Ліпідоміка: застосування у косметології

Юлія Гагаріна, хімік-технолог, розробник косметичної продукції (Україна)

Ліпідоміка вивчає клітинні ліпіди у широких масштабах. Це дослідження структури та функцій повного «пакету» ліпідів, які виробляються в конкретній клітині чи організмі, а також їх зв'язки з іншими ліпідами, білками та метаболітами.

Але найцікавіше наука починає відкривати, вивчаючи ліпіди мікрофлори, яка живе у нас. Ось лише деякі приклади свіжих відкриттів.

У розацеа винна мікробна сплячка

На початку 2018 року було опубліковано результати цікавого подвійного сліпого рандомізованого дослідження . Протягом двох тижнів проводили аналіз мікробіоми шкіри обличчя, причому робили його глибоко, щоб знайти (секвенувати) всю послідовність конкретних штамів, а не груп.

Виявилося, що сухість та холод глобально змінюють композицію мікробіома (якісно та кількісно).

Найважливіше, що відкрили роль нового мікроорганізму ( Burrowsia cos , рід Yersinia ) у запуску розацеа

Це грамнегативні палички (до речі, «родичі» бубонної чуми), яких у нормі на поверхні шкіри вкрай мало, тому раніше старі й не такі точні методи пошуку їх не знаходили. Так от, у несприятливих зовнішніх умовах вони просто йдуть у сплячку, буквально зариваючись у шкіру, що викликає запалення.

У цьому ж дослідженні шукали шляхи вирішення проблеми. Виявилося, що ці мікроорганізми реагують на ліпіди поверхні шкіри, які буквально захоплюють їх залишитися на поверхні. Наразі ведуться роботи з пошуку варіантів ліпідів, які зупинятимуть сплячку Burrowsia.

Грамнегативні палички Burrowsia cos, яких у нормі на поверхні шкіри вкрай мало, беруть участь у запуску розацеа. У несприятливих зовнішніх умовах вони йдуть у спічку, буквально зариваючись у шкіру, що викликає запалення

Поки знайшли один такий ліпід – в овечій шерсті. Так, він не дуже приємно пахне, зате така стратегія допомагає людям із розацеа. Приємніші речі продовжують шукати.

Хвороби ясен пов'язані з атеросклерозом

Вже встановилася думка, що відкладення ліпопротеїдів на стінках артерій пов'язане з високим споживанням їжі з холестерином, насиченими та трансжирами. Але як пояснити великий відсоток людей, які вживають таку їжу десятиліттями, однак у них не розвиваються серцево-судинні захворювання?

Дослідники з університету Коннектикуту вважають, що вони вирішили частину загадки. Складний хімічний аналіз дозволив виявити у пацієнтів ліпіди з підписами, відмінними від ліпідів тваринного походження. Молекули мають непарну кількість атомів вуглецю та розгалужені ланцюги (ссавці таке не роблять, це нонсенс). Також вони мають відмінну від людських ліпідів молекулярну вагу. Натомість бактерії ( Bacteroidetes ), які живуть в нормі в ротовій порожнині, – можуть.

«Я називаю їх олійними комашками, тому що вони постійно «линяють» крихітними бульбашками ліпідів, які схожі на грона винограду», – каже Франк Ніколс, пародонтолог, один із дослідників

До чого тут стоматолог? Справа в тому, що команда вивчала бактерії, які провокують запалення ротової порожнини, і завдяки новому обладнанню та технологіям виявила ці ліпіди. Тобто відкрили, що є зв'язок між хворобами ясен та захворюваннями серцево-судинної системи.

Вчені припускають, що відкладення бактеріальних ліпідів йде таким чином: імунні клітини, які спочатку осідають на стінках кровоносних судин і збирають ліпіди, визнають бактеріальні ліпіди чужорідними і подають сигнал тривоги (" у нас тут бактеріальне зараження!" ), З'являється запалення, і на місце Вторгнення повинні прибути ферменти, які можуть переробити ці ліпіди. Але не факт, що вони будуть, а запалення та ліпіди на стінках артерій можуть залишитися. Далі команда заглиблюватиметься у дослідження, щоб довести цю теорію.

Важливість симбіозу мітохондрій

На початку 70-х років минулого століття американський біолог Лінн Маргеліс відкрила важливу річ: ми відбулися як вид тому, що світом править симбіоз. Понад мільярд років тому один тип бактерій з'їв інший. Або спробував. Виживши всередині, видобуток не залишав хижака. Вона перетворила його на свій будинок – вологий, захищений чужою клітинною стінкою, з багатим «столом» поживних речовин. Це співжиття призвело до того, що внутрішня, мала бактерія стала «платити» великій бактерії за «стіл і дах над головою» – почала перетворювати кисень та їжу на енергію. Зрештою, бактерії навіть змінилися для зручності своїми сегментами ДНК і злилися в одну складну клітину. Так з'явився наш спільний предок, який у результаті еволюціонував у багатоклітинну людину. Нащадків бактерії-видобутку ми досі бачимо скрізь: у рослинах це хлоропласти, у собі ми теж носимо нащадків бактерії-мітохондрії. Вони досі зберегли свій власний генний код (ДНК, який близький до бактерій) і, як і раніше, платять нам за зручність життя виробленням енергії (АТФ). І будь-які зміни в ДНК мітохондрій завжди змінюють картину клітинної ДНК. Це все дізналися до 2010 року. Тоді ж з'явився принцип: наші клітинні енергостації потребують посиленої охорони та відновлення. Під нею зараз розуміється антиоксидантний захист, UV-захист та «підкидання палива», щоб станції не зупинялися.

Вітіліго, мітохондріальні поломки та бактерії

Внутрішня мембрана мітохондрій на 15–20% складається із специфічного фосфоліпіду (cardiolipin). І якщо з якоїсь причини його недостатньо, ламається антиоксидантний захист наших «енергетичних станцій»:

• не працює убіхінон (коензим Q10),
• порушується клітинне дихання та робота мелатоніну (він потрібен як співактиватор мітохондріальних антиоксидантів).

Якщо коротко, то робота меланоцитів та мітохондрій пов'язана також щільно, як робота двох взаємопов'язаних судин. Тому застосування в косметології всіх інструментів захисту та відновлення мітохондрій – ефективний інструмент для роботи з вітіліго. На сьогоднішній день добре себе зарекомендували старі компоненти із знову відкритими властивостями – вже згаданий коензим Q10, ніацинамід, ресвератрол, куркума.

Робота меланоцитів та мітохондрій пов'язана. Мало кардіоліпінів або в них є поломки, страждають на меланоцити – з'являється вітіліго. Всі інструменти захисту мітохондрій ефективні по роботі з вітіліго

UVA-захист

Було виявлено, що епідермальні кератиноцити під впливом UVA- та IR-випромінювання стають особливо чутливими до поломок у мітохондріальній ДНК (mtDNA) . Коли порівнювали реакцію захищеної та незахищеної шкіри, то виявилося, що втрата mtDNA у незахищеної шкіри – у 10 разів більша.

Усього два тижні дії сонця (зокрема, UVA) приблизно на 40% виснажує mtDNA в дермі, і це виснаження зберігається не менше 16 місяців

Для захисту шкіри слід використовувати косметику з UV-фільтрами, які закривають UVA-I-спектр (з довжиною хвилі понад 370 нм). З усього різноманіття фільтрів лише небагато захищають у цьому діапазоні променів.

З хімічних фільтрів :

• Butyl Metoxydibenzoylmethane (Avobenzone) - але він дуже фотонестабільний і здатний викликати алергію. Це морально застарілий фільтр, його в сучасних рецептурах прийнято замінювати більш «просунутими» та безпечними фільтрами;
• Diethylamino Hydroxybenzoyl Hexyl Benzoate (торгова назва – Uvinul A Plus);
• Methylene Bis-Benzotriazolyl Tetramethylbutylphenol (торгова назва – Tinosorb M);
• Terephthalylidine Dicamphor Sulfonic Acid (торгова назва - Mexoryl SX).

З фізичних фільтрів :

• Zinc Oxide (хоча у формі наночастинок він не рекомендований у розпилюваних засобах);
• Cerium oxide (також не рекомендований у спреях);
• Titanium Dioxide (слабкий і менш повно закриває спектр променів, тому його треба комбінувати з ZnO).

Бережіть голодні мікроорганізми

Зараз у нашому драматичному сюжеті буде повернення до симбіозу та бактерій.

Ще п'ять років тому складно було подумати, що одна з найважливіших порад у косметології звучатиме так: щоб шкіра була здоровою, треба берегти її «хороший» стафілокок (S. epidermidis)

Бактерії виробляють та накопичують свій стратегічний запас – різні ліпіди. Причому природою влаштовано так, що всі їхні процеси максимально злагоджено працюють у «голодному режимі» – буквально без надлишку поживних речовин. Це для мікрофлори нормально, адже еволюційний шлях був тернистим. Наприклад, якщо в раціоні надлишок швидких вуглеводів (тортики, газування і т. д.), то активно починають розмножуватися гриби та дріжджі, витісняючи роботяг-бактерій з кишечника. Як результат, зайва вага, проблеми із травленням та шкірою. Тому додавання у звичку періодичного обмеження раціону як у кількості калорій, і у кількості вуглеводів корисно позначається на шкірі. Наприклад, у голодний період S . epidermidis активно накопичує ліпіди, причому здебільшого кардіоліпін, той самий, який потрібен для мембрани мітохондрій. Для порівняння інші учасники нашої нормальної мікрофлори – P . a cnes , Malassezia та Corynebacterium – не здатні виробляти свої власні ліпіди. Більше того, їхня кількість у шкірі (при надлишку) самостійно скорочується без застосування антисептиків.

Взяти на олівець

З цих знань народжується нове правило створення косметичних засобів : треба прибирати зі складу всі консерванти та антисептики, які килимовою бомбуванням змітають без розбору і «хороші», і «погані» стафілококи. Ось короткий список того, що бажано усувати :

• Methylisothiazolinone (заборонений в ЄС з 2015 року для незмивних препаратів та вологих серветок), Methylchloroisothiazolinone;
• донори формальдегіду : 2-Bromo-2-Nitropropane-1,3-Diol (Bronopol), 5-Bromo-5-Nitro-1,3-Dioxane, Sodium Hydroxymethyl Glycinate, Benzylhemiformal, Quaternium-15, Dmdm Hydan ), Imidazolidinyl Urea, Diazolidinyl Urea;
• антисептики широкого спектру дії (вже заборонені в США з вересня 2017 року ( FDA): Triclosan, Triclocarban, Phenol, Cloflucarban, Fluorosalan, Hexachlorophene).

Вперше опубліковано в ”Les Nouvelles Esthétiques Україна” №1 (113) 2019