Стимулювання метаболізму шкіри: можливості трансмембранного протеїну

Історія великих відкриттів часто розпочинається із випадковостей. Саме так трапилося і з білком Клото в далекому 1997 році, коли японські дослідники на чолі з Макото Куро-о відкрили ген Клото. 

Досліджуючи трансгенних мишей, що експресують натрій-протонний обмінник, вчені випадково пошкодили локус сусіднього гена, і миші показали разючий феномен, що нагадує старіння людини. Цей феномен відзначався:

• уповільненням росту;
• гіпогонадизмом; 
• атрофією шкіри, тимусу;
• кальцифікацією судин і м’яких тканин;
• остеопорозом; 
• легеневою емфіземою.

Навпаки, надмірна експресія Klotho  у  мишей призводила до збільшення тривалості життя. Тому відкритий ген було названо на честь однієї з богинь долі богині Klotho, яка пряде нитку життя. 

Спочатку наукова спільнота поставилася до цього відкриття скептично і навіть негативно. Але дослідження повторювали, проводили нові. І сьогодні ген Klotho  і білок Klotho, який синтезується завдяки експресії цього гена, за правом називають геном і білком довголіття. 

Минуло вже 27 років з моменту відкриття, дослідження ще тривають, але вже не на етапі вивчення функціональних можливостей цього білка в організмі, а на стадії пошуку терапевтичних шляхів використання отриманої інформації щодо цього білка. 

На сьогодні нам достовірно відомо, що:

• білок Klotho присутній у різних тканинах, активніше всього виробляючись у нирках і головному мозку;
• існує три основні ізомерні форми білка Klotho – альфа, бета і гамма; 
• альфа-Klotho є найдосліджуванішою формою і вважається найважливішою для старіння.

Функціонально в організмі існують дві форми білка – трансмембранна форма, яка постійно знаходиться на поверхні клітин і регулює їх роботу, і секретована форма, яка утворюється після відокремлення частини трансмембранної форми від поверхні мембрани, потрапляє в кров і циркулює в ній. Секретований Klotho діє як гуморальний фактор, що регулює активність багатьох глікопротеїнів на поверхні клітини, включаючи іонні канали та рецептори факторів росту, такі як рецептори інсуліну/інсуліноподібного фактора росту-1. Тому часто можна почути, коли білок Klotho називають не білком, а гормоном. Це стосується саме циркулюючої секретованої форми білка. 

Функціональні можливості білка:

• регулює рівень фосфату в крові, зменшуючи ризик вікової гіперфосфатемії;
• впливає на мінеральний обмін речовин, регулюючи рівень кальцію в крові. Достатня активність білка Klotho знижує ризик вікової кальцифікації судин;
• бере участь у регуляції рівня глюкози, інсуліну та ліпідів;
• підтримує гомеостаз: Клото допомагає підтримувати баланс внутрішнього середовища організму;
• трансмембранна форма впливає на роботу клітин і міжклітинного простору.

Доведено, що білок впливає мінімум на п’ять сигнальних шляхів регуляції метаболізму всього організму: на IGF, WNT, p53, SIRT1, NF-kB, уповільнюючи старіння та покращуючи всі біохімічні процеси клітин. 

Вплив на інсуліноподібний фактор росту зменшує вікове виснаження клітин за допомогою інсуліну та інсуліноподібного фактору і подовжує функціональну активність клітин.

Виступаючи в ролі основного корецептора до FGF (фактору росту фібробластів), трансмембранна форма білка регулює активність внутрішньоклітинних процесів: 

• посилює  активність протеосом – ферментів, що працюють як внутрішньоклітинні детоксиканти, покращуючи виведення з клітин різних метаболітів, пошкодженого білка, токсинів;
• стимулює активність мітохондрій, посилюючи вироблення трьох із семи видів сіртуїнів, які виробляються в клітинах, подовжуючи їх молодість; 
• працює як активний антиоксидант, відновлюючи пошкоджені вільними радикалами молекули та посилюючи власний антиоксидантний статус, що стимулює вироблення ферменту супероксиддисмутази в клітинах.  

Роль білка Клото у старінні шкіри

Рівень білка Клото в організмі з віком знижується. Це призводить до порушення метаболізму, накопичення вільних радикалів та інших змін, які сприяють старінню шкіри.

Дослідження показали, що:

• низький рівень Клото знижує активність всіх клітин шкіри, що проявляється  такими віковими змінами шкіри, як тьмяність, зморшки, втрата еластичності й пігментація;
• зниження експресії Клото поза віком спостерігається при акне, розацеа та інших дерматозах;
• штучне підвищення рівня Клото може уповільнити старіння шкіри та покращити її стан.

Можливості білка Клото у стимулюванні метаболізму в шкірі

Дослідження білка Клото відкривають нові можливості для розробки anti-age засобів. Ось деякі з них:

1. Стимуляція вироблення колагену: Клото може стимулювати вироблення колагену, який відповідає за еластичність і пружність шкіри.
2. Зменшення зморшок: Клото може допомогти розгладити зморшки та зробити шкіру більш гладенькою.
3. Освітлення пігментації: Клото сприяє зменшенню пігментних плям та робить шкіру більш однорідною.
4. Захист від ультрафіолетового опромінення: Клото може допомогти захистити шкіру від пошкоджень, спричинених ультрафіолетовим опроміненням. 
5. Регуляція судинної стінки – білок є чудовим регулятором активності й міцності судинної стінки. 

З огляду на те, що білок найбільше синтезується в нирках і головному мозку, саме в цих напрямах проводять найактивніші дослідження Klotho. В неврології,  довівши можливості білка знижувати ризик виникнення когнітивних проблем, таких як хвороба Альцгеймера, Паркінсона, вчені проводять дослідження в пошуках терапевтичних підходів до профілактики і лікування зазначених проблем. В нефрології головним напрямом досліджень є пошук шляхів зниження схильності і швидкості виникнення вікової ниркової недостатності й недостатності через різні ниркові патології. 

В естетичній сфері наявні дослідження можливостей білка в лікуванні різних дерматозів та уповільненні процесів старіння. Ось посилання на деякі з них:

• Зв’язок між білком Klotho та меланомою й немеланомним раком шкіри у дорослого населення США: перехресне дослідження

August 28, 2023, Nargiza Sadr, BSN, MS2 , Rehan Qayyum, MD, MHS, SFHM, FAHA.  PMID: 37752937  PMCID: PMC10518330    

DOI: 10.1016/j.jdin.2023.08.014 

• Асоціація поліморфізмів Клото зі здоровим старінням: систематичний огляд і метааналіз

Danilo Di Bona, Giulia Accardi, Claudia Virruso, Giuseppina Candore, and Calogero Caruso Published Online: 16 Apr 2014 

PMID: 24164579  DOI: 10.1089/rej.2013.1523

• Поліморфізм гена Klotho, пов’язаний зі здоровим старінням і довголіттям: докази метааналізу

Zewu Zhu, Weiping Xia, Yu Cui, Feng Zeng, Yang Li, Zhongqing Yang, Chen Hequ, Department of Urology, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan 410008, China, December 2018, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30633899/

Попри те, що дослідження в цьому напряму ще тривають, в дерматоестетичній косметології ми вже маємо практичну реалізацію отриманих знань щодо білка Klotho завдяки французському бренду Renophase, який використовує індуктор Klothо для стимуляції вироблення власного білка в шкірі. 

У 2019 році бренд запропонував перший у світі запатентований протокол ремоделювання шиї з індуктором протеїну Klotho. Були проведені власні дослідження щодо можливостей індуктора в цій програмі. Ось деякі з них.

• Біопсія в зоні щоки

На представлених нижче фото ми бачимо:

- збільшення клітинних шарів епідермісу;

- збільшення колагенових волокон, потовщення папілярної дерми;

x280 – Van Guison Colouring

Фото 1-2. Біопсія в зоні щоки

• Тести in vitro на фібробластах

Фото 3 А-В. Зображення білка Klotho в необробленому NHDF та NHDF, обробленому RC при концентрації 10 ppm. Ядра позначені синім кольором, а білок Klotho – зеленим 

Рис. 1. Діаграма експресії білка Klotho, кількісно визначена за допомогою флуоресцентної мікроскопії 

• Тести на фібробластах для перевірки синтетичної активності клітин

Рис. 2. Активація синтезу колагену й еластину незалежно від віку клітин. Демонстрація відновлення синтетичної здатності клітин. YF – молоді фібробласти;  US – постарілі необроблені фібробласти; TF – постарілі оброблені фібробласти

Запропонована програма ремоделювання шиї проста у використанні й ефективна як у моновигляді, так і при комбінуванні з іншими методами. 

На фото нижче можна побачити результати процедури ремоделювання шиї після курсу з шести процедур, які проводилися один раз на тиждень. 

Фото 4 А-D.  Результати процедури ремоделювання шиї

Ми бачимо покращення пружності шкіри, її наповнення, що проявлялось навіть після однієї процедури, зменшення зморшок і покращення якості шкіри в цілому. Курс проводився у жінок в період менопаузи. Отримані результати показують перспективність використання цього напряму в комплексних anti-age програмах для жінок різного віку, і в період менопаузи також.

Програма чудово комбінується з ін’єкціями та апаратними методами, особливо при поєднанні з фотопроцедурами через наявність у космецевтичних засобах Renophase фотоактивних молекул, які посилюють ефективність фотопрограм. 

Хоча дослідження щодо білка Klotho  в косметології ще тривають, вже зараз ми впевнено можемо сказати, що Klotho це:

• цікавий багатофункціональний актив;
• має перспективи застосування в різних галузях медицини;
• чудовий універсальний стимулятор у шкірі;
• майбутнє anti-age медицини. 

І я впевнена, що попереду нас чекає найцікавіше щодо білка Klotho.