Пептиды: произведение высокого биотехнического искусства

Еще 40 лет назад технология получения пептидов была, но широкого распространения в косметологии они не получали. По одной простой причине — дорого и хлопотно производить. Тогда новые пептидные ингредиенты появлялись с частотой один в год. К концу текущего десятилетия в год появляется уже более 20 новых пептидных композиций. На сегодня все изменилось, доработалось, удешевилось и пептиды, что называется, «в тренде». И, с моей точки зрения, ближайшие лет 15 интерес к ним будет только увеличиваться. За что такая честь — давайте и поговорим.

Из досье

Портрет. Биологически активные пептиды представляют собой последовательности из более простых «кирпичиков» — аминокислот. К пептидам относят цепочки из 2…50 аминокислот. Если больше — то это уже считается «малым белком». Все разнообразие пептидов можно свести в группы по свойствам, которые они имеют.

Роль в организме

В зависимости от того, какие аминокислоты идут друг за другом, пептиды выполняют ряд функций:

• передача сигналов;
• торможение работы ферментов (энзим-ингибирующая);
• нарушает передачу нервного импульса, а-ля ботокс (нейротрансмиттер-ингибирующая);
• транспортная функция.

Конкретно в коже пептиды «включают» синтез коллагена, эластина и меланина (пигмент кожи, волос, глаз), а также (важное!) имеют широкую антимикробную активность. Антимикробные пептиды (в англоязычной аббревиатуре — AMPs) связаны как с процессом буквального заживления кожи, так и такими кожными заболеваниями, как псориаз, угревая сыпь, атопический дерматит.

Синтез и биодоступность. Природные пептиды вырабатываются в коже путем расщепления более больших белковых молекул, которые есть в эпидермисе и дерме. Полученные таким образом фрагменты белков внеклеточного матрикса (например, коллаген, фибронектин и т. д.) выполняют регуляторную функцию, попеременно стимулируя и тормозя синтез этих самых «больших» белков. Если же говорить о синтезированных пептидах (произведении «высокой биоинженерной мысли»), то они имитируют все естественные процессы.

Местное применение. «Засунуть» через роговый слой что-то белковое — крайне сложно. Даже такую маленькую вещь, как пептид — и все из-за их «любви» к воде (гидрофильности). Чтобы «протиснуться» через кожный барьер, химикам приходится идти на хитрости. Во-первых, стараются делать короткие цепочки пептидов (до 30 фрагментов) — это облегчает прохождение. Во-вторых, «скрещивают» пептиды и кусочки липидов (получаются в итоге олигопептиды). Такая модифицированная форма пептида представляет собой уже серьезное оружие и облегчает попадание активного содержимого в эпидермис и дерму, но — без транспорта в кровоток. Другие стратегии для усиления проникновения пептидов — это электропорация (когда создаются с помощью электричества поры в липидных слоях); фонофорез (применяют звуковые волны) и микродермабразия.

Меры безопасности. Нужно внимательно подходить к сочетаемости пептидов и других компонентов ухода. Было проведено одно исследование, когда с помощью точного аналитического оборудования определяли концентрацию сигнального олигопептида Matrixyl® в шести различных косметических препаратах. Оказалось, что со временем содержание пептида колебалось от 99,9% до 23,5% от первоначального значения [5]. К сожалению, эксперимент не учитывал детали составов. Впрочем, это не помешает сделать предостережение: аккуратно сочетать различные марки косметики, если в ней есть пептиды. Вероятно, что наиболее безопасным будет пользоваться только одной маркой, т. к. разработчики проверяют совместимость компонентов внутри нее.

С точки зрения аллергий — да, такая реакция возможна, но незначительно. Особенно в зоне риска — длинные пептидные цепочки.

Пептиды: солнце, рак и либидо

Одна из точек приложения пептидов — это фотозащита. В коже естественную функцию солнцезащитного крема выполняет пигмент меланин. Для того чтобы он выработался, специальный гормон (меланокортин, alpha-MSH) садится как «ключ в замок» на поверхность меланоцитов (клеток в коже, которые, собственно, за выработку красящего пигмента — меланина — и отвечают).

Фото 1

В Университете Аризоны в конце 90-х прошлого столетия работали над средством защиты от рака кожи. И тогда же обнаружили, что натуральный гормон крайне нестабилен (быстро теряет свои свойства). Поэтому его немного модифицировали и так родился синтетический аналог — пептид (His-D-Phe-Arg-Trp-alpha-MSH), который примерно в 1000 раз мощней и стабильней своего природного аналога. Позднее он получил торговое название Melanotan-II и был запатентован [6]. Как результат — можно не только защищать кожу от UV-разрушения, но и корректировать проблемы пигментации (фото 1). Позднее, в ходе проведения тестирования на людях, было установлено интересное побочное действие этого пептида: у мужчин через 2 часа после укола возрастает эректильная функция. В дальнейшем производитель на основе этого пептида создал модификацию (Bremelanotide).

Для получения эффекта загара или устранения веснушек пептид нужно вводить подкожно не менее 5 раз (препарат продают шприцами-дозами). По данным норвежцев, в 2010 г. у них в год продавалось около 10.000 доз этого пептида — вот как сильна страсть белокожих людей к загару, который, причем, не является безопасным. На данный момент препарат не имеет официальной регистрации в Великобритании, США, ЕС и Австралии. Исследователи Ливерпульского университета Джона Мура предполагают, что использование Melanotan может привезти к нарушениям работы иммунной и сердечнососудистой системы [7].

Пептиды: лицо как предмет искусства

Было установлено, что пептидный фрагмент проколлагена I способен стимулировать выработку «молодых белков» коллагена I и III, фибронектина (эксперимент проводили Katayama K, Seyer JM на клеточных культурах в далеком 1991-м). Чуть позже, в 1993-м они синтезировали пептид с минимальной последовательностью аминокислот из проколлагена I, который позже получит торговое название Matrixyl.

Эффект от этого синтетического олигопептида на фотостарение кожи оценивали в двойном слепом, плацебоконтролируемом исследовании [8]. Девяносто три женщины в возрасте 35-55 лет применяли на разные стороны лица увлажняющий крем и крем с олигопептидом в концентрации 3%. Эксперимент длился 12 недель. Компьютерный анализ изображения показал, что крем с олигопептидом Matrixyl не вызывает раздражение кожи и явно уменьшает глубину и размер морщин по сравнению с плацебо (фото 2).

Фото 2

Еще один синтетический пептид GEKG (Glycine-Glutamate-Lysine-Glycine) оценивали по способности влиять на производство белков внеклеточного матрикса в условиях in vivo и in vitro [9]. В условиях пробирки было доказано, что GEKG значительно ускоряет синтез «молодых белков», гиалуроновой кислоты и фибронектина. Эти выводы подтверждались слепым плацебо контролируемым исследованием на 60 добровольцах (средний возраст 48,2 лет) (фото 3). После 8 недель двукратного применения шероховатость, неровность кожи были значительно меньше, упругость и глубина морщин также изменились в лучшую сторону.

Фото 3.

Пептидный «паровоз»

Свежая интересная работа по доставке «тяжелых» молекул гиалуроновой кислоты (размер 200-325 кДА) была проведена в США (Chen , Gupta Anselmo, Muraski, 2014). Для этого использовали специальный конъюгированный («сшитый») пептид с фосфолипидами. Именно этот «паровозик» протаскивает сквозь роговый слой тяжелую молекулу гиалуроновой кислоты. Опыты in vivo на мышах показали, что после применения средства концентрация ГК локально в коже была в 1000 раз больше, чем в плазме крови, что подтверждает высочайшую степень проникновения высокомолекулярной гиалуроновой кислоты. Опыты in vitro на клеточных культурах дали еще одну цифру: пептидная система доставки повышает уровень проникновения гиалуроновой кислоты в 7 раз.

Пептиды-воины

Применение в косметологии: обеззараживание и заживление ран. Фрагмент пептидной цепи коллагена, который соединен с медью (GHK-Cu), показал себя как прекрасный восстановитель кожи широкого профиля. Все потому, что медь является кофактором для фермента, который участвует в синтезе коллагена и сильнейшего клеточного антиоксиданта супероксиддисмутазы (СОД). Именно потому происходит быстрое снятие воспаления и заживление тканей [10].

«Штопальщики ран». Компания KAIST в апреле 2014 года представила антимикробные пептиды под названием SHAP-19. Как показали исследования, он проявляет сильные антисептические свойства против патогенных микроорганизмов, в т. ч. и кокковой флоры. Также он в 2 раза увеличивает скорость закрытия раны. Далее его планируют выпускать в качестве ранозаживляющего средства широкого спектра действия.

Фармацевтический фаворит

В 2010 году 60 утвержденных пептидных фармсубстанций генерировали годовой объем продаж $13 млрд. И хотя сама по себе это огромная цифра, но это всего около 1,5% от всех продаж лекарственных препаратов. Есть около 140 пептидных кандидатов на лекарство — на клинических испытаниях и около 500-600 — на доклинических. Когда они закончатся, пептиды станут одним из самых быстрорастущих направлений в фармацевтике [11].

Пептиды-гемостатики. В апреле 2014 г в Сан-Диего (США) прошла конференция по проблемам производства и изучения олигонуклеидов и пептидов. Компания Haemostatix ​​Ltd представила новое поколение гемостатика PeproStat™, который уже перешел на стадию доклинического исследования. Этот препарат состоит из пентапептида, который «сшит» с рекомбинированым альбумином, его основная задача — останавливать кровотечения во время операций. Что интересно, так это минимальный размер пептида — всего 90 кДА. Для сравнения, вес гиалуроновой кислоты, которая выделена из пуповины ребенка — 2500 кДА. Это делает готовый препарат очень «проворным» и активным.

Альтернатива антибиотикам. Одно из самых перспективных направлений — альтернатива антибиотикам. Антимикробные пептиды — это крошечные части белка, которые являются частью иммунной системы организма. Их прямая работа — убивать «плохие» бактерии. Ранее считалось, что пептиды работают как «молекулярные мечи», которые буквально пробивают отверстия в клеточной мембране, чтобы удалить оттуда чужаков. Но эксперименты с использованием живых бактерий показали, что антимикробные пептиды гораздо меньше мембранных пор и потому они просто «просачиваются» через нее, не нарушая саму стенку [11]. Это напоминает то, как человек движется в плотной толпе, раздвигая себе плечом дорогу. После того, как пептид нарушает стенку бактерии, ее клетка умирает и буквально «вытекает». Далее клетки-чистильщики иммунной системы «съедают» осколки чужака. Собственные клетки организма при этом не повреждаются. Данное открытие хорошо тем, что болезнетворные бактерии не ожидают «удара» (насильственного разрушения своих стенок, как в случае с классическими антибиотиками). Потому эффекта привыкания от такого лечения нет. Надо отметить, что разработка таких терапевтических пептидов, скорее всего, и дальше будет связана с нечеловеческим исходным материалов. В описанном эксперименте, например, использовались пептиды пчелиного яда.

Вместо послесловия

Мишель Фуко как-то спрашивал: «Почему не может жизнь каждого человека стать произведением искусства? Почему лампа или дом — будут арт-объектом, но не жизнь человека?». Делая его перефраз, хочется спросить: а разве лицо не может быть предметом искусства? Ведь лицо с красиво «смытыми» признаками старения — это уже готовый повод для восхищения. Главное в работе с ними — помнить несколько важных моментов:

• пептиды могут терять свою активность под воздействием других активных компонентов, потому «смешивать» разные торговые марки не стоит;
• пептиды любят терпеливых — для получения убедительных результатов, следует соблюдать системность применения и частоту (от 12 недель и более);
• чередовать различные пептиды можно и нужно, это даст эффект синергизма;
• не боятся экспериментов — каждый год на рынок поступают новые варианты пептидов с улучшенными свойствами, потому не стоит бояться пробовать новое.

Список литературы:

1. Reddy B, Jow T, Hantash BM. Bioactive oligopeptides in dermatology: Part I. / Exp Dermatol. 2012 Aug; 21(8):563-8.
2. Reddy B, Jow T, Hantash BM. Bioactive oligopeptides in dermatology: Part II. / Exp Dermatol. 2012 Aug; 21(8):569-75
3. Nakatsuji T, Gallo RL. Antimicrobial peptides: old molecules with new ideas. / J Invest Dermatol. 2012 Mar; 132(3 Pt 2):887-95.
4. Lai Y, Gallo RL. AMPed up immunity: how antimicrobial peptides have multiple roles in immune defense. / Trends Immunol. 2009 Mar; 30(3):131-41.
5. Chirita RI, Chaimbault P, Archambault JC, Robert I, Elfakir C. Development of a LC-MS/MS method to monitor palmitoyl peptides content in anti-wrinkle cosmetics. Anal Chim Acta. 2009 May 8; 641(1-2):95-100
6. Competitive Technologies Licenses Additional Patent to Melanotan Corporation, Receives Additional Shares of Epitan. Business Wire. 2005-07-26.
7. Risky tan jab warnings 'ignored' (http://news.bbc.co.uk/2/hi/health/7895366.stm). BBC. 2009-02-18.
8. Robinson LR, Fitzgerald NC, Doughty DG, Dawes NC, Berge CA, Bissett DL. Topical palmitoyl pentapeptide provides improvement in photoaged human facial skin. Int J Cosmet Sci. 2005 Jun; 27(3):155-60
9. Farwick M, Grether-Beck S, Marini A, Maczkiewitz U, Lange J, Köhler T, Lersch P, Falla T, Felsner I, Brenden H, Jaenicke T, Franke S, Krutmann J. Bioactive tetrapeptide GEKG boosts extracellular matrix formation: in vitro and in vivo molecular and clinical proof. Exp Dermatol. 2011 Jul; 20(7):602-4.
10. Pickart L, Margolina A. GHK–Copper Peptide in Skin Remodeling and anti-aging. SOFW Journal. (2010)
11. The Future of Peptide Development in the Pharmaceutical Industry Rodney Lax, Ph.D., Senior Director of Business Development North America, PolyPeptide Group
12. Gee, M.L. et al. Imaging the action of antimicrobial peptides on living bacterial cells. Sci. Rep. 3, 1557; DOI:10.1038/srep01557 (2013).

Данная статья является частью спецпроекта "ПЕПТИДЫ"

Ознакомится со всеми статьями данной темы вы можете:

СПЕЦПРОЕКТ. ПЕПТИДЫ

Впервые опубликовано: журнал «Косметолог» №5 , 2014 г.