Twarda woda a skóra

Kiedy wprowadziliśmy się do naszego mieszkania, wykonaliśmy z mężem pomiar twardości wody, aby skalibrować pralkę i zmywarkę. Taki pomiar może wykonać każdy, używając prostej metody kolorymetrycznej, która polega na dodawaniu odpowiedniego preparatu do fiolki z próbką wody (zestaw do przeprowadzenia samodzielnego testu kropelkowego jest dostępny w każdym sklepie budowlanym). Dowiedzieliśmy się wtedy nie tylko, że posiadamy twardą wodę, ale także, że stopień tej twardości mocno wykracza poza skalę. Z rozmów z naszymi znajomymi okazało się, że większość ma ten sam problem, a z Q&A na Instagramie wynika, że to kłopot dotykający wiele osób zamieszkujących różne regiony naszego kraju. Dla niektórych twarda woda jest uciążliwa głównie z powodu osadów i kamienia w urządzeniach, ale wiele osób zauważa również jej negatywny wpływ na skórę i włosy. W poprzednim wpisie obiecałam Wam, że wrócę do tego tematu, dlatego dzisiaj przychodzę z odpowiedzią na pytanie, czy twardość wody wpływa na stan skóry? A jeśli tak, to w jaki sposób?

Czym jest twardość wody?

Twardość wody jest ilością rozpuszczonych w niej minerałów, kluczowymi są węglan wapnia (CaCO₃) i węglan magnezu (MgCO₃), które w wodzie występują w postaci zdysocjowanej. Sumę stężeń jonów Ca²⁺ i Mg²⁺ określa się jako twardość całkowitą lub twardość ogólną. Niewielki wkład w całkowitą twardość wody mają również inne jony wielowartościowe, takie jak glin, bar, żelazo, mangan, stront i cynk.

Woda deszczowa jest naturalnie miękka ze względu na niską zawartość minerałów. Gdy spada na ziemię i przesiąka przez skały, rozpuszcza minerały i może stać się wodą twardą. Dzieje się tak w szczególności, gdy woda przesiąka przez wapień, gdzie pobiera węglan wapnia. Dlatego poziom twardości wody może się znacznie różnić w zależności od lokalnej geologii i Waszego miejsca zamieszkania.

Podział twardości wody

Twardość wody możemy podzielić na dwa rodzaje: 

• twardość węglanowa – jest generowana przez sole kwasu węglowego, wodorowęglany wapnia Ca(HCO₃)₂i wodorowęglany magnezu – Mg(HCO₃)₂. Można ją usunąć za pomocą gotowania, dlatego nazywana jest również twardością nietrwałą lub przemijającą.

• twardość niewęglanowa – jest generowana przez sole innych kwasów, głównie siarczanów i chlorków, ale również azotanów i innych. Nie można jej zwalczyć za pomocą gotowania, można ją usunąć jedynie za pomocą urządzeń, które wykorzystują proces wymiany jonowej.

Twarda woda a problemy skórne

Twarda woda bardzo często posądzana jest o nasilenie objawów suchej skóry czy egzemy – schorzeń skóry, które powodują stany zapalne, swędzenie, suchość, zaczerwienienie i podrażnienia (do tej grupy należy m. in. AZS). Jednak ze względu na to, że istnieje wiele potencjalnych przyczyn występowania tego zjawiska bardzo ciężko jest jednoznacznie obwiniać o ten stan twardą wodę. 

Pod koniec lat 90. opublikowano badanie dotyczące występowania egzemy u dzieci w wieku szkolnym mieszkających w obszarach z twardą i miękką wodą w Nottingham w Wielkiej Brytanii. Wykazało ono, że dzieci mieszkające w obszarach z twardą wodą miały zwiększone ryzyko wystąpienia egzemy w porównaniu z dziećmi z obszarów z miękką wodą.

Po tym badaniu przeprowadzono dwa dalsze badania przekrojowe wśród dzieci szkolnych w Japonii i Hiszpanii, które potwierdziły powyższe wyniki.

Kolejne duże badanie w Danii wykazało, że częstość występowania egzemy wzrasta o 5% z każdym wzrostem twardości wody o 5 jednostek, przy czym zależność ta była liniowa w zakresie od 6,60 do 35,90 stopni niemieckich (118–641 mg/l węglanu wapnia).

Skoro dowiedziono, że twarda woda faktycznie posiada negatywny wpływ na skórę, to należy zadać sobie pytanie, jakie mechanizmy stoją za tymi zmianami.

Okazuje się, że twarda woda może negatywnie wpływać na proces różnicowania keratynocytów i tworzenia poszczególnych składników macierzy, a podstawą zdrowej skóry jest prawidłowo wykształcona, a tym samym zdrowa bariera naskórkowa. 

Istnieją trzy potencjalne mechanizmy wyjaśniające negatywny wpływ twardej woda na skórę, zmieniające jej funkcje anatomiczne, fizjologiczne i obronne:

Mechanizm 1: Zwiększone osadzanie się detergentów na skórze, takich jak SLS. 

Mechanizm 2: Zmiany w regulacji gospodarki wapnia (Ca²⁺) w naskórku.

Mechanizm 3: Wzrost pH na powierzchni skóry.

1. Zwiększone osadzanie się detergentów na skórze

Zaobserwowano interakcję chemiczną między niektórymi środkami powierzchniowo-czynnymi zawartymi w produktach myjących a twardą wodą, co skutkowało zwiększonym osadzaniem się tych substancji na skórze. Zagrożenie nie tyle wynika z jednorazowego kontaktu, lecz z powtarzalności tego procesu, która prowadzi do kumulacji i może negatywnie wpływać na integralność bariery skórnej.

Badania przeprowadzone we współpracy z Uniwersytetem w Sheffield analizowały wpływ twardej wody na podrażnienia skóry wywołane laurylosiarczanem sodu na 83 osobach. Grupa badana obejmowała osoby zarówno z egzemą, jak i bez niej. Wykazano, że twarda woda powoduje większe osadzanie się SLS na skórze niż miękka woda. Dodatkowo, twardość wody wiązała się z większym zaczerwienieniem skóry po myciu produktem zawierającym SLS.

2. Zmiany w regulacji gospodarki wapnia w naskórku

Głównym elementem regulującym homeostazę naszej bariery jest odpowiedni gradient jonów wapnia. Zakłócenie tego gradientu w warstwie rogowej naskórka może utrudnić kształtowanie się i odbudowę bariery skórnej, chroniącej nasz organizm przed czynnikami zewnętrznymi i utratą wody. Gradient wapnia w naskórku jest jak biologiczny „sygnalizator”, który zarządza procesem dojrzewania keratynocytów. Jego zmiana prowadzi do deregulacji enzymów kontrolujących tempo syntezy lipidów.

W naskórku stężenie jonów Ca²⁺ nie jest jednorodne:

• Niskie stężenie występuje w warstwie podstawnej naskórka (tej najgłębiej położonej), gdzie znajdują się komórki macierzyste, stymuluje wzrost pierwotnych keratynocytów.
• Wysokie stężenie pojawia się w warstwie ziarnistej (stratum granulosum), rosnące stężenia wapnia sprzyja końcowemu różnicowaniu.
• Spadek stężenia następuje w warstwie rogowej (stratum corneum), gdzie komórki naskórka są już martwe i pozbawione jąder komórkowych. 

Wapń odgrywa także rolę w łączeniu ciał lamellarnych z błonami komórek warstwy ziarnistej naskórka. Badanie na modelu myszy wykazało, że niskie zewnątrzkomórkowe stężenia jonów wapnia w górnych warstwach naskórka prowadziły do egzocytozy (wydalania) ciał lamellarnych, których główną funkcją jest dostarczanie lipidów i enzymów niezbędnych do odbudowy i utrzymania prawidłowej bariery ochronnej skóry.

Dodatkowo, twarda woda, poprzez zawartości jonów Ca²⁺, powoduje gwałtowny wzrost aktywności zasadowych ceramidaz, enzymów odpowiedzialnych za degradację ceramidów o długich łańcuchach węglowych (C≥24) do sfingozyny i kwasów tłuszczowych. A to z kolei osłabia barierę skórną, prowadząc do problemów takich jak suchość czy skłonność do podrażnień. Więcej o mechanizmach suchości i o tym jak sobie z tym radzić przeczytasz w poprzednim wpisie.

3. Wpływ na naturalne pH skóry

Wiele z Was wie, że skóra ma lekko kwaśny odczyn pH, który chroni przed patogenami z otoczenia. Optymalna wartość pH skóry powinna wynosić od 4,5 do 5,5. Za utrzymanie tej wartości odpowiada bariera hydrolipidowa skóry, znana również jako płaszcz hydrolipidowy. Jest to cienka warstwka składająca się z mieszaniny potu i lipidów (sebum).

Im wyższe pH na powierzchni skóry, tym większa potrzeba stosowania naturalnych buforów kwasowo-zasadowych, które pomagają utrzymać odpowiedni poziom kwasowości. Jednym z głównych składników płaszcza hydrolipidowego jest kwas mlekowy, który pełni rolę bufora kwasowego. Powstaje w wyniku działania bakterii kwasu mlekowego (np. Lactobacillus) na pot wydzielany przez skórę.

Innym naturalnym buforem kwasowo-zasadowym obecnym w naskórku jest anion wodorowęglanowy (HCO₃⁻), który również znajduje się w naszym pocie i chroni skórę przed nadmiernym zakwaszeniem.

Twarda woda jest bardziej zasadowa niż woda miękka, co skutkuje zwiększoną zdolnością do buforowania, tj. zdolnością do opierania się zmianom pH. Oznacza to, że twarda woda może zmieniać pH skóry, które z kolei wpływa na funkcje bariery skórnej poprzez zmianę aktywności aż 31 enzymów naskórkowych, takich jak inhibitor proteazy serynowej typu Kazal 5 (LEKTI).

LEKTI przekształca profilagrynę na filagrynę oraz hamuje proteazy kalikreiny (KLK): KLK5 (enzym trypsynowy warstwy rogowej), KLK7 (enzym chymotrypsynowy warstwy rogowej) i KLK14, które są istotne dla procesu złuszczania. Aktywność LEKTI wzrasta w bardziej kwaśnych warunkach.

Oprócz bezpośredniego i pośredniego wpływu na keratynocyty, twardość wody może również oddziaływać na delikatną sieć mikroorganizmów żyjących na powierzchni skóry, czyli mikrobiom skóry.

Badania in-vitro wykazały, że zmiany pH i stężenia jonów, takich jak wapń i magnez, mogą wpływać na działanie peptydów przeciwdrobnoustrojowych (AMP). AMP to cząsteczki obronne układu odpornościowego wytwarzane zarówno przez bakterie, jak i komórki układu odpornościowego i nabłonka człowieka. Ostatnie odkrycia pokazały, że AMP LL-37, produkowany przez człowieka, współpracuje z AMP wytwarzanymi przez niektóre gatunki bakterii (np. Staphylococcus koagulazo-ujemne), aby skutecznie zwalczać Staphylococcus aureus. Jednak obecność jonów wapnia osłabia działanie AMP LL-37 na niektóre bakterie. To może skutkować pogłębioną egzemą, którą często wiąże się z przewagą Staphylococcus aureus oraz zmniejszoną różnorodnością mikrobiologiczną. 

W jakiej wodzie w takim razie należy myć skórę?

Dla skóry problematycznych największym zagrożeniem nie jest sama twarda czy miękka woda, lecz nagłe zmiany rodzaju wody. Taka sytuacja może powodować utratę zdolności skóry do autoregulacji i jej właściwości buforujących. Nie trzeba być naukowcem, aby domyślić się, że najlepsza jest woda o umiarkowanej twardości lub średniotwarda ;).

Woda miękka może stanowić potencjalne zagrożenie dla skór o niższym pH, co jest charakterystyczne dla skóry tłustej, łojotokowej, a także skóry nadreaktywnej (w tym naczynkowej). Niskie pH i niewielka ilość jonów mineralnych w wodzie miękkiej zwiększają drażniące działanie detergentów. Woda o niskiej osmolarności zmniejsza zdolność skóry do neutralizowania działania środków powierzchniowo czynnych, co może prowadzić do większego podrażnienia.

Dla skóry tłustej optymalnym wyborem będzie woda umiarkowana lub z tendencją ku twardszej – to może korzystnie wpływać na redukcję przetłuszczania się skóry.

Woda bardzo twarda, szczególnie zawierająca duże ilości jonów żelaza lub charakteryzująca się niewęglanowym typem twardości, jest niekorzystna praktycznie dla każdego rodzaju skóry, jednakże jej negatywne działanie zostało głównie zbadane w kontekście egzemy. Twarda woda nie tylko może wysuszać skórę, ale również wpływać na jej mikrobiom, prowadząc do dysfunkcji bariery skórnej.

Miało być krócej, a jak zwykle wyszło dłużej ;). Tym tekstem oficjalnie rozpoczynamy nowy rok na blogu! Przerwa świąteczna pozwoliła mi na chwilę wyjść z tej chemicznej bańki, dzięki czemu po powrocie miałam gotową listę nowych pomysłów. Życzę Wam wszystkiego, co najlepsze w 2025 roku i mam nadzieję, że będziemy wciąż się tu spotykać i obalać kolejne mity.

Bibliografia:

Jabbar-Lopez ZK, Ung CY, Alexander H, Gurung N, Chalmers J, Danby S, Cork MJ, Peacock JL, Flohr C. The effect of water hardness on atopic eczema, skin barrier function: A systematic review, meta-analysis. Clinical & Experimental Allergy. 2020;50(12):1238-1250. doi: 10.1111/cea.13797.

Jabbar-Lopez Z. The Effect of Water Hardness on Atopic Eczema and Skin Barrier Function. Doctoral Thesis. King’s College London; 2023.