Las ceramidas y la reparación de la barrera cutánea dañada

Comprender qué significa realmente la reparación de la barrera cutánea a través del modelo "físico y tradicional".

Si revisas tu lista de compras de productos para el cuidado de la piel, encontrarás ceramidas prácticamente en todas partes. Están presentes en cremas reparadoras de la barrera cutánea, sérums regeneradores y cremas hidratantes de emergencia para cada estación. Hoy en día, las ceramidas son casi sinónimo de reparación de la barrera cutánea.

Sin embargo, conocer el nombre no significa comprender realmente estas moléculas. ¿Por qué las ceramidas se han convertido en uno de los ingredientes clave para la reparación de la barrera cutánea?

En la estructura de “ladrillo y mortero” del estrato córneo, los corneocitos actúan como los “ladrillos”, mientras que las ceramidas, el colesterol y los ácidos grasos libres forman el “mortero” intercelular. Estos tres componentes trabajan juntos, pero cada uno tiene una función distinta [1]:

Ceramidas : Desempeñan un papel fundamental en el ensamblaje de las estructuras lamelares lipídicas y son componentes esenciales de la barrera cutánea.

Colesterol : Regula la flexibilidad de los lípidos y ayuda a mantener la elasticidad de la membrana.

Ácidos grasos libres : Ayudan a establecer y mantener el ambiente ligeramente ácido de la superficie de la piel.

Si las ceramidas, el colesterol y los ácidos grasos libres son componentes esenciales de este “cemento”, ¿por qué las ceramidas se han convertido en el foco central de la reparación de la barrera cutánea? La respuesta reside en su proporción dentro de los lípidos del estrato córneo y en las diferencias entre las subclases de ceramidas.

01. Casi el 50%: Por qué las ceramidas son un componente esencial de la barrera cutánea

En los lípidos intercelulares del estrato córneo humano sano, las ceramidas representan aproximadamente entre el 40 % y el 50 % del total, el colesterol alrededor del 25 %, los ácidos grasos libres aproximadamente el 15 % y otros lípidos alrededor del 10 %.

Composición de los lípidos intercelulares en el estrato córneo humano sano [1]:

Sin embargo, esta proporción cercana al 50 % representa únicamente el contenido total de ceramidas. La piel humana contiene al menos 12 subclases de ceramidas, entre ellas NP, AP y EOP. [2] Las diferencias en las bases esfingoides, la longitud de las cadenas de ácidos grasos y los patrones de hidroxilación determinan las funciones específicas de cada subclase.

Ceramida NP : Un componente clave para el mantenimiento de la barrera cutánea. Ayuda a fortalecer la cohesión entre los corneocitos y a reforzar la barrera física de la piel.

Ceramida AP : Un componente que interviene en la regulación de la hidratación. Ayuda a mantener los procesos de hidratación de la piel y el equilibrio hídrico y la renovación normal del estrato córneo.

Ceramida EOP : Un componente de anclaje estructural. Su ácido graso ω-hidroxi de cadena ultralarga puede unirse covalentemente a los corneocitos, lo que ayuda a mejorar la estabilidad mecánica y la integridad estructural de la piel.

Las mediciones clínicas indican que la piel con una función de barrera deteriorada, como la piel de las personas con dermatitis atópica, puede mostrar no solo una reducción en el contenido total de ceramidas, sino también disminuciones en subclases específicas y desequilibrios en las proporciones relativas de las diferentes subclases.

Esto pone de manifiesto una idea errónea común en la formulación de productos para el cuidado de la piel: añadir cualquier ceramida a una fórmula no significa necesariamente que la barrera cutánea se haya reparado eficazmente.

La estructura molecular del ingrediente, incluyendo la longitud de su cadena de carbono y su compatibilidad con los lípidos propios de la piel, influye en si puede integrarse en el "cemento" intercelular de la barrera o simplemente formar una película oclusiva temporal en la superficie de la piel.

02. Similitud estructural natural: por qué importan las estructuras moleculares compatibles con la piel

Las distintas fuentes de ceramidas pueden presentar diferencias significativas en sus propiedades y características estructurales.

Extracción de origen vegetal o animal : La composición resultante puede ser compleja, lo que dificulta reproducir con precisión la estructura de los esfingolípidos del estrato córneo humano. La variación entre lotes también puede ser considerable, y la producción a gran escala puede presentar ciertas limitaciones. [3]

Síntesis química tradicional : La estructura estereoquímica del producto deseado puede no coincidir completamente con la de los esfingolípidos humanos presentes de forma natural, y pueden generarse subproductos no deseados.

Análogos de ceramida : Sus estructuras moleculares son simplificadas. Si bien pueden proporcionar efectos hidratantes, sus estructuras siguen siendo diferentes a las de las ceramidas humanas que se producen de forma natural.

Viablife desarrolla ceramidas mediante biología sintética e ingeniería metabólica. Los investigadores utilizan levadura modificada genéticamente y fuentes de carbono renovables, como la glucosa, para simular las reacciones catalizadas por enzimas que ocurren en la piel humana.

El proceso genera primero sustancias precursoras compatibles con la piel, como la fitoesfingosina. Estos precursores se someten a biotransformación, refinamiento y purificación para producir componentes de ceramida con estructuras muy similares a los lípidos presentes en el estrato córneo humano.

Para los desarrolladores de formulaciones, la importancia práctica de esta tecnología es clara: las ceramidas estructuralmente similares pueden distribuirse e integrarse en los espacios entre los corneocitos después de su aplicación, participando en el ensamblaje del "cemento" lipídico lamelar en lugar de permanecer únicamente en la superficie de la piel como una película oleosa.

La barrera cutánea no es un sistema aislado: la relación bidireccional entre las ceramidas y el manto ácido.

Seleccionar ceramidas con estructuras moleculares compatibles con la piel es solo el primer paso. La barrera cutánea no es un sistema cerrado y aislado; está estrechamente conectada con el entorno ligeramente ácido de la superficie de la piel. Las ceramidas y el pH de la piel mantienen una relación protectora bidireccional.

La piel sana suele mantener un pH superficial de aproximadamente 4,5–5,5, ligeramente ácido. Muchas personas saben que el manto ácido ayuda a mantener el microbioma cutáneo, pero pueden pasar por alto su influencia directa en los procesos de síntesis de ceramidas de la propia piel. [4]

Dos enzimas clave en el estrato córneo son la β-glucocerebrosidasa y la esfingomielinasa ácida. Su actividad óptima se produce dentro del entorno ácido fisiológico normal de la piel. Estas enzimas convierten los precursores lipídicos en ceramidas funcionales, contribuyendo a la formación del "cemento" intercelular de la barrera cutánea.

El uso frecuente de limpiadores faciales altamente alcalinos puede elevar el pH de la piel e inhibir la actividad de estas enzimas. Como consecuencia, la producción propia de ceramidas de la piel puede disminuir, interfiriendo potencialmente con su capacidad de reparación endógena.

Esta relación funciona en ambos sentidos. Un aporte adecuado de ceramidas también puede ayudar a mantener la estabilidad del entorno ácido de la piel. [5]

Los experimentos in vitro han demostrado que:

A pH 5,5 (un entorno fisiológicamente ácido) : las mezclas de ceramidas pueden ensamblarse en estructuras densas y multilaminares.

A pH 7,4 (un entorno neutro) : Las estructuras lamelares se desorganizan, lo que dificulta la formación de membranas densas multicapa. La protección de barrera disminuye significativamente y la pérdida de agua transepidérmica (TEWL) aumenta notablemente.

La esencia del cuidado de la piel reside en respetar los procesos fisiológicos propios de la piel.

La reparación eficaz de la barrera cutánea no se limita a añadir un ingrediente popular. Requiere considerar una combinación adecuada de subclases de ceramidas, estructuras moleculares naturalmente similares que puedan integrarse en las estructuras lipídicas intercelulares, y un entorno suave y ligeramente ácido que favorezca la actividad de las enzimas reparadoras propias de la piel.

Para las marcas de cuidado de la piel y los desarrolladores de formulaciones, obtener materias primas de ceramida con estructuras bien definidas, alta pureza y una calidad de producción constante es una base importante para desarrollar productos para el cuidado de la piel centrados en un soporte fiable de la barrera cutánea.

Referencias

[1] Bouwstra JA, Ponec M. La barrera cutánea en estado sano y enfermo. Biochimica et Biophysica Acta. 2006;1758(12):2080–2095.

[2] Holleran WM, Takagi Y, Uchida Y. Esfingolípidos epidérmicos: metabolismo, función y roles en trastornos de la piel. FEBS Letters. 2006;580(24):5456–5466.

[3] Murakami S, Shimamoto T, Nagano H, et al. Producción de ceramida-NS humana mediante ingeniería metabólica utilizando la levadura Saccharomyces cerevisiae. Scientific Reports. 2015;5:16319.

[4] Baker P, Huang C, Rade R, et al. Función de barrera cutánea: la interacción de propiedades físicas, químicas e inmunológicas. Cells. 2023;12(23):2745.

[5] Nováková A, Ságratová I, Pullmannová P, et al. Se requiere un pH ácido para el ensamblaje multilamelar de los lípidos de la barrera cutánea in vitro. Journal of Investigative Dermatology. 2021;141(8):1915–1921.