Znaczenie podstawowych składników mineralnych i możliwości ich zastosowania w kosmetykach / The role of basic mineral components and their possibility of application in cosmetics

Written by Jolanta Goździk, Katarzyna Jakubowska
Rate this item
(0 votes)

Słowa kluczowe: wapń, magnez, fosfor, TEWLTrans Epidermal Water Loss , NMF – natural moisturizing factor

Streszczenie: Makroelementy, czyli pierwiastki występujące w organizmach roślinnych i zwierzęcych, w większych ilościach są niezbędne do prawidłowego ich funkcjonowania. Do najważniejszych biopierwiastków należą wapń, magnez i fosfor, nie tylko jako podstawowe składniki mineralne tkanki kostnej, ale również jako regulatory procesów metabolicznych oraz przemian energetycznych w komórce. Przez wiele lat panowało przekonanie, że zastosowanie biopierwiastków w wyrobach kosmetycznych innych niż pasty do zębów nie przyniesie żadnego efektu. Okazało się jednak, że kosmetyki z dodatkiem minerałów doskonale regenerują skórę suchą i zniszczoną. Biopierwiastki szczególnie chętnie wykorzystywane są w maskach, preparatach typu serum i okładach na ciało. Ostatnio zaczęto stosować je w kremach, próbując zewnętrznie uzupełnić ich braki w organizmie.

Key words: calcium, magnesium, phosphorus, TEWL - Trans Epidermal Water Loss , NMF – natural moisturizing factor

Summary: Macroelements found in large quantities in floral and animal organisms are necessary to their proper function. Most important of them are calcium, magnesium and phosphorus, there are not only basic mineral components of bone tissue, but also stabilizers of metabolism processes and energy transformations in cells. For many years it was thought that use of bioelements in cosmetics other than toothpastes doesn’t bring any effect. It was proved that mineral cosmetic regenerate dry and damaged skin. Bioelements especially are used in various kinds of mask, preparations like serum and compresses on body. They have been used in creams recently as a type of extemal supplementation.

Od tysiącleci badacze poszukają substancji, które mogłyby zarówno zapewnić skórze piękny wygląd, jak i chronić ją przed szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi oraz wpływać na spowolnienie procesu starzenia. Naukowcy prześcigają się w odkrywaniu nowych związków naturalnych i syntetycznych, które mają to zapewnić. Coraz częściej jednak kosmetolodzy zwracają uwagę na substancje, których znaczenie dla organizmu znane jest od dawna. Do tej grupy zaliczamy makroelementy, czyli pierwiastki występujące w organizmach roślinnych i zwierzęcych w większych ilościach, niezbędne do prawidłowego ich funkcjonowania. Mowa tu o, m.in., azocie, potasie, wapniu, fosforze, magnezie, siarce, a także węglu, wodorze oraz chlorze. Ich zawartość stanowi ponad 0,01% suchej masy organizmu. Minerały to często zasadnicze składniki enzymów, katalizatorów regulujących fizjologiczne funkcje organizmu. Zapewniają one prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego, poprawny wzrost i rozwój tkanek, przekazują tlen do poszczególnych komórek organizmu. Biopierwiastki wywierają bardzo korzystny wpływ na organizm, ale tylko wtedy, gdy znajdują się w nim w odpowiednim stężeniu, dlatego też powinny być przyjmowane w odpowiednich dawkach [1].

Nierozłączna trójka składników mineralnych gwarantujących prawidłowe funkcjonowanie organizmu to: wapń, magnez i fosfor. Ich niedobór lub nadmiar może wywoływać zaburzenia przemian biochemicznych organizmu, co często jest przyczyną wielu schorzeń. Wapń, fosfor i magnez są podstawowymi składnikami mineralnymi tkanki kostnej (odpowiednio: 99%, 80% i 60%), jak również odgrywają bardzo ważną rolę w metabolizmie komórkowym [1].

Z całej puli zmagazynowanego w kościach wapnia tylko 1% należy do frakcji łatwo wymienialnej, która buforuje stężenie wapnia w osoczu. Pozostała ilość stanowi formę niewymienialną odpowiadającą za resorbowanie wapnia z kości i ponowne jego wbudowywanie. Wapń obecny jest również w komórkach tkanek miękkich (0,9%) oraz we krwi krążącej i w płynach pozakomórkowych (0,1%) [2]. Wapń w osoczu występuje w trzech formach: w postaci zjonizowanej (forma biologicznie aktywna) ok. 50%, około 40% wapnia związana jest z albuminami (ta pula nie ulega filtracji) i około 10% jest powiązana z kwasami organicznymi (z anionami cytrynianowymi, fosforanowymi i innymi). Jon wapniowy stanowi niezbędny składnik wpływający na prawidłową pracę serca, skurcz mięśnia, aktywację wewnątrzkomórkowych kaskad enzymatycznych. Wapń jest regulatorem różnych procesów komórkowych w tym: procesu krzepnięcia krwi, aktywności enzymów i pobudliwości komórkowej. Wapń pozwala utrzymać napięcie skóry, co więcej wraz z witaminą C bierze udział w syntezie włókien kolagenowych, a ponadto odgrywa także istotną rolę w procesach różnicujących komórki epidermy. Jest biopierwiastkiem, który pomaga utrzymać spójność keratynocytu, stymuluje regenerację komórek aktywujących syntezę lipidów, szczególnie ceramidów [3].

Wapń obok innych składników mineralnych, jak: Na+, K+, Cl- pozwala zatrzymać wodę ulegającą migracji przez naskórek. Jon ten umożliwia zachowanie odpowiedniego napięcia skóry, utrzymując prawidłowe jej nawilżenie. Jest naturalnym składnikiem higroskopijnym, który wraz z innymi związkami, jak cukry czy aminokwasy, znajdującymi się w obrębie korneocytów, tworzy naturalny czynnik nawilżający (NMF) [4].

Gospodarka wapniem w organizmie jest ściśle powiązana z metabolizmem fosforu. Podobnie jak wapń, fosfor stanowi podstawowy składnik tkanki kostnej, gdzie występuje w dwóch postaciach: amorficznej (bezpostaciowej) i krystalicznej jako apatyty, głównie hydroksyapatyty. Fosfor zlokalizowany jest również w tkance mięśniowej ok. 6% i w innych tkankach ok. 9%. W osoczu fosfor występuje w dwóch frakcjach: organicznej, głównie w postaci fosfolipidów i fosfoprotein, oraz nieorganicznej jako fosforany, które stanowią około 90% całkowitego ustrojowego zapasu fosforu. Nieorganiczne fosforany we krwi występują w formie zjoizowanej (53%), niedysocjujących kompleksów (35%) oraz w połączeniu z białkami (12%). Fosforany tworzą we krwi i w moczu układy buforujące, uczestnicząc w równowadze kwasowo-zasadowej organizmu [3].

Fosfor wewnątrzkomórkowy wchodzi w skład enzymów, kwasów nukleinowych oraz wysokoenergetycznych związków, takich jak: ATP, ADP, fosfokeratyna. Ponadto jest składnikiem fosfolipidów błon komórkowych, mikrosomalnych i mitochondrialnych. Odgrywa istotną rolę w przyjmowaniu i przenoszeniu energii, uczestniczy również w metabolizmie glukozy, fruktozy, fosforylacji białek i węglowodanów, co ma ogromne znaczenie w procesach transkrypcji genetycznej.

Fosfor jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania serca i nerek oraz do przenoszenia impulsów nerwowych [5].

Podobnie jak wapń i fosfor magnez, wchłaniany z jelita cienkiego do krwi, odpowiedzialny jest za mineralizację kości. Magnez obecny jest w tkankach miękkich, głównie w mięśniach i wątrobie (ok. 40%) oraz w płynie zewnątrzkomórkowym (1%). W osoczu występuje w postaci trzech frakcji: związanej z białkami (ok. 33%), Mg+2 zjonizowany (60%) oraz jako Mg skompleksowany (7%). Jest on aktywatorem ponad 300 systemów enzymatycznych i warunkuje integralność i przepuszczalność błon komórkowych poprzez mechanizmy związane z kanałami wapniowymi i transportem jonowym. Magnez jest odpowiedzialny za utrzymanie transbłonowego poziomu sodu i potasu, stabilizuje lizosomy, mitochondria, trombocyty, fibrynogen a także jest istotnym regulatorem czynności układu nerwowego. Jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania rybosomów, wobec czego ma wpływ na proces translacji, a tym samym na wewnątrzkomórkową syntezę białka. Magnez reguluje przemiany energetyczne w komórce, wpływa na przemiany węglowodanów, wapnia, fosforu, potasu i witaminy C. Wspomaga metabolizm cukru, wpływając na wydzielanie insuliny. Brak magnezu ogranicza możliwości dostarczenia glukozy do komórek przez insulinę oraz hamuje stany zapalne i objawy alergii [6, 7].

Homeostaza wapnia, fosforu i magnezu wynika z równowagi między procesami: wchłaniania w jelicie, „obrotu” w tkance kostnej i wydalania nerkowego. Procesy te kontrolowane są przez parathormon (PTH), 1,25-dihydroksycholekalcyferol [1,25(OH)2D3] oraz kalcytoninę. [8]

Wraz z upływem lat czynniki środowiskowe, genetyczne, a także wewnętrzne wpływają na redukcję poziomu wapnia, magnezu i fosforu. Precyzyjne dotąd mechanizmy regulacyjne tracą swoją doskonałość, inicjując nieodwracalny w skutkach proces starzenia się organizmu. Zaburzony metabolizm wpływa także na zaburzenie homeostazy skóry, co wpływa na spowolnienie procesów odnowy. W konsekwencji zmienia ona swój wygląd, stając się sucha i bardziej przepuszczalna dla wody i substancji chemicznych. Towarzyszy temu wzrost poziomu transepidermalnej utraty wody (TEWL ang. Trans Epidermal Water Loss inaczej naskórkowa utrata wody), a to prowadzi do spadku ilości substancji tworzących naturalny czynnik nawilżający (NMF – ang. Natural Moisturizing Factor, naturalny czynnik nawilżający) [9].

Woda jest związkiem niezbędnym dla właściwego przebiegu procesów biochemicznych w całym organizmie. Dzięki niej możliwe są przemiany prowadzące do syntezy nowych substancji oraz ich rozpadu, usuwanie obumarłych komórek czy wytwarzanie energii. Potrzebna jest w każdej warstwie skóry do zachowania odpowiedniej struktury. Podstawową funkcją skóry jest zatrzymanie wody w organizmie. Woda przepływa przez naczynia krwionośne, znajduje się w każdej komórce, przenika do przestrzeni międzykomórkowych, a w pobliżu skóry przemieszcza się w kierunku jej powierzchni, przechodzi przez warstwę rogową i odparowuje do otoczenia. Bez wody skóra jest szorstka, łatwo pęka, ale także wiotczeje i marszczy się, jak również zmniejsza się jej odporność na urazy mechaniczne oraz niekorzystny wpływ czynników zewnętrznych, np. promieniowanie UV, zmiany temperatury [10].

Te niekorzystne zmiany opóźnia stosowanie odpowiednich kremów pielęgnacyjnych. Efekt kosmetyczny kremów w 80% polega właśnie na zahamowaniu transepidermalnej ucieczki wody ze skóry, który zapewniają podstawowe składniki kremów. Wprowadzenie minerałów dodatkowo regeneruje skórę suchą i zniszczoną. Biopierwiastki coraz częściej stosuje się w kremach, próbując zewnętrznie uzupełnić ich braki. Szczególnie popularne stają się kremy z wapniem, którego niedobór prowadzi do zwiększenia suchości i wiotczenia skóry. Dodatek wapnia pomaga odbudować naskórek, wzmacniając spoistość jego komórek.

W niektórych kremach dla cery młodej stosowany jest magnez, który w połączeniu z witaminami odpowiada za prawidłowy przebieg procesów regeneracyjnych. W kremach 30+ magnez wraz z adenozyną działa rozkurczowo, wpływając na redukcję zmarszczek mimicznych [11].

Wapń podawany doustnie od dawna stosowany jest także w medycynie jako środek odczulający. Dodanie wapnia do kremów również działa łagodząco, np. w przypadku ukąszenia przez komary i przeciwuczuleniowo. Kremy tego typu ze względu na działanie wysuszające wpływają na łagodzenie wysypek skórnych, czy poprawę kondycji skóry trądzikowej. [12]

Wapń, jako pierwiastek szeroko rozpowszechniony w przyrodzie, jest składnikiem wielu minerałów, dlatego też w preparatach kosmetycznych stosowany był od dawna. Egipcjanie, którzy przywiązywali dużą wagę do utrzymania czystości, powszechnie stosowali zamiast mydeł oleju roślinnego lub zwierzęcego zmieszanego ze sproszkowanym wapnem palonym i dodatkiem olejków eterycznych. Kationy wapnia i magnezu również obecnie wchodzą w skład nowoczesnych detergentów anionowych opartych na solach peptydów i aminokwasów. Podstawową zaletą takich detergentów jest brak nierozpuszczalnych osadów w wodzie, a wadą nadmierne właściwości odtłuszczające, co wyklucza je z grupy preparatów przeznaczonych do pielęgnacji cery suchej [13].

Wapń i magnez są głównymi składnikami stosowanych obecnie nowoczesnych kosmetyków kolorowych, w których występują w postaci krzemianów i glinokrzemianów. Związki te są powszechnie stosowane w różach do policzków, podkładach i pudrach. Najczęściej stosowanymi pudrami są: talk – hydroksykrzemian magnezu, mika – glinokrzemiany magnezu oraz kaolin – zasadowy krzemian glinu. Talk to minerał, który po zmieleniu jest blaszkowatym białym i zielonkawym proszkiem o dobrych właściwościach poślizgowych. Wykazuje dobrą przyczepność i przyleganie do skóry. Mika jest minerałem występującym w kilku odmianach różniących się od siebie zawartością jonów żelaza i magnezu. Zbudowana jest z cienkich płytek o grubości ok. 1 nm i posiada właściwości odbijania światła, nadając kosmetykom połysk, co sprawia, że skóra wygląda świeżo i świetliście. Kaolin, czyli glinka biała, jest produktem w 100% naturalnym. Oprócz krzemu zawiera: żelazo, potas, sód, magnez, wapń oraz tytan. Posiada właściwości zabliźniające oraz wygładzające, oczyszcza i odświeża skórę, działa odżywczo, stymuluje regenerację tkanek. Głównym składnikiem wielu minerałów i skał jest węglan wapnia: biały, lekko zbrylający się proszek o silnych właściwości higroskopijnych. Adsorbuje on wilgoć i łój skórny ze skóry stąd stosowany jest w kosmetykach przeznaczonych do cery tłustej. Węglan wapnia dodany do podkładu lub pudru wykazuje właściwości kryjące i rozjaśniające. Jego zawartość w kosmetykach mineralnych nie powinna przekraczać 5% [14, 15,16].

Biopierwiastki szczególnie chętnie wykorzystywane są w maskach, preparatach typu serum i okładach na ciało. Dzieje się tak dlatego, że są składnikami wyciągów z roślin, wód termalnych, mułu, np. z Morza Martwego, czy też różnorodnych glonów. Szczególnie chętnie wykorzystywany jest ekstrakt uzyskany z Corallina officinalis, w którego skład wchodzi wapń (50-250 mg/l), magnez (50-250 ml/l), żelazo (2,1 mg/l), cynk (6,2 mg/l). Biopierwiastki w algach występują w postaci łatwo przyswajalnych przez skórę związków kompleksów metaloorganicznych lub połączeń z polisacharydami [17].

            Równie chętnie stosowana jest do pielęgnacji ciała i przywracania równowagi całemu organizmowi solanka z Morza Martwego dzięki swojemu unikalnemu składowi. Terapeutycznie wykorzystywana jest w walce ze stresem i przemęczeniem fizycznym oraz w leczeniu chorób skórnych, takich jak: łuszczyca, alergie, grzybice, stany zapalne skóry czy łupież. W czasie kąpieli w solach magnezowych magnez wchłaniany jest do krwi przez pory skóry. Już po pierwszej kąpieli poziom magnezu we krwi wzrasta o 10%, zaś po serii siedmiu kąpieli poziom ten zwiększa się o 35% w porównaniu do poziomu magnezu sprzed doświadczenia [18].

Aktualnie wzrasta zainteresowanie substancjami od dawna stosowanymi do pielęgnacji i upiększania skóry czy włosów. Popularność zdobywają naturalne kosmetyki zawierające minerały, które można stosować nawet do najbardziej wrażliwej i wymagającej skóry. Życie w czasach stale rozwijającego się postępu technologicznego coraz częściej wymusza na konsumentach zwracanie uwagi na bezpieczeństwo stosowanych preparatów. Stąd naukowcy chętnie sięgają po znane i używane od stuleci związki wapnia, magnezu czy fosforu i próbują dostarczyć je skórze od zewnętrz poprzez stosowanie kosmetyków, które mogłyby poprawić wygląd skóry i przedłużyć jej młodość.

Piśmiennictwo

1. Pressman A.H., Buff S. Witaminy i minerały. Przewodnik dla każdego. Warszawa;Bauer-Weltbild Media:2006.

2.Theobald H.E. Dietary calcium and health. Nutrition Bulletin 2005;30:237-277.

3. Kokot F., Ficek R. Regulacja gospodarki wapniowej. Nowe aspekty patofizjologiczne. Pol. Arch. Med. Wewn. 2000;106:3:621. Kokot F. Zaburzenia gospodarki wodno-elektrolitowej i kwasowo-zasadowej w stanach fizjologii i patologii. Warszawa;PZWL:1998.

4.Verdier-Sevrain S., Bonte F. Skin hydration. A review on its molecular mechanisms. J. Cosmetic Dermatology 2007; 6:75-82.

5.Kokot F. Choroby wewnętrzne. Warszawa;PZWL:2000:1087-1093.

6.Satoh J., Romero M.F.: Mg2+ transport in the kidney. BioMetals, 2002;15:285-295.

7.Vormann J., Magnesium Nutrition and metabolism. Molecular Aspects of Medicine 2003, 24, 27-37.

8. Satoh J., Romero M.F.: Mg2+ transport in the kidney. BioMetals, 2002;15:285-295.

9. Gasser P., Peno-Mazzarino L, Lati E, Dijan B. Original semiologic standarized evaluation of stratum corneum hydration by Diagnoskin stripping sample. Int J Cosmet Sci 2004; 26:117-127.

10. Verdier-Sevrain S., Bonte F. Skin hydration: a review on its molecular mechanisms; J. Cosmetic Dermatology 2007;6:75-82.

11. Petsitis X., Kipper K., Kosmetyka ozdobna i pielęgnacja twarzy, Medpharm;Wrocław:2007.

12. Klichowska A., 20-latki coraz częściej sięgają po kremy, toniki i maseczki, Wiadomości Kosmetyczne 2008;10.

13. Malinka W. Zarys chemii kosmetycznej. Volumed;Wrocław:1999.

14. Marzec A. Chemia kosmetyków, surowce, półprodukty, preparatyka wyrobów. Wyd. 3. Dom Organizatora;Toruń:2009.

15. Molski M. Chemia piękna. PWN;Warszawa:2010.

16. http://urodaizdrowie.pl/naturalne-maseczki-z-glinki-skuteczne [z dnia 24.01.2013].

17. Czerpak R., Jabłońska-Trypuć A., Pietryczuk A. Znaczenie terapeutyczne, kosmetyczne i dietetyczne niektórych glonów. Postępy Fitoterapii 2009;3:168-174.

18. www.mgwater.com/transdermal.shtml - Waring RH, Report on Absorption of magnesium sulfate (Epsom salts) across the skin [z dnia 24.01.2013].