Ludzka skóra jest nieustannie narażona na działanie wewnątrz- i zewnątrzpochodnych czynników starzeniowych (promieniowanie UV, reaktywne formy tlenu, wolne rodniki). Czynniki te wpływają niekorzystnie na tkanki naszego organizmu, ponieważ mają działanie utleniające (oksydacyjne) lub inicjują reakcje utleniania (oksydacji), czyli można je nazwać pro-oksydantami. Skutki ich działania to zarówno przyspieszone starzenie jak i lokalna immunosupresja (spowolnienie działania lub ograniczenie możliwości działania układu odpornościowego, a więc większe ryzyko powstawania słabszych lub silniejszych stanów zapalnych, rozwoju zmian nowotworowych itp.). Oczywiście nie można powiedzieć, że wszystkie reakcje utleniania, które przebiegają w organizmie, są szkodliwe. Reakcje tego typu są niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania organizmu, natomiast nie mogą się one „wyrwać spod kontroli” i zacząć dominować. Dlatego w organizmie, a tym samym w skórze, występuje szereg mechanizmów obronnych ukierunkowanych na zwalczanie wolnych rodników oraz przerywanie reakcji utleniania.
Organizm korzysta z naturalnych przeciwutleniaczy (czyli mówiąc inaczej: antyutleniaczy, antyoksydantów), aktywnych w stosunku do różnych grup wolnych rodników – tokoferoli i tokotrienoli (witaminy E), beta-karotenu i innych karotenoidów (część z nich to tzw. pro-witamina A), kwasu askorbinowego (witaminy C), glutationu, niskocząsteczkowych peptydów zawierających aminokwas histydynę (karnozyny, homokarnozyny i anseryny), kwasów liponowego i moczowego, koenzymu Q i innych związków. Oprócz nich działają systemy enzymatyczne o charakterze antyutleniającym. Najważniejszym z nich jest system oparty na działaniu dysmutazy nadtlenkowej (SOD) i katalazy (CAT).
Kolejnym elementem naturalnych systemów ochronnych w skórze są układy naprawcze – z jednej strony można do nich zaliczyć mechanizmy regulujące syntezę lipidów, pozwalające na uzupełnianie utlenionych składników bariery naskórkowej, z drugiej strony są w niej obecne systemy enzymatyczne naprawiające uszkodzenia w DNA oraz enzymy regenerujące zużyte antyutleniacze.
Niestety naturalne systemy ochronne i naprawcze są niewystarczające, zostały wykształcone w toku ewolucji człowieka. Natura nie miała szans dostosować naszych organizmów do zmieniających się bardzo szybko w ostatnich dziesięcioleciach warunków środowiska związanych z działalnością człowieka. Czynników pro-oksydacyjnych jest po prostu zbyt dużo, żeby organizm mógł sobie z nimi poradzić własnymi siłami. Dodatkowo często sami, np., odżywiając się głównie przetworzoną żywnością z niską zawartością naturalnych przeciwutleniaczy, pogarszamy sytuację. Dlatego niezmiernie ważne jest, zarówno we współczesnej dermatologii jak i kosmetologii, dostarczanie zewnętrzne przeciwutleniaczy, zwłaszcza wtedy, gdy ze skórą dzieje się „coś złego”. Antyoksydanty pełnią zarówno funkcje ochronne, ograniczając szybkość zewnątrzpochodnego starzenia się skóry jak i terapeutyczne, ograniczając bieg stanów zapalnych, tym samym zmniejszając zasięg wtórnych zmian powodowanych przez niekontrolowane reakcje utleniania w tkance. Ich stosowanie jest niezmiernie ważne zwłaszcza w przypadku skłonności do podrażnień i alergii (tzw. cery wrażliwej, atopowego zapalenia skóry), ponieważ chroniąc barierę naskórkową, zmniejszają ryzyko dotarcia czynników drażniących i alergenów do żywych warstw naskórka (a właśnie tam zaczyna się rozwój stanu zapalnego skóry). Terapeutyczne działanie antyoksydantów można zaobserwować również w przypadku np. trądziku (i młodzieńczego i różowatego) oraz łuszczycy, ponieważ są to choroby skóry, w których rozwoju, przebiegające z nadmierną intensywnością procesy zapalne mają duże znaczenie. W przypadku leczenia trądziku stosuje się zresztą środki przeciwbakteryjne (nadtlenek benzoilu), których działanie nasila reakcje utleniania w skórze, dlatego stosowaniu preparatów z nadtlenkiem benzoilu (często nadużywanych przez młodzież) powinno zawsze towarzyszyć stosowanie antyoksydantów (nie zakłócą one działania przeciwbakteryjnego, ale zmniejszą stan zapalny skóry).
Przeciwdziałanie i terapia
Jak już wspomniano wyżej, w codziennej pielęgnacji skóry oraz we wspomaganiu terapii licznych chorób skóry, oprócz filtrów UV i związków ekranujących coraz szerzej stosuje się substancje hamujące reakcje rodnikowe. Ich zadaniem jest zapobieganie powstawaniu i neutralizacja wolnych rodników uszkadzających rozmaite struktury skórne. Mogą one działać zgodnie z dwoma mechanizmami. Pierwszy polega na hamowaniu tworzenia wolnych rodników hydroksylowych odgrywających zasadniczą rolę w reakcjach utleniania. Drugi, znacznie ważniejszy z praktycznego punktu widzenia mechanizm zapobiegania reakcjom rodnikowym w tkankach polega na neutralizowaniu już istniejących wolnych rodników i tzw. tlenu singletowego (bardzo reaktywnej formy tlenu nie będącej wolnym rodnikiem, ale równie niebezpiecznej).
Substancje zdolne do przerwania reakcji łańcuchowej (rozpoczynanej przez wolne rodniki), łatwo tworzące stabilne wolne rodniki (czyli takie, które „nie chcą” już reagować i nie zagrażają tkance) nazywamy zmiataczami (ang. scavenger) wolnych rodników lub inhibitorami reakcji rodnikowych (czyli jest to jedna z podgrup w wielkim zbiorze antyoksydantów). Ze względu na zakres działania są one szeroko wykorzystywane w kosmetykach i preparatach dermatologicznych jako czynniki chroniące skórę przed zewnątrzpochodnymi zmianami starzeniowymi i podrażnieniami oraz jako stabilizatory składników łatwo ulegających rodnikowej autooksydacji.
Inhibitory
Stosowany w preparatach aplikowanych na skórę inhibitor reakcji rodnikowych (antyutleniacz) powinien:
– Łatwo reagować z możliwie szeroką gamą wolnych rodników tworząc łatwo neutralizowany, stabilny, niereaktywny rodnik;
– W miarę możliwości podlegać regeneracji w tkance;
– Łatwo wnikać w skórę, docierać do obszaru działania i w miarę możliwości kumulować się w tym obszarze;
– W reakcji z innymi rodnikami i w wyniku utleniania nie tworzyć substancji drażniących i toksycznych;
– Spełniać warunki toksykologiczne i użytkowe dobrego surowca kosmetycznego i/lub medycznego.
Podstawową cechą dobrego inhibitora jest wysoka reaktywność w stosunku do neutralizowanych rodników. Inhibitor, który reaguje z neutralizowanym rodnikiem zbyt wolno jest nieskuteczny.
Inhibitory reakcji rodnikowych
Każda reakcja rodnikowa ma swoją specyfikę, dlatego wymaga odpowiedniego inhibitora, co jest przyczyną trudności w porównywaniu poszczególnych inhibitorów. Dokonując jakichkolwiek porównań trzeba zawsze podawać jakiego typu ochrony dotyczy badana aktywność. Dlatego widząc np. reklamę mówiącą o „najsilniejszym znanym antyutleniaczu (inhibitorze wolnych rodników, czynniku przeciwstarzeniowym itp.)”, należy zadać sobie (lub autorom reklamy) pytanie: a co on chroni? Nie istnieją bowiem inhibitory uniwersalne, chroniące wszystko przed wszystkim.
Bardzo ważną cechą dobrego inhibitora jest zdolność regeneracji. W przeciwnym przypadku ulega on utlenieniu, co stwarza konieczność ciągłego uzupełniania dla zapewnienia odpowiedniego poziomu ochrony.
W dermatologii i kosmetologii wykorzystuje się przede wszystkim substancje przeciwrodnikowe pochodzenia naturalnego lub ich syntetyczne analogi i pochodne. W większości przypadków są to łatwo przyswajalne produkty roślinne, stanowiące składniki pożywienia, docierające do skóry wraz z innymi składnikami poprzez system włosowatych naczyń krwionośnych. Ze względu na stosunkowo niewielką zawartość w produktach spożywczych i wysokie zagrożenie stresem rodnikowym ich stężenie w skórze jest zbyt niskie, co w pełni uzasadnia uzupełnianie drogą bezpośredniej aplikacji na skórę.
Użycie składników roślinnych jako inhibitorów reakcji rodnikowych jest w pełni uzasadnione – w toku ewolucji rośliny narażone na bezpośrednie działanie promieniowania UV i związany z tym stres rodnikowy wytworzyły szereg substancji chroniących tkanki i przede wszystkim zawarty w nasionach materiał genetyczny przed uszkodzeniami.
Wśród substancji przeciwrodnikowych, stosowanych w codziennej praktyce, największe znaczenie mają związki pochodzenia roślinnego – przede wszystkim witaminy E i C, karotenoidy (prowitamina A) oraz wielofunkcyjne składniki roślinne – flawonoidy.
Witamina E
Określenie „witamina E” odnosi się do grupy związków naturalnych: tokoferoli i tokotrienoli. Najwyższą aktywność biologiczną wykazuje D-α-tokoferol, będący głównym składnikiem naturalnej witaminy E. Pozostałe tokoferole oznacza się kolejnymi literami alfabetu greckiego, np: β-tokoferol, γ-tokoferol itp. Witamina E jest bardzo rozpowszechniona w przyrodzie, występuje w zielonych częściach roślin, w ziarnach zbóż i nasionach roślin oleistych – słonecznika, soi i innych. Największe ilości witaminy E występują w nasionach w fazie intensywnego rozwoju, w okresie kiełkowania (zarodki), np. w zarodkach i kiełkach pszenicy. Spotyka się ją również w świecie zwierzęcym, przede wszystkim w żółtku jaj i niektórych organach (łożysko, wątroba) ssaków.
Działanie przeciwutleniające witaminy E
Dzięki swojej budowie chemicznej tokoferole są doskonałymi inhibitorami wolnych rodników. Ze względu na wysokie powinowactwo do lipidów (fosfolipidów błon komórkowych, wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, ceramidów itp.) witamina E jest doskonałym czynnikiem hamującym rodnikowe utlenianie tych substancji. Wnikanie witaminy E w skórę jest ułatwione dzięki lipofilowości tokoferoli oraz ich powinowactwu do lipidów cementu międzykomórkowego. Po przejściu przez warstwę rogową witamina E szybko przenika do żywych warstw naskórka i dalej do skóry właściwej. Ważną cechą witaminy E, decydującą o jej szczególnej wartości w ochronie skóry, jest zdolność do wbudowywania się w struktury błony komórkowej i lipidów cementu międzykomórkowego. Dzięki takiemu umiejscowieniu witamina E po dotarciu do struktur skórnych jest obecna w punktach szczególnie narażonych na utlenianie.
Witamina E przerywa łańcuchowe reakcje rodnikowe w skórze – łatwo wchodzi w reakcje z wolnymi rodnikami, lecz nie ulega przekształceniu w kolejny reaktywny rodnik. Produktem reakcji tokoferolu z wolnym rodnikiem jest stabilna, niegroźna dla innych cząsteczek rodnikowa forma witaminy E (rodnik tokoferylowy). Rodnik witaminy E może rozłożyć się do zupełnie neutralnych, nieszkodliwych związków chemicznych, może również zostać zregenerowany i przekształcić się z powrotem w aktywną przeciwrodnikowo cząsteczkę witaminy. Ten ostatni proces wymaga obecności witaminy C, z tego względu często stosuje się obok siebie witaminy C i E.
Zapotrzebowanie skóry na witaminę E jest w warunkach oksydacyjnego stresu bardzo duże, co przy fizjologicznych ograniczeniach transportu powoduje, że często ich ilość jest niewystarczająca. Dzięki doskonałym zdolnościom penetracyjnym zarówno tokoferole jak i tokotrienole wprowadzane na skórę w preparatach kosmetycznych są łatwo przyswajalne, co stawia je w pierwszym szeregu substancji aktywnych stosowanych we współczesnej kosmetyce codziennej i w dermatologii.
Jako surowiec kosmetyczny stosowane są zarówno wolne tokoferole jak i ich pochodne – estry. Jedną z przyczyn wprowadzenia estrów tokoferolu do użycia jest ograniczona trwałość wolnego tokoferolu w warunkach silnej ekspozycji na promieniowanie UV. Pierwotnie estry, takie jak octan tokoferylu, znalazły więc zastosowanie w kosmetykach plażowych. Okazało się, że wprowadzenie estrów pozwala też na modyfikację własności sensorycznych (mniejsze tłuszczenie form zawierających ester w porównaniu z tokoferolem) oraz modyfikację zakresu działania (np. efektywniejsza ochrona naczyń krwionośnych w przypadku nikotynianu tokoferylu czy lepsza ochrona bariery naskórkowej w przypadku linolanu tokoferylu).
Witamina C
Witamina C (kwas askorbinowy, kwas askorbowy) jest związkiem rozpuszczalnym w wodzie, dlatego jej działanie antyoksydacyjne w skórze obserwuje się przede wszystkim w obszarach wodnych i na granicy faz pomiędzy wodą i lipidami. Witamina C zapobiega utlenianiu substancji, które tylko w niewielkim stopniu mogą być chronione przez rozpuszczalne w tłuszczach antyoksydanty takie jak karotenoidy lub witamina E.
Witamina C po zneutralizowaniu wolnego rodnika przekształca się w stosunkowo stabilny kwas dehydroaskorbowy, który z kolei w procesach redukcji jest przekształcany przez enzymy skórne z powrotem w pełnowartościową witaminę C. Dzięki temu działanie antyutleniające witaminy C jest niezwykle efektywne, ponieważ jest prawie w całości regenerowana. Proces ten jest w pełni wykorzystywany dopiero przy wspólnym działaniu antyutleniającym mieszaniny witaminy C z tokoferolami (witaminą E). Niezależnie od tego, witamina C wykazuje specyficzne działanie przeciwzapalne wynikające z hamowania wydzielania prozapalnych cytokin w naskórku.
Wolny kwas askorbowy bardzo słabo wnika w warstwę rogową naskórka. Jest ponadto związkiem nietrwałym, łatwo ulegającym utlenieniu. Dlatego w preparatach aplikowanych zewnętrznie stosuje się go w formie trwalszych pochodnych – lipofilowych, dobrze wnikających w naskórek, takich jak np. palmityniany askorbylu, oraz hydrofilowych, słabiej wnikających, odpornych na utlenianie soli fosforanów askorbylu. Inną skuteczną metodą jest stosowanie witaminy C zamkniętej w liposomach.
Flawonoidy
Flawonoidy są jedną z najbardziej rozbudowanych grup roślinnych substancji czynnych, obejmującą ponad 5000 zidentyfikowanych związków chemicznych o bardzo zróżnicowanym i ciągle jeszcze mało poznanym działaniu biologicznym. Flawonoidy wychwytują w skórze wolne rodniki i aktywne formy tlenu, wykazują poza tym szereg innych działań – wpływają na mechanizmy powstawania stanów zapalnych, naczynia włosowate, układy regulacyjne, systemy przekaźnictwa sygnałów, mogą oddziaływać z receptorami estrogenowymi. Najwyższą aktywność antyutleniającą mają katechiny z zielonej herbaty, flawonole z pestek, skórek i liści winogron oraz flawonoidy sosny śródziemnomorskiej (pyknogenole). W wielu roślinach działanie przeciwrodnikowe flawonoidów jest „maskowane” obecnością innych związków aktywnych dermatologicznie, dotyczy to np. ekstraktów z lipy, nagietka, malwy i innych roślin kosmetycznych.
Flawonoidy przyspieszają odnowę tkankową i pomagają w regeneracji uszkodzeń powodowanych reakcjami rodnikowego utleniania. Wiele efektów stosowania preparatów z flawonoidami wynika z działania pośredniego – przykładowo aktywność przeciwzapalna jest między innymi skutkiem przerywania reakcji utleniania prowadzących do zniszczenia błon komórkowych i uwalniania mediatorów stanów zapalnych, a więc wiąże się z działaniem antyoksydacyjnym.
Karotenoidy
Karotenoidy stanowiące grupę ponad 600 naturalnych związków są doskonałymi antyutleniaczami – mają silne działanie przeciwrodnikowe i zdolność neutralizowania tzw. tlenu singletowego – jednego z egzogennych czynników oksydacyjnych zaliczanych do tzw. reaktywnych form tlenu.
Karotenoidy to duża grupa naturalnych lipofilowych barwników syntezowanych przez rośliny i mikroorganizmy, szeroko rozpowszechnionych w naturze. Najbardziej znanym, szeroko stosowanym w kosmetykach i suplementach diety, reprezentantem karotenoidów jest β-karoten, pomarańczowy barwnik, który w żywych tkankach jest częściowo utleniany do retinalu, stanowi więc źródło witaminy A. Dzięki istnieniu mechanizmów ograniczających tę przemianę jego stosowanie jest bezpieczne. Hamuje on reakcje rodnikowe bez jakiegokolwiek uszczerbku dla komórek i tkanek. Szereg badań dowodzi, że żadne inne antyoksydanty nie neutralizują tlenu singletowego w stopniu takim jak β-karoten.
Obok szeroko stosowanego od dawna β-karotenu coraz częściej wykorzystuje się likopen oraz luteinę i zeaksantynę. Związki te są bardzo skuteczne w leczeniu uszkodzeń i podrażnień skóry powodowanych przez promieniowanie elektromagnetyczne, wykazują doskonałą specyficzną aktywność przeciwrodnikową, są również unikatowymi inhibitorami tlenu singletowego. Podstawową wadą ograniczającą ich szersze stosowanie jest intensywne zabarwienie, praktycznie niemożliwe do zamaskowania w produktach rynkowych. Wbrew ogólnej opinii, karotenoidy stosowane zewnętrznie praktycznie nie barwią skóry. Wady tej nie mają tzw. „bezbarwne karotenoidy” fitoen i fitofluen. Związki te obok działania przeciwrodnikowego wykazują również aktywność przeciwzapalną i podobnie jak inne karotenoidy kumulują się w tkance naskórka.
Oprócz witamin E, C, flawonoidów oraz karotenoidów w preparatach kosmetycznych wykorzystuje się jeszcze inne substancje przeciwrodnikowe takie jak koenzym Q, kwas liponowy i inne, jednak w porównaniu z wcześniej wymienionymi substancjami ich znaczenie jest znacznie mniejsze.
Dr n. med. inż. Katarzyna Pytkowska, Prof. nadzw. dr inż. Jacek Arct,
Wyższa Szkoła Zawodowa Kosmetyki i Pielęgnacji Zdrowia, Warszawa
Dermatologia i Uroda Jesień-Zima 2016
