Пока нет объявлений.

Трансэпидермальная доставка аминокислот и белков —миф или реальность?

Свернуть
X
 
  • Фильтр
  • Время
  • Показать
Очистить всё
новые сообщения

    Трансэпидермальная доставка аминокислот и белков —миф или реальность?

    Вступление

    Аминокислоты и белки используются в косметике очень давно. Еще Клеопатра принимала молочные ванны для увлажнения и смягчения кожи, в рецепты красоты наших бабушек обязательно входили белки растительного происхождения, сегодня с этой целью используют “high-tech протеины” — биотехнологически полученные компоненты белковой природы.

    Многие аминокислоты, пептиды и белковые ингредиенты косметики относят к биологически активным веществам, способным оказывать влияние на различные физиологические процессы, протекающие в коже. Так называемая белковая косметика, в которой содержатся белковые компоненты, особенно рекомендуется для сухой и увядающей кожи. Вместе с тем, очевидно, что для того, чтобы оказать какое-либо воздействие на клетки кожи, эти компоненты должны до них дойти. А для этого им нужно пересечь главный барьер кожи — роговой слой.

    Несмотря на то, что белковая косметика очень популярна, экспериментов, изучающих пенетрацию аминокислот и пептидов, было проведено не так много.

    Аминокислоты и пептиды: действие при нанесении на кожу

    После того, как было установлено, что аминокислоты входят в состав натурального увлажняющего фактора (Natural Moisturizing Factor, NMF)*, их стали включать в косметические рецептуры в качестве увлажняющих агентов.

    Некоторые аминокислоты в экспериментах in vitro проявляют биологическую активность. Высокомолекулярные пептиды, используемые в косметических средствах, как правило, слишком велики для того, чтобы проникнуть в кожу по какому-либо из возможных путей пенетрации. При нанесении на кожу они остаются на ее поверхности, образуя увлажняющий и защитный слой.

    Многие низкомолекулярные пептиды, встречающиеся в косметических препаратах, использованы как вещества с биологической активностью. Например, пептид, состоящий из 2–7 чередующихся остатков аргинина и лизина, проявляет себя как ингибитор образования внутри- и межмолекулярных сшивок коллагена, и поэтому его рекомендуют включать в состав средств для увядающей кожи. Другой пример — липопептид пальмитоил-Gly-His-Lys, стимулирующий синтез коллагена и гликозамингликанов и рекомендованный для восстановления дермального матрикса (косметика с укрепляющим и разглаживающим действием).

    Действительно ли необходима пенетрация аминокислот и пептидов в кожу?

    Аминокислоты и пептиды выполняют в коже столько разнообразных функций, что неудивительно, что их включают в косметику. Кремы, лосьоны, бальзамы, средства для снятия макияжа, гели для душа и даже декоративная косметика — все эти косметические средства часто содержат белковые компоненты. Однако самым главным вопросом остается вопрос о том, действительно ли аминокислоты и пептиды проходят в/через роговой слой.

    Пенетрация аминокислот через роговой слой крайне незначительна. Но все же она есть. Согласно закону Фика, движущей силой транспорта веществ в ту или иную сторону является градиент концентрации. Следовательно, многие биологически активные компоненты (в том числе аминокислоты и пептиды), нанесенные на поверхность кожи (особенно в очень высокой концентрации), могут пройти в эпидермис и дерму. Более того, аминокислоты и пептиды по идее могут сорбироваться на корнеоцитах, концентрируясь в роговом слое.

    И все же количество аминокислот и пептидов, проникших в эпидермис и дерму извне, чрезвычайно мало. Конечно, бывают ситуации, когда активность компонентов очень велика, и даже незначительного их количества достаточно для достижения необходимого эффекта. Проблемой является то, что в большинстве случаев мы не знаем пороговых концентраций, при которых аминокислоты и пептиды оказывают биологическое действие.

    Пенетрация ионногенных соединений — аминокислот и пептидов

    Трансэпидермальная доставка аминокислот и белков Рис.1
    рис. 1
    Общая химическая структура цвиттерионов — аминокислот и пептидов

    Несмотря на распространенное мнение, что аминокислоты проходят через роговой слой, есть много возражений против такого утверждения. Прежде всего, это их ионная структура. На самом деле, аминокислоты — это цвиттерионы, и именно благодаря этому они остаются в ионизированном виде при любом значении рН (рис. 1).

    Ионы очень плохо проходят через роговой слой. Коэффициент проникновения заряженных соединений почти в 100 раза ниже, чем незаряженных [1]. Аминокислоты гидрофильны, и многие из них хорошо растворимы в воде. Так что аминокислоты не имеют сродства к липидам, входящим в состав липидного барьера рогового слоя. Вот почему проникновение аминокислот в роговой слой по межклеточным промежуткам или напрямую через корнеоциты практически невозможно.

    Для заряженных аминокислот и низкомолекулярных пептидов наиболее вероятный путь пенетрации — трансфолликулярный, т. е. по протокам кожных желез [2]. Однако плотность желез в коже невысока (они занимают не более 0,1% поверхности тела), следовательно, площадь проникновения очень мала. Поэтому прохождение аминокислот и пептидов этим путем также минимально.

    Исследования пенетрации аминокислот и пептидов

    Использование аминокислот и пептидов в косметике так распространено, а заявления о том, что они увлажняют и питают кожу встречаются так часто, что трудно поверить в то, что исследования пенетрации этих веществ в составе косметических препаратов стали проводиться относительно недавно. Надо признаться, что до сих пор полной информации относительно пенетрации аминокислот и пептидов и их поведения после нанесения косметики на кожу у нас нет.

    В 1991 г. A. Ruland и J. Kreuter, проводя эксперименты на изолированной коже мышей, показали, что аминокислоты имеют низкий коэффициент проникновения через кожу. Однако их пенетрация существенно повышается, если использовать химические энхансеры или провести ионофоретическую обработку кожи [3].

    В более поздних работах было высказано предположение, что даже если аминокислоты проникают в очень малой степени, их концентрации в пределах рогового слоя может быть достаточно для того, чтобы оказать увлажняющее действие [4]. Однако возникает вопрос, насколько велика вероятность их проникновения и действительно ли увлажняющее действие связано с пенетрацией.
    Методы повышения пенетрации аминокислот и пептидов

    Для того чтобы оказать действие в дермальном слое, аминокислоты и пептиды должны до него дойти. Трансдермальное прохождение аминокислот имеет ряд преимуществ. Прежде всего, увлажняющее действие аминокислот, прошедших в роговой слой, длится дольше, чем аминокислот, остающихся на поверхности кожи. С другой стороны, биологически активные аминокислоты могут оказывать действие только тогда, когда достигнут мишени. Поскольку аминокислоты и пептиды с трудом проходят через роговой слой, для улучшения их пенетрации используют ряд методов (см.рис.3).

    Трансэпидермальная доставка аминокислот и белков Рис.2

    Трансэпидермальная доставка аминокислот и белков Рис.3
    рис. 3
    Некоторые примеры липофильных производных аминокислот, используемых в косметике

    Структурные изменения аминокислот и пептидов

    Одной из причин того, что аминокислоты и пептиды не проходят через роговой слой, является их гидрофильность. Поэтому в косметике используют их липофильные производные, например, пальмитат гидроксипролина, октаноат глицина, пальмитоил-олигопептиды (пальмитоил-Gly-His-Lys, пальмитоил-Val-Gly-Val-Ala-Pro-Gly, пальмитоил-Lys-Thr-Thr-Lys-Ser) (рис. 3). Повышение липофильности путем прикрепления жирнокислотной цепи к пептиду существенно повышает и его способность проникать через роговой слой.

    Трансэпидермальная доставка аминокислот и белков Рис.4
    рис. 4
    Образование ионных пар — метод липофилизации аминокислот и пептидов

    Другая причина, по которой аминокислоты и пептиды не могут легко проходить через роговой слой, заключается в том, что многие из них являются заряженными молекулами. Чтобы нейтрализовать заряд, добавляют липофильный противоион. В результате образуется ионная пара, скрепленная электростатическими и гидрофобными взаимодействиями (рис. 4) [6]. Такая ионная пара достаточно липофильна для того, чтобы проникнуть в липидный матрикс рогового слоя [7–9].

    Липосомы и другие носители

    Липосомы включают в косметическую рецептуру достаточно часто. Косметические липосомы, как правило, состоят из фосфолипидов, холестерина и небольшого количества других ингредиентов. Водорастворимые активные ингредиенты (в том числе аминокислоты и пептиды) заключены внутри липосом — там, где есть водная фаза. Многие авторы придерживаются мнения, что липосомы способствуют аккумуляции активных компонентов в верхних слоях эпидермиса** [10]. Наносомы — еще один пример носителей, которые используются в косметике для повышения пенетрации активных компонентов. Они состоят из неионногенных ПАВ, образующих замкнутые везикулы, внутри которых есть водная фаза [11].

    Модификация рогового слоя

    Гидратация рогового слоя увеличивает скорость пенетрации большинства ингредиентов [12]. Использование компонентов, которые меняют структуру барьера, улучшает пенетрацию аминокислот и пептидов. Вот некоторые наиболее распространенные примеры веществ-энхансеров: вода, жирные кислоты, спирты (например, этанол), ПАВ (анионные, катионные, неионногенные), амиды (в т. ч. мочевина — компонент NMF), полиолы (глицерин, пропиленгликоль).

    Энхансеры, встраиваясь в липидные пласты рогового слоя, нарушают их организацию. Некоторые растворители (например, этанол) и мицеллярные растворы могут экстрагировать липиды из межклеточного пространства, делая роговой слой более проницаемым даже для заряженных молекул — аминоксилот и пептидов [10].

    Удаление рогового слоя

    Поскольку роговой слой является основным барьером, то вполне логично предположить, что его удаление (даже неполное) откроет доступ косметическим компонентам вглубь кожи. С этой целью в косметических салонах проводят химические и физические пилинги, микродермабразию.

    Инструментальные методы

    Наиболее популярный физический метод для улучшения пенетрации аминокислот и пептидов, часто используемый в косметологической практике, — это ионофорез. Ионофрез заключается в электрическом введении заряженных молекул в кожу с помощью слабого гальванического тока (примерно 0,5 мА/см2) при наложении активного электрода на поверхность кожи [13]. Выделяют три основных механизма, по которым происходит ионофоретический транспорт аминокислот и пептидов через кожу:

    – заряженные молекулы (аминокислоты и низкомолекулярные пептиды) проникают в кожу путем отталкивания от активного электрода;

    – электрический ток повышает проницаемость рогового слоя, влияя на структурную организацию липидного барьера;

    – электроосмос может оказывать влияние на незаряженные молекулы и крупные полярные пептиды.

    Еще один инструментальный метод — использование ультразвука (фонофорез или сонофорез) — пришел в косметологию из физиотерапии. Ультразвуковая волна может нарушить организацию липидов рогового слоя путем акустической кавитации, в результате чего увеличивается расстояние между липидными слоями, доля водной фазы возрастает и, следовательно, улучшается диффузия водорастворимых компонентов по межклеточным промежуткам [14]. Популярность фонофореза стремительно растет. Некоторые исследователи предлагают сочетанный способ введения аминокислот и пептидов в кожу с одновременным использованием ионофореза и фонофореза [15].

    Заключение

    Итак, без “посторонней помощи” аминокислоты и пептиды через роговой слой не пройдут. Так что ответ на вопрос, возможна ли трансэпидермальная доставка этих соединений, до недавнего времени был отрицательным. Сегодня у нас есть много способов заставить аминокислоты и пептиды все же пройти через роговой слой. Разработчики косметических препаратов и косметологи, знакомые с достижениями косметической науки и экспериментальной дерматологии, могут желаемое сделать действительным и “помочь” этим в общем-то очень полезным веществам реализовать себя во благо нашей красоте.

    Литература

    1. Swarwick et. al. J Pharm Sci 1994;73:1352.

    2. J. Arct, M. Gronwald, K. Kasiura. IFSCC Magazine 2001;4(3):179-83.

    3. A. Ruland, J. Kreuter. Int J Pharm 1991;72:149-155.

    4. M. Sznitowska. Cosmetics & Toiletries 1993;108:29-32.

    5. B.W. Barry. Eur J Pharm Sci 2001;14:101-114.

    6. J. Arct, M. Gronwald, K. Kasiura. Euro Cosmetics 2000;8(10):46-48.

    7. M. Gronwald, J. Arct, K. Kasiura. 21st IFSCC Congress, Proceedings, Berlin, Germany, 2000.

    8. S.A. Megwa, S.E. Cross, H.A.E. Benson, M.S. Roberts. J Pharm Pharmacol 2000;52:929-40.

    9. M. Gronwald, J. Arct, K. Kasiura, P. Pietrzykowski, IFSCC Conference, Stockholm, Sweden, Proceedings, 2001, pp. 81-84.

    10. M. Mezei, V. Gulasekhalam. J Pharm Pharmacol 1982;34:473-4.

    11. H. Schreier, J. Bouwstra. J Control Rel 1994;30:1-15.

    12. H. Schaefer, T.E. Redelmeier. Skin Barrier, Karger, 1996.

    13. R.H. Guy. J Pharm Pharmacol 1998;50:371-4.

    14. S. Mitragotri, D. Edwards, D. Blankschtein. J Pharm Sci 1995;84:697-706.

    15. S. Mitragotri, J. Farvel, H. Tang, J Control Rel, 63, 41-52, 2000.

    * Натуральный увлажняющий фактор — комплекс гигроскопичных молекул, связывающих и удерживающих воду в роговом слое. Бóльшая часть компонентов NMF связана с корнеоцитами. — Прим. ред.

    ** Более подробно о механизме действия см. в статье Я. Аркт “Основа косметических средств как система доставки активных ингредиентов”. Косметика и медицина 2001; 6: 23–29. — Прим. ред.


    Малгожата Гронвальд-Челковская, Warsaw University of Technology DERMIKA — Cosmetics of a New Generation, Польша
    Доклад был представлен на конференции во время выставки

    Cosmetic& Household Ingredients (Прага, 27*–28 ноября, 2001 г)

    #2
    А вот мне интересно - а хуже от этого стать не может? Ведь вопрос еще не до конца изучен!

    Комментарий


      #3
      Поскольку он неизучен, то и ответить на него пока никто не может .

      Хотя я тут разговаривала с женщиной, которая занимается продажей медицинских препаратов (она приходила когда-то на семинар и теперь я иогда у нее консультируюсь, как у человека имеющего медицинское образование и опыт работы в эой сфере). Так вот, она уверена в косметических пептидах на основании опыта работы с медицинскими пептидами.
      Цитирую:
      "Ну пептидов-то я как-раз не боюсь- в клетках есть множество сигнальных молекул. По работе я много знаю об интерферонах( это белковая молекула, по сути тот же пептид) - это одна из сигнальных систем, направленная на борьбу с чужеродной информацией, инфекционными агентами и т.д. Никаких ужасных последствий при стимуляции выработки интерферонов разными веществами не наблюдается, наоборот , индукторы интерферонов очень широко применяются. Одно из правил применения- курсовое лечение, т.е. стимулировать выработку эндогенных веществ постоянно нельзя. Ну и косметические пептиды я считаю нужно применять курсами)(проведу апробацию на себе), а от постоянного применения я бы воздержалась."

      В таком ключе основной проблемой становится отсутствие рекомендацию производителей косметических пептидов по поводу курсов .
      С одной стороны, что бы увидеть результат нужно не меньше месяца, а иногда и 6 и 9.
      А с другой курс в 9 месяцев это уже достаточно длительно и серьезно

      Комментарий


        #4
        Да уж, больше полугода курса, в виде эксперимента... Она - первопроходец в косметологии!

        Комментарий

        Обработка...
        X