Human hair follicle: reservoir function and selective targeting
Ringkasan
Penetrasi dari senyawa yang dioleskan secara topikal dapat terjadi melalui
stratum korneum, kulit dan folikel rambut. Folikular infundibulum dapat
meningkatkan luas permukaan, mengganggu pertahanan epidermis terhadap bagian
bawah dari folikel, dan berfungsi sebagai penampungan. Penggunaan senyawa
aktif secara topikal untuk target tertentu dalam kulit, terutama untuk kompartemen
folikel rambut yang berbeda atau populasi sel, dapat membantu untuk mengobati
reaksi inflamasi lokal secara selektif, dengan mengurangi efek samping sistemik.
Berbagai macam metode in vitro dan in vivo untuk mempelajari struktur folikel
rambut dan penetrasi jalur folikel. Hal ini termasuk pengelupasan permukaan kulit
cyanoacrylate, mikroskop confocal dan biopsi folikel kulit kepala cyanoacrylate.
Struktur anatomi yang kompleks serta siklus folikel rambut harus dipertimbangkan
ketika merancang sistem distribusi obat. Selain itu, distribusi ke dan tahanan di
dalam penampungan infundibular dikendalikan oleh, misalnya, molekul atau
ukuran partikel, polaritas dan jenis dari persiapan. Kedalaman penetrasi yang
dipilih dan waktu penyimpanan juga harus dipertimbangkan. Partikel dengan
mekanisme pelepasan harus diutamakan, namun pelepasan obat dari nanopartikel
masih memerlukan penyelidikan lebih lanjut.
Penetrasi dari senyawa yang dioleskan secara topikal dapat terjadi melalui
stratum korneum dan bagian kulit seperti kelenjar keringat dan folikel rambut.
Pada folikel rambut, follicular infundibulum memiliki kontribusi untuk
meningkatkan luas permukaan dan mengganggu pertahanan epidermis terhadap
folikel yang terletak di bagian bawah juga berfungsi sebagai reservoir. Penggunaan
senyawa aktif secara topikal untuk target tertentu dalam kulit, terutama untuk
kompartemen folikel rambut yang berbeda atau populasi sel, dapat membantu
untuk mengobati reaksi inflamasi lokal secara selektif, dengan mengurangi efek
samping sistemik dan mungkin dapat membantu untuk membangun strategi baru
dalam pengobatan penyakit yang terjadi pada kulit kepala.
Struktur yang kompleks juga aktivitas klinis dari folikel rambut harus
dipertimbangkan ketika merancang jalur yang digunakan untuk masuknya obat.
Berbagai metode in vitro dan in vivo untuk mempelajari struktur dari folikel
rambut, folikuler dan penyalur infundibular, termasuk pengelupasan permukaan
kulit cyanoacrylate, mikroskop confocal dan biopsi folikel kulit kepala
cyanoacrylate.
Struktur folikel rambut dan fisiologi infundibulum folikel rambut
Folikel rambut manusia
Folikel rambut dapat dibagi menjadi lanugo, vellus dan folikel terminal,
dengan perbedaan diameter rambut, panjang dan pigmentasi. Folikel yang sama
dapat memproduksi rambut lanugo selama masa fetal, rambut vellus pada masa
anak-anak, dan rambut terminal pada masa dewasa.
Pada dasar folikel dalam papilla dermal, menentukan tipis dan tebalnya
rambut. Selubung yang mengelilingi bagian dalam akar pada kanal folikel rambut
memiliki fungsi penting yang berhubungan dengan bentuk rambut, sedangkan
selubung akar bagian luar memiliki fungsi regulasi melalui kontak dengan antigen
sel dan melanosit. Tonjolan pada selubung akar bagian luar, pada daerah
penyisipan dari otot arrector pilli dan tepat di bawah kelenjar sebasea, berisi sel-sel
folikel rambut.
Siklus Pertumbuhan Rambut
Karakteristik dari folikel rambut adalah terdapat siklus pertumbuhan yang
terjadi secara individual pada setiap folikel dan dapat dibagi menjadi anagen atau
fase pertumbuhan, yang berlangsung selama beberapa tahun di folikel rambut kulit
kepala, fase catagen, periode transisional terjadi selama beberapa minggu, dan
akhirnya telogen atau fase istirahat yang berlangsung rata-rata beberapa bulan dan
selama rambut mati. Stem sel follikel juga memiliki hubungan yang kuat antara
epitel dan sel mesenchymal, hal tersebut penting untuk memelihara dan mengatur
siklus pertumbuhan rambut.
Infundibulum folikel rambut dan fungsi reservoir
Bagian atas dari folikel rambut yaitu infundibulum, berfungsi sebagai
tempat penampungan dan menyediakan interaksi antara folikel rambut dan
hubungan dengan populasi sel. Infundibulum terdiri dari bagian atas dan bawah.
Pada bagian atas, dinamakan acroinfundibulum, merupakan epitel yang berlanjut
menjadi epidermis berkeratin dan tertutup dengan utuh, lebih kedap pada stratum
korneum. Pertahanan ini diganggu oleh bagian bawah dari folikel infundibulum,
terdapat perbedaan pola yang beralih dari perbedaan epidermal menjadi perbedaan
pola tricholemmal. Hanya terdapat beberapa perbedaan corneocytes yang masih
ada dan invaginasi epidermis pada infundibulum harus dianggap sangat permeabel.
Sebagai hasil dari peningkatan permeabilitas dari epitel folikel, sel epitel dan
hubungan populasi sel seperti sel antigen, sel-sel mast dan yang lainnya dapat
mudah diakses dari susunan bahan-bahan yang dioleskan.
Bagian atas dari folikel rambut mendapat suplai darah dari jaringan kapiler
perifolikular dan bagian bawah dari pembuluh darah kulit bagian dalam dan
jaringan subkutan. Zat yang dioleskan menembus hingga bagian tengah sirkulasi
ketika mencapai pembuluh darah kulit.
Terdapat bukti bahwa folikel rambut vellus, walaupun secara struktural
mirip dengan bagian folikel rambut terminal, berbeda pada histomorfologi dan
histokimia. Folikel rambut vellus menghasilkan rambut lebih halus, rambut yang
seperti sutra, umumnya non medulasi dan tidak berpigmen dan memiliki diameter
yang lebih kecil. Walaupun secara signifikan lebih kecil, dimensi dari folikel
rambut vellus memainkan peran penting dalam membangun pengobatan topikal
baru pada dermoterapi.
Dimensi dari folikel rambut
Dimensi dari kulit kepala rambut didokumentasikan dengan baik dalam
analisis morfometrik. Panjang total dari folikel dan panjang dari infundibulum
berbeda secara signifikan di bagian terminal (3864±605 µm) dan folikel rambut
vellus (580±84 µm). selain itu, diameter dari terminal folikel rambut yang terbuka
di atas permukaan kulit dua kali lebih besar daripada folikel rambut vellus. Bagian
yang paling tipis dari lapisan epithelial secara signifikan lebih rendah dari folikel
rambut vellus (45±14 µm diukur 100 µm dari permukaan kulit) dibandingkan
denga folikel rambut terminal (65±20 µm diukur 150 µm dari permukaan kulit).
Bagian yang paling tipis dari epidermis interfolikel juga tergantung dari jenis
folikel,antara 64±12 µm hingga 99±18 µm pada kulit yang menyokong folikel
rambut vellus dan dari 72±16 µm hingga 136±37 µm dalam kulit yang
menyokong folikel rambut terminal. Pengamatan pada jenis folikel rambut
ditetapkan pada bagian tubuh sebagai gambaran grup homogen yang memberikan
ide tentang kemungkinan partikel berdasarkan distribusi obat.
Isi sebum – output dan komponen
Sebum, campuran dari lemak dan debris dari sel-sel lemak yang telah mati,
dihasilkan di dalam kelenjar sebasea. Saluran sebasea, yang terbuka hingga ke
bagian bawah infundibulum, terhubung dengan setiap folikel rambut hingga satu
atau lebih kelenjar sebasea. Ukuran dan aktivitas sekresi dari kelenjar tergantung
pada jenis dan lokasi dari folikel rambut, umur juga status hormonal dari
seseorang. Hal ini ditunjukkan berdasarkan penggunaan zat yang dioleskan yang
terperangkap dalam lisosom yang terkumpul tidak hanya dalam folikel rambut tapi
juga pada kelenjar sebasea.
Target folikel hingga kelenjar sebasea mungkin dapat menjadi alat yang
menjanjikan dalam terapi topikal untuk berbagai disfungsi dari kelenjar sebasea,
seborrhoeic eczema atau acne. Sebum yang mengalir di atas dapat membentuk
pertahanan fisikal dan kimia untuk melawan penetrasi dari obat, penyaluran obat
yan efisien kedalam folikel rambut mungkin tergantung dari interaksi antara obat
dan sebum juga bahan-bahan fisikokimia dari vehikel.
Metode untuk menyelidiki struktur dan distribusi
Terdapat berbagai metode in vivo dan in vitro untuk mempelajari struktur
dari folikel rambut dan jalur penetrasi folikular. In vitro, bagian longitudinal dari
folikel rambut pada biopsy kulit dapat ditujukan untuk pembelajaran histologi,
dimana terminal anagen dan folikel rambut vellus dapat diidentifikasi melalui
mikroskop berdasarkan karakter histomorfologi dan zat yang dioleskan dapat
dideteksi dalam contoh darah. Sementara itu, perbedaan rekaman pengelupasan
dapat digunakan untuk mendapatkan informasi yang tepat pada karakteristik
penetrasi in vivo. Perbandingan bagian tubuh, hewan model, folikel rambut dalam
kulit artificial yang equivalen dan folikel rambut yang terhalang dengan cat kuku
juga dipelajari. Pendekatan lain termasuk model sandwich dari stratum corneum
dan epidermis, dimana lapisan atas terhalang hingga ke lapisa bawah dan terdapat
lanjutan sistem optikal in vivo seperti autoradiography, microimaging,dan Raman
spectroscopy.
Metode untuk mempelajari distribusi infundibular
Lebih khusus, distribusi secara infundibular dapat dipelajari secara in vivo
melalui berbagai macam metode. Jika rambut tercabut setelah dicuci dan
memotong permukaan kulit kepala, produk yang dioleskan dapat diukur pada
bagian rambut yang terletak di bawah permukaan kulit, menggunakan
kromatografi cair-spektometri massa, sebuah tekhnik dari analisis kimia. Untuk
melihat lintas infundibulum dengan berbagai kedalaman, hingga kedalaman sekitar
180µm, mikroskop confocal dapat digunakan.
Pada cyanoacrylate dengan permukaan kulit yang terkelupas, setetes
cyanoacrylate digunakan pada permukaan kulit di atas lubang folikel rambut yang
terbuka dan terdapat pita perekat di atasnya. Bila pita dilepaskan, bulu-bulu dan
sekitar 30% dari stratum korneum dan bagian folikel dapat diperoleh.
Biopsi folikel kulit kepala cyanoacrylate dari folikel rambut terminal dapat
diperoleh dari menargetkan setetes cyanoacrylate di atas infundibula pada sebuah
kelompok rambut. Ketika menghilangkan bagian kering yang lengket, biopsy
infundibular pada folikel rambut dapat diperoleh.
Hal yang mengontrol penyaluran/retensi kedalam folikel
Partikel vs Agen yang larut
Berdasarkan pengamatan bahwa sistem distribusi partikel secara agregat,
tetap pada folikel rambut yang terbuka dan penetrasi di sepanjang saluran folikel
tergantung pada ukuran yang telah menyebabkan kemajuan dari konsep distribusi
obat dari senyawa bioaktif pada partikel padat, serta partikel setengah padat seperti
liposom.
Ukuran dari partikel
Ukuran partikel penting untuk menetukan distribusi dan penyimpanan pada
folikel rambut. Perbedaan ukuran partikel padat mungkin dapat digunakan pada
target dengan kedalaman yang berbeda sepanjang saluran folikel. Hal ini telah
dilaporkan bahwa partikel 750 nm dan 1-5 µm penetrasi kedalam folikel rambut
kulit kepala terminal, tetapi dikelompokkan secara superficial pada folikel yang
terbuka, bila diterapkan pada kulit yang mengandung rambut vellus. Demikian
pula, penumpukan partikel pada saluran folikel yang telah didokumentasikan untuk
5 partikel. Tetapi penyimpanan lebih dari 10 hari pada folikel rambut telah
dilaporkan yang terkecil 320 nm partikel. Waktu penyimpanan yang
lamamemberikan waktu yang cukup untuk interaksi partikel dengan epithelium dan
asosiasi populasi sel. Ukuran partikel yang telah dilaporkan menjadi faktor penting
juga dalam menargetkan epidermis CD1. Telah ditemukan bahwa partikel 750 dan
1500 nm tidak dapat masuk ke dalam sel setelah aplikasi transkutan, dimana
partikel 40 nm dapat melakukannya.
Struktur folikel rambut
Pada kulit yang utuh dimana batang rambut mengisi bagian yang paling
rendah pada infundibulum, zat yang dioleskan disimpan pada kedalaman 100 µm
dari folikel rambut vellus. pada folikel rambut terminal, penampungan
diperpanjang hingga kedalaman 300 µm. Epitel yang tipis juga penting untuk
menentukan tingkat penetrasi/kedalaman : epitel dari vellus dan folikel rambut
terminal lebih tipis daripada epidermis interfolikular, yang membuat proses
penetrasi melalui jalur folikuler lebih cepat.
Anatomi
Tata cara aplikasi harus disesuaikan tergantung pada lokasi dan ukuran dari
struktur target. Ukuran dan kepadatan dari folikel rambut bervariasi pada daerah
tubuh yang berbeda. Pada dahi menunjukkan kepadatan folikel yang paling tinggi
dan persentase tinggi dari lubang follicular serta luas permukaan infundibular,
dimana rata-rata ukuran tertinggi dari lubang folikular didapatkan pada bagian
betis. Walaupun betis menunjukkan kepatan folikel yang paling rendah, bagian ini
memiliki volume infundibular tertinggi bersama-sama dengan bagian dahi.
Penampungan follicular pada kulit kepala sebanyak tiga atau lima kali lebih tinggi
dari bagian betis dan dahi.
Dengan target terminal folikel rambut pada daerah tonjolan, sebagai
contoh, mungkin membantu dalam mengaktivasi sel induk pada pasien dengan
hipertrichosis, yang mana aktivasi sel induk pada folikel rambut vellus dapat
membantu dalam mengkonversi folikel ke dalam folikel rambut terminal pada
pasien dengan androgenic alopecia. Selain ciri-ciri anatomi, faktor-faktor seperti
sistem pembawa obat, formulasi, temperatur, kelembapan, dan teknik sebelum
terapi pada kulit memiliki pengaruh pada bagaimana dan dimana penggunaan zat
dikumpulkan.
Mekanisme dari penyaluran secara fisikal (dinamika rambut)
Aktivitas siklus rambut dipengaruhi oleh penetrasi folikel. Pada siklus
folikular termasuk perubahan lengkap dari bagian yang tidak permanen dari folikel
yang berasal dari bagian bawah regio yang menonjol hingga ke bagian bulb.
Lamanya durasi tergantung dari tipe folikel rambut dan lokasi. Pada kulit kepala
85% dari folikel rambut pada fase anagen, dimana pada kulit kepala biasanya
berlansung selama 2-6 tahun, folikel rambut mengalami perubahan pada imunitas,
ekspresi gen dan juga pasokan darah. Semua hal tersebut harus difikirkan ketika
merencanakan sistem distribusi obat.
Selanjutnya, folikel yang aktif maupun tidak aktif harus dibedakan. Hal ini
telah ditemukan pada pemakaian substansi topikal yang hanya masuk melalui
folikel rambut yang aktif, pada folikel rambut yang tidak aktif atau tertutup dengan
tampilan tanpa produksi sebum ataupun juga terdapat rambut yang tumbuh dan
tertahan oleh keringat yang kering dan corneocytes yang lepas. Oleh karena itu,
pengelupasan mekanik sebelum penggunaan zat penting untuk membuka lubang.
Hal ini juga menunjukkan secara in vitro bahwa kedalaman partikel meningkat
ketika menggunakan pijatan. Hal ini mendorong pergerakan dari rambut, yang
secara in vivo terjadi secara fisiologis.
Pertimbangan di masa depan
Ketika merancang sistem distribusi obat, aspek yang penting adalah;
sebagai contoh, kedalaman penetrasi yang lebih disukai di dalam saluran folikel
dan waktu penyimpanan yang lebih lama di dalam folikel. Partikel dengan
mekanisme pelepasan yang membawa zat ke target spesifik lebih disukai daripada
obat yang melakukan penetrasi dengan cara independen. Pelepasan obat dari
nanopartikel, bagaimanapun masih memerlukan penyelidikan lebih lanjut.
Top Related