Urea

Lớp sừng (stratum corneum, lớp tế bào chết ngoài cùng của da) tự giữ nước nhờ một hỗn hợp chất hút nước gọi là yếu tố giữ ẩm tự nhiên (natural moisturizing factor, NMF). Các chất hút ẩm (humectant) trong mỹ phẩm bắt chước hỗn hợp này. Nhóm này gồm glycerin, urea, ammonium lactate, sodium lactate, panthenol và propylene glycol. Mỗi phân tử hút ẩm giữ được một lượng nước nhất định, nên muốn lớp sừng ngậm đủ nước thì phải đưa vào đủ nhiều phân tử. Đó là lý do glycerin cần từ 20% trong vai trò hoạt chất bảo vệ da, urea cần 5–10%, ammonium lactate cần 12%.

Kích thước phân tử quyết định chất hút ẩm làm việc ở tầng nào. Glycerin và urea là phân tử nhỏ, đi được vào sâu trong lớp sừng. Hyaluronic acid (HA) là phân tử rất lớn, không thấm vào da mà ngậm nước ngay trên bề mặt:

"Larger molecules (e.g., hyaluronic acid) do not penetrate the skin but increase the hydration of the outermost corneocytes"

Các phân tử lớn hơn (ví dụ hyaluronic acid) không thấm vào da mà làm tăng độ ẩm của các tế bào sừng ngoài cùng.

Kang và cộng sự, Medicina, 2022, PMID 35888607

Một số chất làm việc khác nhau tùy nồng độ. Urea là ví dụ rõ nhất:

"It is a humectant at a lower concentration (10%) but in higher concentrations (20–30%) it disrupts the hydrogen bonds of epidermal proteins leading to keratolysis."

Ở nồng độ thấp hơn (10%), urea là chất hút ẩm; ở nồng độ cao hơn (20–30%), nó phá liên kết hydro của protein biểu bì và gây tiêu sừng.

Sethi và cộng sự, Indian Journal of Dermatology, 2016, PMID 27293248

Ở mức dưỡng ẩm, urea không chỉ giữ nước. Tế bào sừng có kênh vận chuyển riêng (UT-A1, UT-A2 và aquaporin 3, 7, 9) để đưa urea vào bên trong. Vào tới nơi, urea bật các gen dựng hàng rào: gen của protein lớp sừng như filaggrin, loricrin, men tổng hợp lipid, và peptide kháng khuẩn của da. Khi kênh vận chuyển bị chặn, các tác dụng này mất:

"Inhibitors of these urea transporters block the downstream biological effects of urea, which include increased mRNA and protein levels for: (i) transglutaminase-1, involucrin, loricrin and filaggrin; (ii) epidermal lipid synthetic enzymes, and (iii) cathelicidin/LL-37 and β-defensin-2."

Chất ức chế các kênh vận chuyển urea chặn những tác dụng sinh học phía sau của urea, gồm tăng mRNA và protein của: (i) transglutaminase-1, involucrin, loricrin và filaggrin (các protein dựng lớp sừng); (ii) các men tổng hợp lipid biểu bì; và (iii) cathelicidin/LL-37 và β-defensin-2 (peptide kháng khuẩn của da).

Grether-Beck và cộng sự, Journal of Investigative Dermatology, 2012, PMID 22418868

Vì vậy, ở dải dưỡng ẩm, urea vừa giữ nước theo lượng vừa làm tín hiệu cho tế bào. Con số cao hơn trong vùng này cũng không chắc tốt hơn: một thử nghiệm ở viêm da cơ địa thấy kem urea 5% và lotion urea 10% giảm mức độ bệnh như nhau (Piquero-Casals và cộng sự, Dermatology and Therapy, 2021, PMID 34596890).

Hệ quả thực hành: khi gặp những chất này trên nhãn, vị trí so với phenoxyethanol cho biết chất đang làm việc nào. Urea ở đầu bảng thành phần của kem trị dày sừng gót chân là chất tiêu sừng. Urea ở giữa bảng của kem dưỡng mặt là chất hút ẩm.

Da khô hình thành qua năm khâu. Tác nhân như tuổi, trời lạnh hanh, nước nóng và chất tẩy rửa mạnh lấy đi nước và lipid của lớp sừng. Lớp sừng thiếu yếu tố giữ ẩm tự nhiên (chất hút ẩm), thiếu lipid gian bào và có vỏ tế bào sừng non (ceramide, niacinamide, lactic acid, urea), nước thoát ra nhiều (chất khóa ẩm và chất làm mềm), rồi tế bào sừng bong không đều và đóng thành vảy. Ở khâu cuối, độ ngậm nước quyết định men cắt mối nối giữa các tế bào sừng có làm việc được không (Haftek, Cell and Tissue Research, 2015, PMID 25378284), nên glycerin cũng giúp bong vảy, bên cạnh urea liều cao, ammonium lactate và các AHA (Rawlings và cộng sự, Archives of Dermatological Research, 1995, PMID 7625857).