Эффективная защита кожи от вредного воздействия жесткого солнечного ультрафиолета (УФ), подавляющего иммунную систему и ускоряющего процессы старения,— одна из актуальнейших задача косметологии. Проникая глубоко в кожу, жесткий УФ представляет опасность и для клеточных мембран, и для ДНК, находящихся в ядрах клеток.

В настоящем обзоре описаны оригинальные косметические композиции — «Фотосомы», представляющие собой липосомы, содержащие специфические светочувствительные энзимы — фотолиазы, активируемые светом видимого диапазона и способные восстанавливать поврежденные солнечным УФ ДНК в ядрах клеток кожи. Приведены краткие описания механизма действия «фотосом» и результаты in vivo экспериментов, подтверждающих эффективность описываемых препаратов.

Излучение УФ-В с длинами волн 280–320 нм является биологически наиболее активным. Оно легко проникает в эпидермис, поглощаясь в нем и вызывая разрушение ДНК.

Способность ДНК фибробластов кожи к восстановлению (в относительных единицах) заметно уменьшается

Как видно из представленного выше рисунка, с возрастом у человека способность ДНК к восстановлению уменьшается, и появление препаратов, стимулирующих восстановление ДНК в коже при поверхностном нанесении как нельзя более актуально.

Повреждения нуклеиновых кислот (ДНК) в клетках эпидермиса приводят к химическим изменениям в структуре ДНК. Характерным для повреждений, вызванных именно ультрафиолетом указанного спектра, в отличие, например, от ионизирующей радиации, является образование в составе ДНК тиминовых димеров (циклобутан пиримидин димеров) за счет ковалентных связей между соседними тиминовыми основаниями ДНК. Эти димеры искажают двойную спираль, что приводит к ошибкам при считывании ДНК во время репликации и транскрипции. Если повреждение больше, чем способность клетки к восстановлению, клетка гибнет. Внешне это проявляется в том, что обожженная кожа «слезает». Повреждение ДНК может приводить к мутациям и, как следствие, — к раковым заболеваниям. Основной механизм восстановления вызванных ультрафиолетом повреждений ДНК — это известный в биохимии процесс фотореактивации. В этом восстановительном процессе специфическая фотолиаза, активированная видимым светом с длиной волны 360—500нм (сине-зеленого диапазона), связывается с дефектным участком ДНК и за счет энергии активации расщепляет ковалентные связи тиминовых димеров, восстанавливая нуклеиновые основания. На рисунке ниже приведено схематическое изображение процесса фотореактивации.

Схема процесса фотореактивации

1. Образование тиминовых димеров из тиминов ДНК под действием ультрафиолетового излучения.
2. Прикрепление фотолиазы в тиминовому димеру.
3. Активация фотолиазы видимым светом.
4. Передача энергии активации на тиминовый димер, связанный с фотолиазой.
5. Разрыв ковалентной связи, и разделение тиминов.

В работах (1,2) описан процесс фотореактивации в цианобактериях сине-зеленых водорослей (Anacystis nidulans), обитающих в морях в поверхностном слое воды. Естественный защитный механизм позволяет им использовать энергию солнечного света как для фотосинтеза, так и для восстановления повреждений, вызванных коротковолновым солнечным УФ.

Эффективность процесса фотореактивации в этих морских организмах очень высока и является ключевым элементом защиты от высоких доз солнечного УФ в естественных условиях.

Интересно отметить, что подобные же фотолиазы найдены у сумчатых и у земноводных, в частности, в икре лягушек, которая,видимо, неспроста используется в старинных народных рецептах омоложения кожи.

Энзимы, выделенные из цианобактериий сине-зеленых водорослей, включены в состав «Фотосом». Нанесенные на облучаемую светом кожу «Фотосомы» начинают восстановление вызванных УФ повреждений ДНК в процессе фотореактивации и восстанавливают контролирующую функцию иммунной системы кожи.

Поскольку повреждения сосредоточены в клетках эпидермиса, для доставки фотолиазы через роговой слой кожи к месту повреждения используются липосомы, оболочка которых чувствительна к кислотности (рН) среды. Липосома сохраняет целостность во внеклеточной среде. В кислой среде клетки (рН ≤ 4) оболочка липосомы разрушается, освобождая фоточувствительный энзим.

Описанный механизм доставки энзимов в клетки эпидермиса подтверждают электронные микрофотографии базального слоя кожи с использованием энзимов, меченых частицами золота.

Эффективность препарата (лосьона), содержащего «Фотосомы», была проверена in vivo в работе (3).

Участки кожи волонтеров облучались дозой УФ-В, достаточной для появления эритемы. Под микроскопом наблюдалось появление значительного количества димеров, помеченных флюоресцирующим красителем. На рис.3 показаны результаты измерений флюоресценции образовавшихся при облучении дозой 1МЭД (минимальная эритемная доза) димеров. После обработки облученного места препаратом и активации светом сине-зеленого диапазона количество димеров уменьшилось на 42% сразу после фотореактивации и на 44% — через 22 часа. В контрольных опытах снижения числа димеров не наблюдалось.

Способность «Фотосом» восстанавливать иммунную систему кератиноцитов кожи проверялась в специальных тестах, где индикатором нормального функционирования иммунной системы служила реакция окрашивания (ICAM-1) при инъекции интерферона IFN.

После нанесения препарата с «Фотосомами» и УФ-облучения окрашивание отсутствует,т.е. иммунная система подавлена. При последующей активации видимым светом появлялось окрашивание при инъекции, что свидетельствует о восстановлении иммунной системы клетки.

Выводы

«Фотосомы» — липосомальная композиция, содержащая в составе липосом фоточувствительный энзим, выделенный из сине-зеленых водорослей.

При нанесении на кожу:

• Активированные светом видимого спектра «Фотосомы» устраняют повреждения ДНК клеток кожи, вызванные облучением солнечным ультрафиолетом
• «Фотосомы» эффективно преодолевают липидный барьер кожи и доставляют энзимы в эпидермис.
• «Фотосомы» защищают и восстанавливают иммунную систему клеток, подавленную солнечным ультрафиолетом.

«Фотосомы» могут служить эффективной компонентой солнцезащитных косметических продуктов, предназначенных для нанесения до, во время и после загара, а также дневных восстанавливающих и увлажняющих косметических композиций ежедневного пользования.

Зависимость биологической активности «Фотосом» от интенсивности видимого света,как и их способность восстанавливать иммунную систему клеток, открывают интересные возможности для разработки принципиально новых косметических технологий.

Более подробную информацию можно получить в нашей компании.