TEWL
TEWL(trans-epidermal water loss),簡單來說就是:
身體中的水分,穿過皮膚逐漸散失跑到外面環境中的數量(如下圖所示)。
檢測TEWL方式很簡單(如下圖所示):將一小容器罩在皮膚上,紀錄單位時間&單位面積內,水蒸氣的壓力變化量,就能推得:從皮膚漏失多少水分。
不過,影響TEWL值的因數也相當多。
例如:不同的檢測部位、是否有流汗、皮膚表面的溫度高低、身體的健康狀況、不同人的皮膚、空氣流通狀況、環境的溫度&溼度高低、不同的檢測儀器、儀器本身的誤差......等等。
但總體而言:TEWL的檢測,還是有相當可靠的參考價值。
另外,這數值的大小也被認為,與「皮膚防護功能的健全與否?」有關,而且呈反比關係!
當TEWL值愈小,表示水分偷渡出皮膚的程度愈小è皮膚防護層愈健全;
若TEWL值愈大,表示水分偷渡出皮膚的程度愈大è防護層愈受損嚴重。
因此,檢驗皮膚的TEWL,可以作為「皮膚健康與否?」的一項參考指標之一。而且這方法屬於「非侵入式」的檢測,對人體本身而言,相當安全!
經皮吸收(percutaneous absorption)
「經皮吸收」係指:某化合物被皮膚吸收的程度(速率大小)。
這類檢測,對醫藥方面相當重要,尤其評估:該藥物的有效性為何?是否有潛在毒性,造成其它副作用的產生?......等。
但是實驗過程,卻不那麼討喜,要不所花時間太多,如:等待生理作用後,檢驗尿液中的代謝產物;要不就是會帶來痛感,像是:貼布剝除法、抽血、或組織切片等。
因此「TEWL值」與「經皮吸收率」便能扯上關係了。
首先兩者的模式:都是某化合物,要穿越過皮膚(層)──只是前者是由內到外,後者則被希望由外到內。
再來兩者顯然都與皮膚的防護層健全程度(特別是角質層部分)有關。
加上檢測「TEWL值」比其它測試「經皮吸收率」的實驗,簡單、方便又無害。所以拿「TEWL值」作為「藥物經皮吸收效果」的判斷指標,似乎是相當好的選擇。
理論上:當TEWL值變大時,表示皮膚防護層結構較鬆散,藥物應該容易被皮膚吸收才是──但實際上,研究皮膚炎患者塗抹藥物後的吸收效果比較,卻往往南轅北轍。
為何會如此?
有人認為下列3方面因素影響所造成的:
(1)實驗方法的差異。
例如:藥物塗抹的時間?所選用的檢驗方式、測試儀器?化合物(藥物)本身的理化特性?......
(2)不同受測者之間的差異。
例如:年齡大小的影響?皮膚本身的狀態?皮下血流量的影響?......
(3)受測部位的差異。
例如:是塗抹於手上、臉上、還是背上?......
那麼「TEWL值」與「經皮吸收率」是否真的存在某種關係──可以用來推斷藥物的被吸收率?
TEWL vs. 經皮吸收
目前的研究確定:「TEWL值」和「經皮吸收率」皆與「皮膚的防護層功能」有關。
大多數的實驗也指出:「TEWL值」與「經皮吸收率」有高度相關性。
只有少數提出,兩者根本沒有對價性可言。
比如有人研究:
人體:「TEWL值」與「Hexyl Nicotinate(HN) 經皮吸收率」的關係(in vivo)
HN是一種血管擴張劑,會促使血流量增加。並用LDF(Laser Doppler Flowmetry)檢測:皮下微血管的血流量是否增加?
結果發現:給予HN到測得血流加速的時間愈短,表示皮膚防護層受損愈嚴重。但是這LDF數據與TEWL的關連性並不高。
老鼠:「親水性化合物」與「親脂性化合物」的經皮吸收(in vivo)
老鼠是基因改造的無毛老鼠(hairless rat)。在照射紫外線(約600 J/㎝2)前後,同時檢測TEWL與尿液中皮質醇(hydrocortisone)的代謝產物量。
結果發現:不管是親水性或親脂性化合物,其吸收的變化量與TEWL皆具有關連性,而且不管是正常或受損的皮膚皆同。
皮膚病患:「TEWL值」與「Hexyl Nicotinate(HN) 經皮吸收率」的關係(in vivo)
這些病患包含五種皮膚疾病:autosomal dominant ichthyosis vulgaris(ADI), X-linked recessive ichthyosis(XRI), autosomal Recessive Congenital Ichthyosis(CI), dyskeratosis follicularis(DD)& erythrokeratoderma variabilis(EKV)。同樣以LDF檢測。
結果發現:病患組的TEWL值與HN經皮吸收的關連性,高於控制組。
此結果似乎與前面提過研究的相衝突。
但實際上發現:LDF所量測的數據,與TEWL數值,其實是互補性的。
化合物在皮膚中的移動,TEWL量測偏向:水分穿過皮膚的「動態平衡擴散」;而LDF則主要是看:化合物從皮膚表面進入到作用位置的「lag phase」。
簡言之:TEWL表示「平均發生量」;LDF則可以表示「發生快慢」。
小鼠:受損皮膚「TEWL值」與「經皮吸收率」的關係(in vitro)
無毛小鼠(hairless mice),以丙酮(acetone)破壞皮膚後,取下皮膚,做擴散測試。測試物質有:蔗糖(sucrose)、咖啡因(caffine)、皮質醇(hydrocortisone)、雌二醇(estradiol)與黃體素(progesterone)。
結果發現:丙酮破壞皮膚後,TEWL與蔗糖、咖啡因&質醇的經皮吸收率,呈高度關連性。但是,皮膚受損並不會增加雌二醇與黃體素吸收率。(如下表)
化合物 (compound) |
分配係數 (partition coefficient, Ko/w) |
相關係數 (correlation coefficient, r) |
蔗糖 |
-3.7 |
0.82 |
咖啡因 |
-0.02 |
0.86 |
皮質醇 |
1.5 |
0.82 |
雌二醇 |
2.7 |
0.72 |
黃體素 |
3.9 |
0.01 |
由表可知:TEWL似乎適用於預測「親水性」與「親脂性」化合物的經皮吸收率;但「高度親脂性」的化合物,則無效。
探討
造成這些差異的原因,應該來自於實驗設計的不同。
是採用in vivo測試,還是in vitro測試?
是採用人體試驗,還是動物試驗?
測試的化合物是親水性的、還是親脂性的?又其親合程度大小?......等等。
所以研究人員對於「經皮吸收率」與「TEWL值」關連性,得到不一樣的結果,提出不一樣的推論!
至今仍缺少真正代表性的實驗模式。
理想上:此實驗模式應該能比照實際狀況(in vivo)、具通用性(不同化合物、劑型、載體、受測者......)、具可靠性(結果再現性好)、同時便宜、快速又安全。
當然,這些依然還需要科學家們的努力!
但現在至少可以肯定的是:
當TEWL增加時,表示皮膚受損了。
(該好好採取保護措施了!)
超音波、或離子導入的使用,要看看是為了何種類型的活性成分。
(傷害了皮膚,破壞了防護層結構,並不代表能提高這些成分的吸收率!)
寫在最後:
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