NMF – ключевой фактор в поддержании увлажнения рогового слоя по естественному механизму

ПОДПИСАТЬСЯ НА НАШИ НОВОСТИ

Степанова Ю., Гольцова Е., кандидат медицинских наук, Амеличев А.,
кандидат химических наук, Деменко В., профессор ЗАО Лаборатория ЭМАНСИ ”, “ Клиника Елены Гольцовой , г. Москва.

Согласно Всемирной проведенному международной исследовательской компанией Mintel анализу направлений создания косметических продуктов в ближайшие годы, исходя из озабоченности потребителей своим здоровьем , самым приоритетным будет поиск продуктов для защиты кожи от внешних агрессивных факторов путем укрепления естественных барьерных свойств кожи. Определяющим в достижении этой цели будет не создание на коже «второй кожи» с помощью нанесения высокомолекулярных соединений типа белков, например, коллагена, полисахаридов —
( например, из улитки ) , высокомолекулярной гиалуроновой кислоты или растительных масел , а путем укрепления естественных барьерных свойств кожи. И, самое главное , это более чем верно, поскольку главной функцией кожи является защита от окружающих условий наших внутренних органов. И эволюция в течение тысячелетий буквально оттачивала этот механизм защиты. И в этом механизме защиты нет места окклюзии, которую создают перечисленные ингредиенты.

Одним из ключевых звеньев в этой сложной системе защиты является формирование корнеоцитов с встроенным механизмом удержания воды в нем, прочность прикрепления корнеоцитов между собой с помощью десмосом и прочность прикрепления корнеоцитов и липидного матрикса

Известно, что удержание воды в корнеоцитах обеспечивает смесь пирролидон карбоновой кислоты, бетаина, амино кислот, которые образуются из филаггрина, сахаров, солей молочной кислоты, глицерина , мочевины и микроэлементов. Без обеспечения водой рогового слоя невозможно протекание реакций с участием ферментов, регулирующих систему обеспечения формирования барьерных свойства кожи, ее состояние и состояние нашего организма.

Для сохранения удержания воды в корнеоцитах по естественному механизму увлажнения и коррекции связи между корнеоцитами необходимо введение в косметические продукты либо стимуляторов образования веществ натурального увлажняющего фактора и корректоров связи, либо готовой смеси веществ натурального увлажняющего фактора, либо обоих факторов.

Используя данные по составу NMF в роговом слое , в Лаборатории ЭМАНСИ были составлены 3 системы веществ, по составу и концентрации, приближенными к таковому в роговом слое, с внесением стимуляторов образования филаггрина и без него .

Для каждой системы было утверждено ТУ , получены и зарегистрированы
паспорта безопасности :

NMF-System № 1 (включены вещества натурального увлажняющего фактора)
NMF-System № 2 (включены вещества натурального увлажняющего фактора + экстракт семян пажитника, стимулирующий образование филаггрина)
NMF-System № 3 (включены вещества натурального увлажняющего фактора + ниацинамид, стимулирующий образования филаггрина и веществ липидного матрикса).

Совместно с клиникой Елены Гольцовой была проведена клиническая экспертиза действия косметических средств с введением 2-х концентраций : 2 и 5% NMF-System № 1 и NMF-System № 3, Оценка эффективности проводилась с использованием корнеометрии и кутометрии. В исследованиях приняли участие 20 женщин. Средний возраст участниц 35 38 лет. Неотъемлемым условием было наличие объективных показаний к применению заявленных для исследования средств. Перед началом эксперимента у всех участниц была проведена визуальная диагностика кожи лица, измерены показания с помощью корнеометра и кутометра.

Корнеометрия ( увлажнение корнеоцитов)

Корнеометрия – это регистрация диэлектрической постоянной воды. Она значительно отличается от диэлектрической постоянной других веществ и достоверно фиксируется датчиком корнеометра в поверхностных слоях кожи на глубине 1020 нм, т.е. затрагивался только роговой слой, который наиболее чувствителен к измерению водного баланса.
Измерение увлажненности корнеоцитов с помощью корнеометра проводили после однократного нанесения на кожу эмульсии с разными вариантами внесенных ингредиентов и без них в 2-х концентрациях через 1 час, 2 часа, 3 часа, 4 часа, 5 часов, 6 часов.

NMF-System № 1 , концентрации 2 и 5 % (INCI : Deionized water, Betaine, Sodium PCA, Sodium lactate, Ethoxydiglycol, Sorbitol, Fucus vesiculosus extract ( как источник микроэлементов ), Alanine, Glycine, Serine, Lysine HCl, Arginine, Proline, Lactic acid, Сhlorphenesin

Рис. 1. Корнеометрия NMF-System № 1
Диапазон : Менее 53 – сухая кожа ; 55 – умеренно увлажненная; 55 60 – оптимально увлажненная

Результаты исследований показали, что спустя 1 час после нанесения увлажненность корнеоцитов в контроле падает, а в вариантах : 2 и 5%
NMF-System № 1 остается примерно на одном уровне. Через 2 часа увлажненность корнеоцитов при использовании концентраций 2 и 5%
в NMF –System № 1 и в контроле резко снизилась и стала соизмеримой у всех участниц.
Это явление демонстрирует эволюционно древний защитный механизм, который реализуется барьерной функцией эпидермиса
( Steinhoff M. Et al..2001 ), при котором корнеоциты блокируют все обменные процессы на потребление любых веществ ( в том числе и воды ) из межклеточного пространства, ибо нанесение любого вещества на кожу является химическим стрессом для кожи.
Субъективно , часть участниц характеризовали этот период выраженной сухости.
Именно в это время главный комплекс гистосовместимости, расположенный на поверхности дендритных отростков внутриэпидермальных макрофагов , распознает компоненты наносимых веществ.
Так начинается первый этап иммунного ответа локального компартмента иммунной системы кожи на нанесенное средство извне.
И только спустя 2 часа от первого нанесения корнеоциты, получив сигнал о принятии компонентов наносимых средств эпидермальными белками, вновь запускают обменные процессы, начинают запасать межклеточную воду и пластические вещества, что и выражается в росте увлажненности корнеоцитов вплоть до 6 часов.

С этой точки зрения, так называемое моментальное увлажнение не имеет никакого отношения к увлажнению корнеоцитов по естественному механизму. Более того, оно фиксируется чаще с помощью измерения транэпидермальной потери воды , которая скорее является не результатом нарушения увлажнения корнеоцитов, а нарушением структуры липидного матрикса рогового слоя.

Пристальное внимание следует обратить на повышение увлажненности корнеоцитов в обоих вариантах , по сравнению с контролем, и достижение примерно одинаковых показателей увлажненности при обеих концентрациях примерно до 60, что означает, что корнеоциты увлажнены.
Можно предположить, что корнеоциты не принимают все вещества натурального увлажняющего фактора при введении концентрации 5% , нет такой необходимости для оптимального увлажнения кожи.

NMF-System № 3 , концентрации 2 и 5 %, где введены не только вещества натурального увлажняющего фактора, но и стимулятор образования филаггрина и веществ липидного матрикса без присутствия части аминокислот ( INCI : Sodium PCA , Sodium Lactate, Fucus vesiculosus extract, Urea, Inositol, Niacinamide, Glycine, Fructose, Sodium Benzoate, Lactic Acid )

Рис. 2. Корнеометрия NMF-System № 3

Результаты исследований показывают, что реакция на стресс выражена не так сильно , как у NMF-System № 1, достижение максимального увлажнения корнеоцитов происходит через 5 часов и значение превышает 60 при концентрации 2%. Важно, что только у контроля замечена реакция на нанесение на кожу крема ( понижение увлажнения ) с дальнейшим повышением увлажнения до начального уровня. Динамика накопления воды корнеоцитами при применении NMF-System № 3 , в концентрации 5 % мало чем отличается от концентрации 2%, хотя накопление воды через пять часов в этом варианте ниже, чем при применении концентрации 2%. Четко прослеживается достижение более значительного увлажнения корнеоцитов в вариантах с введением и веществ натурального увлажняющего фактора, и стимулятора их образования и – липидного матрикса, примерно на 10 %.
Таким образом :

Для достижения оптимальной влажности корнеоцитов по естественному механизму увлажнения можно использовать NMF-System № 1 в концентрации 2%. Нет необходимости повышения концентрации до 5%. При использовании необходимо учитывать, что NMF-System № 1 действует физиологично , поэтому дополнительное запасание воды начинается спустя примерно 2 часа, т.е. после иммунного ответа на распознавание наносимого средства на кожу и достигает оптимального увлажнения спустя 56 часов.
Для достижения оптимальной влажности корнеоцитов по естественному механизму увлажнения можно использовать NMF-System № 3 ( с активатором образования филаггрина и веществ липидного матрикса ) в концентрации 2% . Максимальная увлажненность достигается спустя 5 часов и, она достоверно выше чем в варианте с NMF-System № 1 в концентрации 2%.
Примечательно, что кожа принимает NMF-System № 3 без значительно снижения поглощения воды из межклеточного пространства в течение 2-часов. Является ли это следствием присутствия стимулятора образования филаггрина и веществ липидного матрикса ?
нужны дополнительные исследования.

Кутометрия позволяет измерять растяжимость, упругость, утомляемость, эластичность и сопротивляемость кожи с помощью датчика, представляющего собой полую трубку, внутри которой создается отрицательное давление. И при соприкосновении с кожей последняя поднимается, и высота бугорка кожи измеряется.
Измерение указанных параметров кожи с помощью кутометра проводили спустя 28 дней после нанесения на кожу вариантов кремов 2 раза в день.
Результаты исследований показывают только тенденцию, поскольку для более точного утверждения требуется больше времени, чем 28 дней.
Тем не менее, при нанесении на кожу крема с NMF-System № 1 и NMF-System № 3 ее свойства изменяются.

Таблица 1. Изменение параметров кожи после нанесения крема с NMF-System № 1 и NMF-System № 3

Утомляемость кожи снижалась во всех вариантах кроме варианта NMF-System №3, концентрация 2 %
 Упругость кожи повышалась во всех вариантах кроме варианта NMF- System №1, концентрация 5%.
 Эластичность кожи повысилась только в варианте NMF- System №1,2%

Все эти исследования свидетельствуют о том, что нужна оптимальность в увлажнении, ибо она коррелирует с другими параметрами кожи.
Но для изучения корреляций нужны более длительные исследования.

P.S. Толщина рогового слоя 20 микрон, биологически он считается мертвым, а биохимически там просто праздник.
И наша цель – не нарушать этот праздник.

Steinhoff M., Brzoska T., Luger Т. Keratinocytes in epidermal immune response . Curr. Opin. Allergy Clin. Immunol , 2001, No. 1, S . 469–476

РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА В КОСМЕТИКЕ : ПАРАДИГМЫ И ПАРАДОКСЫ ЧАСТЬ : 2

Мы возвращаемся к существующей на косметическом рынке парадигме : растительные масла должны занять ключевое место в косметике, поскольку они включают незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты, формирующие правильную структуру липидного матрикса рогового слоя, без которого наша кожа не может выполнять свою главную функцию — защиту внутренних органов от окружающих условий.

И, кажется, это все правильно, если бы не одно существенное обстоятельство, которое усложняет и даже делает ненужным применение масел в косметических продуктах для выполнения ключевой функции в коже : основное количество жирных кислот в растительных маслах находится в связанном состоянии — в составе триглицеридов, а для образования правильных церамидов, которое происходит на расстоянии 20 микрон от поверхности кожи, нужна только свободная от глицерина линолевая кислота.

Известно, что при приеме внутрь триглицериды растительных масел подвергаются в организме серьезной перестройке для их всасывания и  активного включения в метаболизм. Степень перестройки и включения в метаболизм зависит, в первую очередь, от того, в каком положении находятся прикрепленные жирные кислоты внутри триглицеридов масла. Например, в триглицеридах масла семян смородины и примулы вечерней гамма линоленовая кислота (ГЛК) находится в крайнем третьем положении. Это способствует лучшему ферментативному отщеплению от глицерина, всасыванию ГЛК в кровь и дальнейшему включению в метаболизм по сравнению с маслом бурачника, где 58% всей ГЛК расположено во втором положении триглицерида. Далее сводные жирные кислоты могут снова присоединиться к глицерину, но уже в другом положении и снова отсоединиться для включения, например, в образование церамидов, то есть триглицериды растительных масел должны многоступенчато перестроиться, прежде чем свободные жирные кислоты вступят в метаболизм.
Скорее всего, эволюция не предполагала использования полиненасыщенных жирных кислот из растительных масел для образования церамидов в коже путем нанесения их на поверхность кожи. На сегодняшний день нет основательных доказательств о возможности гидролиза и перестройки триглицеридов с помощью ферментов микроорганизмов, присутствующих на поверхности и в верхних слоях кожи.

Тогда что же происходит с растительным маслом, где большая часть кислот находится в связанном состоянии и в разном положении, при нанесении на неповрежденную кожу со строго организованными ламеллярными слоями рогового слоя, состоящими из церамидов, холестерола и свободных жирных кислот? Увы:

Исследованиями многочисленных ученых с помощью конфокальной микроскопии показано, что растительные масла, нанесенные на кожу, проникают максимально на 20% глубины рогового слоя, образуют окклюзивную пленку на поверхности, подобную минеральному маслу, и  нарушая ламеллярную и латеральную структуру 2-х слоев рогового слоя.  Именно поэтому растительные масла могут снижать трансэпидермальную потерю воды и обеспечивать проникновение некоторых активных веществ. На уровне 30-50% глубины рогового слоя изменений в структуре не наблюдается, а на уровне 60-100% наблюдается тенденция к флюидному состоянию, в отличие от необработанной кожи. Согласно Choe и др (2017) последнее является результатом проникновения свободных жирных кислот, которые присутствуют в растительных маслах. А ведь именно сразу же после рогового слоя, находится зернистный слой эпидермиса, где и происходит окончательное формирование церамидных цепей с помощью свободной  линолевой кислоты. Но нам не удалось найти ни одной публикации, которая свидетельствует о включении свободных жирных кислот растительных масел в образование церамидов при нанесении на поверхность кожи. То есть, создается впечатление, что если в составе растительных масел, нанесенных на кожу, есть свободные жирные кислоты, то они либо не распознаются рецепторами для включения в образование церамидов, либо они мигрируют в другие слои, как, например, олеиновая кислота, либо связываются, либо разрушаются, либо окисляются. Хорошо известно, например, что ГЛК может существовать в свободном состоянии у нас в организме только три секунды.

К сожалению, пока нет достоверных данных и о возможности расщепления или перестройки триглицеридов растительных масел с помощью ферментов, которые выделяют особи микробиоты на поверхности кожи. Например, Staphylococus epidermides и Cutibacterium acnes способны расщеплять только триглицериды сальных желез до глицерина и свободных жирных кислот, что приводит к увлажнению кожи и поддержанию кислого рН.

В исследованиях Chon и др. (2015) в опытах in vitro на кератиноцитах было показано, что неомыляемая фракция масла овса способна активировать образование церамидов, но не включаться в их синтез. Об этом же свидетельствуют и сообщения компании компании Nikkol, где активаторами образования церамидов и холестерола является полифенольная фракция листьев лакричника, а именно, 6 — пренил — нарингенин. Наконец, о таком же действии заявлено и в исследованиях с ниацинамидом.

Все выше изложенное на сегодняшний день свидетельствует о том, что для сохранения и поддержания структуры липидного матрикса рогового слоя возможно использование активаторов образования церамидов или применение смеси церамидов, холестерина и сфинголипида, построенной по биомембранной технологии, но не растительных масел даже с очень высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот, и в частности линолевой кислоты, так необходимой для образования церамидов.

Окклюзивный эффект, который создают растительные масла и который приводит к уменьшению трансэпидермальной потери воды, к сожалению, не вписывается в механизм естественного увлажнения кожи. И их применение приемлемо только после проведения инвазивных процедур типа химического пилинга.

 ЗАО Лаборатория ЭМАНСИ при разработке рецептур в целях сохранения и поддержания структуры липидного матрикса рогового слоя использует стимуляторы образования церамидов и смесь церамидов, холестерина и сфинголипида, построенной по биомембранной технологии, которая имитирует структуру рогового слоя.

Это мнение нашей компании и оно может не совпадать с мнением других 

Я благодарю сотрудников Лаборатории Эманси : Репина Сергея, Амеличева Алексея и Степанову Юлию за помощь в обсуждении этого вопроса.

Директор компании Лаборатория ЭМАНСИ, профессор Деменко Валентина Ивановна. 07.01.2022 г.

ПОДПИСАТЬСЯ НА НАШИ НОВОСТИ

РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА В КОСМЕТИКЕ : ПАРАДИГМЫ И ПАРАДОКСЫ ЧАСТЬ : 1

Согласно требованиям кожи для поддержания ее ровного рельефа и для выполнения ее главной функции – защите внутренних органов от воздействия окружающих условий — одно из ключевых мест в составе косметических средств должны занять незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты.
Поскольку именно они, и в первую очередь, омега 6 линолевая кислота, формируют окончательную «правильную» структуру церамидов липидного матрикса самого верхнего слоя кожи.
Незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты находятся, в основном, в составе растительных масел, и на косметическом рынке появилась парадигма : для восполнения полиненасыщенных жирных кислот в коже необходимо вводить растительные масла в рецептуры косметических средств. Кажется, невероятно простое решение. Но на самом деле – это ошибочное решение.
Попробуем разобраться в этом непростом вопросе и начнем с ответа на вопрос : Почему же эти кислоты не синтезируются в организме у человека и большинства животных, кроме крокодила и эму? Почему эволюция решила позаимствовать их у растений? — Причина в том, что полиненасыщенные жирные кислоты быстро окисляются, и для сохранения их от окисления растения создали ряд преград, затратив огромное количество энергии:

  1. Жирные кислоты в растительных маслах находятся в связанном состоянии в виде триглицеридов.
    В метаболизме растений и человека (при употреблении растительных масел в пищу) участвуют только свободные жирные кислоты, которые при необходимости отщепляются с помощью ферментов от глицерина.
  2. Триглицериды внутри растений хранятся в специальных органеллах: олеосомах, стенки которых защищают их от окисления
  3. Целый каскад синтезируемых антиоксидантов: токоферолы, каротиноиды, аскорбиновая кислота, полифенольные соединения, система ферментативной защиты обеспечивают многоуровневую каскадную нейтрализацию радикалов и непрерывное восстановление антиоксидантов на мембранах клеток, где сопряжены гидрофобно и гидрофильные среды, т.е. аскорбиновая кислота может восстановить токоферол после нейтрализации радикала.
  4. Семена растений, где и сосредоточено основное количества масел, окружены жестким перикарпом («скорлупой») , таким, как например, у арганы и кедра.

При отделении масла от материнского растения большинство преград для окисления нарушаются.
Остаются связанные в триглицериды жирные кислоты, частично свободные жирные кислоты и некоторые антиоксиданты , например, токоферол (без возможности восстановления после погашения радикала, ибо аскорбиновая кислота в маслах отсутствует).
Известно, что одна молекула альфа-токоферола нейтрализует ограниченное количество радикалов, и если токоферолы не восстановить, то они могут сами становиться носителями радикалов. Более того, при производстве масел в процессе их очищения большая часть токоферолов теряется и нужно оперативно блокировать окисление и стабилизировать эту систему. Недаром ведь растительные масла с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот производители поставляют под током азота во избежание окисления.
Далее встает вопрос: а что же делать производителям косметики, когда они извлекут масло из-под тока азота и введут его в эмульсионную или гидрофобную систему?

  1. Большая часть производителей вводят в рецептуру токоферол или смесь токоферолов.
    Но один антиоксидант типа токоферола, который нужно восстанавливать после погашения радикала, «в поле не воин» в процессе стабилизации от окисления. Другое дело, когда вводятся антиоксиданты каскадного действия, и каждая последующая молекула в результате превращения первой способна постоянно оставаться в активной форме и нейтрализовать множество свободных радикалов, обеспечивая стойкий и длительный эффект.

Но на рынке создан 1-й миф о царствовании в единоличном составе токоферола, и он оказывает плохую услугу как для сохранения масел, так и для готовых продуктов с маслами, поскольку липиды наиболее уязвимы для действия и образования свободных радикалов в процессе хранения. И главное: начало окислительного процесса бессимптомно, оно стремительно развивается и при достижении определенного пула радикалов окислительный процесс остановить просто невозможно. Именно поэтому возможны воспалительные процессы на коже при использовании таких масел или продуктов с ними.

Второй парадоксальный миф — масла являются еще и антиоксидантами, поскольку в маслах присутствует токоферол. Нам кажется, такое нужно оставить без комментариев.
2. Вторая часть производителей использует масла с насыщенными жирными кислотами, например, кокосовое масло, которое более устойчиво к окислению, поскольку в этом масле отсутствуют полиненасыщенные жирные кислоты в составе триглицеридов.
Кокосовое масло по составу аналогично свиному жиру. Но не нужно торопиться с использованием таких масел, поскольку наш организм сам синтезирует насыщенные жирные кислоты.

Компания Лаборатория ЭМАНСИ использует в своих косметических продуктах либо стабилизированные масла с полиненасыщенными жирными кислотами, которые выпускает единственная в мире компания в Дании, либо стабилизирует масла после извлечения из-под тока азота антиоксидантами каскадного действия.
Если теперь вернуться к парадигме: «ключевое место для применения в косметике должны занять растительные масла, поскольку они включают незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты, которые формируют правильную структуру липидного матрикса рогового слоя, без которого наша коже не может выполнять свою главную функцию — защиту внутренних органов от окружающих условий».
И, кажется, это все правильно, если бы не одно существенное обстоятельство, которое усложняет и даже делает ненужным применение масел в косметических продуктах для выполнения ключевой функции в коже: в растительных маслах основное количество жирных кислот находятся в связанном состоянии в составе триглицеридов, а для синтеза правильных церамидов, происходящего на расстоянии 20 микрон от поверхности кожи, нужна только свободная от глицерина линолевая кислота?
Мы обсудим этот важный вопрос во второй части нашего изложения.

Директор компании Лаборатория ЭМАНСИ, профессор Деменко Валентина Ивановна

ПОДПИСАТЬСЯ НА НАШИ НОВОСТИ