Пептиди: витвір високого біотехнічного мистецтва

Ще 40 років тому технологія отримання пептидів була, але широкого поширення у косметології вони не набували. З однієї простої причини – дорого і клопітно робити. Тоді нові пептидні інгредієнти з'являлися із частотою один на рік. До кінця поточного десятиліття на рік з'являється вже понад 20 нових пептидних композицій. На сьогодні все змінилося, доопрацювалося, здешевіло і пептиди, що називається, «в тренді». І, на мій погляд, найближчі років 15 інтерес до них тільки збільшуватиметься. За що така честь — давайте й поговоримо.

Із досьє

Портрет. Біологічно активні пептиди є послідовністю з більш простих «цеглинок» — амінокислот. До пептидів відносять ланцюжки з 2-50 амінокислот. Якщо більше — це вже вважається «малим білком». Всі різноманітність пептидів можна звести до груп за властивостями, які вони мають.

Роль в організмі

Залежно від того, які амінокислоти йдуть одна за одною, пептиди виконують низку функцій:

• передача сигналів;
• гальмування роботи ферментів (ензим-інгібуюча);
• порушує передачу нервового імпульсу, а-ля ботокс (нейротрансмітер-інгібуюча);
• транспортна функція.

Саме у шкірі пептиди «вмикають» синтез колагену, еластину і меланіну (пігмент шкіри, волосся, очей) і навіть (важливе!) мають широку антимікробну активність. Антимікробні пептиди (в англомовній абревіатурі — AMPs) пов'язані як із процесом буквального загоєння шкіри, так і з такими шкірними захворюваннями, як псоріаз, вугровий висип, атопічний дерматит.

Синтез та біодоступність. Природні пептиди виробляються в шкірі шляхом розщеплення більших білкових молекул, які є в епідермісі та дермі. Отримані таким чином фрагменти білків позаклітинного матриксу (наприклад, колаген, фібронектин тощо) виконують регуляторну функцію, поперемінно стимулюючи і гальмуючи синтез цих найбільших білків. Якщо ж говорити про синтезовані пептиди (твори «високої біоінженерної думки»), то вони імітують усі природні процеси.

Місцеве застосування. «Засунути» через роговий шар щось білкове — дуже складно. Навіть таку маленьку річ, як пептид — і все через їхню любов до води (гідрофільності). Щоб «протиснутися» через бар'єр, хімікам доводиться йти на хитрощі. По-перше, намагаються робити короткі ланцюжки пептидів (до 30 фрагментів) — це полегшує проходження. По-друге, «схрещують» пептиди та шматочки ліпідів (виходять в результаті олігопептиди). Така модифікована форма пептиду є вже серйозною зброєю і полегшує потрапляння активного вмісту в епідерміс і дерму, але без транспорту в кровотік. Інші стратегії посилення проникнення пептидів — це електропорація (коли створюються з допомогою електрики пори в ліпідних шарах); фонофорез (застосовують звукові хвилі) та мікродермабразія.

Заходи безпеки. Потрібно уважно підходити до поєднання пептидів та інших компонентів догляду. Було проведено одне дослідження, коли за допомогою точного аналітичного обладнання визначали концентрацію сигнального олігопептиду Matrixyl у шести різних косметичних препаратах. Виявилося, що з часом вміст пептиду коливався від 99,9 до 23,5% від початкового значення [5]. На жаль, експеримент не враховував деталі складів. Втім, це не завадить зробити пересторогу: акуратно поєднувати різні марки косметики, якщо в ній є пептиди. Імовірно, що найбезпечнішим буде користуватися лише однією маркою, тому що розробники перевіряють сумісність компонентів усередині неї.

З погляду алергій — так, така реакція можлива, але незначно. Особливо в зоні ризику — довгі пептидні ланцюжки.

Пептиди: сонце, рак та лібідо

Одна з точок програми пептидів — це фотозахист. У шкірі природну функцію сонцезахисного крему виконує пігмент меланін. Для того щоб він виробився, спеціальний гормон (меланокортин, alpha-MSH) сідає як «ключ у замок» на поверхню меланоцитів (клітин у шкірі, які, власне, за вироблення пігменту, що фарбує, — меланіну — і відповідають).

Фото 1

В Університеті Арізони наприкінці 90-х років минулого століття працювали над засобом захисту від раку шкіри. І тоді виявили, що натуральний гормон вкрай нестабільний (швидко втрачає свої властивості). Тому його трохи модифікували, і так народився синтетичний аналог — пептид (His-D-Phe-Arg-Trp-alpha-MSH), який приблизно в 1000 разів потужніший і стабільніший за свій природний аналог. Пізніше він отримав торгову назву Melanotan-II і був запатентований [6]. Як результат — можна не лише захищати шкіру від UV-руйнування, а й коригувати проблеми пігментації (фото 1). Пізніше, під час проведення тестування на людях, було встановлено цікаву побічну дію цього пептиду: у чоловіків через 2 години після уколу зростає еректильна функція. Надалі виробник з урахуванням цього пептиду створив модифікацію (Bremelanotide).

Для отримання ефекту засмаги або усунення ластовиння пептид потрібно вводити підшкірно не менше 5 разів (препарат продають шприцами-дозами). За даними норвежців, у 2010 році у них на рік продавалося близько 10.000 доз цього пептиду — ось як сильна пристрасть білошкірих людей до засмаги, яка до того ж не є безпечною. На сьогодні препарат не має офіційної реєстрації у Великій Британії, США, ЄС та Австралії. Дослідники Ліверпульського університету Джона Мура припускають, що використання Melanotan може привезти до порушень роботи імунної та серцево-судинної системи [7].

Пептиди: обличчя як предмет мистецтва

Було встановлено, що пептидний фрагмент проколагену I здатний стимулювати вироблення «молодих білків» колагену I та III, фібронектину (експеримент проводили Katayama K, Seyer JM на клітинних культурах далекого 1991-го). Трохи пізніше, 1993-го, вони синтезували пептид з мінімальною послідовністю амінокислот з проколагену I, який пізніше отримає торгову назву Matrixyl.

Ефект від цього синтетичного олігопептиду на фотостаріння шкіри оцінювали у подвійному сліпому, плацебоконтрольованому дослідженні [8]. Дев'яносто три жінки віком 35-55 років застосовували на різні сторони обличчя зволожувальний крем та крем з олігопептидом у концентрації 3%. Експеримент тривав 12 тижнів. Комп'ютерний аналіз зображення показав, що крем з олігопептидом Matrixyl не спричиняє подразнення шкіри та явно зменшує глибину та розмір зморшок порівняно з плацебо (фото 2).

Фото 2

Ще один синтетичний пептид GEKG (Glycine-Glutamate-Lysine-Glycine) оцінювали за здатністю впливати на виробництво білків позаклітинного матриксу в умовах in vivo та in vitro [9]. В умовах пробірки було доведено, що GEKG значно прискорює синтез «молодих білків», гіалуронової кислоти та фібронектину. Ці висновки підтверджувалися сліпим плацебо контрольованим дослідженням на 60 добровольцях (середній вік 48,2 років) (фото 3). Після 8 тижнів дворазового застосування шорсткість, нерівність шкіри були значно меншими, пружність і глибина зморшок також змінилися на краще.

Фото 3

Пептидний «паровоз»

Свіжа цікава робота з доставки «важких» молекул гіалуронової кислоти (розмір 200-325 кДА) була проведена в США (Chen, Gupta Anselmo, Muraski, 2014). Для цього використовували спеціальний кон'югований (зшитий) пептид з фосфоліпідами. Саме цей «паровозик» протягує крізь роговий шар важку молекулу гіалуронової кислоти. Досліди in vivo на мишах показали, що після застосування засобу концентрація ГК локально в шкірі була в 1000 разів більша, ніж у плазмі крові, що підтверджує високий рівень проникнення високомолекулярної гіалуронової кислоти. Досліди in vitro на клітинних культурах дали ще одну цифру: пептидна система доставки підвищує рівень проникнення гіалуронової кислоти у 7 разів.

Пептиди-воїни

Застосування в косметології: знезараження та загоєння ран. Фрагмент пептидного ланцюга колагену, з'єднаний з міддю (GHK-Cu), показав себе як чудовий відновник шкіри широкого профілю. Все тому, що мідь є кофактором для ферменту, який бере участь у синтезі колагену та найсильнішого клітинного антиоксиданту супероксиддисмутази (СОД). Саме тому відбувається швидке зняття запалення та загоєння тканин [10].

«Штопальники ран». Компанія KAIST у квітні 2014 року представила антимікробні пептиди під назвою SHAP-19. Як показали дослідження, він виявляє сильні антисептичні властивості проти патогенних мікроорганізмів, у тому числі й кокової флори. Також він вдвічі збільшує швидкість закриття рани. Далі його планують випускати як ранозагоювальний засіб широкого спектра дії.

Фармацевтичний фаворит

У 2010 році 60 затверджених пептидних фармсубстанцій генерували річний обсяг продажів $13 млрд. І хоча сама по собі це величезна цифра, це всього близько 1,5% від усіх продажів лікарських препаратів. Є близько 140 пептидних кандидатів на ліки — на клінічних випробуваннях та близько 500-600 — на доклінічних. Коли вони закінчаться, пептиди стануть одним із найшвидше зростаючих напрямів у фармацевтиці [11].

Пептиди-гемостатики. У квітні 2014 року в Сан-Дієго (США) пройшла конференція з проблем виробництва та вивчення олігонуклеїдів та пептидів. Компанія Haemostatix ​​Ltd представила нове покоління гемостатика PeproStat™, який вже перейшов на стадію доклінічного дослідження. Цей препарат складається з пентапептиду, який «пошитий» із рекомбінованим альбуміном, його основне завдання — зупиняти кровотечі під час операцій. Що цікаво, то це мінімальний розмір пептиду — всього 90 кДА. Для порівняння, вага гіалуронової кислоти, яка виділена з пуповини дитини, — 2500 кДА. Це робить готовий препарат дуже «швидким» та активним.

Альтернатива антибіотиків. Один із найперспективніших напрямів — альтернатива антибіотикам. Антимікробні пептиди — це крихітні частини білка, які є частиною імунної системи організму. Їхня пряма робота — вбивати «погані» бактерії. Раніше вважалося, що пептиди працюють як «молекулярні мечі», які буквально пробивають отвори в клітинній мембрані, щоб видалити звідти чужинців. Але експерименти з використанням живих бактерій показали, що антимікробні пептиди набагато менші від мембранних пор, і тому вони просто «просочуються» через неї, не порушуючи саму стінку [11]. Це нагадує те, як людина рухається в щільній юрбі, розсовуючи собі плечем дорогу. Після того як пептид порушує стінку бактерії, її клітина вмирає та буквально «витікає». Далі клітини-чистильники імунної системи «з'їдають» уламки чужинця. Власні клітини організму при цьому не пошкоджуються. Це відкриття добре тим, що хвороботворні бактерії не чекають на «удару» (насильницького руйнування своїх стінок, як у випадку з класичними антибіотиками). Тому ефекту звикання від такого лікування немає. Слід зазначити, що розробка таких терапевтичних пептидів, швидше за все, і далі буде пов'язана з нелюдським вихідним матеріалом. В описаному експерименті, наприклад, використовувалися пептиди бджолиної отрути.

Замість післямови

Мішель Фуко якось питав: «Чому не може життя кожної людини стати витвором мистецтва? Чому лампа чи будинок будуть арт-об'єктом, але не життя людини?» Роблячи його перефраз, хочеться запитати: а хіба обличчя не може бути предметом мистецтва? Адже обличчя з гарно «змитими» ознаками старіння — це вже готовий привід для милування. Головне в роботі з ними — пам'ятати кілька важливих моментів:

• пептиди можуть втрачати свою активність під впливом інших активних компонентів, тому змішувати різні торгові марки не варто;
• пептиди люблять терплячих — для отримання переконливих результатів слід дотримуватися системності застосування та частоти (від 12 тижнів і більше);
• чергувати різні пептиди можна і потрібно, це дасть ефект синергізму;
• не бояться експериментів — щороку ринку надходять нові варіанти пептидів з поліпшеними властивостями, тому не варто боятися пробувати нове.

Список літератури

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).

Ця стаття є частиною спецпроєкту ПЕПТИДИ

Ознайомитись з усіма статтями цієї теми ви можете:

СПЕЦПРОЄКТ. ПЕПТИДИ

Вперше опубліковано: журнал «Косметолог» №5, 2014 р.