清洁和保湿是保持皮肤健康的两个最基本方面。肌肤的保湿被公认为抗衰老护肤的首选步骤。皮肤保湿对于皮肤的外观、保护、肤色、柔软度以及增强其抵抗有害和外来环境因素的屏障性能至关重要。
有趣的是，在我们进行日常皮肤清洁的过程中，所有的清洁剂都不能有效区分皮肤表面的皮脂(Sebum)和皮肤细胞间的脂质，因此它们通通都被清除了，这一定程度上干扰了皮肤本身正常的屏障功能，因此，在洁面后，我们很自然的拿起了水乳霜。
那么你有没有想过为什么要用水乳霜呢？皮肤正常需要多少水分？我怎么才能有效地给皮肤补水？皮肤缺水会带来哪些问题？我的皮肤很干/很油/很敏感，是我天生带来的，还是皮肤屏障受损引起的呢？
为了回答这些问题，我们需要先了解皮肤本身怎么维持的保湿作用。
皮肤的保水能力主要与角质层（SC）有关，它起着阻止水分流失的作用。角质层含水量对维持“正常”无皱纹的皮肤外观的重要性早已为大家所知，健康的皮肤组织含水量应大于10%。
20世纪50年代，Blank发现表皮角质细胞内存在吸湿性的化合物，它们被统称为天然保湿因子(naturalmoisturizing factor,NMF)。接着，Elias、Downing和Long发现角质层中细胞间的脂类基质的有序排列构成了皮肤对经皮失水(transepidermal water loss,TEWL)的屏障功能。此外，在表皮颗粒层（SG）中发现了紧密连接带（Tight Junctions），发挥着屏障功能。另一个最新的发现是，在活表皮中存在水转运蛋白，即水通道蛋白-3（AQP-3）。AQP-3转运通道也被证明在甘油内源性输送及其在皮肤中的代谢发挥着重要作用。
在真皮中，存在着透明质酸（HA），这是一种高分子量的糖胺聚糖，具有明显的亲水性，有助于皮肤的水化和维持皮肤的可塑性。
由于皮肤是人体与环境的界面，水分控制是皮肤生理和保养的核心要素。TEWL测量发现，面部不同位置的保湿有很大的差异。脸颊的TEWL最低，口腔周围的TEWL最高。眼睑皮肤有一层由大量水化角质细胞组成的角质层，脂类含量低，因此屏障功能较差。而嘴唇的朱砂边缘则不仅屏障功能较差，水化状态也比较低。皮肤中水分、游离氨基酸和脂类浓度依皮肤深度分布的变化会受到年龄、部位和季节的不同而变化。
水在角质层(SC)中的重要功能之一是参与正常脱皮所需酶的水解过程。如果SC含水量低于临界值，正常脱皮所需的酶功能就会受损，导致角质细胞粘附并在皮肤表面积聚角质细胞。
生活中来自环境的伤害，如空气湿度低、使用表面活性剂清洁、风吹和日晒，都会降低SC的含水量，导致皮肤出现干燥粗糙，不健康的脱皮和片状皮肤。
在皮肤不停更新的过程中，角质形成细胞从基底层开始一系列的分化，经过有棘层、颗粒层，变成角质细胞，并最终脱落。
因此，健康角质层的维持有赖于两个同时进行的过程，一个是角质细胞的形成及NMF的分泌，一个是角质层细胞间脂质的分泌。
皮肤的结构
皮肤的构成详见文章--认识皮肤的结构。
真皮是一个由血液循环灌溉、富含透明质酸（HA）的亲水层，形成一个凝胶，其中含有一个密集的纤维网络（胶原蛋白和弹性蛋白组成）为皮肤提供机械强度。任何到达真皮层的物质都可以进入循环系统。
表皮可以分为两个部分：一部分是活着的表皮，是一个活的亲水层（含70%的水），另一部分是由死细胞形成的角质层（SC），是一个疏水层（含15%的水）。
皮肤细胞的不断自我代谢带来皮肤不同结构层的更新，特别是角质层，能有效防止外来物质的渗透。
亲水性物质不能轻易穿透皮肤，因为它不能进入疏水性的角质层。疏水性物质很容易进入角质层，但由于下一层是亲水性的，所以它仍然储存在角质层中。
所以，最外层的角质层决定了皮肤的屏障性能；它调节着环境和机体之间的化学物质和水的交换。
角质细胞和NMF的形成
表皮分化始于角质形成细胞从基底层的迁移，结束于角质化层(cornifiedenvelope)的形成。细胞增殖、分化和死亡依次发生，每一个过程都以特定蛋白的表达为特征。在正常的表皮，基底层的增殖率通过皮肤表面角质化层的剥落来精确平衡。这种表皮内环境平衡使表皮处于不停自我更新的年轻化状态，时间周期约为28天。
最终形成的角质细胞为无核细胞，里面充满了角蛋白(keratin)和聚丝蛋白(filaggrin)构成的张力细丝以及氨基酸和NMF。NMF在角质层中由聚丝蛋白降解形成。
一个高度交联的蛋白质壳角化包膜(cornified envelope)代替磷脂双分子层包裹着角质细胞，它和角蛋白张力细丝一起构成了SC的柔韧性和机械弹性。SC含有约20%的水分，其中一部分与皮肤中的吸湿分子（NMF）和脂类紧密结合。这部分水含量与外部相对湿度成正比。剩下部分的水与细胞内角蛋白结合，这部分水在非病理条件下通常不会改变。
NMF化合物以高浓度存在于角质细胞内，约占SC干重的20%至30%。大部分NMF为氨基酸及其衍生物（吡咯烷酮羧酸和尿醛酸），它们是由表皮中的丝聚蛋白水解产生。角质细胞中还含有其他的保湿成分，如乳酸盐、尿素和电解质，他们也存在于细胞外。
影响角质层中NMF含量的因素很多。使用常规清洁剂的皮肤中，大部分可溶性的NMF会从皮肤表层的SC中被洗掉。
天然保湿因子中氨基酸的产生受外在和内在因素的影响。低湿度（<10%的相对湿度）会损害负责聚丝蛋白水解和氨基酸生成的水解酶的功能，从而导致皮肤表面干燥。
紫外线（UV）辐射也会破坏皮肤的自然保湿过程，从而损害SC。只要一个最小红斑剂量的紫外线就足以破坏聚丝蛋白分解为NMF氨基酸的水解过程。NMF的减少也与年龄的增长相关。衰老的皮肤中丝聚蛋白原合成降低，导致NMF的生成减少。
除氨基酸外，其他NMF组分也发挥着重要作用。在特应性皮炎和老年皮肤中，SC中存在尿素不足的情况，可通过局部涂抹尿素或其前体精氨酸来治疗。最近的研究表明，乳酸和钾在维持健康受试者SC的水化状态和物理特性（韧度和pH）方面也起着重要作用。
其他天然吸湿剂的作用
甘油
尽管甘油是一种著名的化妆品成分，但它作为天然内源性保湿剂的作用最近才被阐明。研究发现SC水合作用的变化与SC中甘油含量的变化相关。这种内源性甘油是从皮脂腺中甘油三酯而来，通过水/甘油通道运输到表皮。
长期以来人们都知道，富含皮脂腺的皮肤部位比皮脂腺贫乏的皮肤部位表现出更高的SC水合作用，这来源于皮脂的润肤特性。但最近的研究表明，即使在皮脂腺丰富的部位，SC内在水合作用的变化与皮脂含量的变化关系不大，但与SC甘油含量高度相关。这些结果为开发含甘油保湿剂提供了进一步的理论依据。
透明质酸
透明质酸是真皮的主要成分之一。这种吸湿性的糖分子聚合物为真皮提供水合和结构完整性。
据报道HA也天然存在于表皮中，通过结合角质形成细胞表面的CD44，调节角质形成细胞的分化和SC细胞外脂质的形成，在表皮屏障功能和SC水合作用中发挥作用。木糖（Xylose）作为糖胺聚糖的一种，也是角质形成细胞HA合成的刺激剂和皮肤保湿剂。
角质层细胞间脂质的分泌
角质层是一层10-20μm厚的膜，由嵌入脂质基质中的死细胞（角质细胞）组成。角质层的结构可以表示为“砖混墙”。这些“砖块”是由充满角蛋白的角质化死细胞制成的，嵌入由多层脂质层组成的“砂浆”中。
角质层中脂质基质中的脂类主要是神经酰胺（已经鉴定出九个亚类）（45-50%重量）、胆固醇（20-25%）和游离脂肪酸(10–15%)。
在上棘层和颗粒层中，表皮板层体(lamellar bodies)，起源于高尔基体内部的板层小泡，富含极性脂类、鞘糖脂、游离甾醇、磷脂和分解代谢酶以及人ß-防御素2以及其他结构蛋白质。作为对某些信号的反应，例如颗粒层中钙浓度的增加，板层体在囊泡管系统(vesiculo-tubular system)的协调下移动到最上部颗粒细胞的顶端，与质膜融合，通过胞吐将其内容物分泌到细胞间隙中。来自板层体的脂质随后被修饰并排列成平行于细胞表面的细胞间片层。
共价结合的脂质膜作为这个过程的支架。极性脂质被酶转化为非极性产物。鞘糖脂水解生成神经酰胺，而磷脂转化为游离脂肪酸。
“砂浆”中的脂质层两个共存的层状相。这些层状相的重复距离为6 nm（称为SPP）或13 nm（称为LPP）。横向组织是垂直于层状组织方向的平面。脂类有三种可能的排列方式：非常致密的有序正交组织；密度较小的有序六边形组织；无序的液体组织。
人体内部温度为37°C，而皮肤表面温度为32°C，因此皮肤上存在轻微的温度梯度。在室温下，脂质堆积主要是正交的，而在32℃时六边形堆积的存在更为明显。从正交到六边形的转变发生在大约35℃到40℃之间（并且在70℃以上加热时形成流体层状相）。然而，这种转变在由混合脂类制成的样品中并不明显，因此脂类可能已经在32°C下部分填充到六角形子晶格中。
角质层细胞间的脂质主要发挥着皮肤透屏障功能，即防止水分和电解质的过度流失。水分子与多片层细胞间脂质的极性头部基团中的氢键结合。然而，脂质片层之间没有游离水。SC中的大部分水分都在角质细胞内。
层状颗粒（LG）中的脂类位于表皮颗粒层（SG）的角质形成细胞中。LG含有SC脂质合成所需的前体脂质和水解酶，这是pH依赖性的。脂质在颗粒层细胞向角质层角质细胞的转化过程中分泌出来。研究表明，角质层中pH值持续升高会引起严重的功能异常，这主要是由于脂质处理酶的降解引起的。
尽管每种脂类对SC稳态都很重要，但神经酰胺由于其较大的比重和结构特征，因而发挥着更大的作用。神经酰胺和总SC脂质含量随着季节和年龄增长的变化而变化，现在普遍认为老年人的总SC脂质含量下降了约30%。
在有干燥疾病的皮肤中，如过敏性皮肤或老年性皮肤干燥症，总SC脂质含量减少，其中神经酰胺的含量急剧减少。理论上认为局部涂抹神经酰胺可以修复皮肤屏障，但事实并非如此。研究表明，当胆固醇、游离脂肪酸或神经酰胺单独使用时，它们会加重皮肤问题而不是改善皮肤屏障。相反，三种关键脂类在适当配比下的混合物可以发挥屏障修复的功能。
非生理性脂类（如凡士林）主要通过在皮肤表面形成疏水性薄膜（封闭性保湿剂）来改善皮肤屏障。与凡士林相比，局部涂抹的神经酰胺为主的三种生理性脂类混合物，可以穿过SC，在组成LG，并有助于角质层细胞间脂质基质的分泌。这些研究表明，长链神经酰胺，特别是与胆固醇和脂肪酸或复杂的脂质天然混合物结合，可以作为护肤品的有效组成部分，用于老年人皮肤或有皮肤干燥问题的人。
角质细胞的黏附作用
在角质层的底部，被称为角质桥粒的特殊蛋白质结构以规则的方式横跨细胞间隙，形成相邻角质细胞之间的联系。正常情况下，角质桥粒随着SC中角质细胞向外移动而逐渐降解，最终角质细胞作为单个细胞从皮肤上脱落下来。
角质桥粒的逐渐降解是通过多种蛋白质消化酶（丝氨酸蛋白酶）实现的，而这些酶又由一系列丝氨酸蛋白酶抑制剂调节。脱皮蛋白酶存在于板层小体中，与膜脂一起共同运输分泌到SC细胞间隙。
角质桥粒蛋白水解异常会导致干燥和形成片状皮肤。SC中的脂类可以控制蛋白酶的活性，改变脂类成分可诱发片状皮肤。环境湿度和甘油都被证明能促进角桥粒降解和角质细胞脱落。乙醇酸引起的脱皮最近也被认为是角质桥粒降解的结果。
大家都知道，活表皮的含水量非常高（70%的水），含水量在颗粒层和角质层的交界处（15-30%的水）急剧下降。表皮中这种含水量的不连续性将角质层与其他组织隔离开来，有助于保存活表皮内的重要溶质和水分。
角质层下部存在的陡峭水梯度会触发角质形成细胞的重要功能，如聚丝蛋白的水解，从而在角质层的较深部位产生NMF。水分含量的不连续性也与角质层脂质分泌的增加一致。
水转运蛋白AQP3的作用
AQP3是水甘油通道蛋白家族的一员。水甘油通道蛋白是在细胞膜上形成水通道的膜蛋白，它们促进水和溶质（如甘油或尿素）的运输。AQP3在人表皮中的分布与表皮水分分布一致，并与SG和SC交界处的陡峭水梯度平行。AQP3在基底层到SC下方的一层细胞中表达。
在活表皮中，AQP3提供了表皮基部和角质层之间的水循环，以保持活表皮的含水量恒定。AQP3除了具有水渗透功能外，还对尿素和甘油等溶质具有渗透性，研究表明AQP3在这些溶质在表皮内的运输中起着重要作用。研究还表明，在保湿皮肤中，CD44受体水平较高，而AQP3的活性较低。此外，据报道，一种高纯度的新疆筋骨草提取物（Ajuga turkestanica）可以通过调节AQP3的表达来增加皮肤水合作用。
紧密结合结构(tightjunction)的作用
角质层底部存在陡峭的水梯度，这意味着失水屏障并非均匀分布在整个角质层上，而是主要位于角质层和颗粒层之间的连接处。
原来人们普遍认为，阻碍细胞水和溶质流入或流失的屏障功能主要是由填充在活细胞最上层和角质层细胞之间的脂质提供的。最近的研究表明，人类表皮中存在紧密连接结构，这也是控制皮肤渗透性所必需的。
紧密连接（TJ）由跨膜蛋白（如紧密连接黏附分子、闭合蛋白(Claudins)及咬合蛋白(Occludins)）和斑块蛋白（如紧密连接蛋白ZO-1、ZO-2和ZO-3）组成。动物模型研究表明缺乏claudin-1的老鼠死于严重的身体脱水。
研究发现颗粒层最上面的细胞有一个连续的TJ系统，该系统有助于形成对水、溶质的屏障。这些发现为皮肤屏障功能的机制带来了新的见解。似乎TJ结构和SC细胞间脂质共同负责建立皮肤屏障。此外，调节TJ蛋白可能是控制皮肤水合作用的新途径。
维持皮肤水分的机制是复杂的，更好地了解皮肤水化的调节是必要的。肌肤补水是基础护肤的重要组成部分。它们通过刺激皮肤的天然屏障功能来保护皮肤，并满足皮肤对水分的不断需求。通过恢复皮肤屏障，他们保护皮肤免受日常环境的伤害，从而防止皮肤老化。
