影响皮肤表面pH值的内因和外因

Miranda A. Farage, William Hood, Enzo Berardesca, Howard Maibach 

身体皮肤的pH值通常在4.0到7.0之间变化，具体值因不同的位置而有差别。

皮肤表面存在的天然酸性化合物有助于维持皮肤的理化特性和保护功能。

年龄、种族、性别、身体部位、生化差异，甚至沐浴等因素都会影响角质层的pH值。

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这篇文章补充了什么？

新的证据表明，一些润肤剂有助于将皮肤的pH值稳定在其自然平衡状态，而不是影响它。这一新的研究应该被皮肤pH值领域的其他研究人员以及临床研究所考虑，以避免误导性的结果。

某些以凡士林为基础的润肤剂和成分可以产生一种保护屏障，帮助保持皮肤的健康酸度。

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摘要

人体皮肤的pH值通常在4.0到7.0之间变化，具体值取决于不同的部位。皮肤表面存在的天然酸性化合物有助于维持皮肤的理化特性和保护功能。由于皮肤的微酸性pH值对皮肤的保护功能极其重要，所以皮肤被广泛称为“酸性结构”。年龄、种族、性别、身体部位、生化差异，甚至沐浴等因素都会影响角质层的pH值。最近使用润肤剂为基础的产品所作的临床研究，使用传统的方法测量皮肤的pH值，结果显示皮肤的pH值明显增加。这些产品的表观pH值升高很可能是因为皮肤pH值测量技术的一种假象。我们的研究结果表明，某些以凡士林为基础的润肤剂和成分可以产生一种保护屏障，有助于保持皮肤的健康酸度。我们的工作为此提供了新的证据，证明润肤剂有助于稳定皮肤在自然平衡状态下的酸碱值，而非影响它。这一新的研究应该被皮肤pH值领域的其他研究人员以及临床研究机构纳入考虑之中，以避免误导性的结果。

皮肤是覆盖在身体外部的最大器官，形成了对环境的保护性屏障，其整体生理由其结构、水合作用、温度、pH值、氧气和二氧化碳梯度等物理化学性质维持。皮肤表面的pH值能影响角质层的脂质成分和水合作用，皮肤的微生物组，以及屏障功能等。

当pH电极与正常皮肤表面接触时，电极上液体的pH值变得更偏酸性，平均pH值读数为5-6。Schade和Marchonini在1928年给酸性和皮肤的保护特性描述为“酸性结构”[1]。内源性和外源性因素，如分泌物和皮脂腺分泌物、解剖部位、水分、质子泵、遗传倾向和年龄等都会影响皮肤的pH值[2，3]。活性质子泵(例如，NHE1-钠/氢阴离子交换蛋白)酸化角质层下层的细胞内结构[3，4]。在被动过程种产生的乳酸会使皮肤表层酸化[2]。被动新陈代谢过程的其他重要成分，如经脂肪酶降解产生的游离脂肪酸、硫酸胆固醇、尿刊酸和吡咯烷酮羧酸都有助于形成酸性膜[2，3]。皮脂腺和汗腺在皮肤毛孔上分泌的油脂和汗液的pH值也约为5.5[5]。干燥而密集的皮肤表层是抵御许多细菌的第一道防线，汗腺分泌的含盐物质创造了一个不利于细菌生长的高渗透环境。酸性膜还可以防止金黄色葡萄球菌等病原菌的侵袭，通常中性pH条件下最适合这些细菌在生长[6]。年龄、种族、性别、身体部位(表1)和生化差异等因素会影响皮肤的整体pH值。新生儿的身体皮肤pH值通常在7左右(中性)，一个月内就会变成类似成人皮肤的酸性。婴儿皮肤pH值较高可能是由于皮肤脂质的化学成分不同[7]。正常皮肤的pH值在18到60岁之间保持不变。在年龄较大的人群中，男性和女性的皮肤pH值都会升高[8，9]。

皮肤的pH值在维持皮肤的正常菌群和防止病原体入侵方面起着重要作用[10]。角质层的润湿性也受pH的影响，影响化学物质的扩散和病原体的粘附。Bromberg等人。[11]观察到由于阴离子表面活性剂的pH变化而引起的人体皮肤润湿性的变化。在正常皮肤pH值为5.5的情况下，痤疮丙酸杆菌的繁殖最弱；然而，当pH的轻微增加会导致痤疮丙酸杆菌的繁殖增加[12]。皮肤pH值从酸性到碱性的变化也与念珠菌感染[13]、特应性皮炎和金黄色葡萄球菌定植增加[14，15]有关。腋窝区域较高的生理pH值促进了该区域菌群的生长，进而产生腋臭[16，17]。除臭剂产品的应用降低了腋窝的pH值，从而抑制了腋下细菌的生长[16]。皮肤pH值在伤口愈合中也起着重要作用[18-20]。活性氧和丝裂原活化蛋白激酶过度合成引起的pH值失衡可能导致胶原分解，从而影响伤口愈合[18]。最近的活体实验表明，长时间的酸性条件会阻止伤口闭合和上皮组织恢复[21]。

润肤剂/皮肤科产品。

角质层是皮肤生物学领域最受关注的研究课题。角质层通过为一些物质，特别是有毒的外源性化学物质的内外扩散，提供一个不透水的屏障来维持皮肤的动态平衡[22，23]。Elias M. Peter将角质层提升为承载多种生物学功能的关键组成部分[24]。角质层的所有分层都构成了它的屏障属性[25]。Richter等人[26]使用冷冻固定和扫描电子显微镜显示角质层内有3个明显的水化区域，发生脱屑的最外层出现大量肿胀，而最内层的颗粒层肿胀至正常厚度的两倍以上，主要是由于相邻细胞层之间存在广泛的水包裹体，而中间区域，其结构致密，没有任何储水结构，被认为是渗透屏障，其渗透性可以通过化学和物理技术来控制[27]。通常认为原始的局部疗法只有当它们发生变色、有异味和/或刺痛时才有效。近几十年来，通过不断加深了解角质层屏障特性的复杂性，促进局部治疗技术发生了革命性的变化，使得外用疗法更有效、更安全；同时外用制剂不含过敏原、香料和防腐剂等；刺痛、灼热和刺激性等副作用也降低。

自19世纪初以来润肤剂被广泛使用，通常润肤剂是指一种油性物质，如软膏或乳霜，用于处理粗糙、结垢、干燥、红斑，或瘙痒的部位，使皮肤富有弹性、柔软，触感舒适[22]。最近，“保湿霜”一词被用来指滋润和滋润干燥皮肤的外用制剂。术语“润肤剂”和“保湿剂”可互用于各种配方，包括那些超越保湿和软化作用的配方。传统的保湿霜，如羊毛脂和凡士林，仅能滞留在角质层中，而无法到达可存活的表皮。较新的配方含有促进表皮渗透性的以生理神经酰胺为主的脂质，使外用制剂成分进入角质形成细胞，然后分泌到角质层的细胞间脂质区域，从而修复受损的屏障[28]。“屏障修复”面霜最近逐渐成为流行的保湿产品。

pH值对角质层通透性屏障稳态的重要性首见于当受损皮肤部位浸泡在中性pH缓冲液时屏障恢复延迟[29]的实验中。酸性的pH值对于屏障动态平衡至关重要，两种关键的脂质降解酶酶，β-葡萄糖脑苷酶(从葡萄糖神经酰胺产生神经酰胺)和酸性鞘磷脂酶(鞘磷脂前体)，在低pH表现最高活性[30，31]。酸性pH值也影响角质层中脂类双分子层的相互作用。[32]。因此，酸性角质层能明显改善皮肤的完整性和粘结力。因此，皮肤表面pH值升高可能会对通透性屏障动态平衡和角质层的完整性和粘结力产生不利影响[5]。

润肤剂产品中使用的主要成分是凡士林，凡士林具有疏水性，可赋予皮肤较低的表面张力，从而能排斥其表面的水溶液。产品中的润肤剂转移到皮肤上并形成屏障(图1)，会阻止pH计探针和探针表面的水溶液层接触皮肤表面的酸性化合物。如果皮肤表面的酸性物质不能溶解在pH计电极上的水溶液层中，则测量的pH值不会反映皮肤真实的pH值，而是皮肤表面的润肤层或最后用来冲洗探针的中性水溶液的pH值，结果可能可能不准确。

我们使用女性润肤产品进行的两项人体临床研究中，观察到使用润肤剂的涂饰垫(和衬垫)后，得的皮肤pH值略有增加，但有统计学意义(图2A，b)。即使使用润肤剂基质的产品后，其pH值也很小，仍然在正常的生理范围内，这是我们调查中的一个有趣的发现。前提是我们假设使用润肤品后测得的酸碱值可能并不代表皮肤的实际酸碱值。

材料和方法。我们通过实验来验证我们的假设，并研究了润肤剂对所测得的皮肤pH值，即模拟皮肤的胶原蛋白的影响。涂膜，以及与润肤剂接触的溶液(图3)。所有列出的实验都使用相同的润肤剂(Femcare)。PH计为Hanna I Instruments，584 Park East Drive，Woonsocket，

RI，USA,Skincheck TM计。

为了验证润肤性屏障假说, 我们使用pH试纸和人体皮肤进行润肤性屏障实验, 首先比较了涂有润肤剂的pH试纸和未涂覆的指示纸(Fig。4)。然后，我们将润肤剂涂在受试者(n=4)的前臂的一部分。这项实验也是以相反的顺序进行的，将一滴酸橙汁滴在前臂皮肤的清洁区域，然后在该区域涂上润肤剂，并测量pH值。总共选取13个测试点(图5，6)。

为了直观地展示润肤剂屏障的效果，我们使用了一种创新的技术，将黑莓汁作为一种天然的pH指示剂涂抹在前臂上。如图7所示，浆果汁染色的皮肤有一半被润肤剂覆盖，另一半完好。然后，将一滴高碱性的水溶液滴到每一处半分区域上。果汁染料在酸性pH时是红色的，当pH高于7(中性)时会变成蓝色，这也是在未使用润肤剂的皮肤上发生的情况。在涂抹润肤剂的一侧(图7上部)，碱性水溶液被润肤剂屏障阻挡，不会改变皮肤上果汁的颜色。这表明，润肤剂产生了一种保护屏障，即使在碱性化学刺激物存在的情况下，也可以帮助皮肤保持健康的低pH值。

涂有润肤剂的玻璃瓶受盐水溶液或仿皮膜pH值的影响

该实验的目的是确定润肤剂材料本身是否改变了与其接触的表面的pH值。实验目的是用来确定与润肤剂保持接触的水溶液的pH值是如何受到影响的。4个玻璃瓶的内侧全部涂上2g的润肤剂，然后装入12.4g的0.9%生理盐水并盖上盖子。在37°C恒温水浴中保持20h后，测定生理盐水溶液的pH值，并与相同的生理盐水溶液在2个不加润肤剂的对照瓶中保存的pH值进行比较(8)。

润肤剂对仿生皮脂膜pH值的影响

测定未经处理的仿生胶原表面的基线pH值后，将润肤剂均匀涂抹在2片新的80cm2仿皮脂膜上。根据测量的重量增加值，两种润肤剂的剂量分别为0.2 6 mg/cm2和0.17 mg/cm2。仿生皮肤膜样品足够大，可以在不同的位置进行多次pH测量(咖啡品牌，2 5μm；德国温海姆的Naturin Viscofan)。Skincheck pH计最初用于测量仿生皮肤膜的非润肤面，然后在37°C储存润肤膜片的情况下每隔24小时测量一次。该实验实质上模拟了在皮肤表面下25μm处使用润肤剂的pH测量的记录过程。在此基础上，使用Skincheck pH计测量皮肤表面的非润肤面，然后将润肤膜片储存在37°C下，每隔24小时测量一次。该实验基本上模拟了在皮肤表面涂抹润肤剂的皮肤表面下25 um处的pH测量记录。在每个时间间隔也测量一种非润肤性胶原模拟皮肤膜对照值。

润肤膜、仿生皮肤膜与皮肤pH值的相互作用

我们想设计一个实验来测定皮肤在保护性润肤膜下的pH值，换句话说，我们想要回答这个问题：“润肤层下面的皮肤酸碱值是多少？”这也提出了技术上的挑战，因为商业化pH电极不是为穿透皮肤而设计的，体外实验需要大量的努力和成本。然而，我们设计了另一种使用皮肤模拟的实验方法，这种软化剂使我们在符合成本效益的前提下，能够相当直接地回答这个问题。我们选择使用胶原膜模拟皮肤(科菲牌，25μm；Naturin Viscofan，德国温海姆)。胶原蛋白是皮肤组织的主要成分，在其他实验中已被用作皮肤替代品。我们知道胶原蛋白像皮肤一样是半透的，有了胶原蛋白皮肤仿生膜，我们就可以用为皮肤设计常规的pH电极来测量表层或底底层的pH值。将胶原模拟皮肤膜放在一个装满pH缓冲液10溶液的开放小瓶的顶部。在胶原仿皮膜的一侧预先涂抹润肤剂。将含有润肤剂的胶原模拟皮肤膜的一侧放置在pH为10的缓冲溶液中，并将pH电极从上方放置在胶原模拟皮肤膜的对侧。该实验可间接地回答润肤剂皮肤下的酸碱度是否会改变，在电极上随时间的变化监测胶原仿生皮膜表面的pH值变化值。

结果

下面给出了润肤剂屏障与pH试纸和人体皮肤、生理盐水和仿生皮膜以及润肤剂、仿生皮膜及皮肤pH值之间相互作用的结果。在pH试纸和人体皮肤的润肤性屏障实验中，应用一滴酸或碱(PH10)的液体，可使未涂布的pH纸迅速变色。在涂有润肤剂的图片的下部，pH值表现同(Fig4)，液体没有在纸上扩散和变色。这是因为润肤剂是一种有效的短期屏障，可阻止水溶液渗透到纸张中。将酸性和碱性溶液应用于pH纸时，无论有没有润肤剂，都表现出阻隔作用。

在我们的试验对象中，使用润肤剂前皮肤的pH值为4.96±0.30(平均值±SD)。涂抹润肤剂后，测得的pH值升至6.20±0.32(平均值±SD)。这与电极冲洗液的pH值相同，测得后者的pH值是6.30。这证实了之前所做的临床研究结果，并表明pH值的皮肤效应是由于润肤剂的存在，这一结果很容易在实验室中重现。在受试者皮肤的润肤区加入一滴稀释的柠檬酸，测得的pH值降至2.8，这表明可以用pH计测定润肤剂表面的酸度。这种低pH值表明润肤剂没有很强的缓冲能力，并且不会改变涂抹在润肤剂表面的柠檬酸的pH值。

之前的实验是以相反的顺序进行的。当将一滴酸橙汁滴在前臂皮肤的清洁区域时，测得的皮肤pH值降至3.5。然后，当这个区域被润肤剂覆盖时，表面的pH值上升到pH6以上。这表明润肤剂在覆盖酸橙汁时起到了有效的屏障作用，或者是含有一种可以中和酸的化学物质。本章后面描述的另一项实验是为了证明润肤剂不会增加与润肤剂接触的含水液体的pH值。由此得出，润肤剂起到了屏障的作用。

涂有润肤剂的玻璃瓶对生理盐水或仿皮膜pH值的不受液体的pH值的影响。表2中的数据显示，水溶液的pH值未受润肤剂的显著影响。即使在过度接触润肤剂后，所有溶液的pH值都保持在接近中性7的水平。用涂有1g润肤剂和20g 0.9%生理盐水的玻璃瓶重复实验，也得到了同样的结果。测得涂抹润肤剂的玻璃瓶和未涂抹润肤剂的玻璃瓶的pH值分别为6.91和7.26。

润肤剂对仿生胶原膜pH值的影响可以用Skincheck在多个位置测量，未经处理的仿皮胶原膜表面的起始pH值范围是4.1-4.5。表3中的数据显示，当润肤剂涂抹在对面时，模拟皮肤膜的酸性pH没有显著变化。这些数据的任何位置的pH值变化都与未经处理的胶原蛋白模拟皮肤膜中不同位置所测量的pH值相似。

润肤剂、仿皮膜和不含润肤剂的皮肤pH值的相互作用(对照)

当玻璃瓶中的液体渗透到胶原仿皮肤膜中时，pH值会迅速上升。涂抹的润肤剂越多，电极侧的pH值上升越慢。动力学结果证明，润肤剂起到了屏障的作用，减缓了高pH液体进入和通过胶原模拟皮肤薄膜的扩散速度。在这些实验中，根据三个平行测试结果，将pH值随时间的变化，(或在一种情况下重复)加和平均，得出了平均结果。数据显示，重复测量的总平均标准偏差为0.65个pH单位。这种变异很大程度上来自于胶原膜材料的位置依赖性变异。

自述敏感的皮肤与pH值之间的相关性

在早期的流行病学研究中，使用问卷调查显示，约58.1%的女性认为她们的生殖器皮肤敏感，而男性的这一比例为44.2%[33]。自称生殖器皮肤敏感的女性比例随着年龄的增长而增加。因此，我们调查了三组妇女在pH值和化学生物标志物上的差异，每组15名受试者：绝经前女性，绝经后女性有泌尿生殖系统异常体征者，以及接受激素替代治疗但没有泌尿生殖器萎缩迹象的绝经后女性 [34]。

自述敏感皮肤的女性与不敏感皮肤的受试者相比，阴道和阴道内的pH值更高(图11)。但pH值差异无统计学意义。在小阴唇或大阴唇，两组之间没有稳定的pH变化模式[34](图11)。

结论

据称，一些润肤剂会提高皮肤的pH值。而最近的研究结果表明，传统的测量方法中，在涂有润肤剂的皮肤上测量pH值的方法不能准确地反应皮肤表面的pH值。事实上，经过测试，以凡士林为基质的润肤剂具有一定的屏障保护作用，因此有助于保持皮肤的健康酸度。因此，我们的工作提供了重要的证据，证明某些润肤护肤品不会改变皮肤的pH值，还可帮助保持健康的“酸性结构”。这是消费者以前没有意识到的好处，在测量皮肤pH值时，这一关于“涂层”皮肤的新知识应该被该领域的其他研究人员考虑到实际研发工作中。我们还确定了敏感皮肤和酸碱度之间的潜在模式。根据我们目前掌握的信息，在临床研究中测量皮肤pH值的研究人员和临床医生应该保持基于性别和年龄以及皮肤类型的pH值差异，并在计划测量皮肤pH值时增加一个排除标准，即“在测量皮肤pH值之前不使用任何乳液/润肤剂/洗涤剂等”条件。