角質層脂質
角質層脂質在維持皮膚水合作用中起著重要作用。這些細胞間脂質由大約40%-50%的神經醯胺、20%-25%的膽固醇、15%-25%的脂肪酸(其鏈長在16到30個碳之間)和5%-10%的硫酸膽固醇組成;這些脂質的近似摩爾比為1:1:1(神經醯胺/脂肪酸/膽固醇)。它們約佔角質層乾重的15%。這些細胞間脂質呈高度組織化的層狀排列(或雙分子層)，只有非常少量的水存在，與脂質極性基團相互作用。這種緻密的層狀結構是經皮失水的一個非常有效的屏障。當皮膚暴露於溶劑，如甲苯，正己烷，或四氯化碳，屏障脂質被去除，水分流失增加。神經醯胺是細胞間脂質的主要成分，這反映在它們對層狀雙分子層結構組織的貢獻上。大約有11種主要的神經醯胺類，由葡萄糖神經醯胺、醯基葡萄糖神經醯胺和神經磷脂等。這些神經醯胺具有複雜的結構，它們的極性頭基和雙疏水鏈都有不同的結構。每種神經醯胺都以特定的方式促進角質層的組織和凝聚力，從而促進屏障的完整性。特別是，神經醯胺的ω-羥基醯基部分完全跨越層狀雙分子層，而亞油酸酯尾部被認為插在緊密相鄰的雙分子層之間，本質上將兩個雙分子層連接在一起。當任何醯神經醯胺被提取時，層狀雙層結構的周期性結構就將消失。
圖 1 角質層脂質組成
神經醯胺命名法由Motta等人提出，後來由Masukawa等人進一步擴展，包括二氫鞘氨醯肌苷。神經醯胺被命名為CER FB，其中F是脂肪酸類型，B是鹼類型。N為非羥基脂肪酸;A代表α -羥基脂肪酸;O表示酯化的Ω-羥基脂肪酸。S、P、H和DS分別代表鞘氨醯肌苷、植物鞘氨醯肌苷、6-羥基鞘氨醯肌苷和二氫鞘氨醯肌苷。Masukawa等人在人類角質層中發現了超過300種不同的神經醯胺。
圖 2 各種脂質類型
脂質組織和結構模型
當角細胞從角質層下層向外層遷移時，脂質堆積也發生了相應的變化，從較為有序的正交堆積到較為流動的六方相。這一觀察結果與已知的結果——角質層最上層屏障減弱、層狀秩序喪失——是一致的。角質層上層的角質層脂質組成的變化(如硫酸膽固醇濃度升高、CER EOS水解、短鏈脂肪酸濃度升高、膽固醇結晶、神經醯胺水平降低)可能會影響層狀有序結構的喪失。事實上，影響脂質組成的因素，比如用刺激性的潔面產品清洗，會擾亂層狀結構，從而對皮膚狀況產生不利影響。
圖 3 脂質結構模型
有多種模型描述脂質雙分子層的結構相。結構域鑲嵌模型表明，脂質存在於不連續晶體結構域組成的兩相系統中，嵌入在液晶或凝膠相中。更有序的凝膠相允許更大的脂肪堆積，因此更有效的屏障。分子通過無序的晶體結構域穿過雙分子層。
對水化層角質層的x射線衍射研究顯示了兩種類型的層狀結構，重複距離分別為13.2和13.4 nm(長周期期)、6.0和6.4 nm(短周期期)。Bouwstra等人提出了一種長周期相的分子排列，稱為三明治模型，由兩個寬脂層組成，每一層約為5 nm，其晶體結構被一個窄脂層隔開，中間約為3 nm，中間有流體結構域。膽固醇和神經醯胺對層狀相的形成起重要作用，而脂肪酸主要影響脂質的橫向堆積。該模型是一個多相系統的實例。上部和下部結構域包含更多有序的脂質相，而中央區域則具有更多的流動性。
Norlen提出了第三種皮膚屏障模型。該模型表明，脂質基質具有均勻的層狀凝膠相，脂質流動性較低。角質層表皮脂質不均一性、長脂肪酸鏈和膽固醇的存在都可以支持這個模型。該模型不需要存在水或任何雙分子層構象。膽固醇的存在和位置決定了這個模型系統中滲透性的變化。
層狀脂質排列與水滲透性
層狀或雙層排列是滲透水的天然屏障。在皮膚中，活性表皮與顆粒層/角質層交界處之間存在較大的水化學勢梯度，前者的含水量約為重量的70%，而後者的含水量降至15%-30%。在這個巨大的水梯度下，脂質在角質層中連續的雙層排列，從角質層逃逸的水分必須經過雙層膜曲折的路徑，因此減少了水分通過皮膚的流失。此外，完全成熟的角質細胞也會增加水通過時的曲折程度，增加水的擴散路徑長度，減少了水向大氣的擴散。