Аквапорины и кожа • EstPortal

Аквапорины и кожа

Несколько лет назад учёные выяснили, что молекулы воды попадают в эпидермис не только через межклеточные промежутки, но и через находящиеся на поверхности клеток поры, образованные специфическими белками – аквапоринами, которые также называют водными каналами. Производители косметических средств стали включать в их состав биотехнологические активные комплексы, стимулирующие синтез этих белков. Что же представляют собой аквапорины и насколько эффективны подобные средства?

Водные каналы в органах и тканях

Увлажнение кожи – параметр необычайно актуальный как для дерматологической, так и для косметологической практики. Это суммарное понятие, определяемое состоятельностью препятствующих испарению воды барьеров (липидная плёнка, эпидермальный барьер), функциональностью натурального увлажняющего фактора, а также работой структур, насыщающих эпидермис влагой (дерма и микроциркуляторное русло). Однако есть ещё один компонент эпидермиса, который участвует в перераспределении влаги и может играть определённую роль в патогенезе дерматозов и косметических недостатков кожи.

Известно, что вода может проникать сквозь липидный эпидермальный бислой. В 2003 году Peter Agre и Roderick MacKinnon получили Нобелевскую премию по химии за открытие аквапоринов (АКП) – веществ, регулирующих транспорт воды в тканях. Это мембранные белки, которые формируют водные каналы и облегчают движение воды в различных органах и тканях: почках, тканях глаза, пищеварительного тракта, мозге, а также в коже. Всего известно 13 форм аквапоринов у животных, которые классифицируют как АКП 0-12. Функционально они могут быть разделены на два субтипа: АКП-1, -2, -4, -5 и -8, которые транспортируют только воду, и АКП-3, -7, -9 и -10, которые кроме воды могут проводить и другие субстанции, такие как глицерол и мочевину.

Структура молекулы Аквапорина-1

Недавно стало известно, что в коже человека присутствуют несколько видов аквапоринов. Аквапорины-1 обнаружены в эндотелии сосудов дермы, дермальных фибробластах и меланоцитах. Аквапорины-9 и -10 выявлены в кератиноцитах эпидермиса и моноцитах. Преадипоциты содержат аквапорины-9 и -7, клетки потовых желёз – аквапорины-5. Также в эпидермоцитах обнаружены аквапорины-3. Преобладающие в человеческом эпидермисе аквапорины-3 проходимы для воды и глицерола.

На сегодняшний день считается, что именно АКП-3 наиболее значимы для гидратации кожи. Впервые их обнаружили в цитоплазматической мембране человеческих эпидермальных кератиноцитов еще в 1998 году. Аквапорины-3 ещё называют акваглицеропорины, поскольку они облегчают транспорт воды и небольших нейтральных растворов, включая глицерол и мочевину, через биологические мембраны. АКП-3 локализуются в базальном или супрабазальном слое эпидермиса, производятся всеми живыми эпидермальными слоями от базального до зернистого и исчезают в роговом слое. Их распределение в пространстве соответствует содержанию воды; базальные и супрабазальные живые слои содержат 75 % воды, в то время как роговой слой – только 10-15 % воды. Таким же образом ведёт себя и кислотность кожи: будучи около 5 на поверхности, она повышается до 7 под роговым слоем. Поэтому рН-чувствительные АКП-3 угнетаются кислым pH, что также усиливает непроницаемость эпидермального барьера.

В результате исследований

На сегодняшний день механизм транспорта воды аквапоринами плохо понятен. Считается, что работа аквапоринов кожи отражается на параметрах увлажнённости и эластичности органа. Так, при дефиците аквапоринов-3 у мышей снижаются гидратация кожи, эластичность и замедляется восстановление кожного барьера. А при добавлении глицерола в этом эксперименте состояние кожи улучшалось.

У пациентов, страдающих экземой, выявлен дефицит АКП-3 в участках кожи с межклеточным отёком, подтверждая возможную взаимосвязь между дефектом движения жидкости, дефицитом АКП-3 и отёком эпидермиса. Отложение АКП-3 в эпидермисе кожи, поражённой атопическим дерматитом, связывают с потерей жидкости и сухостью кожи. В одном исследовании увеличение АКП-3 обнаружено при воздействии осмотического стресса, а именно при высоких концентрациях NaСl, сорбитола, маннитола, сукрозы и глюкозы. АКП-3 также накапливались в эпидермисе человеческой кожи после повреждения барьера, вызванного серией обработок липкой лентой или удалением липидов смесью растворителей – эфиром и ацетоном в соотношении 1:1.

Также значительное уменьшение АКП-3 в эпидермисе лица было выявлено у женщин, подвергавшихся регулярной инсоляции, по сравнению с защищёнными от солнца участками кожи. Интересно, что связанное с инсоляцией снижение было выявлено только у женщин старше 40 лет, то есть обнаруженный дефицит аквапоринов-3 при хронической солнечной экспозиции зависел от возраста. Эти результаты показывают, что синтез АКП-3 сильно повреждается с возрастом и при хронической инсоляции, а в эпидермисе может происходить нарушение осмотического равновесия с развитием сухости. Недавнее исследование выявило снижение уровня АКП-3 с повышением возраста как в коже, так и в культуре кератиноцитов. В фибробластах уровень АКП-3 был существенно снижен в группе старше 60 лет, по сравнению с 30-45-летними (Р < 0,05), и младше 20 лет (Р < 0,05). Авторы этого исследования сделали вывод, что АКП-3 могут быть вовлечены в процесс не только фотостарения, но и хронобиологического старения кожи.

Доказанное влияние

Представленность и изменчивость аквапоринов в клетках человеческой кожи предполагают, что эти каналы могут играть важную роль в физиологии кожи. АКП могут быть ключевыми протеинами – мишенью для улучшения резистентности и качества кожной поверхности, для улучшения возрастной кожи и фотоповреждённой сухости. В настоящее время только экстракт травы Ajuga turkestanica – растения из Центральной Азии продемонстрировал влияние на регуляцию АКП-3.

В эксперименте водно-спиртовой экстракт (70/30 v/v) Ajuga turkestanica увеличивал экспрессию АКП-3 в человеческом эпидермисе через 17 дней применения. Более того, половинные срезы эпидермиса, подверженного воздействию, показали увеличение эпидермальной пролиферации и дифференцировки в динамике лечения. По данным электронной микроскопии, роговой слой стал высококомпактным, заметно толще и более чётко дифференцирован. Электронные микроснимки также показали более чёткую дифференцировку десмосом, утолщённый роговой конверт, истончённые корнеоциты с узким интерцеллюлярным пространством, более многочисленные корнеодесмосомы и хорошо ориентированную кератиновую сеть, соединённую с десмосомальными структурами.

Затем экстракт Ajuga turkestanica (0,3 % w/w) был введён в комплекс эмульсии “масло в воде” и наносился 2 раза в день 21 день на кожу предплечья 15 женщинам-волонтёрам 22-56 лет. Учёные обнаружили существенное снижение ТЭПВ с 7-го по 21-й дни в областях воздействия по сравнению с контрольной областью, свидетельствующее о том, что лечение улучшало восстановление эпидермального барьера. Этот результат указывает, что рецептуры, содержащие активный экстракт Ajuga turkestanica, увеличивающий экспрессию АКП-3 и улучшающий дифференцировку кератиноцитов человеческого эпидермиса, будет улучшать барьерные структуры и восстанавливать человеческую кожу. Ajuga turkestanica включается сегодня в рецептуры как ингредиент высокоэффективной косметики.

Перспективы применения и изучения

Интересно появление нового синтетического пептида, способного активировать синтез протеинов семейства аквапоринов. Данное изобретение относится к косметике, нутрицевтике или фармацевтическим композициям, содержащим заявленную пептидную формулу как активный ингредиент. Изобретение также может быть использовано как новый активный ингредиент косметики или нутрицевтики для улучшения гидратации и барьерной функции эпидермиса, стимуляции регенерации кожи, а также как новый активный ингредиент фармацевтических препаратов или фармацевтиков, в особенности дерматологических, для регуляции и/или стимуляции активности аквапоринов и лечения патологической сухости кожи и слизистых оболочек.

Водный гомеостаз эпидермиса важен для внешности и физических способностей кожи так же, как для водного баланса организма. Это зависит от множества факторов, качества барьера, поглощения воды эпидермисом, содержания водоудерживающих хумектантов, наружной влажности. Водный транспорт посредством аквапоринов и акваглицеропоринов и глицериновый транспорт через акваглицеропорины важны для кожной гидратации. Аквапорины показали себя как ключевые протеины в улучшении резистентности, текстуры и качества кожной поверхности. При дерматозах, сопровождающихся повышенной ТЭПВ и редуцированной гидратацией рогового слоя, повреждена экспрессия АКП-3.

Результаты недавних исследований показали, что экспрессия АКП-3 сильно повреждается с возрастом и при хронической инсоляции, а дефект осмотического равновесия может приводить к сухости кожи, обнаруживаемой у возрастных пациентов и на участках, подвергавшихся избыточной инсоляции.

Таким образом, фармакологическое и косметическое использование аквапоринов и стимуляторов их синтеза перспективно для лечения состояний кожи, вызванных чрезмерной или сниженной гидратацией. Вышеприведённые результаты экспериментальных исследований показали, что отсутствие аквапоринов приводит к межклеточному отёку. Это демонстрирует дренирующий потенциал топических аквапоринов и их стимуляторов, возможность предотвращения аккумуляции воды в эпидермисе и возможность использования их в лечении дисгидротических состояний.

К сожалению, нет данных о наличии аквапориновой сети в гиподерме, поскольку такое их действие могло бы стать бесценным в борьбе с целлюлитом. В то же время избыток аквапоринов при несостоятельном эпидермальном барьере может стать причиной ксероза кожи. Теоретически в этом случае возможна обратная реакция – сухость кожи при использовании топических аквапоринов или их стимуляторов. Интересным является и возможность коррекции аквапориндефицитных состояний глицерином, продемонстрированная в экспериментах на мышах. Все эти данные свидетельствуют о том, что регидратация кожи – процесс многофакторный, требующий дальнейшего изучения и накопления практического опыта.


Алла БЕЛОВОЛ – к. м. н., доцент, заведующая кафедрой дерматологии, венерологии и медицинской косметологии Харьковского национального медицинского университета (Украина)

Светлана ТКАЧЕНКО – к. м. н., доцент кафедры дерматологии, венерологии и медицинской косметологии Харьковского национального медицинского университета (Украина)

По материалам KOSMETIK International journal

Download Premium WordPress Themes Free
Download Nulled WordPress Themes
Free Download WordPress Themes
Download WordPress Themes Free
free online course