Косметические средства структурно соответствующие коже

  Автор:
  Comments Off

Владимир Вацата
Введение

За десять лет до открытия двойной спирали Шрёдингер дал определение жизни, сохранившее свое значение до сих пор: “От беспорядка к порядку” и “От порядка к порядку”.1 В то время как формулировка “От порядка к порядку” согласуется с переносом генетической информации от родителей к потомству, формулировка “От беспорядка к порядку” указывает на способность жизни организовывать беспорядочную смесь органических и неорганических молекул в биополимеры, клетки и организмы.

В нашей статье шрёдингеровское определение жизни соотносится с вопросом об адекватном прямом воздействии на кожу. Большую роль в защите организма у человека играет эпидермальный барьер, который состоит из роговых чешуек, скрепленных между собой липидной прослойкой (их также называют липидами кожного барьера). Липиды кожного барьера организованы в протяженные стопочные бислои. Образование липидного барьера согласуется с шрёдингеровским определением: беспорядочная смесь молекул превращается в структурированный барьер.

Когда эмульгаторы, используемые в обычных местных препаратах, диспергируют липиды эпидермального барьера, их непрерывная стопочная бислойная структура частично повреждается или полностью разрушается, и порядок возвращается к беспорядку. Этот нежелательный побочный эффект определяется химической структурой эмульгаторов; степень повреждения кожи зависит от строения и количества использованного эмульгатора. Из-за этих отрицательных свойств эмульгаторов и оттого, что невозможно контролировать количество препарата, которое потребитель наносит на кожу, стоило бы пересмотреть отношение к использованию эмульгаторов в местных препаратах.

Альтернативой нынешним эмульгаторам могут служить биомолекулы, которые способны образовывать стопки бислоев в воде, а также проявлять другие свойства, характерные для барьерных липидов. Такие биомолекулы в препаратах местного действия формируют структуры, аналогичные липидным пластам эпидермиса, и потому маловероятно, чтобы они плохо сказывались на структуре и функции эпидермального барьера.

Липидный барьер эпидермиса

Далекие предки человека жили в воде, где кожа у них отделяла друг от друга две водные фазы — внутреннюю среду организма и внешнюю среду обитания. Сегодня, когда человек живет на сухой земле, кожа должна справляться с трудной задачей разделения двух качественно различных фаз — водной фазы организма и газообразной фазы окружающей среды. Не будь у нас прочной, непроницаемой кожи, наши тела быстро бы обезвожились. С проблемой эффективного разделения двух сред справляется микроскопически тонкая и специфически организованная стопка липидных бислоев рогового слоя.

Липидный барьер (иногда его называют барьером проницаемости) состоит из стопки бислоев кристаллической и гидрофобной структуры, которые проходят через роговой слой. Состав и структура этого барьера специфична для рогового слоя, иными словами, во всем организме только здесь существует барьер проницаемости этого типа. Создав этот барьер специфической структуры и состава, эволюция решила проблему эффективного разделения двух качественно различных фаз.2

Образование липидного барьера начинается в базальных клетках эпидермиса и протекает в процессе их продвижения от нижних слоев эпидермиса к верхнему роговому слою. Мембраны кератиноцитов, как и любые клеточные мембраны, не подходят для формирования протяженных липидных пластов. Дело в том, что мембраны клеток призваны выполнять соверешенно другую функцию — они отделяют водную внутриклеточную среду от водной внеклеточной среды. Поэтому для клеточных мембран характерны флюидность, гидрофильность и тенденция к образованию замкнутых сферических структур. Вот почему клеточные мембраны не могут быть использованы для построения эпидермального барьера, задача которого состоит в том, чтобы разделить водную и газообразную фазы. Следовательно, синтез барьера проницаемости требует химической трансформации нативных липидов и превращения сферических, жидких и гидрофильных клеточных мембран в непрерывные кристаллические и гидрофобные слои. При этом беспорядок многочисленных жидких клеточных мембран превращается в порядок кристаллического барьера проницаемости.3

Липидный барьер и эмульгаторы

Задача эмульгаторов в местных препаратах состоит в том, чтобы диспергировать липиды в воде через образование мицеллярных структур. Однако эпидермальный барьер рогового слоя также состоит из липидов. Поэтому эмульгаторы, обладающие липид-растворяющими и мицеллообразующими свойствами, могут повредить или даже разрушить этот барьер. Эти свойства эмульгаторов определяются их структурой и в большой степени зависят от молярного соотношения липид/эмульгатор.

К сожалению, как правило покупатели не располагают достаточной информацией относительно применения местных препаратов, поэтому производители не в состоянии контролировать количество препарата, которое покупатель наносит на кожу. Чтобы свести к минимуму или предотвратить повреждение кожного барьера, концентрация эмульгаторов в местных препаратах должна быть как можно ниже. При разработке нового препарата следует всегда представлять себе, как эмульгаторы разных химических групп будет воздействовать на кожный барьер проницаемости. В настоящее время вопрос о том, какой эмульгатор использовать, определяется составом местного препарата. В косметической промышленности в разработке нового препарата решающую роль играет маркетинг. Очень часто эмульгаторы выбирают в соответствии с маркетинговыми тенденциями, а не с учетом их взаимодействия с эпидермальным барьером.

Химическая структура эмульгаторов и барьер проницаемости

Связь между химической структурой эмульгаторов и повреждениями, которые они вызывают, обсуждается в нескольких работах de la Maza с соавт.4 Нет ничего удивительного в их выводе о том, что меньше всего вреда липидному барьеру приносят эмульгаторы, чья структура сходна со структурой самого липидного барьера. К эпидермальным липидам, организованным в бислойные структуры, добавляли эмульгатор до тех пор, пока половина липидных пластов не оказывалась разрушенной. В таблице 1 показано, что всего лишь 1,3 части октилфенола (этоксилированного 10 единицами этиленоксида), смешанного с одной частью липида, вызывает 50%-е разрушение липидных бислоев, в то время как с додецилбетаином тот же уровень разрушения достигается с 8 частями эмульгатора на одну часть липида. Объяснить эти количественно различные эффекты несложно: додецилбетаин в отличие от октилфенола имеет ту же самую гидрофильную головку, что и фосфатидилхолин, наиболее важный компонент бислоев. Из-за этого структурного сходства додецилбетаин может встраиваться в мембрану, а не разрушать ее.

Эмульгаторы и раздражение кожи

Раздражение, вызванное химическими или физическими агентами, считается первой стадией в процессе повреждения эпидермального барьера.5 В результате повреждения увеличивается синтез цитокинов и липидов, а также повышается уровень трансэпидермальной потери воды.6,7

К числу основных симптомов повреждения кожного барьера относятся шелушение кожи и эритема. Эти эффекты были использованы Kutz с соавт.8 для количественного анализа воздействий на кожу различных эмульгаторов и их сравнения с эффектами, обусловленными гидрогенизированным фосфатидилхолином. Результаты этого эксперимента, представленные на рис. 3, могут быть интерпретированы следующим образом:

  • наибольший потенциал раздражения присущ тем эмульгаторам, которые структурно отличны от липидов барьера проницаемости;
  • меньшим потенциалом раздражения обладают сахарсодержащие вещества, структурно родственные биологическим мембранам;
  • гидрогенизированный фосфатидилхолин (вещество, наиболее близкородственное липидам барьера проницаемости) вообще не обладает потенциалом раздражения.
Липидный барьер рогового слоя и фосфатидилхолин

Pechtold с соавт.9 изучали динамику мембран, состоящих из липидов рогового слоя или из гидрогенизированного фосфатидилхолина. Фосфатидилхолин был выбран из-за того, что в воде он формирует бислойные пласты, аналогичные тем, которые образуют липиды рогового слоя. Однако, несмотря на структурную близость, свойства этих липидных бислоев различаются в двух отношениях: фосфатидиловые бислои менее жесткие и легче гидратируются по сравнению с бислоями, построенными из липидов рогового слоя. Это обстоятельство дает преимущество при промышленном использовании, поскольку фосфатидилхолин легче, чем липиды рогового слоя, вводится в рецептуры и лучше комбинируется с другими компонентами. К тому же фосфатидилхолин коммерчески доступен.

Blume с соавт.10 изучали взаимодействие между модельными бислоями липидов рогового cлоя и фосфатидилхолином с насыщенными (т. е. гидрогенизированным фосфатидилхолином) или ненасыщенными жирными кислотами. Из полученных результатов вытекает, что:

  • липиды рогового слоя смешиваются с бислоями, построенными из гидрогенизированного фосфатидилхолина, намного медленнее, чем с бислоиями из фосфатидилхолина с ненасыщенными жирными кислотами;
  • гидрогенизированный фосфатидилхолин не разрушает структуру липидного барьера рогового слоя, тогда как фосфатидилхолин с ненасыщенными жирными кислотами вызывает его флюидизацию и разрушение. Последнее обстоятельство объясняет упомянутые выше данные Kutz с соавт.8 о том, что гидрогенизированный фосфатидилхолин вообще не раздражает кожу.
Вещества, совместимые со структурой липидного барьера рогового слоя

Все эти данные наводят на мысль о том, что идеальным местным препаратом является такой, в котором все компоненты (вода, липиды, активные начала) стабилизированы липидами, подобными липидам эпидермального барьера. Липидный барьер рогового слоя образован из трех основных классов липидов: церамиды, стерины (холестерин) и свободные жирные кислоты. Среди этих трех классов только церамиды способны сами по себе образовывать бислойные структуры. Однако из-за низкой растворимости в воде, сложной структуры, высокой стоимости производства использование этих молекул в местных препаратах ограничено.

Современные исследования мембран, в том числе в липосомальной форме, показывают, что перспективной альтернативой церамидам являются биомолекулы с теми же свойствами, что и у липидов эпидермального барьера, то есть способные к самопроизвольному образованию бислойных структур кристаллической и гидрофобной структуры.9 Такой образующей бислои молекулой является фосфатидилхолин (лецитин), содержащий насыщенные жирные кислоты, в сочетании с такими биомолекулами, как холестерин, фитостерины и сквален, которые тоже составляют часть биологических мембран, но сами по себе не способны образовывать бислои.

Идеальный местный препарат:

  • не должен затрагивать структуру и функцию липидного барьера;
  • не должен нарушать гомеостаз липидного барьера;
  • благодаря собственной способности образовывать бислои должен восстанавливать эпидермальный барьер, встраиваясь в него и заполняя поврежденные участки.

Шрёдингер определил уникальные свойства жизни как процессы перехода от порядка к порядку и от беспорядка к порядку. Постепенный переход от беспорядка в более глубоких слоях кожи к порядку в роговом слое происходит в ходе синтеза и формирования липидного барьера рогового слоя.

Мембраносовместимые свойства местного препарата, содержащего липиды, активные вещества и воду в кристаллических бислойных структурах, формально отвечают основному критерию первого шрёдингеровского определения жизни как перехода от порядка к порядку. Они не нарушают структуру липидного барьера и, следовательно, безопасны для здоровой кожи. Более ранние результаты, полученные на местных препаратах, разработанных в соответствии с предложенными новыми принципами, подтверждают, что состав и структура этих продуктов действительно поддерживают порядок барьера проницаемости. Необходимы дальнейшие эксперименты, чтобы подтвердить эти данные, также выяснить, как новые препараты действуют на кожу с поврежденным барьером проницаемости.

Список литературы
  1. Schrodinger E. “What is Life?” Cambridge University Press, Cambridge, 1944.
  2. Landmann L. “The Epidermal Permeability Barrier”. Anat Embryol, 1988; 178:1-13.
  3. Elias PM. “Stratum corneum architecture, metabolic activity and interactivity with subjacent cell layers”. Exp Dermatol,1996; 5:191-201.
  4. de la Maza A, Coderch L, Lopez O, Baucells J, Parra JL. “Permeability changes caused by surfactants in liposomes that model the stratum corneum lipid composition”. JAOCS, 1997; 74 (1):1-8.
  5. Tsai JC, Feingold KR, Crumrine D, Wood LC, Grunfeld C, Elias PM. “Permeability barrier disruption alters the localization and expression of TNF alpha-protein in the epidermis”. Arch Dermatol Res, 1994; 286:242-248.
  6. Fartasch M. “Ultrastructure of the epidermal barrier after irritation”. Microsc Res Tech, 1997; 37:193-199.
  7. Wood LC, Jackson SM, Elias PM, Grunfeld C, Feingold KR. “Cutaneous barrier perturbation stimulates cytokine production in the epidermis of mice”. J Clin Invest, 1992; 90:482-487.
  8. Kutz G, Biehl P, Waldmann-Laue M, Jackwerth B. “Zur Auswahl von O/W-Emulgatoren fur den Einsatz in Hautpflegeprodukten bei sensibler Haut”. SOFW-Journal, 1997; 123: 145-149.
  9. Pechtold LA, Abraham W, Potts RO. “Characterization of the stratum corneum lipid matrix using fluorescence spectroscopy”. J Investig Dermatol Symp Proc, 1998; 3:105-109.
  10. Blume A, Jansen M, Ghyczy M, Gareiss J. “Interaction of phospholipid liposomes with lipid model mixtures for stratum corneum lipids”. Int J Pharmac ,1993; 99:219-228.
Интересная статья? Поделитесь ею пожалуйста с другими:
Школа лидерства. Путь к успеху.