Peptydy biomimetyczne w kosmetologii. Część I

Written by mgr Ilona Kowalska, dr n. farm. Dorota Patkowska
Rate this item
(0 votes)

Poprawa jędrności i elastyczności skóry, wymodelowanie owalu twarzy, wygładzenie zmarszczek i poprawa kolorytu skóry, to główne cele pielęgnacji skóry dojrzałej. Każda kobieta chciałaby jak najdłużej zachować gładką, jędrną skórę, witalność i młodzieńczy blask. Trudno byłoby zapobiec efektom biologicznego starzenia, gdyby nie zdrowy styl życia, dobre samopoczucie i odpowiednia pielęgnacja. Ta ostatnia, ze względu na ogólnodostępność i różnorodność preparatów kosmetycznych jest aktualnie dużo łatwiejsza niż kiedyś. Bogactwo rynku daje duże możliwości wyboru. Koncerny kosmetyczne prześcigają się w tworzeniu nowoczesnych, indywidualnie dopasowanych do potrzeb klienta kosmetyków i od lat pracują nad znalezieniem odpowiednich sposobów na zatrzymanie czasu i spowolnienie procesu starzenia się skóry. W zasadzie, z dnia na dzień pojawiają się nowinki z branży kosmetycznej, dotyczące aktualnie dostępnych technologii, dopiero poznanych bądź zmodyfikowanych składników aktywnych. Z biegiem lat przestano ograniczać się do tworzenia produktów uniwersalnych. Zaczęto skupiać się na kierunkowym działaniu i personalizacji kosmetyków. Zwrócono uwagę nie tylko na rodzaj składników aktywnych, ale także na rodzaj wykorzystanego nośnika, który jest gwarantem ich przenikalności przez barierę skórną.

Jednym z najnowszych odkryć rynku kosmetycznego stało się zastosowanie peptydów biologicznie aktywnych. Te syntetyczne związki chemiczne wykazują dużą aktywność biologiczną, umożliwiającą zastosowanie ich w preparatach kosmetycznych o szerokim działaniu. Szczególnie chętnie umieszczane są w preparatach dla skór dojrzałych, starzejących się, ponieważ stymulują fibroblasty do produkcji nowych komórek i białek podporowych skóry, takich jak kolagen czy elastyna. Ponadto mają zdolność do rozluźniania mięśni odpowiadających za powstawanie zmarszczek mimicznych. Dodatkowo, transportują inne substancje czynne w głąb skóry. Wszystkie powyższe czynniki sprawiają, że peptydy w zadowalający sposób hamują negatywne skutki starzenia.

Poznanie roli łańcuchów peptydowych w procesie starzenia się skóry wywołało wzrost zapotrzebowania na nie w kosmetyce. Wraz z rosnącym zainteresowaniem rozpoczęła się praca koncernów nad znalezieniem coraz to nowych peptydów i innych możliwości wykorzystania ich w produktach kosmetycznych, bowiem potencjał peptydów nie kończy się tylko na działaniu przeciwstarzeniowym. Są one także stymulatorami wzrostu rzęs i włosów. Zapobiegają ich wypadaniu i wzmacniają cebulki. Peptydy biomimetyczne spełniają oczekiwania nawet najbardziej wymagających konsumentów.

Praca w pierwszej części prezentuje obecny stan wiedzy dotyczący podziału i funkcji peptydów, natomiast w drugiej przedstawia możliwości ich wykorzystania w kosmetologii i medycynie estetycznej. W ramach pracy przeprowadzono także eksperyment, mający na celu zweryfikowanie czy peptydy biologicznie aktywne, faktycznie mają wpływ na strukturę i wygląd rzęs, a jego przebieg również opisano w drugiej części pracy.

Peptydy biomimetyczne (ang. mimic, czyli naśladować) [1] są to syntetyczne związki chemiczne wykazujące dużą aktywność biologiczną, umożliwiającą zastosowanie ich w preparatach kosmetycznych o szerokim działaniu. Pod względem strukturalnym są zbliżone do peptydów naturalnie występujących w skórze [2].

Wykorzystanie analogicznych sekwencji aminokwasów umożliwia wierne odzwierciedlenie działających w organizmie substancji, które regulują procesy metaboliczne komórek. Z wiekiem aktywność i ilość naturalnych peptydów zaczyna spadać, co powoduje zaburzenia w procesach przez nie kontrolowanych. Peptydy biomimetyczne poprzez naśladowanie ich prawidłowego działania, są w stanie temu zapobiec [3].

Poniżej omówione zostały peptydy stosowane w kosmetologii wyodrębnione ze względu na mechanizm działania:

Peptydy sygnałowe

Peptydy sygnałowe nazywane są także stymulującymi ze względu na swoje działanie i funkcje, jakie pełnią w organizmie. Pobudzają bowiem znajdujące się w warstwie podbrodawkowej skóry właściwej fibroblasty do syntezy białek podporowych skóry (kolagenu i elastyny) oraz hamują wydzielanie kolagenazy (odpowiadającej za rozpad kolagenu). To właśnie spadek aktywności fibroblastów, nasilający się z wiekiem, jest jednym z powodów powstawania zmarszczek oraz utraty jędrności i elastyczności, czyli biologicznego starzenia się skóry. Fibroblasty skóry dojrzałej posiadają ograniczoną zdolność do syntezy mRNA – kwasu rybonukleinowego – który jest matrycą do tworzenia się kolagenu typu I stanowiącego podstawowy kolagen skóry. Kolejnym powodem naturalnego starzenia się skóry jest zmniejszenie zdolności replikacyjnej fibroblastów i nadmierna ekspresja metaloproteinazy matrycy I (MMP – 1, śródmiąższowa kolagenaza), czego efektem jest spadek grubości skóry.

Peptydy stymulujące to przede wszystkim fragmenty elastyny i kolagenu, które dają sygnał do produkcji nowych elementów macierzy pozakomórkowej (ECM). Składnikami szczególnie podatnymi na syntezę są białka różnych rodzajów kolagenów, kwas hialuronowy należący do grupy glikozaminoglikanów (GAG), proteoglikany i elastyna z fibronektyną będące niekolagenowymi glikoproteinami. Podstawowym efektem wzrostu syntezy składników ECM, jest poprawa jakości i wyglądu skóry, zwiększenie jej napięcia, jędrności i elastyczności. Peptydy sygnałowe wpływają na proliferację elementów strukturalnych skóry. Procesy namnażania powodują zagęszczenie komórek i zmniejszenie przepuszczalności wody. Przyczynia się to do wzrostu nawilżenia skóry. Proces ten nie byłby możliwy bez składowych peptydów, czyli alfa-aminokwasów wchodzących w skład NMF – naturalnego czynnika nawilżającego [4].

Potencjał peptydów aktywnych biologicznie, posiadających charakter stymulujący, bardzo szybko przyjął się w świecie kosmetologii i medycyny estetycznej. Zaczęto tworzyć i wprowadzać na rynek wiele kosmetyków bazujących na sygnałowym działaniu peptydów. Popularność peptydów stymulujących wzrosła, gdy w badaniach In vitro i In vivo udowodniono im skuteczne działanie kosmetyczne i udział w przeciwdziałaniu starzenia się skóry.

Jedno z nich, analizujące peptydy będące składowymi elastyny, wykazało, że VGVAPG – walinoglicynowalinoalaninoprolinoglicyna – znacząco pobudza syntezę ludzkich fibroblastów poprzez pośrednictwo w przyłączeniu do ich receptora plazmatycznego peptydów. Dodatkowo udowodniono, że identyczna sekwencja hamuje ekspresję elastyny i wykazuje działanie chemotaktyczne dla fibroblastów.

Inne prace badawcze wykazały, że łańcuch tyrozynotyrozynoargininoalanino- asparaginianoasparaginianoalaniany niweluje proteazę prokolagenu C powodującej odłączenie propeptydu C z prokolagenu I, co może wpływać na zmniejszenie rozpadu danego białka [5].

Szukanie nowych sygnałowych łańcuchów peptydowych bądź ukierunkowanie na konkretne potrzeby zmiany znanych sekwencji stały się celem i wyzwaniem dla naukowców. Najczęściej stosowane są zabiegi dołączenia elementów kwasów tłuszczowych do N-końca łańcucha. Małe modyfikacje sekwencji w postaci przyłączenia cząstek kwasów mirystynowego, palmitynowego, laurynowego czy elaidynowego powodują zwiększoną przenikalność peptydu przez barierę skórną i łatwiejszą penetrację składnika aktywnego. Zastosowanie składników ułatwiających dostanie się peptydów do wnętrza skóry jest niezwykle istotne, ponieważ są to struktury o dużej wielkości, dlatego mają utrudnioną możliwość penetracji.

Peptydy inhibitory enzymów

Grupa peptydowych inhibitorów wykorzystywana jest do produkcji preparatów przeciwstarzeniowych, nawilżających oraz chroniących skórę przed słońcem.Peptydowe inhibitory enzymów mają swój pośredni bądź bezpośredni udział w ograniczaniu aktywności enzymów uczestniczących w metabolicznych procesach skóry.

Można je znaleźć w produktach pochodzących z natury. Peptydy roślinne zawarte są w pszenicy, kukurydzy, ryżu, soi, a zwierzęce, między innymi, w białkach mleka (globuliny, kazeiny). Peptydy i budujące je α-aminokwasy znajdujące się w ryżu pobudzają produkcję kwasu hialuronowego oraz hamują działanie metaloprotein. Kolejnym przykładem inhibitora enzymów jest białko naturalnego jedwabiu, czyli serycyna. Jej głównym atutem jest umiejętność zmniejszania ekspresji tyrozynazy i negatywnego działania promieni słonecznych, głównie promieniowania UVB. Ponadto peptydy jedwabników są silnie przeciwutleniające i mają właściwości nawilżające. Łańcuchy peptydowe wyodrębniane z nasion soi, potrafią blokować tworzenie się enzymów pełniących funkcje proteinaz. Zdolność ta ma duże znaczenie w preparatach kosmetycznych, ponieważ proteinazy niszczą wiązania peptydowe, występujące pomiędzy aminokwasami. Dodatkowo, peptydy sojowe powodują wzrost ilości włókien kolagenowych i glikozaminoglikanów (w tym kwasu hialuronowego) [4]. Polipeptydy zawarte w soi determinują nawilżające, regenerujące, napinające i ujędrniające działanie kosmetyków, które mają je w swoim składzie [6].

Peptydy inhibitory neurotransmiterów

Ciągłe napinanie mięśnia prowadzi do zanikania jego zdolności kurczliwych i utrwalenia nierozluźnianych zmarszczek. W celu zapobiegania danym procesom, należy ograniczyć spięcia komórek mięśniowych.

Peptydy, będące inhibitorami neurotransmiterów nazywane, są także neuropeptydami. Stosuje się je do likwidacji zmarszczek mimicznych, powstałych w wyniku nieświadomych, krótkich, ale regularnych, skurczów mięśni twarzy (wywołanych na przykład uśmiechem czy zdziwieniem) [7].

Nazwa neuropeptydów pochodzi od funkcji, którą pełnią w organizmie. Ich głównym zadaniem jest rozkurczanie i relaksacja mięśni twarzy wpływających na tworzenie się wcześniej wspomnianych bruzd. Skurcze mięśni spowodowane są przez neurotransmitery, które przesyłane są do komórek mięśniowych z nerwowych. Stałe blokowanie przewodnictwa nerwowego do mięśni twarzy powoduje, że są one rozluźnione, w wyniku czego powstałe zmarszczki ulegają spłyceniu, a tworzenie się nowych jest zminimalizowane.

Działanie peptydów rozkurczających jest podobne do mechanizmu działania neurotoksyny botulinowej A – BoNtA (Botulinum Neurotoxin A), dlatego ich stosowanie w kosmetykach stało się innowacyjną alternatywą dla inwazyjnych iniekcji botoksem. Wstrzyknięta neurotoksyna hamuje wydzielanie acetylocholiny (ACh), co ma za zadanie zablokować synapsę mięśniowo-nerwową i doprowadzić do paraliżu danego mięśnia bądź całej grupy. Mechanizm działania toksyny botulinowej wymaga wielu przemian biochemicznych i fizycznych, a rozpoczyna go podział przez proteazę łańcucha BoNtA na łańcuch lekki i ciężki. Kolejnym etapem jest połączenie się łańcucha ciężkiego z białkowym receptorem błony komórki nerwowej i jego wniknięcie do pęcherzyków neuronu. Następnie lekka część toksyny zyskuje zdolność trawienia białek, syntetyzujących kompleks SNARE (umożliwiający połączenie pęcherzyków z błoną komórki i uwolnienie ACh). Zatrzymanie ACh w pęcherzyku, nie dopuszcza do odbioru bodźca, czyli skurczu mięśnia [4]. Oligopeptydy mające synergistyczne działanie do BoNtA, (BLO – BoNtA Like Oligopeptydes) osłabiają jedynie skurcz mięśnia, nie doprowadzając do jego całkowitego unieruchomienia. BLO mają zatem zdolność spłycenia zmarszczek bez konieczności zablokowania ekspresji twarzy [8].

Peptydy hamujące aktywność neuroprzekaźników mimo podobieństwa do botoksu są zdecydowanie mniej toksyczne. Równie skutecznie gwarantują za to ograniczenie mimiki, a co za tym idzie spłycenie zmarszczek w okolicach oczu, ust i czoła [9].

Peptydy nośnikowe

Peptydy nośnikowe, zwane inaczej transportującymi, mają szczególną umiejętność wprowadzania do skóry jonów metali [10].

Najważniejszym pierwiastkiem śladowym dostarczanym do organizmu za ich pomocą jest miedź pełniąca szereg ważnych funkcji, niezbędnych do prawidłowego działania komórki. Peptydy w tym przypadku przyjmują funkcję nośnika substancji czynnych, transportując w głąb skóry wytworzone wcześniej, trwałe kompleksy z jonami miedzi. Podstawowym działaniem wspomnianego metalu w układzie jest przyspieszanie procesu gojenia ran. Ponadto miedź jest kofaktorem wielu enzymów, gwarantuje prawidłowe katalizowanie reakcji chemicznych. Przykładowe enzymy, do działania których jony miedzi są niezbędne to dysmutaza ponadtlenkowa, mająca właściwości antyoksydacyjne, oraz oksydaza lizylu biorąca udział w syntezie białek podporowych skóry [4]. Dodatkowo, kompleks peptyd-miedź wzmaga działanie MPP-1 i MPP-2, które usuwają zniszczone włókna białek skóry.

Do peptydów o charakterze nośnikowym zalicza się tripeptyd GHK (glicylo-L-histydylo-L-lizynę). Stanowi on część łańcucha kolagenu II. Wydzielany jest podczas zranień, czyli przy stanach zapalnych skóry. GHK ma także właściwości peptydów stymulujących, ponieważ w połączeniu z jonami miedzi pobudza syntezę kwasu hialuronowego i kolagenu [5].

Temat peptydów jest aktualnie niezwykle modny i powszechny w dziedzinie medycyny estetycznej i kosmetologii stosowanej. Nie bez powodu wzbudza tak duże zainteresowanie wśród naukowców, koncernów kosmetycznych i konsumentów. Preparaty kosmetyczne zawierające peptydy znalazły stałe miejsce na rynku, a ich popularność wzrasta wraz z kolejnymi doniesieniami o udowodnieniu im nowych właściwości.

Piśmiennictwo

[1] Mercik G. Nanopeptydy jako eliksir długowieczności i młodości. Derm Estet 2013; 2(85).

[2] Petsitis X., Fey H. Słownik kosmetyczny. Wrocław: MedPharm Polska; 2011.

[3] Kępa A. Peptydy biomimetyczne i czynniki wzrostu w kosmetologii i medycynie estetycznej. Kosm Estet 2013; 2.

[4] Łubkowska B., Grobelna B., Maćkiewicz Z., Peptydy jako składniki preparatów kosmetycznych – rodzaje, działanie, przykłady. Nowe trendy w naukach przyrodniczych 4. T. 1. Creative Science – Monografie 2013.

[5] Lupo M.P. Peptydy i białka. W: Draelos Z.D, Ignaciuk A (red.) Kosmeceutyki. Wrocław: Wydawnictwo Medyczne Urban & Partner; 2005.

[6] Gwiazda E., Glinka R., Batory M., Jokiel I. Białka roślinne w kosmetyce. Pol J Cosmetol. 2012; 15(3).

[7] Pękala E., Kaczyńska S., Obniska J. Rola, znaczenie i zastosowanie peptydów w kosmetologii. Pol J Cosmetol 2013; 16(1).

[8] Deprez P. Oligopeptydy naśladujące działanie toksyny botulinowej (I). Med. Estet i Anti-Aging. 2007; 2.

[9] Jabłońska-Trypuć A., Czerpak R. Surowce kosmetyczne i ich składniki. Część teoretyczna i ćwiczenia laboratoryjne. Wrocław: Wydawnictwo MedPharm Polska; 2008.

[10] Alam M., Gladstone H.B., Tung R.C. Dermatologia Kosmetyczna. Wrocław: Wydawnictwo Urban&Partner; 2009.