ДОСЬЕ НА ТЕМУ
ВОЗРАСТНАЯ КОСМЕТОЛОГИЯ:
НОВЫЕ АСПЕКТЫ

Глюконат-анион является продуктом диссоциации глюконовой кислоты, имеющей химическую формулу С6Н12О7 (рис. 1А) и образующейся из глюконолактона. Последний представляет собой сложный эфир с формулой С6Н10О6 и циклической структурой. При контакте с водой (гидролизе) кольцевая молекула глюконолактона превращается в глюконовую кислоту (рис. 1Б).

Глюконолактон, глюконовая кислота и глюконат находятся в процессе постоянных взаимопревращений, относительное содержание каждого вещества в той или иной среде определяется конкретными условиями: концентрацией, рН, температурой и пр. Эти соединения являются участниками углеводного обмена, они образуются из глюкозы в процессе синтеза рибозы – сахара, входящего в состав рибонуклеиновой кислоты. В организме человека в процессе образования глюконата и его производных может быть метаболизировано до 20 % глюкозы. Глюконаты содержатся и в пищевых продуктах: вине, меде, фруктах и чае.

Глюконолактон абсолютно безопасен, даже в высоких (по сравнению с физиологическими) концентрациях, он не обладает токсическим, мутагенным или тератогенным действием. При наружном использовании не вызывает раздражения или сенсибилизации кожи и слизистых оболочек. Благодаря прекрасной растворимости (для кислоты – 1 кг/л при 25°С) вещество не аккумулирует и легко метаболизируется в организме.

ЭВОЛЮЦИЯ АЛЬФА-ГИДРОКСИКИСЛОТ

В дерматологии глюконолактон с успехом применяется для лечения воспалительных заболеваний кожи, сопровождающихся гиперкератозом: псориаза, акне, себорейного дерматита, ихтиоза, розацеа. Однако наибольшую известность он получил в эстетической медицине как средство профилактики и коррекции возрастных изменений кожи, особенно чувствительной.

Внедрение глюконолактона в косметологию тесно связано с именами известных американских дерматологов Ван Скотта и Ю, впервые предложивших использовать АНА для контроля кератинизации, увлажнения и обновления кожи. Однако препараты гликолевой, молочной и других кислот, обладающие высокой эффективностью, могут вызвать раздражение кожи и чувство жжения у клиента. Такая нежелательная реакция связана с высокой концентрацией протонов в этих соединениях и быстрым проникновением маленьких молекул АНА в кожу.

В поисках альфа-гидроксикислот, медленно абсорбирующихся кожей, но сохраняющих свою высокую эффективность, исследователи из Принстона обратили внимание на глюконолактон, имеющий более крупную, чем традиционные АНА, молекулу с массой 178 дальтон (для сравнения: молекулярная масса гликолевой кислоты составляет 76 дальтон) (рис. 2). По своему химическому строению глюконолактон является альфа-гидроксикислотой, поскольку его молекула имеет гидроксильную группу – ОН у .-атома углерода, но с другой стороны, это вещество можно назвать и альфа-гидроксикислотой, поскольку в его молекуле представлено пять гидроксильных групп. Известно, что такие структуры обладают свойством притягивать и удерживать около себя молекулы воды. Поэтому чем больше в молекуле вещества гидроксильных групп, тем более выраженными увлажняющими свойствами оно обладает. В своей эфирной форме молекула глюконолактона не содержит карбоксильной группы, а, следовательно, вещество не проявляет раздражающих свойств.

ДЕЙСТВИЕ НА КОЖУ

Если препарат, имеющий рН 3,5–4 и содержащий глюконолактон в равновесии с глюконовой кислотой, нанести на кожу, он начинает постепенно проникать через липофильный роговой слой эпидермиса вглубь кожи. Причем, чем более насыщена водой среда, в которую попадает глюконолактон, тем больше его молекул превращается в кислоту и тем больше образуется протонов, сопровождающих это движение.

Как показали результаты исследования, опубликованные международной группой ученых в феврале 2010 года, действовать глюконолактон начинает уже на самой поверхности кожи – на уровне ее кислотной мантии.

КИСЛОТНАЯ МАНТИЯ

Несмотря на то, что кислотная пленка («мантия»), имеющая рН приблизительно 5,5, была обнаружена на поверхности кожи еще в 1928 году, до недавнего времени было очень мало известно об источниках ее формирования и функциях, которые она выполняет. Считалось, что основная ее роль состоит в защите организма от микробов, и образована она продуктами жизнедеятельности симбионтов человека, а также секретами потовых и сальных желез. Сегодня ученые полагают, что мантия представляет собой гораздо более сложную и физиологически активную структуру. Уже обнаружено как минимум три механизма образования кислотной мантии. Один из них связан с работой cекреторной фосфолипазы А2, расщепляющей фосфолипиды до свободных жирных кислот, другой – с образованием уроканиновой кислоты, третий – с функцией натрий-протоновых обменников (NHE1).
В настоящее время к кислотной мантии относят не только тонкую микробно-липидную пленку на поверхности кожи, но и большую часть рогового слоя с характерным кислым значением рН.

Интерес к этой структуре возник после того, как было обнаружено, что от ее состояния зависит гомеостаз всего кожного барьера. рН кислотной мантии не только определяет спектр активности ферментных систем кожи, каждая из которых имеет свой рН-оптимум, но и обеспечивает их тонкую «настройку» в соответствии с постоянно меняющимися условиями.

К нарушению состояния кислотной мантии кожи, а, значит, и всего кожного барьера может привести использование щелочного мыла, действие загрязнений окружающей среды, разнообразные патологические состояния, вызывающие повышение рН кожи.

Кожа младенцев и пожилых людей более щелочная и поэтому более уязвима.

ПРОТЕАЗЫ ЭПИДЕРМИСА

Один из механизмов действия глюконолактона связан с работой сериновых протеаз (СП), к которым относятся калликреины, матриптаза, простазин и другие. Они обнаружены на всех уровнях рогового слоя, но более всего представлены на границе рогового и гранулярного слоев эпидермиса. СП проявляют максимальную активность при нейтрально-щелочных значениях рН: при повышении показателя они начинают работать активнее, что выражается в ингибировании образования ламеллярных телец (поставщиков липидов для рогового слоя), деградации и инактивации ферментов (кислой сфингомиелиназы и бета-глюко церебро зидазы), ответственных за процесснг (созревание) липидов в роговом слое, разрушении белковых компонентов корнеодесмосом – структур, обеспечивающих связь корнеоцитов между собой.

Глюконолактон способствует восстановлению целостности кожного барьера, он мягко понижает рН кислотной мантии, уменьшая таким образом активность сериновых протеаз. В результате в кератиноцитах образуется больше липидных телец, в роговой слой поступает больше липидов, а корнеоциты глубоких слоев кожи оказываются более прочно связанными между собой.

Кроме того, сериновые протеазы участвуют в синтезе предшественника интелейкина-1 (pro-IL-1), в больших количествах представленного в роговом слое, и запуске связанного с ним каскада воспалительных реакций. Некоторые СП способны активировать PAR-2 (protease-activated receptor-2), являющийся трансмембранным сигнальным рецептором развития эпидермального воспаления. Глюконолактон блокирует эти процессы и тем самым прерывает развитие воспалительных реакций в коже.

Другие ферменты, например цистеиновые и аспартатные протеазы, проявляют максимальную активность при кислых значениях рН. Поэтому в присутствии глюконолактона, обеспечивающего сдвиг рН в кислую сторону, эти ферменты активизируются и способствуют более эффективному образованию онвертов корнеоцитов.

Таким образом, глюконолактон, снижая рН кислотной мантии кожи, улучшает барьерные свойства рогового слоя, который обеспечивает оптимальную защиту и увлажненность нижележащих слоев кожи

КАЛЬЦИЕВАЯ СИГНАЛЬНАЯ СИСТЕМА

Еще один механизм, посредством которого глюконолактон улучшает состояние кожного барьера, связан с его способностью транспортировать на себе молекулы воды.

Внутри рогового слоя существует сигнальная система, стимулирующая липидсинтезирующую активность кератиноцитов в ответ на повреждение кожи: это ионы кальция, расположенные так, что пик их концентрации приходится на гранулярный слой. При нарушении барьерных функций кожи и поступлении в нее воды концентрация кальция в окружении гранулярных кератиноцитов резко падает, что является сигналом к активации секреции клетками ламеллярных телец. Имитатором такого повреждения является глюконолактон, который «тащит» за собой воду и снижает концентрацию кальция, что приводит к стимуляции процессов восстановления липидного барьера кожи (рис. 3).

ГЛЮКОНОВАЯ КИСЛОТА И КЕРАТИНОЦИТЫ

По мере погружения в глубокие, насыщенные водой слои эпидермиса глюконолактон гидролизуется до глюконовой кислоты, которая диссоциирует на глюконат-анион и катионы водорода (протоны). При этом запускаются процессы гидролиза белковых структур, в том числе входящих в клеточные мембраны кератиноцитов. В ответ на дозированное повреждение, кератиноциты секретируют во внеклеточное пространство аденозинтрифосфат (АТФ), который в данном случае не выполняет энергетическую функцию, а является важнейшей сигнальной молекулой, обеспечивающей коммуникацию кератиноцитов между собой, а также иммунными клетками и нервными окончаниями. Под действием АТФ формируется генерализованная реакция клеточного сообщества на повреждающий стимул, запускаются процессы репарации.

Глюконовая кислота инициирует процессы экспрессии целого ряда цитокинов, хемокинов и факторов роста, в том числе интерлейкинов 1a, 1b, 6, а также фактора некроза опухолей (TNFa). Последние стимулируют пролиферацию кератиноцитов и выработку ими гиалуроновой кислоты.

Кроме того, цитокины способны пересекать базальную мембрану и оптимизировать выработку фибробластами гиалуроновой кислоты, коллагена и матриксных металлопротеиназ (рис. 3). Помимо перечисленных эффектов, глюконолактон способен хелатировать тяжелые металлы, инактивировать свободные радикалы, оказывать противовоспалительное и фотозащитное действие.

Результатом воздействия глюконолактона является увлажнение, уплотнение и обновление кожи в целом.