Раздел 5. Физико-химические, биологические и «бытовые» фрагменты основы косметологии и профилактической бальнеологии — некоторые методы

В предлагаемом вашему вниманию пособии  вполне целесообразно рассмотреть обобщённый обзор дополнительных теоретических представлений, которые составляют основу нового подхода к разработкам. Они, на наш взгляд, открывают возможность перевести конструирование косметических средств, бальнеологических препаратов и некоторых других товаров народного потребления с «бытового» уровня, нацеленного на примитивное привлечение покупателя разнообразными торговыми «завлекалочками», в научно обоснованное русло. К результатам наших исследований и теоретических разработок мы с вами будем неоднократно возвращаться. В следующих раздела учебника будет также проведена корректировка и уточнены отдельные положения ранних разработок.

Автору совершенно очевидно, что мы окончательно отошли от разработок препаратов для некоторого «усреднённого» потребителя и приступили к разработкам широкой серии индивидуальных средств для сохранения естественной красоты и здоровья. Такой переход в ближайшие годы не может быть поддержан «жирующими» супер — производителями, которые (такможно полагать) будут упорно держаться за массовое производство препаратов, рассчитанных на потребителей с одинаковыми свойствами кожи и аналогичными (под копирку) параметрами организмов конкретных людей. Практически такая концепция разработок препаратов  существовала испокон веков, и определялась с одной стороны, недостаточностью знаниу, а с другой стороны, спокойной жизнью производителей, использующих явную необразованность потребителей и их неизбывное желание сохранения красоты и здоровья.  Вряд ли такие разработчики и производители станут способствовать повышению уровня знаний населения. Они игнорируют даже упоминание о том, что реклама должна носить обучающий характер.

Мы вместе с вами, уважаемые читатели, попробуем разобраться в, иногда достаточно сложных экспериментах и объяснениях получаемых результатов.  Поэтому, прошу быть внимательными и задавать вопросы  по адресу:  Skype (anatoly-detsina).

Итак, рассмотрим некоторые вопросы, которые всё ещё функционируют среди «знатоков» и «профессионалов».

 Добавки глицерина – мистика и реалии

Химики (в возрасте) хорошо знают смесь для смягчения рук, содержащую глицерин, этиловый спирт и водный аммиак. Аналогичной смесью пользовались, и пользуются также медицинские работники и люди некоторых иных профессий. Давайте вспомним также такое средство как «Душистый глицерин», выпускаемое в давние времена фирмой «Дзинтарс» и давно исчезнувшее с российских прилавков, или, например, препарат, обозначаемый как «глицериновое желе».

Но вот некоторые разработчики косметических препаратов и косметологи высказывают мнение о том, что глицерин сушит кожу, а американская фирма «Neways» из аналогичных соображений, как утверждают менеджеры фирмы, принципиально не применяет глицерин в своих косметических композициях. Это очередной парадокс примитивной косметологии, когда кто-то из «специалистов» высказывает то или иное мнение, которое начинает «гулять по свету», попадая в аннотации, статьи и, даже без указания на предположительность такого рода утверждений, в учебники. Это обстоятельство ещё раз подтверждает слабые теоретические основы косметологии, зачастую основанные якобы на достоверных, но близких к «бытовым», заблуждениях. Давайте попробуем разобраться. И не для того, чтобы как-то повлиять на разработчиков косметических средств и отдельных косметологов (блажен, кто верует!), а для установления истины. Нужно ли применять препараты для ухода за кожей на основе глицерина или включающие глицерин?

Версию об обезвоживании кожи под влиянием глицерина (похожую на мистику) нужно отбросить по нескольким причинам. Глицерин никогда не применяется в 100%-ной концентрации. Обычно его используют в сочетание с водой и с содержащими воду системами. Так, в состав «Душистого глицерина» на одну молекулу глицерина добавляется не менее десяти молекул воды. Молекула глицерина имеет небольшие размеры (молекулярная масса – 92.) и свободно проникает в глубокие слои кожи. При этом, обладая высоким сродством к молекулам воды (обладая прочной водной оболочкой за счёт образования водородных связей с молекулами воды), как бы способствует насыщению водой всех слоев кожи, то есть, наоборот, способствует ее увлажнению. Конечно такими растворами нельзя «заливать» кожу — нужно знать ПДК такого рода смесей. В те давние времена никто этого не знал.  Также как совершенно точно, мы  не знали об отмечаемой  выше удивительной способности небольших добавок глицерина к  косметическим композициям предотвращать неблагоприятное воздействие высоких значений осмотической активности среды на живые клеточные системы. Всё это было опубликовано в нашей первой работе [4] и несказанно удивило нас. Зная положение дело с информированием и обучением специалистов — косметологов и разработчиков препаратов, можно предположить, что знают об этом редкие представители этих профессий, а тем более, рядовые потребители косметических средств.

Далее рассмотрим используемую некоторыми косметологами схему проникновения ингредиентов косметических средств во внутренние структуры кожи. Известно, что чем меньше вес молекулы вещества, тем выше его способность проникать внутрь кожи и даже попадать в кровь. Тогда можно оценить относительную эффективность проницаемости ингредиентов косметических средств.

То есть, образно говоря, если взять, например, соревнования по бегу. Все бегуны стоят на старте. Судья даёт сигнал — и спортсмены побежали. Точно так же ведут себя и химические ингредиенты в косметике. Баночка открывается, а затем крем, содержащий воду, наносится на кожу, и «спортсмены» (то есть, ингредиенты кремовой композиции) двигаются в глубину кожи. Теоретически или экспериментально можно оценить какие из них останутся на поверхности кожи, и, поэтому будут лежать мертвым грузом, а какие побегут дальше. В рассуждениях такого рода, имеется логическая ошибка. Она заключается в том, что молекулы любых веществ сами по себе не обладают способностью перемещаться в пространстве (за исключением легко летучих веществ, которые могут переходить в газообразное состояние и перемещаться в пространстве, взаимодействуя с молекулами воздуха). Для реализации перемещений любых иных молекул требуется их взаимодействие с окружающей средой. Такой средой, в большинстве известных составов современных косметических препаратов, является вода. Именно, в окружение молекул воды и при их воздействии, молекулы ингредиентов косметических средств, приобретают способность двигаться ну, например, за счет броуновского движения – хаотически или направленно в соответствии с градиентом концентраций. Поэтому следует представлять механизм проникновения веществ через кожу, используя сформулированные выше представления, не как забег спортсменов, а как если бы их на старте подхватил поток воды. В этом случае, результат был бы таким же (более легких особей поток уносит далеко и легко). Чем больше вес добавки, тем труднее ее сдвинуть с места. Однако движущей силой перемещения ингредиентов также является вода. Учитывая то обстоятельство, что межклеточное пространство в наиболее объемном (шиповидном слое элидермиса) заполнено гелем гиалуроновой кислоты и её фрагментами с водным раствором (межклеточная жидкость), более целесообразно  и правильно сравнивать механизм проникновения веществ через кожу с механизмом гель — фильтрации. Этот метод хорошо известен биохимикам.  Когда,   в качестве растворителя или элюента выступают водные растворы.

Теперь снова о глицерине. Глицериновый фрагмент входит в состав многих природных соединений, в том числе, он встроен (прочные химические связи) в молекулы липидов клеточных мембран. Поэтому под влиянием ферментов свободная молекула глицерина может образовываться в живых тканях и в плазме крови в качестве промежуточного продукта. Таким образом, глицерин, проникающий через кожу с водой и под её воздействием, не может сушить кожу ни изнутри, ни снаружи. Процесс обезвоживания, по-видимому, возможен только в том случае, если вы попытаетесь нанести на кожу глицерин в высокой концентрации или вообще не содержащий воду в качестве растворителя. В соответствие  с нашими данными [4],  ПДК свободного   глицерина в косметических препаратах, предназначенных для постоянного  использования,  не должна превышать ~5-7%.

Следует заметить, что определенную опасность (цитотоксическую активность) представляет не сам глицерин, а обычно присутствующая  в нём примесь акролеина — альдегида, образующегося при окислении глицерина при его хранении на свету с доступом воздуха в ходе протекания реакции окисления. Причём эта примесь обнаруживалась во всех изученных образцах глицерина, включая и импортные препараты. Мы знаем, каким образом от этой примеси следует избавляться, и производить «сверхчистый» (малотоксичный) глицерин марки «экстра» для использования в косметологии и бальнеологии.  Но это оказалось никому не нужным (отсутствие запросов на достаточно простую технологию). Подозреваю, что многие производители о цитотоксической активности такой примеси и её влиянии на клеточные системы до сих пор не имеют определённого представления. Поэтому мы прекратили  поддерживание  патента. Сам по себе акролеин, несомненно, как и любые другие альдегиды, обладает значительной цитотоксической активностью. Но эта примесь — не самая неприятная из множества ингредиентов средств, содержащих глицерин, применяемый при конструировании составов примитивных косметических и бальнеологических средств. Вот, пожалуй, и всё, что можно сказать о «мистическом» влиянии глицерина на клеточные системы кожи.

Коллаген и другие биополимеры — очередные заблуждения

С момента публикации монографии [4],  в которой была детально рассмотрена схема модификации белковых  молекул, типа коллагена и эластина, в организме человека под влиянием окислительных   воздействий, прошло около 15 лет, но в косметологической «кухне» практически ничего не изменилось. Как  производили косметические средства с добавками коллагена, так и производят, как  вводили коллаген и его фрагменты пол кожу, «обкалывая» морщинки с целью их ликвидации, так и обкалывают. Интересно, когда же эта  вакханалия прекратится или поколения наших пра-, пра-, пра- и т.д. правнучек обречены на  использование этих бессмысленных и неприятных манипуляций? Хуже того, эти финансовые манипуляторы иногда даже не подозревают, что в процессе получения коллагена и его деструкции с целью получения иногда достаточно крупных пептидов эти ингредиенты могут  окисляться. Извините меня, продолжать не хочется — из всех закоулков «практической» косметологии слышится непристойное «чавканье». Некоторые обещают исчезновение морщинок «на глазах» — за несколько минут. Не спешите —  прочитайте эти заметки и ПРИЛОЖЕНИЕ 7.

Пятнадцать лет назад [4] было показано на основании анализа имеющихся в литературе публикаций, что в процессе старения в молекулах коллагена накапливаются внутримолекулярные и межмолекулярные сшивки, меняющие структуру молекул и препятствующие протеканию заложенного природой процесса обновления молекул. В природе всё построено очень разумно — если в организме живых существ имеются крупные молекулы, то рядом с ними существуют соответствующие фермент, которые предотвращают накопление сшивок. Механизм  образования сшивок и ферментативной защиты биополимеров детально рассмотрены в указанном приложении. К сожалению разработчики «бытовой» косметики не читают таких трактатов или  это им кажется заведомо надуманным обстоятельством. Как всё было просто коллаген и эластин исчезают (вот только куда? См. [4]). Поэтому добавляй эти белковые молекулы и повышай эластичность кожи (тогда зачем нужна в организме коллагеназа?). Нет, «господа примитивисты», чуть-чуть пошевелите…уж, не знаю чем. А, может быть, вы полагаете, что ваш потребитель «всё схавает»?   Мне жалко вас и ещё больше  жалею потребителей. Они явно хотят узнать о себе и о косметике больше.

Представленный выше, научно — популярный вариант пространных рассуждений о взаимодействии коллагена и фермента коллагеназы, а также и других биополимеров  со своими ферментами, по моему мнению,  является достаточно понятным, но менее точным. Ниже, для сравнения, следует привести его более точное описание, извлечённое из интернета.

«Как и любой белок, коллаген функционирует в организме определённое время. Его относят к медленно обменивающимся белкам; T1/2 составляет недели или месяцы. Разрушение коллагеновых волокон осуществляется активными формами кислорода и/или ферментативно (гидролитически).

Коллагеназы, особенности их функционирования

Нативный коллаген не гидролизуется обычными пептидгидролазами. Основной фермент его катаболизма — коллагеназа, которая расщепляет пептидные связи в определённых участках спирализованных областей коллагена. Известны 2 типа коллагеназ.

Тканевая коллагеназа присутствует у человека в различных органах и тканях. В норме она синтезируется клетками соединительной ткани, прежде всего, фибробластами и макрофагами. Тканевая коллагеназа — металлозависимый фермент, который содержит Zn2+ в активном центре. В настоящее время известно 4 изофор-мы этого фермента.

Активность коллагеназы зависит от соотношения в межклеточном матриксе её активаторов и ингибиторов. Среди активаторов особую роль играют плазмин, калликреин и катепсин В. Тканевая коллагеназа обладает высокой специфичностью, она перерезает тройную спираль коллагена в определённом месте, примерно на 1/4 расстояния от С-конца, между остатками глицина и лейцина (или изолейцина) (см. схему ниже).

Образующиеся фрагменты коллагена растворимы в воде, при температуре тела они спонтанно денатурируются и становятся доступными для действия других протеолитических ферментов. Нарушение катаболизма коллагена ведёт к фиброзу органов и тканей (в основном печени и лёгких). А усиление распада коллагена происходит при аутоиммунных заболеваниях (ревматоидном артрите и системной красной волчанке) в результате избыточного синтеза коллагеназы при иммунном ответе.

Бактериальная коллагеназа синтезируется некоторыми микроорганизмами. Например, Clostridium histolyticum (возбудитель газовой гангрены) выделяет коллагеназу, расщепляющую пептидную цепь коллагена более чем в 200 местах. Этот фермент гидролизует следующую связь -Х-Гли-Про-Умежду звеньями Х и Гли.

Таким образом разрушаются соединительнотканные барьеры в организме человека, что обеспечивает проникновение (или инвазию) этого микроорганизма и способствует возникновению и развитию газовой гангрены. Сам возбудитель не содержит коллагена и поэтому не подвержен действию коллагеназы.

МЕЖКЛЕТОЧНЫЙ МАТРИКС КОЖНОЙ ТКАНИ

Основной организующий компонент матрикса кожной ткани — коллаген VII типа. Пучки фибрилл, образованные димерами этого коллагена, своими С-концами могут присоединяться к lamina densa базальной мембраны (как бы «заякориваться» в ней) и образовывать петли в субэпидермисе. Такие «заякоренные» фибриллы могут соединять lamina densa базальной мембраны с «якорными дисками», которые находятся в более глубоких субэпителиальных слоях и по своему составу похожи на базальные мембраны (содержат коллаген IV типа). «Заякоренные» фибриллы также захватывают фибриллы коллагена I и III типов.

Таким способом «заякоренные» фибриллы коллагена VII типа обеспечивают присоединение эпидермиса к дерме.

БАЗАЛЬНЫЕ МЕМБРАНЫ

Базальные мембраны — специализированная форма межклеточного матрикса. Они синтезируются различными клетками: эндотелиальны-ми, эпителиальными, мышечными, нервными, жировыми. Базальные мембраны представляют собой тонкие слои, которые обычно отделяют клетки и клеточные слои от окружающей соединительной ткани. Например, они окружают отдельные мышечные волокна, жировые и шванновские клетки. В таких структурах, как почечные клубочки и лёгочные альвеолы, базальные мембраны расположены между двумя различными слоями клеток и играют роль высокоселективного фильтрационного барьера.

С помощью электронной микроскопии выявлена двухслойная структура базальных мембран: lamina rara, которая находится со стороны клеточной мембраны, и lamina densa, которая соединена с подлежащей соединительной тканью. Основными компонентами базальных мембран являются коллаген IV типа, ламинин, гепарансульфатсодержащие протеогликаны (ГСПГ).

Нерастворимость и механическую стабильность базальных мембран обеспечивают молекулы коллагена IV типа, которые организуются в специальную опорную сеть.

Рис.  Организация «заякоренных» фибрилл в субэпителиальных слоях.

Рис.   Строение типичной базальной мембраны.

Эта эластичная трёхмерная сеть образует структурнsй остов, к которому прикрепляются другие компоненты базальных мембран.

Ламинин взаимодействует практически со всеми структурными компонентами базальных мембран: коллагеном IV типа, нидогеном, ГСПГ.

Нидоген формирует с ламинином нековален-тно связанный комплекс. Кроме этого, нидоген имеет центр связывания коллагена IV типа и,

таким образом, может играть роль «мостовой» молекулы между различными компонентами базальной мембраны.

ГСПГ базальных мембран могут образовывать олигомеры, соединяясь концевыми доменами белкового ядра, а также связываться с ламини-ном и коллагеном IV типа.

Базальные мембраны выполняют разнообразные и сложные функции. В почечных клубочках базальная мембрана служит полупроницаемым фильтром, препятствующим переходу макромолекул из плазмы в первичную мочу. Большое значение в этом процессе имеет высокий отрицательный заряд протеогликанов, который препятствует прохождению через базальную мембрану других отрицательно заряженных молекул (например, белков), а также отрицательно заряженных эритроцитов. Кроме этого, базальные мембраны играют важную роль в прикреплении и ориентации клеток в пространстве, в процессах эмбрионального развития и тканевой регенерации» (см. ниже  комментарии автора предлагаемого учебного пособия).

Как мы видим, приведенное описание процесса разрушения (катаболизма) коллагеновых структур имеет более точный, но и более сложный характер. Специалисты включили в описание даже  драматический процесс развития бактериальной гангрены. Этот процесс не имеет прямого отношения к  старению наших бренных тел.   Выделенный мной жирным шрифтом фрагмент (см. первый абзац) может свидетельствовать о недостаточном понимании результирующего влияния окислительных воздействий на процессы укрупнения (сшивок) в коллагеновых структурах, сопровождающих старение человеческого организма.

Единственный вывод, который следует из рассмотрения всего материала этого раздела учебника, заключается в использовании фермента — коллагеназы. Из этого возникает вопрос — почему собственная наша коллагеназа, которая синтезируется в организме, как говорится, с «запасом» (включая неактивную — латентную коллагеназу) не разрушает молекулы белков (коллаген и эластин), накопивших избыточное количество внутри- и межмолекулярных сшивок? Наиболее понятный ответ может быть связан с тем, что белковые молекулы с большим количеством сшивок существенно меняют свою структуру. Взаимодействие ферментов с субстратами образно объясняется наличием пары — ключ и замок. При пломке (изменении) замка, использование сложного по форме ключа становится проблематичным. Тем не менее, опытному «взломщику» открыть практически любой замок не составляет труда. Что для этого нужно? Во-первых, нужно знать устройство замка, а во-вторых,  иметь набор, простеньких по виду, но эффективных отмычек.

А теперь,  от понятной всем  «методологии грабителей», вернёмся к нашим проблемам. Во-первых, нужно знать свойства человеческой коллагеназы. Например, её молекулярную массу. По имеющимся данным, молекулярная масса латентной коллагеназы из кожи человека равняется 55000-60000,  а активной коллагеназы — 45000-50000 молекулярных едениц. Трипсин удаляет из молекулы неактивного фермента пептид с молекулярной массой 10000 ед. и активирует фермент.

Ещё известны также два типа доступныхъ коллагеназ, представляющих практический интерес.

  1. Коллагеназы, синтезируемые некоторыми микроорганизмами. Так. Clostridium histolyticum (возбудитель газовой гангрены) продуцирует коллагеназу, расщепляющую полипептидную цепь коллагена более чем в 200 участках. Эта коллагеназа, разрушающая барьеры соединительнотканные организма-хозяина, способствует инвазии (проникновению) высоко патогенной бактерии в организм. (Proteolytic enzymes/ Eds. Colowick S.P., Kaplan N.O./ Methods in enzymology. 1970. V. 14. Part В, P. 861-872; Машковский М.Д. // Лекарственные средства. М.: Медицина, 1988, ч. 11. с. 55).

Известна коллагеназа с молекулярной массой 110-120 кДа из штамма бактерий azotobacter chroococcum, используемая для получения бактериального удобрения.

В настоящее время наиболее широко известен препарат «Ируксол», в состав которого входит коллагеназа, получаемая из продуктов жизнедеятельности бактериальных препаратов» г. Санкт-Петербург. Молекулярная масса 560 — 930 кДа [Машковский М.Д., 2000].

Имеются и другие примеры. Но согласитесь, уважаемые читатели, что действие такого типа коллагеназ с большими молекулярными массами перспективно, в основном, для применения на поверхности кожи — для заживления ран и предотвращения образования грубых рубцов. Очевидно, такие субстанции не способны преодолеть внешний рубеж кожи, состоящий из кератиновых чешуек, и под действием внешней среды, без защиты клетки — хозяина, теряют свою активность.

  1. Коллагеназы обнаруживаются у земноводных и млекопитающих в растущих или подвергающихся метаморфозу тканях. (Adv. Enzymol. Collagenases and elastases // Ed. Nord F.F. N.Y. Acad. Press. 1961. V. 23, P. 163-264; Nordwing A. collagenolytic enzymes. N.Y. Acad. Press. 1971. P. 155-206). Впервые коллагенолитическая активность была выявлена в хвостовом плавнике головастиков в период метаморфоза, когда в течение нескольких дней происходит резорбция больших количеств коллагена в ткани.

А нас интересовали низкомолекулярные ферменты, способные преодолеть эпидермис и проникнуть дерму, в которой располагаются коллагеновые и эластиновые волокна, призванные обеспечивать эластичность кожи. Здесь следует остановиться на препарате, разработанном в ТИБОХ ДВ РАН. Это препарат комплекса протеолитических ферментов, получаемый из печени промысловых видов крабов, которая является отходом. Препарат обладает коллагенолитической, эластолитической, трипсиновой и химотрипсиновой активностями.

Следует заметить, что автор учебника в своё время уже использовал очищенный вариант этого препарата, называемого «Коллагеназа выделенная из печени дальневосточных крабов» с молекулярной массой около 25000 ед. в своих разработках. Мы с введением этого препарата, надеялись оказывать содействие работе собственной коллагеназы человека. К сожалению мы до сих пор не имеем ответа на такой простой вопрос — почему эта относительно низкомолекулярная коллагеназа должна расщеплять сшитые молекулы коллагена? Ведь, обеспечение проникновения фермента через эпидермис и его появление в дерме, это только часть проблемы. Для улучшения внешнего вида поверхности кожи она должна заменить эндогенную коллагеназу человека, не способную подщеплять существенно видоизменённую колагеновую структуру. Поэтому нужен был фермент с меньшим специфическим действием.  Образно говоря, вместо ключа к замку, нужна была простенькая отмычка. Рассуждая примитивно, мы полагали, что краб, утилизирует любой материал животного происхождения  и поэтому в его организме должны находиться ферменты с  незначительной специфичностью. Более того можно предполагать, что появление такого фермента в кровеносном русле будет способствовать минимизации скорости образования бляшек на внутренней поверхности сосудов, обычно сопровождающей процесс старения организма. В общем , нам кажется, что подобный фермент может служить хорошим ингредиентом косметических средств и медицинских препаратов  Краб, он и есть краб!

К сожалению, кроме  подобного рода «бытовых» соображений автору представлялось возможным высказать предположение о том, что степень субстратной селективности должна зависеть от величины молекулярной массы фермента и прочности упаковки белковой структуры субстрата — её лабильности. Прямых подтверждений этого предположения в литературе не удалось. Поэтому принимаем его как рабочую гипотезу.

Таким образом, в связи с наименьшим значением молекулярной массы, выделенной из печени крабов, можно было ожидать, что она обладает минимальной субстратной селективностью и поэтому способна подщеплять сшитые (повреждённые) молекулы коллагена, недоступные эндогенной коллагеназе.

Структурные изменения коллагена при старении могут быть обусловлены несколькими факторами. Один из них, возможно, определяется изменениями в синтезе различных α-цепей, кодируемых разными генами. В таком случае интересно выяснить, что является причиной включения гена α-цепей одного типа и «выключения» гена α-цепей другого типа? Вместе с тем с возрастом может меняться активность пролил- и лизилгидроксилазы, лизилоксидазы и гликозилтрансфераз, влияющих на образование поперечных сшивок, и это также может отражаться на возрастных структурных изменениях в коллагеновых структурах. Хорошо известно, что уровень этих ферментов с возрастом меняется. Тогда что определяет уровень их синтеза? Одним из определяющих факторов может быть обмен коллагена, который зависит от активности коллагеназы. Коллагеназа, когда в ней нет необходимости, существует в неактивной (латентной) форме. Синтез этого фермента, а также синтез  ингибитора и активация неактивной коллагеназы могут определяться различными факторами, уровень которых в свою очередь может меняться с возрастом.  Подробное описание, протекающих с возрастом изменений в организме человека приведено в    ПРИЛОЖЕНИИ 13.

Таким образом, можно предположить, что структурные изменения коллагена, в зависимости от возраста, происходят также из-за изменения уровня некоторых ферментов и, следовательно, являются вторичными причинами старения. Какое-либо повреждение первичных центров, т. е. генома, в результате которого может измениться синтез ферментов, принимающих участие в синтезе α-цепей, их деградации и модификации, может привести к нарушению структуры коллагена, а следовательно, и его функции. Отсюда вытекает необходимость изучения изменения в регуляции синтеза этих ферментов и разных типов α-цепей на уровне генома; только тогда можно разобраться в молекулярных событиях, связанных с изменениями в структуре коллагена как функции возраста. Полиморфизм молекул коллагена и сдвиги в соотношениях типов коллагена в тканях, наблюдающиеся на протяжении жизни, похожи на те явления, которые имеют место для изоферментов лактатдегидрогеназы [4] и аланинаминотрансферазы. Все это может объясняться разной активностью генов, кодирующих свойства α-цепей разных типов. Активность генов может определяться факторами, уровень которых меняется на протяжении жизни. В пользу этой точки зрения свидетельствует тот факт, что синтез коллагена в период постэмбрионального развития свободно живущей нематоды Panagrellus silusiae имеет прерывистый характер, и каждая очередная его вспышка совпадает с увеличением уровня пролилгидроксилазы. Вот такие существуют прямые и обратные связи между коллагеном и коллагеназой в организмах живых существ.

Имеется ещё один вариант полезного использования фермента коллагеназы — её применение в качестве своеобразной тест-системы для проверки качества рыночной продукции. в своё время нас интересовали отдушки и эфирные масла. Следует заметить, что в большинстве рассмотренных нами составов (см. фрагмент Приложения 13), типы, составы отдушек и даже их обозначения просто не приводятся. Это очень симптоматично, так как, по-видимому,  разработчики косметических препаратов просто считают, что влияние этих систем на кожу не является существенным. Главной задачей такого рода ингредиентов, естественно, является маскировка запахов основного технологического сырья и, возможно, придание привлекательности косметическому препарату посредством запаха. Не зря у потребителя косметических средств первым делом возникает желание понюхать содержимое флакона — основной критерий выбора..

Таким образом компоненты отдушек, используемых в качестве ингредиентов косметических средств, испаряясь с поверхности нанесенного на кожу косметического средства, создают над поверхностью тела разнообразные ароматы. Однако, являясь ингредиентами косметических средств и обладая обычно малыми молекулярными массами, они легко преодолевают трансэпидермальный барьер, попадая в зону действия клеточных и ферментативных систем кожи. Соответственно, некоторые из  осуществляют отрицательное воздействие на клеточные структуры и ферменты.

К моменту начала работы у нас в руках было двадцать образцов отдушек, любезно предоставленных нам фирмами «Роберте» (Франция) и «Драгоко» (Австрия). Ниже в табличном виде приведен перечень имеющихся препаратов.

Испытания проводились при концентрации фермента не менее 0,05 мг/мл, времени выдержки опытного образца с ферментом при комнатной температуре в течение 24 часов и концентрации отдушки равной 1%. В качестве положительного контроля использовали раствор фермента в физиологическом растворе при рН7.2. В качестве отрицательного контроля использовали 1% раствор формалина, смешанный с раствором фермента.

 

При пятнадцатиминутном экспонировании полученных после суточного выдерживания растворов образцов только пять отдушек (2 образца фирмы «Robertet» и 3 образца фирмы «Dragoco») показали результат, близкий к положительному контролю, то есть оказались совместимыми с коллагеназой. Соответственно, пять образцов из двадцати испытанных подобно формалину в указанных условиях подавили полностью активность фермента (три образца фирмы «Robertet» и два образца фирмы «Dragoco»). Для остальных десяти образцов получены промежуточные результаты, свидетельствующие о частичном подавлении активности фермента.

Мы специально не указываем конкретные образцы отдушек, проявивших совместимость и несовместимость с коллагеназой, так как использованная методика имеет некоторые особенности, которые требуют детализации и уточнения. Сегодня мы готовим «плацдарм» для дальнейшего продвижения в данном направлении. Но факт остается фактом — отдушки, используемые в качестве ингредиентов косметических средств, не являются нейтральными для кожи веществами, и в соответствии с положениями теории мягких косметологических воздействий возникает необходимость их тестирования как с применением описанного выше биохимического подхода, так и на клеточных тест-системах. Знаете ли вы, уважаемые читатели, о подобных свойствах отдушек?

Перед исследователями открывается совершенно нетронутое поле деятельности. Однако, следует отчетливо понимать, что пройдет еще немало времени, прежде чем разработчики косметических препаратов начнут указывать в составах типы используемых отдушек и, тем более, избегать применения препаратов, не совместимых с ферментами кожи. Возможно, для ускорения движения в этом направлении потребуется активное участие потребителей косметических средств. Задавайте вопросы продавцам и разработчикам.

Проницаемость кожи и осмотическая активность окружающей среды

Рассмотрим теоретически возможные варианты изменений проницаемости кожи в зависимости от осмотической активности препаратов и длительности проведения бальнеологических процедур (рис. 4). Экспериментально связь осмотической активности среды с проницаемостью кожи продемонстрирована в работе [4] на крысиных хвостиках в качестве модельной системы.

В цитируемой работе также отмечалось существенное снижение проницаемости кожи после её предварительного замачивания и ещё большего замедления с блокировкой почти на 100% при использовании нейтральных систем типа геля полиэтиленоксида (ПЭО). Эти эксперименты, проведенные сотрудниками ЦНИЛ Новосибирского медицинского института, позволили нам подойти к осознанному созданию препаратов ускоряющих или замедляющих проницаемость кожи человека. Ниже  приведен приблизительный вид  кривых, отражающий наличие потенциальной связи осмотической активности препаратов и длительности их воздействия с проницаемостью кожи — две верхние кривые. Для наглядности внизу приведен их гипотетический аналог без изменения «нулевого» значения осмотической активности с одинаковым временем увлажнения.

Рис. 4. Ожидаемый характер зависимости проницаемости кожи от величин осмотической активности окружающей среды и длительности  приема бальнеологических процедур.

 

На представленном графике следует обратить особое внимание на небольшую площадку величины осмотической активности. Она соответствует значениям (слабым изменениям)  окружающей среды (ванны или косметического средства) с основными жидкостями организма человека — изоосмотические условия. Расположение этой площадки на графике зависит в основном от продолжительности обработки или длительности принятия бальнеологической процедуры. Нижняя кривая предположительно может быть отнесена к приёму обычной ванны (гипоосмотические условия).

Одновременно сформулируем одно из правил, вытекающих из теоретического рассмотрения возможных последствий несоблюдения изоосмотического варианта  к конструированию бальнеологических средств.

Правило 5. Аномально длительная обработка или пребывание в гипо — и гиперосмотических водных системах в принципе является нежелательными, так как в этих случаях можно ожидать результирующую вероятность изменения величины осмотической активности плазмы крови человека

Эти обстоятельства, несомненно, будут отражаться на функционировании клеточных систем организма человека. Так, например, на клеточной тест-системе ЛЭЧ (перевиваемая клеточная линия легких эмбриона человека) было показано [4], что  клеточная популяция уничтожается практически полностью при её выращивании или длительном выдерживании (в течение 96 часов) в питательной среде, обладающей величиной осмотической активности, приближающейся к 500 — 800 мОсм/л.

В соответствие с указанным Правилом, возможное неблагоприятное воздействие отклонения величины осмотической активности от нормы (изоосмотические условия) в обязательном порядке следует учитывать разработчикам косметических и бальнеологических средств, включая и «доморощенных экспериментаторов». Однако, как было показано нами на основе анализа составов около 500 препаратов (см. [5,7]), даже профессиональные разработчики различных косметических средств, скорее всего, не имеют отчётливого представления о влиянии осмотической активности на клеточные системы кожи. Тогда потребители вынуждены пробираться по «минному полю» при выборе косметических средств и концентратов для ванн самостоятельно. Они гадают при этом, почему их кожа ведёт себя странным образом: краснеет или они ощущают отчётливый эффект сухости после принятия несбалансированных по осмотической активности ванн.

В свете выше изложенного, предлагаю читателям самостоятельно рассмотреть различные аспекты влияния на организм человека длительного пребывания в пресной и морской воде. Нужно ответить на вопрос,  в каком варианте человек потратит больше питательных веществ  и, соответственно, энергии, для преодоления одинаковых расстояний за равные промежутки времени?

 Питательная ценность косметических и бальнеологических композиций. Макроэлементы (катионы и анионы)

Как уже отмечалось ранее, приведенные данные в обязательном порядке, следует учитывать разработчикам косметических и бальнеологических средств. Одновременно следует подчеркнуть, что нужно очень внимательно относиться не только к осмотической активности косметических средств и бальнеологических препаратов, но и к выбору концентраций индивидуальных макроэлементов, вводимых разработчиками в готовые композиции. На следующем рисунке приводятся оптимальные интервалы физиологических концентраций основных макроэлементов (натрий-Na+, калий-K+, кальций-Са2+ и магний-Mg2+).

Рис 5. Уровни физиологически безопасных концентраций макроэлементов (по данным [5])

Изображённая на рисунке «пирамида» может способствовать оценке безопасности разработанных препаратов. Идеальная (в отношении безопасности состава) ситуация реализуется для единственного варианта, когда концентрации всех макроэлементов точно соответствуют средним значениям интервалов концентраций, отмеченных на диаграмме, или не выходят за пределы «пирамиды» (рис 2, знаки +).

Следует заметить, что представленный график был использован при разработке препаратов предыдущего (третьего) поколения.

Любой выход концентраций ионов за пределы представленной на рисунке «пирамиды» может влиять на изменение плазмы крови человека. Следует заметить, что, несомненно, важным для косметических средств ежедневного и длительного использования является соблюдение оптимальных концентраций ионов, близких к идеальным. И особенно важным является соблюдение оптимальных концентраций ионов в процессах, связанных с применением бальнеологических процедур, способных существенно влиять на состав плазмы крови человека.

В составах препаратов нового поколения (см. [5-7]), дополнительно учитываются гендерное отличия составов крови. Оказывается у мужчин и женщин концентрации ингредиентов крови отличаются более чем по тридцати параметрам (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 12). Это обстоятельство послужило основанием для создания следующего (пятого) поколения препаратов для сохранения естественной красоты и здоровья мужчин и женщин.

Опасность модификации концентрации и соотношения ионов в плазме крови иллюстрируется, и достоверно регистрируется в процессе клинико-диагностических исследований [9]. Так, например, было установлено, что при концентрации калия выше 5,6 ммоль/л (гиперкалиемия) исчезают сухожильные рефлексы, возможен паралич дыхательных мышц, а также развитие тахи — и брадикардии, часто возникают аритмии. В свою очередь, гипокалиемия (концентрация ионов калия ниже 3,5 ммоль/л) вызывает слабость, возможен вялый паралич, ухудшается перистальтика кишечника и т.д. С другой стороны, увеличение концентрации натрия выше 169 ммоль/л (гипернатриемия) приводит к общему тяжелому состоянию больных, повышается температура и развивается тахикардия. Состояние гипонатриемии (концентрация ионов натрия ниже 134 ммоль/л) сопровождается развитием апатии, тошнотой, рвотой, тахикардией, гипотензией с потерей сознания.

На состояние организма также неблагоприятно влияют любые отклонения от нормального содержания в плазме крови ионов кальция и магния (гипо- и гиперкальциемия, гипо- и гипермагниемия) [9].

Исключительно в качестве новоявленного парадокса можно привести результаты своеобразного направления в бальнеологии («floating»), когда в специальных кабинах-капсулах в качестве солевой системы применяются растворы английской соли (Гептагидрат сульфата магния MgSO4·7H2O). «Основная функция английской соли во флоат-кабине — поддерживать тело в воде так, чтобы клиент мог без усилий находиться на поверхности, и ваше лицо всегда будет выше уровня водного раствора. Поддерживаемая концентрация соли во флоат -капсуле составляет 30%, что в несколько раз превышает суммарную концентрацию солей в обычной морской воде (см. «The Magnesium Web Site MAGNESIUM ONLINE LIBRARY»). Эти данные указывают на то, что осмотическая активность водного раствора в капсуле составляет примерно 2400 мОсм/л (1219 ммоль/л)! Полученные нами данные (см. выше Правило 2) свидетельствуют о возможности неблагоприятного влияния подобных ванн на состав плазмы крови потребителя. Так в соответствии с [9] гипермагниэмия обуславливает появление сонливости (магнезиальный наркоз). При повышенном (более 1,2 ммоль/л!) содержании магния в крови могут наступить угнетение дыхательного центра, кома, нарушение проводимости миокарда, блокада и остановка сердца. Таким образом, достигаемое   содержание магния в ванне — капсуле практически в 1000 раз (!) превышает норму. При этом, проницаемость кожи, определяемая в основном осмотической активностью солевого раствора, требует особой осторожности и особой внимательности специалистов, проводящих процедуру «флоатинга». Нужно успеть «вынуть потребителя из капсулы» до того, как наступит критический и необратимый (!!!) момент. Полагаю, что рисковать своим здоровьем и жизнью вообще не следует! Согласитесь,  это своеобразное безумие потребителя, основанное на отсутствии элементарных знаний, и аналогичное безумие специалистов-бальнеологов, основанное либо на соответствующей безграмотности, либо на их циничном рыночном стремлении к прибыли. Магнезиальный наркоз – по-видимому, именно этого нам с вами, уважаемые потребители, ещё не хватает для «полноты счастья»!

Правило 6. Не поддавайтесь на провокационные предложения испытывать новые методы воздействия и в тех случаях, когда вам рекомендуют знакомые, которым удалось благополучно их испытать на себе. Пытайтесь понять сами или получить консультацию у специалистов (физиологов, клиницистов), не связанных с подобными «зверскими»  воздействиями.

Питательная ценность косметических и бальнеологических композиций. Микро —  и ультра-микроэлементы

В сборнике [8] сформулированы подходы к определению питательной ценности косметических композиций, из которых следовало, что питательная ценность любой среды, взаимодействующей с клеточными субстанциями кожи человека, определяется наличием таких групп ингредиентов, как:

аминокислоты (низкомолекулярные пептиды);

макроэлементы; микроэлементы; ультра — микроэлементы;

витамины;

глюкоза (углеводы);

гормоны (факторы клеточного роста);

липиды

и внешними воздействиями.

Деление неорганических элементов, представленное в указанном списке ингредиентов, на макро-, микро — и ультра — микроэлементы связано с различиями их содержания в биологических объектах. Действительно, (см., например, [9]) содержание натрия, калия, кальция и магния (макроэлементы) в сыворотке крови человека составляет 3280, 180, 100 и 20 мг/л, соответственно, в то время как концентрация меди, цинка и железа составляет 1,1-1,2 мг/л (микроэлементы). Что же касается других элементов, то их содержание в сыворотке крови оказывается значительно ниже, чем 5х10-2 мг/л (см. ПРИЛОЖЕНИЕ 12)

В прошедшие годы проделана большая работа по выявлению некоторых парадоксальных постулатов «классической косметологии», создано несколько поколений косметических средств и резко расширились научные интересы автора (см. таблицу в ПРИЛОЖЕНИИ 3). В приведенной таблице автор формулирует перечень интересов, малая толика которых была успешно завершена, и их результаты внедрены или внедряются в производство, в отдельных случаях получены опытные образцы, проявившие ожидаемые свойства.

Тропинка к совершенству — методы

 

Ещё раз напомним основные отличия новых препаратов от всех существующих :

— полное отсутствие компонентов, не являющихся необходимыми для комфортного существования и деления клеток,

— строгое соблюдение соответствия концентраций ингредиентов новой продукции  содержанию в плазме крови человека;

— создание отдельных линий препаратов для сохранения красоты и здоровья мужчин и женщин, с учётом гендерных концентрационных различий в плазме крови;

— использование современных способов контроля состояния кожи для проверки эффективности препаратов;

— установление прямых связей между составами новых косметических, бальнеологических и пищевых продуктов с возможностью их использования для профилактики печения некоторых распространённых заболеваний.

Начало исследований по разработке подходов к созданию новых продуктов следует относить к началу 2000-х годов. В 2009 г. наш                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           проект «Эффективные косметические средства против старения и аномальных состояний кожи (целлюлит, стрии и т. д.)», получил высокие оценки экспертов. Предприятие стало победителем конкурса программы «СТАРТ-09» в номинации «Биотехнология для медицины». В июле 2009 г мы стали обладателями Золотого диплома III Сибирской венчурной ярмарки в номинации «Перспективный бизнес».

Основной задачей этого проекта является доказательство преимуществ вновь созданных препаратов по сравнению с аналогичными средствами других фирм.

На первом этапе была использована известная методика биотестирования на клеточных тест-системах.

 

Рис. 6. Результат биотестирования «стандартного» косметического средства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Она основана на определении количества выживших клеток после воздействия экстрактов исследуемых препаратов в стандартных условиях. Для этого один грамм косметического средства экстрагируют органическими растворителями (этиловый спирт и диметилсульфоксид). Выявлены совершенно «фантастические» результаты. Так, экстракты некоторых косметических средств уничтожали клетки практически полностью – отчётливая цитотоксическая активность. Вот вам и «тропинка к совершенству»!  Рассмотрим результаты биотестирования крема для лица ProBiocosmetics (рис. 6).

 

Препараты с такими характеристиками, вне всякого сомнения, не могут повысить комфортность существования клеточных систем кожи, а скорее наоборот. Это, скорее, прямая «дорога к старению».

Из рисунка следует, что количество живых клеток после их выдерживания с экстрактом крема в количестве 1% приводит к гибели клеток на 76%.

В тоже время, экстракт разработанного нами препарата серии НКО-АКС не влияет на жизнеспособность клеток при концентрации более 6%. (Рис. 7)

Подобные графики получены не менее, чем для 70 косметических композиций. Эта методика позволяет сопоставлять (ранжировать) токсичность косметических средств. В ближайшее время результаты будут подготовлены для публикации и направлены в Роспотребнадзор          с предложением официального тотального тестирования косметических средств и исходного сырья для их производства.

 

Рис. 7. Отсутствие цитотоксической активности препарата НКО-АКС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Европа переходит на такие способы тестирования косметических препаратов в ближайшие годы (или уже перешла).

 

Этот рисунок отчётливо свидетельствует о том, что изученный препарат четвёртого поколения даже рядом не находится с препаратом, представленным на предыдущем графике.

 

Кроме этого мы совместно с сотрудниками ООО «Хелс-Сервис» использовали новый метод исследования распределения температуры поверхности кожи.

Ниже приведены результаты тепловизионных исследований лиц добровольцев.

 

Рис. 8. Результаты тепловизионных исследований

 

Объект №1 (57 лет)

До: начала целенаправленной обработки лица активатором НКО-АКС№3

 

 

 

 

 

После обработки лица в течение трех недель (щеки и нос – аппликации НКО-АКС, подбородок – аппликации НКО-АЦН):

 

 

 

Объект №2 (33 года)

До: начала целенаправленной обработки лица активатором НКО-АКС№3

 

 

После обработки лица в течение трех недель (щеки и нос – аппликации НКО-АКС№3)

 

 

Приведенные снимки позволяют полагать, что при использовании косметических средств серии НКО-АКС снижается температурные различия между отдельными участками поверхности лица. В определенной степени, это может свидетельствовать об улучшении снабжения клеточных систем кожи питательными веществами за счет усиления функционирования поверхностной капилярной сети кровеносной системы.

Не так давно аппаратурное оформление регистрации инфракрасных спектров значительно упростилось. Поэтому можно предположить, что в ближайшие годы тепловизионная техника займет надлежащее место в косметических салонах. Исследования продолжаются на десятках добровольцев, включая автора, а также лиц предпенсионного и пенсионного. Вот такие «тропинки» к совершенству  наших лиц нам могут быть доступны.

Учитывая особенности излагаемого материала, который вынужденно будет носить обучающий характер, время от времени автор предполагает фиксировать свои соображения в виде рисунков и графиков, а также неких Правил, удобных для запоминания и ранжирования материала.

Вопросы к разделу 5.

  1. Вы всё ещё верите в обезвоживание кожи под влиянием добавок глицерина к косметическим средствам? Представляются ли вам доводы автора в достаточной степени убедительными?
  2. Удалось ли автору убедить вас в необходимости строго контролировать, и соблюдать допустимые интервалы концентраций макроэлементов в препаратах для сохранения естественной красоты и здоровья человека? Догадывались ли об этом? Знаете ли вы разработчиков или фирмы, которые придерживаются аналогичной концепции?
  3. Ряды относительной цитотоксической активности для клеточных культур различного происхождения. Возможные причины отличий?
  4. Ваше мнение о применении представленных методов биотестирования образцов косметических средств на перевиваемых клеточных культурах?

5.  Является ли понятным для вас тепловизионный метод исследования косметических препаратов?


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *