de la piel, aunque ambos ofrecen protección completa contra el sol. ^{[ 56 ]}

El protector solar es opaco y más potente que el protector solar, ya que bloquea la mayor parte de los rayos UVA/UVB y la radiación solar, y no requiere reaplicación durante el día. El dióxido de titanio y el óxido de zinc son dos de los ingredientes principales del protector solar. ^{[ 57 ]}

Protector solar : Una vez aplicado sobre la piel, el protector solar es más transparente y protege contra los rayos UVA/UVB. Sin embargo, sus ingredientes se degradan con mayor rapidez al exponerse a la luz solar, permitiendo que parte de la radiación penetre en la piel. Para una mayor eficacia, es necesario reaplicarlo con regularidad y utilizar uno con un factor de protección solar (FPS) elevado.

La vitamina A , también conocida como retinoides , beneficia la piel al normalizar la queratinización , reducir la producción de sebo , que contribuye al acné , y revertir y tratar el fotodaño, las estrías y la celulitis .

La vitamina D y sus análogos se utilizan para regular a la baja el sistema inmunitario cutáneo y la proliferación epitelial, al tiempo que promueven la diferenciación.

La vitamina C es un antioxidante que regula la síntesis de colágeno, forma lípidos de barrera, regenera la vitamina E y proporciona fotoprotección.

La vitamina E es un antioxidante de membrana que protege contra el daño oxidativo causado más comúnmente en la piel por los rayos UV . ^{[ 58 ]}

Varios estudios científicos confirmaron que los cambios en el estado nutricional basal afectan la condición de la piel. ^{[ 59 ]}

La Clínica Mayo enumera los alimentos que, según afirman, ayudan a la piel: frutas y verduras, cereales integrales, verduras de hoja verde oscura, frutos secos y semillas. ^{[ 60 ]}