Биологически активные вещества в средствах по уходу за кожей

Современная косметическая индустрия предлагает потребителю широкую гамму продуктов по уходу за кожей. Все эти продукты обогащены различными биологически активными субстанциями. Можно сказать, что косметические кремы и гели являются средством хранения и доставки активных веществ в кожу. Развитие химической технологии, биотехнологии и современного машиностроения, основанные на глубоких знаниях в области биологии, биофизики, химии, техники дает возможность создавать все более эффективные косметические средства.

Косметические ингредиенты, применяемые сегодня для создания кремов и гелей, открывают создателям рецептур все новые возможности варьировать тактильные ощущения продукта, улучшать проникновение биологически активных веществ в кожу, сохранять косметические продукты и соответственно все активные вещества. Безусловно, все косметические ингредиенты проходят жесточайший контроль в плане безопасности для человека и окружающей среды.

Множество активных веществ, применяемых сегодня в косметической индустрии, могут поставить неискушенного потребителя в тупик. В помощь косметологам и потребителям написана эта обзорная статья. В данной статье освещены наиболее широко применяемые в косметических средствах биологически активные вещества.

Основное внимание уделено наиболее значимым для метаболизма кожи классам биоорганических соединений: липидам, белкам, углеводам, витаминам.

■ Липиды

Традиционно в косметических средствах используют широкий спектр различных липидов. Липиды являются важной составной частью питания не только вследствие своей высокой энергетической ценности, но и потому, что среди липидов присутствуют важные для организма человека вещества. Примером могут служить всем известные незаменимые жирные кислоты и жирорастворимые витамины. Жировая ткань в организме человека является не только депо питательных веществ, но и выполняет функцию терморегуляции, неполярные липиды выступают как электроизоляторы, обеспечивая распространение волн вдоль нервных волокон. Комплексы жиров с белками (липопротеины) являются важными клеточными компонентами, присутствующими, как в клеточных мембранах, так и в митохондриях, они также служат средством транспортировки липидов в токе крови.

К липидам относятся следующие вещества: жиры, воска, жирные спирты, фосфолипиды, глицерофосфолипиды, сфингнофосфолипиды, гликолипиды, липопротеины; предшественники и производные липидов – жирные кислоты, глицерин, стероиды, альдегиды жирных кислот, углеводороды, жирорастворимые витамины, глицериды.

Основной традиционный источник липидов для косметической промышленности – натуральные жирные масла. Спектр жирных масел, применяемых в косметических продуктах очень широк. Такие масла как оливковое, косточковые масла винограда, абрикоса, персика, масло карите (ши), бурачника, какао и пр. хорошо зарекомендовали себя в косметологической практике как увлажнители, смягчители и восстановители кожи. Наиболее качественные растительные масла получают путем прямого отжима из масленичных культур. Биологическая активность жирных масел как восстановителей, смягчителей и увлажнителей кожи обусловлена наличием в них в первую очередь жирных кислот – строительного материала для более сложных липидных структур.

Важность жирных кислот и различных липидов в полной мере осознается и производителями косметических средств, поэтому продукты по уходу за кожей в подавляющем большинстве содержат в составах растительные жирные масла как источник жирных кислот. Масла, содержащиеся в косметических продуктах, при попадании на кожу успешно восполняют дефицит липидов рогового слоя кожи и кожного сала, тем самым способствуют сохранению влаги в коже, уплотняют упаковку корниоцитов эпидермиса, при попадании в дерму встраиваются в метаболические процессы формирования клеточных мембран и образование более сложных липидов рогового слоя кожи.

■ Белки, пептиды, аминокислоты

Современные косметические средства, особенно противовозрастной направленности в своем составе зачастую содержат аминокислоты, белковые и пептидные компоненты, призванные восполнять дефицит их в дерме, стимулировать клеточное обновление и синтез коллагена и эластина кожи.
В живых клетках синтезируется множество макромолекул, которые играют роль структурных компонентов, биокатализаторов, рецепторов и т.д. Эти макромолекулы представляют собой биополимеры, построенные из мономерных единиц или строительных блоков. Так в нуклеиновых кислотах структурными звеньями являются нуклеотиды, в сложных полисахаридах – простые сахара, а в белках – аминокислоты.

Аминокислоты в клетках организма выполняют множество важных функций, являясь предшественниками и составными частями биологически важных соединений организма, участвуют в передаче нервных импульсов, являются нейромедиаторами. Посредством аминокислот происходит множество метаболических процессов в организме, например цикл мочевины, желчных кислот, регуляция активности некоторых ключевых ферментов, стабилизация конформации белков путем образования солевых связей и т.д.
В природе существует около 300 различных аминокислот, однако в животных белках обнаружены только 20 из них. Эти аминокислоты присутствуют в белках всех форм жизни – растений, животных, микроорганизмов. Из 20 аминокислот 9 являются незаменимыми, т.е. синтез их в организме человека невозможен и они должны поступать извне. Аминокислоты, являющиеся составными частями белков имеют следующие названия: аланин, валин, лейцин, аргинин, аспарагин, лизин, цистеин, серин, тирозин и.т.д.

Для косметической отрасли аминокислоты важны в первую очередь как вещества, питающие клетки кожи и восстанавливающие структуру волос. Благодаря своей небольшой молекулярной массе аминокислоты способны проникать в дерму и соответственно включаться в метаболические процессы по дальнейшему синтезу необходимых организму белков.
Белки (протеины) по своей химической сущности являются высокомолекулярными соединениями, построенными из аминокислот. Белки могут иметь очень значительную молекулярную массу, вследствие этого они образуют крупные фибриллы (фибрилярные) и скручиваться в глобулы (глобулярные). Примером фибриллярного белка является коллаген, а глобулярного – альбумин. В живом организме процесс синтеза белков и упаковки их в нужные структуры очень сложен и осуществляется посредством каскада ферментативных реакций. Ферменты, ответственные за производство белков, в свою очередь, также являются производными аминокислот.

Кожа человека также является результатом сочетания различных белков и соединений белков с сахарами (гликопротеины) и липидами (липопротеины). Наиболее значимыми белками для строения кожи являются коллаген различных типов (существует не менее пяти разновидностей коллагена), эластин, и сложные соединения белков с сахарами – гликозаминогликаны, протеогликаны. Волокна коллагена скручены в трехспиральную структуру и представляют собой фибриллы, обеспечивающие каркас кожи. Тройная структура коллагена стабилизируется за счет многочисленных межцепочечных поперечных сшивок. Межклеточное пространство уплотняется за счет гликозаминогликанов и протеогликанов.

Пептиды, также как и белки построены из аминокислот, соединенных так называемой пептидной связью, их молекулярная масса значительно меньше, чем у белков, благодаря чему они способны проникать в клетки и оказывать биологическое воздействие. Физиологическое действие класса пептидов очень разнообразно. Но в косметической области наибольшее значение имеют пептиды–регуляторы мышечных сокращений, пептиды-стимуляторы физиологических процессов в живых клетках организма и пептиды как источник аминокислот для дальнейшего производства белковых тканей.

В косметических препаратах используются, как правило, ди и три-пептиды, способные проникать в кожу благодаря своему небольшому размеру и усваиваться живыми клетками. Принципиально к применению пептидов в косметике привели клинические исследования в области внутривенного питания, которые продемонстрировали эффективность применения небольших ди, три-пептидов, которые значительно легче усваивались организмом в сравнении с белками и аминокислотами. Пептиды, наиболее популярны в антивозрастной терапии и в питательных косметических продуктах для кожи. Эффект применения пептидов в anti-age косметических средствах основан на двух основных механизмах:

Первый механизм. Специально подобранный пептид (комбинация пептидов), отвечающий за мышечные сокращения, будучи нанесенным на кожу, блокирует работу мышцы, расслабляя ее, тем самым на длительное время снимая нагрузку с обработанных участков кожи, вследствие чего кожа, постоянно подверженная механической нагрузке имеет временной интервал для восстановления коллагеновых и эластиновых волокон. Вновь образовавшиеся белковые волокна заполняют собой пространство морщины, уплотняя слои дермы и улучшая биомеханические свойства кожи, тем самым достигается эффект «вытеснения» морщин и выравнивание кожного рельефа.

Второй механизм. Он основан на способности отдельных пептидов (комбинации пептидов) стимулировать синтез коллагена и фибронектина в клетках дермы. Пептиды способствуют потреблению АТФ (основной энергетический носитель) в клетках дермы, благодаря чему ускоряется энергетический обмен и соответственно, метаболические процессы протекают в клетках более интенсивно и качественно. Это косвенный механизм ведет к увеличению синтеза коллагена различных типов и эластина. Благодаря этому механизму также кожа становится более упругой и плотной.

Пептидные препараты, применяемые сегодня в косметической промышленности, прошли долгий путь изучения и апробаций. Широкое использование пептидов, как в косметологии, так и в медицине стало возможным благодаря развитию современной биотехнологии. Можно сказать, что современные пептидные препараты являются продуктом высоких технологий последнего поколения.

■ Углеводы (сахара)

Углеводы широко представлены в тканях растений и животных, где они выполняют как структурные, так и метаболические функции. В растениях в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды синтезируется самый распространенный сахар – глюкоза, которая далее запасается в виде полисахарида – крахмала или превращается в другой высокомолекулярный углевод – целлюлозу, структурную основу растений. Животные способны синтезировать ряд углеводов из жиров и белков, но большая часть углеводов поступает в организм с пищей растительного происхождения.

В косметических продуктах, направленных на увлажнение и оздоровление кожи сегодня наиболее широко используются в качестве биологически активных такие полисахариды как гиалуроновая кислота, 1,3-β-гликан. Их физиологическое значение было отмечено выше. Сегодня абсолютно достоверным является факт способности этих веществ в значительной степени увлажнять и уплотнять кожные покровы, что является составной частью антивозрастной терапии. Эти знаменитые полисахариды получают биотехнологическими методами, далее они проходят процедуру тщательной очистки и лиофилизирования.

Среди растительных полисахаридов, применяемых в производстве косметических средств необходимо отметить такие полисахариды как гуаровая камедь, модифицированные крахмалы, эфиры целлюлозы, ксантановая камедь. Эти биополимеры используются в первую очередь как гелеобразователи и пленкообразователи натурального происхождения. Еще одним известным полисахаридом, применяемым в косметических средствах является хитозан, получаемый из панцирей ракообразных. Хитозан применяют как вещество, способствующее гидратации кожи.

■ Витамины

Витамины представляют собой органические вещества, которые требуются организму для нормального метаболизма в малых дозах и не могут синтезироваться организмом в адекватных количествах. Суточная потребность человека в каждом из витаминов выражается в миллиграммовых или микрограммовых количествах. Витамины выполняют в организме специфические биохимические функции: реакции переноса электронов, перенос СО2, декарбоксилирование, антиоксидантные функции, участие в синтезе необходимых организму белков.

Практика применения различных витаминов в дерматологии и косметологии насчитывает не одно десятилетие и действие витаминов на кожу изучено достаточно хорошо. Наиболее значимые для косметологии витамины описаны ниже.

Витамин А

Витамин А относится к группе жирорастворимых. Его химическое название – ретинол. Источником витамина А служат растительные жирные масла. Ретинол часто используют в виде сложных эфиров: ретинилацетат и ретинилпальмитат, поскольку эти формы витамина А более устойчивы, чем сам ретинол. Растения и водоросли синтезируют ряд пигментов, которые являются предшественниками витамина А. Самый важный из них – это β-каротин, который успешно борется с окислительными процессами липидов клеточных мембран. Антиокислительная способность витамина А обусловлена его способностью инактивировать реакционно способных кислородных радикалов.

Основные биологические функции витамина А следующие:
– способствует регенерации поврежденной кожи
– влияет на дифференцировку кератиноцитов кожи
– предотвращает гиперкератоз
– способствует образованию соединительной ткани

Витамин Е

Витамин Е относится к группе жирорастворимых веществ. Его источником служат растения. В составе косметических композиций витамин Е используют в виде наиболее устойчивой формы – токоферолацетата. Исследования показали, что кожа человека имеет ряд ферментов, необходимые для превращения местно нанесенного ацетата витамина Е в витамин Е.

Основные биологические воздействия витамина Е:
– антиокислительные, т.е. способность защищать липиды рогового слоя кожи от перекисного окисления
– противовоспалительная активность
– ускорение заживления ран
– усиление способности рогового слоя кожи поддерживать естественную влажность.

Витамин С

Витамин С относится к водорастворимым соединениям. Химическое название витамина С – аскорбиновая кислота. Он содержится в различных растениях. Особенно богаты им цитрусовые, многие ягоды. Витамин С и витамин Е являются главными защитниками организма от окислительного воздействия свободных радикалов.
В косметической промышленности витамин С как правило используется в виде аскорбилфосфата натрия или магния. Это обусловлено нестойкостью нативной аскорбиновой кислоты. Как и в случае с витамином Е ферменты-фосфатазы кожи расщепляют аскорбилфосфат, нанесенный местно, в результате чего высвобождается чистый витамин С.

Основные биологические воздействия витамина С приведены ниже:
– антиокислительное – защищает кожу от воздействия свободных радикалов
– оказывает положительное влияние на транскрипцию коллагена
– защищает кератиноциты кожи от УФ-излучения
– способствует уменьшению образования морщин

Витамин Н

Витамин Н является представителем группы водорастворимых витаминов и относится к группе витаминов В. Его химическое название – биотин. Существует несколько форм биотина, но лишь Д-биотин обнаружен в природных объектах и является биологически активным. Биотин очень важен для пролифирации и дифференцовки любых клеток, отличающихся высокой метаболической активностью. Недостаток биотина приводит к плохому росту волос и негативно отражается на ряде функций кожи. Местное нанесение на кожу биотина дает следующий эффект:
– уменьшение образования морщин на зрелой коже
– улучшение роста волос их укрепление и оздоровление

Витамин В3

Витамин В3 является представителем водорастворимой группы. Химическое название этого витамина – никотинамид. Никотинамид является активным фрагментом молекулы коферментов, осуществляющих перенос водорода. Его недостаток характеризуется различными дерматитами. Уже более 20 лет никотинамид используется в косметических препаратах для кожи и волос, что обусловлено его способностью стимулировать кровообращение. Последние исследования показали, что витамин В3 дополнительно обладает следующими дерматологическими свойствами:
– оказывает влияние на биосинтез церамидов и дифференцирование кератиноцитов.
– приводит к увеличению количества липидов эпидермиса, что улучшает барьерную функцию кожи
– снижает трансэпидермальную потерю воды
-оказывает влияние на синтез коллагена

Витамин В5

Витамин В5 или пантотеновая кислота также относится к группе водорастворимых витаминов группы В. Поскольку сама пантотеновая кислота, как и многие другие витамины относительно неустойчива, в косметических продуктах используют провитамин В5, т.е. Д-пантенол. Многочисленными исследованиями доказано, что при местном нанесении Д-пантенол диффундирует в кожу, волосы и корни волос. В коже он превращается в пантотеновую кислоту. Практика использования Д-пантенола в косметических продуктах очень обширна, его многосторонняя эффективность подтверждается многочисленными исследованиями. Наиболее эффективным Д-пантенол является в следующих случаях:
– увлажнение кожи
– противовоспалительное действие
– ускорение эпитализации кожных покровов
– укрепляет волосы  

■ Изофлавоны

Изофлавоны сегодня применяются в косметических средствах предназначенных для антивозрастной терапии, восстанавливающих и солнцезащитных продуктах. Изофлавоны содержатся в растительных объектах, например в сое, клевере. В результате исследований различных изофлавонов был выявлен целый ряд биохимических процессов, на которые они оказывают положительное действие. Изофлавоны влияют на рост костной ткани, подавляют остеопорозные явления, участвуют в обеспечении нормальной сердечной функции, выступают как антиоксиданты, некоторые изофлавоны способствуют подавлению канцерогенеза.
Наиболее широко применяемые в косметических продуктах такие изофлавоны как генистеин и дайдзеин. Особенно актуальны изофлавоны в косметических препаратах для зрелой и стареющей кожи. В период менопаузы в организме снижается уровень синтеза собственных гомонов, что в значительной мере ускоряет старение кожи, так как коллагена и эластина клетки продуцируют значительно меньше и медленнее. Использование изофлавонов основано на их способности стимулировать работу значимых для синтеза коллагена ферментов – их гормоноподобной активности. Стимуляция выработки белковой и соединительной ткани способствует уплотнению и гидратации кожи.

Безусловно, в одной статье невозможно отобразить все биологически активные вещества, применяемые косметической отраслью для создания эффективных продуктов по уходу за кожей. В статье не описаны, например, микроэлементы, гликозиды, эфирные масла и многие другие вещества. В дальнейших обзорах мы будем знакомить читателя и с этими компонентами.