Daily habits influencing skin barrier function measurements: a prospective study
Waarom je soms best je kop koffie overslaat voordat je naar de dermatoloog gaat
Het meten van de huidbarrièrefunctie speelt een belangrijke rol in het onderzoek naar het ziektemechanisme en de behandeling van huidziekten zoals eczeem. Onze dagelijkse gewoonten kunnen deze metingen verstoren en hierdoor leiden tot foutieve resultaten. Het ontwikkelen van richtlijnen om deze beïnvloedende factoren te elimineren, is dus van uiterst belang om metingen van de huidbarrièrefunctie te kunnen gebruiken in wetenschappelijk onderzoek.
De functie van onze huidbarrière
Dagelijks besteden we veel belang aan de verzorging van onze huid. En dit is maar goed ook want de huid beschermt ons tegen het binnendringen van ziektekiemen en verhindert onnodig waterverlies. Dit kunnen we samenvatten onder de term ‘huidbarrièrefunctie’. Wanneer deze huidbarrière verstoord is, kunnen huidziekten zoals eczeem ontstaan. Daarom is het belangrijk om de functie van deze huidbarrière op een objectieve manier te kunnen meten.
De gouden standaard hiervoor is momenteel het meten van waterverlies doorheen de huid, ook wel transepidermaal waterverlies genoemd. Een hoger waterverlies weerspiegelt een slechtere huidbarrière. Hoewel de metingen snel en makkelijk uitvoerbaar zijn, moet men rekening houden met de invloed van verschillende factoren. Hiervoor werden er al richtlijnen opgesteld die aanraden om eten, waterblootstelling, zweten, het gebruik van huidverzorgingsproducten en roken voor en tijdens de metingen te vermijden. Deze restricties kunnen ertoe leiden dat personen verkiezen om niet deel te nemen aan klinisch onderzoek. De effecten van voorgenoemde factoren werden meestal onderzocht in relatief artificiële en gecontroleerde omstandigheden. Daarom hebben we in deze studie specifiek gefocust op de invloed van dagelijkse gewoonten op de kwaliteit van metingen van de huidbarrièrefunctie.
Daarnaast onderzochten we ook een alternatieve, minder gebruikte methode, namelijk elektrische huidimpedantie. Hierbij wordt de weerstand van de huid gemeten bij een zeer lage, oppervlakkige stroom. Het effect van dagelijkse gewoonten op deze metingen is onbekend waardoor er nog geen richtlijnen werden opgesteld.
Metingen van onze huidbarrière worden beïnvloed door onze dagelijkse gewoonten
In deze studie onderzochten we het effect van het aanbrengen van lichaamscrème, het wassen van de huid, fysieke inspanning en koffie inname op metingen van transepidermaal waterverlies en elektrische huidimpedantie bij 31 niet-rokende, gezonde deelnemers. Hierbij zagen we dat zowel het gebruik van lichaamscrèmes als het wassen van de huid een belangrijke invloed hadden op metingen van transepidermaal waterverlies en elektrische huidimpedantie. Metingen van transepidermaal waterverlies werden ook beïnvloed door inspanning en koffie inname.
Wanneer we dus de huidbarrièrefunctie van twee personen met elkaar willen vergelijken, moeten we ons bewust zijn van de invloeden van bovengenoemde factoren. Stel nu bijvoorbeeld dat de huidbarrièrefunctie van Marie hetzelfde is als die van Mieke, dan kan het toch zijn dat het transepidermaal waterverlies bij Marie lager is door het gebruik van huidverzorgingsproducten. Wanneer we ons dan enkel focussen op de resultaten van de metingen zouden we foutief concluderen dat de huidbarrièrefunctie van Marie beter is dan die van Mieke. We zullen dus in de toekomst aan Marie moeten vragen om op de dag van de metingen geen huidverzorgingsproducten te gebruiken.
Een toenemende leeftijd heeft geen invloed op onze huidbarrièrefunctie
De deelnemers van dit onderzoek werden opgedeeld in 3 leeftijdsgroepen (18-29, 30-49 en ≥50 jaar) om de relatie tussen enerzijds de leeftijd van de deelnemers en anderzijds het transepidermaal waterverlies en elektrische huidimpedantie te onderzoeken. Hierbij vonden we geen invloed terug van een toenemende leeftijd op metingen van de huidbarrièrefunctie. Het is dus mogelijk om metingen van transepidermaal waterverlies en elektrische huidimpedantie over de verschillende leeftijdsgroepen met elkaar te vergelijken. De maximale leeftijd van deelnemers in dit onderzoek was 65 jaar waardoor we geen uitspraken kunnen doen over de huidbarrièrefunctie van 65-plussers.
Metingen van de huidbarrièrefunctie op de onderarm en de buik zijn niet verschillend
Twee veel gebruikte regio’s voor het meten van de huidbarrièrefunctie zijn de onderarm en de buik. Hierdoor hebben we ook onderzocht of metingen van transepidermaal waterverlies en elektrische huidimpedantie verschillend waren tussen deze twee locaties. Aangezien er geen aantoonbare verschillen gemeten werden, zijn beide locaties geschikt zijn om metingen uit te voeren in kader van wetenschappelijk onderzoek.
Richtlijnen voor metingen van huidbarrièrefunctie
Deze studie toont aan dat het belangrijk is om voldoende rekening te houden met de invloed van dagelijkse gewoonten op metingen van de huidbarrièrefunctie. Aan de hand van de resultaten van dit onderzoek raden we aan om het smeren van lichaamscrème en het wassen van de huid minimaal anderhalf uur voor metingen van de huidbarrièrefunctie te vermijden. Zware inspanningen en het drinken van een kop koffie dienen ook vermeden te worden voor het uitvoeren van metingen van transepidermaal waterverlies.
Het is in deze studie gebleken dat elektrische huidimpedantie minder afhankelijk is van beïnvloedende factoren in vergelijking met metingen van transepidermaal waterverlies. Deze methode vormt dus een mogelijk alternatief voor het beoordelen van de huidbarrièrefunctie.
1. Nevisense: Clinical Reference Guide: SciBase 2014 [Available from: https://scibase.com/wp-content/uploads/2017/11/Clinical-Reference-Guide….
2. Alexander H, Brown S, Danby S, Flohr C. Research Techniques Made Simple: Transepidermal Water Loss Measurement as a Research Tool. J Invest Dermatol. 2018;138(11):2295-300 e1.
3. Berardesca E, Loden M, Serup J, Masson P, Rodrigues LM. The revised EEMCO guidance for the in vivo measurement of water in the skin. Skin Res Technol. 2018;24(3):351-8.
4. Rogiers V, Group E. EEMCO guidance for the assessment of transepidermal water loss in cosmetic sciences. Skin Pharmacol Appl Skin Physiol. 2001;14(2):117-28.
5. Ollmar S, Nicander I, Ollmar J, Emtestam L. Information in full and reduced data sets of electrical impedance spectra from various skin conditions, compared using a holographic neural network. Med Biol Eng Comput. 1997;35(4):415-9.
6. Nicander I, Ollmar S, Eek A, Lundh Rozell B, Emtestam L. Correlation of impedance response patterns to histological findings in irritant skin reactions induced by various surfactants. Br J Dermatol. 1996;134(2):221-8.
7. Birgersson U, Birgersson E, Aberg P, Nicander I, Ollmar S. Non-invasive bioimpedance of intact skin: mathematical modeling and experiments. Physiol Meas. 2011;32(1):1-18.
8. Morin M, Ruzgas T, Svedenhag P, Anderson CD, Ollmar S, Engblom J, et al. Skin hydration dynamics investigated by electrical impedance techniques in vivo and in vitro. Sci Rep. 2020;10(1):17218.
9. Ollmar S, Nicander I. Information in multi-frequency measurement on intact skin. Innovation et technologie en biologie et medecine. 1995;16:745-51.
10. Yousef H, Alhajj M, Sharma S. Anatomy, Skin (Integument), Epidermis. StatPearls. Treasure Island (FL)2022.
11. Lawton S. Skin 1: the structure and functions of the skin. Nursing Times [online]. 2019;115(12):30-3.
12. Rinaldi AO, Korsfeldt A, Ward S, Burla D, Dreher A, Gautschi M, et al. Electrical impedance spectroscopy for the characterization of skin barrier in atopic dermatitis. Allergy. 2021;76(10):3066-79.
13. Elias PM. Skin barrier function. Curr Allergy Asthma Rep. 2008;8(4):299-305.
14. Sano S. Psoriasis as a barrier disease. Dermatologica Sinica. 2015;33(2):64-9.
15. Proksch E, Brandner JM, Jensen JM. The skin: an indispensable barrier. Exp Dermatol. 2008;17(12):1063-72.
16. Osmancevic A, Sandstrom K, Gillstedt M, Landin-Wilhelmsen K, Larko O, Wennberg Larko AM, et al. Vitamin D production after UVB exposure - a comparison of exposed skin regions. J Photochem Photobiol B. 2015;143:38-43.
17. Hsu YC, Li L, Fuchs E. Emerging interactions between skin stem cells and their niches. Nat Med. 2014;20(8):847-56.
18. Darlenski R, Kazandjieva J, Tsankov N. Skin barrier function: Morphological basis and regulatory mechanisms. J Clin Med. 2011;4:36 - 45.
19. Elias PM, Menon GK. Structural and lipid biochemical correlates of the epidermal permeability barrier. Adv Lipid Res. 1991;24:1-26.
20. Yang G, Seok JK, Kang HC, Cho YY, Lee HS, Lee JY. Skin Barrier Abnormalities and Immune Dysfunction in Atopic Dermatitis. Int J Mol Sci. 2020;21(8).
21. Smack DP, Korge BP, James WD. Keratin and keratinization. J Am Acad Dermatol. 1994;30(1):85-102.
22. Kezic S, Jakasa I. Filaggrin and Skin Barrier Function. Curr Probl Dermatol. 2016;49:1-7.
23. Nguyen AV, Soulika AM. The Dynamics of the Skin's Immune System. Int J Mol Sci. 2019;20(8).
24. Chambers ES, Vukmanovic-Stejic M. Skin barrier immunity and ageing. Immunology. 2020;160(2):116-25.
25. Taieb A. Hypothesis: from epidermal barrier dysfunction to atopic disorders. Contact Dermatitis. 1999;41(4):177-80.
26. Elias PM, Wood LC, Feingold KR. Epidermal pathogenesis of inflammatory dermatoses. Am J Contact Dermat. 1999;10(3):119-26.
27. Akiyama M. Corneocyte lipid envelope (CLE), the key structure for skin barrier function and ichthyosis pathogenesis. J Dermatol Sci. 2017;88(1):3-9.
28. Fluhr JW, Feingold KR, Elias PM. Transepidermal water loss reflects permeability barrier status: validation in human and rodent in vivo and ex vivo models. Exp Dermatol. 2006;15(7):483-92.
29. Berardesca E, European Group for Efficacy Measurements on C, Other Topical P. EEMCO guidance for the assessment of stratum corneum hydration: electrical methods. Skin Res Technol. 1997;3(2):126-32.
30. Rinaldi AO, Korsfeldt A, Ward S, Burla D, Dreher A, Gautschi M, et al. Electrical impedance spectroscopy for the characterization of skin barrier in atopic dermatitis. Allergy. 2021.
31. Lu F, Wang C, Zhao R, Du L, Fang Z, Guo X, et al. Review of Stratum Corneum Impedance Measurement in Non-Invasive Penetration Application. Biosensors (Basel). 2018;8(2).
32. du Plessis J, Stefaniak A, Eloff F, John S, Agner T, Chou TC, et al. International guidelines for the in vivo assessment of skin properties in non-clinical settings: Part 2. transepidermal water loss and skin hydration. Skin Res Technol. 2013;19(3):265-78.
33. Nicander I, Ollmar S. Clinically normal atopic skin vs. non-atopic skin as seen through electrical impedance. Skin Res Technol. 2004;10(3):178-83.
34. Mehta HH, Nikam VV, Jaiswal CR, Mehta HB. A cross-sectional study of variations in the biophysical parameters of skin among healthy volunteers. Indian J Dermatol Venereol Leprol. 2018;84(4):521.
35. Pinnagoda J, Tupker RA, Agner T, Serup J. Guidelines for transepidermal water loss (TEWL) measurement. A report from the Standardization Group of the European Society of Contact Dermatitis. Contact Dermatitis. 1990;22(3):164-78.
36. Pinnagoda J, Tupker RA, Coenraads PJ, Nater JP. Transepidermal water loss with and without sweat gland inactivation. Contact Dermatitis. 1989;21(1):16-22.
37. Taylor NA, Machado-Moreira CA. Regional variations in transepidermal water loss, eccrine sweat gland density, sweat secretion rates and electrolyte composition in resting and exercising humans. Extrem Physiol Med. 2013;2(1):4.
38. Darlenski R, Fluhr JW. Influence of skin type, race, sex, and anatomic location on epidermal barrier function. Clin Dermatol. 2012;30(3):269-73.
39. Firooz A, Aghazadeh N, Rajabi Estarabadi A, Hejazi P. The effects of water exposure on biophysical properties of normal skin. Skin Res Technol. 2015;21(2):131-6.
40. Fartasch M, Taeger D, Broding HC, Schoneweis S, Gellert B, Pohrt U, et al. Evidence of increased skin irritation after wet work: impact of water exposure and occlusion. Contact Dermatitis. 2012;67(4):217-28.
41. Draelos ZD. The science behind skin care: Moisturizers. J Cosmet Dermatol. 2018;17(2):138-44.
42. Mayrovitz HN. Effects of local forearm skin heating on skin properties. Clin Physiol Funct Imaging. 2020;40(5):369-76.
43. Nicander I, Nyren M, Emtestam L, Ollmar S. Baseline electrical impedance measurements at various skin sites - related to age and sex. Skin Res Technol. 1997;3(4):252-8.
44. Luebberding S, Krueger N, Kerscher M. Age-related changes in skin barrier function - quantitative evaluation of 150 female subjects. Int J Cosmet Sci. 2013;35(2):183-90.
45. Manuskiatti W, Schwindt DA, Maibach HI. Influence of age, anatomic site and race on skin roughness and scaliness. Dermatology. 1998;196(4):401-7.
46. Cotterill JA, Cunliffe WJ, Williamson B, Bulusu L. Age and sex variation in skin surface lipid composition and sebum excretion rate. Br J Dermatol. 1972;87(4):333-40.
47. Warner RR, Stone KJ, Boissy YL. Hydration disrupts human stratum corneum ultrastructure. J Invest Dermatol. 2003;120(2):275-84.
48. Suskind RR, Ishihara M. The effects of wetting on cutaneous vulnerability. Arch Environ Health. 1965;11(4):529-37.
49. Danby SG, Andrew PV, Brown K, Chittock J, Kay LJ, Cork MJ. An Investigation of the Skin Barrier Restoring Effects of a Cream and Lotion Containing Ceramides in a Multi-vesicular Emulsion in People with Dry, Eczema-Prone, Skin: The RESTORE Study Phase 1. Dermatol Ther (Heidelb). 2020;10(5):1031-41.
50. Malvehy J, Hauschild A, Curiel-Lewandrowski C, Mohr P, Hofmann-Wellenhof R, Motley R, et al. Clinical performance of the Nevisense system in cutaneous melanoma detection: an international, multicentre, prospective and blinded clinical trial on efficacy and safety. Br J Dermatol. 2014;171(5):1099-107.
51. In Summary: Caffeine for the Sustainment of Mental Task Performance: Formulations for Military Operations. Nutr Today. 2002;37(1):26-7.
52. Multi Skin Test Center® MC 1000 & Software: Courage + Khazaka electronic GmbH; [Available from: https://www.courage-khazaka.de/images/Downloads/Brochures/Marketing/Bro….
53. Paciencia I, Rodolfo A, Leao L, Silva D, Cavaleiro Rufo J, Mendes F, et al. Effects of Exercise on the Skin Epithelial Barrier of Young Elite Athletes-Swimming Comparatively to Non-Water Sports Training Session. Int J Environ Res Public Health. 2021;18(2).
54. Echeverri D, Montes FR, Cabrera M, Galan A, Prieto A. Caffeine's Vascular Mechanisms of Action. Int J Vasc Med. 2010;2010:834060.
55. Kim T-W, Shin Y-O, Lee J-B, Min Y-K, Yang H-M. Effect of caffeine on the metabolic responses of lipolysis and activated sweat gland density in human during physical activity. Food Science and Biotechnology volume 2010:1077–81.
56. Kaczmarek KA, Tyler M, Okpara U. Effect of localized ambient humidity on electrotactile skin resistance. IEEE Xplore2007.
57. Medrano G, Bausch R, Ismail AH, Cordes A, Pikkemaat R, Leonhardt S. Influence of ambient temperature on whole body and segmental bioimpedance spectroscopy measurements. International Conference on Electrical Bioimpedance: Journal of Physics; 2010.
58. WMA DECLARATION OF HELSINKI – ETHICAL PRINCIPLES FOR MEDICAL RESEARCH INVOLVING HUMAN SUBJECT: World Medical Association 2018 [Available from: https://www.wma.net/policies-post/wma-declaration-of-helsinki-ethical-p….