Печатать книгуПечатать книгу

Возрастные особенности межклеточного матрикса кожи (копия)

Коллаген содержащие мази и крема стали краеугольным камнем в управлении процессом старения, с доказанной способностью восстанавливать повреждения кожи, придавая молодой и здоровый вид, к которому стремятся в погоне за красотой. Коллаген - это незаменимый белок каркаса, который придает коже гладкость и эластичность, но его выработка снижается с возрастом. Поиск способов решения этой проблемы в настоящее время активно пропагандируется как эффективный способ преобразить кожу и волосы, исправляя возрастное ухудшение. Растущее число научных исследований демонстрирует убедительные доказательства того, что можно омолодить стареющую или поврежденную кожу, улучшить функцию изношенных суставов и поддержать личное благополучие и жизнеспособность. В последнее время исследования механизмов, влияющих на выработку коллагена в коже и идеальную организацию функциональных волокон, придающих коже характерную эластичность и упругость, позволили по-новому взглянуть на то, как этот биологический каркас может поддерживать клетки, ткани и органы. Факторы, которые влияют на выработку коллагена на протяжении всей жизни (например, половое созревание, беременность, менопауза, андропауза), внутренние факторы (например, генетика, возраст, этническая принадлежность) и внешние факторы (например, УФ-излучение, загрязнение, курение) и возможность Новые технологии, ингредиенты и устройства для восстановления оптимального состояния коллагена и компонентов матрикса улучшают возможность реализации стратегий против старения с беспрецедентными результатами. В этой статье будет рассмотрено производство, структура и функция коллагена в коже на протяжении всех этапов жизни, подчеркивая ее связь со здоровьем, внешним видом и красотой.

Сайт: Электронный информационно- образовательный портал ВолгГМУ
Курс: Медицинская биохимия (10 семестр)
Книга: Возрастные особенности межклеточного матрикса кожи (копия)
Напечатано:: Гость
Дата: Суббота, 23 Ноябрь 2024, 18:45

Оглавление

1. Синтез и структура коллагена в коже

Синтез коллагена фибробластами
Коллаген обеспечивает поддерживающую матрицу/матрас, лежащую в основе здоровой кожи, и является ключевым фактором сохранения упругости и эластичности кожи [1,2]. Тип I - это основной коллаген кожи, составляющий 80–90% коллагена кожи. Он продуцируется клетками, называемыми фибробластами, которые относятся к типу мезенхимальных клеток, обнаруживаемых преимущественно в дерме [3]. Фибробласты также производят белок эластин, который придает коже гибкость для растяжения, обеспечивая деформируемость на большие расстояния, за которой следует отдача, позволяющая тканям вернуться к своей исходной конформации [4,5]. Это критически важная функция для поддержания эластичности и упругости кожи [Рисунок 1]. Другим продуктом метаболической функции фибробластов является производство гликозаминогликанов (ГАГ), которые представляют собой неразветвленные длинные гетерополисахариды, такие как гиалуронаты и дерматансульфат (наиболее распространенный ГАГ в коже). Уникальное сочетание высокой вязкости, высокой гигроскопичности и низкой сжимаемости является ключом к их многим функциям, включая поддержание необходимого содержания влаги в коже [6].

Рисунок 1. Образование коллагеновых волокон в дерме. Фибробласты секретируют проколлагеновые волокна во внеклеточный матрикс, где они образуют более крупные коллагеновые пучки. Эластин также секретируется и собирается в макромолекулярную структуру на основе коллагена.

Фибробласты чувствительны к физическому напряжению внеклеточного матрикса (ЕСМ), в который они встроены, а также к биохимическим стимулам и сигнальным путям, которые могут вызывать активацию и пролиферацию фибробластов [7]. Маломолекулярные, диффундирующие лиганды могут связываться с рецепторами, расположенными на внеклеточной мембране фибробластов, вызывая их активацию. Физическое напряжение в ECM может напрямую вызывать активацию механорецепторов и закрепляющих фибрилл внутренней структуры цитоскелета и инициировать сигнальные пути, участвующие в коммуникации между клетками и ECM [8]. Активация фибробластов приводит к увеличению продукции коллагена, эластина и ассоциированных ГАГ [9].

Многие стратегии против старения нацелены на то, чтобы повлиять на продукцию компонентов внеклеточного матрикса фибробластами. На пролиферацию и активацию фибробластов может влиять широкий спектр лигандов, включая биоактивные пептиды, антиоксиданты, ретиноиды, витамины, ω6- и ω3-жирные кислоты, факторы роста, гидроксикислоты и множество растительных экстрактов [10–12]. Общей темой для большинства этих ингредиентов является то, что они могут прямо или косвенно влиять на выработку коллагена и компонентов ECM.

С раннего взросления фибробласты становятся менее активными, и производство коллагена снижается примерно на 1,0–1,5% в год [13,14]. Это также может усугубляться определенным образом жизни, например курением, и внешними факторами, такими как пребывание на солнце [15]. Постоянный солнечный свет и загрязнение окружающей среды, а также снижение эффективности удаления свободных радикалов усугубляют ущерб. Многие исследования показали, что при проглатывании пептидов коллагена (и других активных соединений) они будут перемещаться по всему телу, в том числе к участкам, где присутствуют фибробласты. Это стимулирует фибробласты производить больше коллагена, эластина и гиалуроновой кислоты, тем самым омолаживая кожу и другие ткани. Этот механизм является ключом к успешному производству коллагена, о котором сообщалось в клинических исследованиях, после длительного использования добавок и последующего улучшения эластичности и гидратации кожи.

Недавнее исследование in vitro, проведенное Эдгаром и др. [16] показал, что гидролизованные пептиды коллагена значительно увеличивают синтез коллагена и эластина фибробластами, в то же время значительно ингибируя высвобождение двух коллагеназ, а именно металлопротеиназы-1 (MMP-1) и MMP-3. В исследовании в первую очередь изучалось взаимодействие между пептидами коллагена и другими составляющими (включая ГАГ и антиоксиданты), присутствующими в нутрицевтике на основе гидролизованного коллагена, Gold Collagen® Forte, на нормальную функцию первичных дермальных фибробластов. Эффекты добавления пептидов коллагена, по отдельности или в комбинации с другими биологически активными и антиоксидантными составляющими, были протестированы и сравнены с эффектом только среды. Увеличение синтеза коллагена и эластина сопровождалось снижением активности ферментов ММП. Ферменты ММП ответственны за разрушение матрикса и деградацию эластина, а увеличение активности ММП связано с УФ-облучением и повреждением компонентов ЕСМ свободными радикалами на основе реактивного кислорода [17,18]. Эти данные предоставили научное клеточное обоснование положительного воздействия нутрицевтических добавок на основе коллагена на свойства кожи, предполагая, что усиленное образование стабильных внеклеточных клеток, полученных из дермальных фибробластов, может следовать за их пероральным приемом.
Collagen fibril formation and characterization

Существует около 28 различных форм коллагена, экспрессируемых в организме, из которых молекулярная биология, биохимия, структурные и архитектурные компоненты внеклеточного матрикса подробно рассмотрены Shoulders et al. [2,19] и в кратком обзоре Kadler et al. [20]. Семейство белков включает как фибриллообразующие, так и нефибриллообразующие белки, однако основными коллагенами, участвующими в архитектуре и физиологии кожи, являются фибриллообразующие типы, преимущественно тип I и тип III (римские цифры обозначают порядок открытия) . Каждый белок кодируется серией генов с локусами генов для членов семейства коллагена, помеченными аббревиатурой «COL», за которой следует аннотация как для типа коллагена, так и для составляющих цепей, например, COL1A1 для цепи α1 коллагена типа I. [21]. Коллаген типа I, прототип, а также наиболее распространенный член, имеет длинноцепочечную тройную спиральную структуру, включающую гетеротример из двух идентичных цепей αl (l) и одной цепи α2 (I) [Рисунок 2]. Основной структурной детерминантой белка является трехспиральная структура из трех полипептидных цепей с характерной аминокислотной последовательностью (Gly-XY), которая часто повторяется в структуре фибрилл, где Gly - это глицин, а X и Y часто бывают аминокислотами. такие как пролин и гидроксипролин [22].


Рисунок 2. Формирование коллагеновых фибрилл. Гены коллагена транскрибируются в РНК и транслируются в белок в клетке фибробласта. Происходит посттрансляционный процессинг с последующим связыванием трех отдельных цепей на С-конце. 3 цепи плотно связаны друг с другом и поддерживаются поперечными звеньями, которые стабилизируют структуру. Этот процесс тримеризации позволяет собирать α-цепи, которые затем собираются в фибриллы.

Гены, кодирующие альфа-цепи коллагенов, транскрибируются в РНК и транслируются в белок в эндоплазматическом ретикулуме клетки фибробластов и обрабатываются в секреторной везикуле. Связывание 3 отдельных цепей на С-конце инициирует образование тройной спирали, которая движется к N-концу подобно застежке-молнии [Рис. 2]. Это позволяет сборку α-цепей в процессе тримеризации с образованием проколлагенов, которые затем собираются в фибриллы [23]. После секреции структуры тройной спирали коллагена в ЕСМ происходит посттрансляционное расщепление N- и C-концевых пептидов [Рисунок 3].


Рисунок 3. Синтез коллагена, секреция в ECM и перекрестное связывание. Коллагены транслируются в белок на рибосомах эндоплазматического ретикулума внутри клетки фибробласта. Гидроксилирование и гликозилирование происходят до того, как 3 спиральные нити будут сплетены вместе, чтобы сформировать разновидности проколлагена. После секреции в ЕСМ N-концевой и С-концевой концы расщепляются, и единицы тропоколлагена могут быть собраны в более крупную структуру, которая удерживается вместе за счет сшитых остатков между производным лизина альдегида одной цепи коллагена и соответствующим гидроксилизином коллагеновой цепи. противоположная нити.

Уникально высокое содержание аминокислот пролина (или, более конкретно, иминокислоты, где вторичный амин приводит к жестко-кольцевой структуре с ограничением вращения, которое придает уникальную структурную стабильность) и лизина позволяет проводить ряд посттрансляционных модификаций из-за гидроксилирования остатки пролина и лизина [24]. Гидроксилирование лизина позволяет сшивать переплетенные волокна и придает нерастворимому белку уникальные характеристики, включая термическую стабильность, механическую прочность и трехмерную структуру, пригодную для производства свернутых в спираль волокон, которые очень устойчивы к различным механическим и биологическим силам, испытываемым в течение всей жизни [Рисунок 3] [25].

Коллаген I типа присутствует в коже, сухожилиях, сосудистой сети, органах и костях (он является основным компонентом органической части кости, каркасом, который впоследствии минерализуется, чтобы создать структуру, более прочную, чем сталь, но при этом достаточно легкую, чтобы облегчить подвижность и скорость). Тип II преимущественно присутствует в хрящах, веществах, во много раз более гладких, чем стекло, с очень низким коэффициентом трения, но при этом они не хрупкие и не трескаются под давлением. Тип III обычно встречается вместе с Типом I и обычно составляет около 15% кожного коллагена. Это гомотример, состоящий из трех идентичных пептидных цепей α1.

Коллагеновые волокна образуют обширные и прочные сети, придающие дерме прочность, упругость и эластичность. Как показано на рисунке 4, коллагеновое волокно обычно имеет диаметр до 3 мкм и имеет характерную спиральную структуру [2,26]. Коллагеновое волокно по существу состоит из пучков более мелких фибрилл. Коллагеновые фибриллы имеют диаметр от 10 до 300 нм и длину несколько микрометров. Коллагеновая фибрилла представляет собой пучок трехцепочечных молекул коллагена (около 1,5 нм в диаметре и примерно 300 нм в длину). Эта тройная спираль, спиральная структура является стереодинамически благоприятной, позволяя переплетать нити вместе, и эта невероятно прочная структура может сохраняться в тканях в течение многих лет [27,28].


Рисунок 4. Организация фибрилл коллагена в пучки волокон. Отдельные α-цепи сплетены в тройные спирали с помощью механизма застежки-молнии. Связки тройных спиралей образуют фибриллы, и эти фибриллы объединяются в более крупные волокна.

Формирование волокон зависит от взаимодействия с другими компонентами ЕСМ, включая белки эластина и ГАГ. Все ГАГ, за исключением гиалуронана (НА), связываются с коллагеном посредством электростатического взаимодействия в нормальных физиологических условиях [29]. Гипотеза состоит в том, что взаимодействие протеогликана с коллагеном напрямую влияет на отложение коллагеновых волокон in situ, хотя необходимы дальнейшие исследования для выяснения вовлеченных механизмов. Таким образом, взаимодействия белков и GAG определяют синтез, секрецию и формирование матрикса на основе коллагена, тогда как осмотическое равновесие в соединительной ткани определяется быстрым оборотом GAG, таких как HA и дерматансульфат [9,30].

Неинвазивные системы визуализации могут использоваться для визуализации и количественной оценки коллагена в коже. Ультразвуковые устройства доступны для использования в клинических исследованиях в зависимости от требуемого применения и дизайна исследования, например, для измерения коллагена в коже по сравнению с сухожилием, в тестируемом участке тела (рука против лица), разрешающей способности (мкм), чувствительности и измерении глубины кожи (папиллярный по сравнению с ретикулярная дерма). Диапазон частот для визуализации кожи рекомендуется 20-25 МГц. Получение изображений с помощью конфокальной микроскопии приобрело огромное значение, поскольку технологические достижения в разрешающей способности позволили визуализировать и количественно оценить компоненты дермы с мельчайшими деталями. Многофотонная микроскопия (MPM) и отражательная конфокальная микроскопия (RCM) продемонстрировали многообещающие результаты в визуализации микроморфологии кожи. ОКМ стал жизненно важным инструментом для точного анализа клеточных изображений кожи человека in vivo для изучения изменений клеточных параметров, таких как размер клеток, размер ядра, морфология кератиноцитов (которая становится все более нестабильной с возрастом или воспалением) и для диагностики морфометрических особенностей. типа коллагеновых волокон [31]. В дерме фибриллярная классификация типов коллагена классифицируется как гипоотражающие и гиперотражающие структуры, указывающие на интенсивность и четкость волокна, при этом гипоотражающий коллаген затрудняет идентификацию отдельных волокон по сравнению с гиперотражающим коллагеновым волокном, которое хорошо работает. определенная и волокнистая по своей природе [32]. Дальнейшая характеристика типа коллагена как тонкого сетчатого, грубого, скрученного или свернувшегося позволяет более подробно описать коллаген кожи и изменения, наблюдаемые на протяжении всего жизненного цикла.

В элегантной серии исследований Ueda et al. [33] использовали комбинированную визуализацию MPM и двухосное растяжение ткани, чтобы показать in vivo трехмерную архитектуру организации коллагеновых волокон в ретикулярной дерме мужчин и женщин в возрасте от 36 до 75 лет. Ткань была собрана во время реконструктивной операции. Техника позволила детально отобразить волокна в различных ситуациях, от плотной упаковки переплетенных волокон до вытянутой или расширенной конформации. Они показали, что в ретикулярной дерме есть относительно крупные волокна коллагена с характерной волнистой морфологией, плотно упакованные, но все же отчетливо видимые в виде переплетающихся структур с горизонтальной ламинарной организацией. Они также показали, что структура дермы варьируется по глубине, например, коллагеновые волокна расположены толще в глубокой ретикулярной дерме и более плотно упакованы в средней дермальной зоне. Эти открытия продвигают наше понимание фундаментальных механизмов, лежащих в основе роли коллагена в определении податливости кожи человека.

2. Возрастные особенности образования коллагена

Производство коллагена впервые начинается в утробе матери примерно на 5-й неделе первого триместра беременности, когда у развивающегося плода можно наблюдать тонкие фибриллы коллагена [34]. Во время последующего развития коллагеновая матрица увеличивается и связана с более крупными фибриллами, которые собираются в более крупные пучки. Уже на 15 неделе беременности можно различить отдельные участки папиллярной и ретикулярной дермы. Содержание коллагена типа I составляет примерно 70-75%, по сравнению с коллагеном типа III, которое составляет примерно 18-21% от общего содержания коллагена на всех сроках беременности. Этот уровень коллагена типа I ниже, чем измеренный в коже взрослого человека (~ 85% -90%), тогда как уровень коллагена типа III выше, чем наблюдаемый в коже взрослого человека (~ 8% -11%). Считается, что эта разница отражает более высокие потребности в производстве коллагена для поддержки развивающейся сосудистой сети и иннервации плода. Сообщалось, что активность ферментов, необходимых для синтеза коллагеновых волокон, меняется с возрастом, например, ферментативная активность гидроксилаз и глюкозилтрансферазы была максимально выражена в коже плода, сохраняя более высокий уровень активности в коже маленьких детей по сравнению со взрослыми [ 35].

В детстве, в период препубертатного периода роста и пубертатных изменений, вызванных выработкой половых гормонов у подростков, происходит быстрый и обширный обмен коллагена. Большинство публикаций по производству коллагена у подростков препубертатного и пубертатного возраста посвящено коллагену I типа, используемому в качестве органической поддерживающей матрицы, которая минерализована для развития костей. Коллаген постоянно синтезируется, откладывается в ECM, только для того, чтобы расщепляться ферментами, в частности, MMP, в сбалансированном цикле, который обеспечивает рост. Этот обмен коллагена происходит быстро во время развития и затем прекращается в течение взрослых лет, но снова увеличивается в более позднем возрасте, чтобы компенсировать кумулятивный вредный ущерб, связанный с хроностарением и фотостарением [36,37]. Таким образом, синтез и деградация коллагена - это точно контролируемые и биохимически сложные процессы, которые имеют решающее значение для развития ткани, восстановления ткани после повреждения и поддержания ткани в различных анатомических и физиологических системах.

Старение кожи является результатом ряда различных процессов, которые влияют на многие составляющие кожи и, следовательно, на ее внешний вид. Существует два основных механизма старения кожи: внутренний и внешний. Эти внутренние процессы контролируются преимущественно генетическими и гормональными вариациями, тогда как внешние компоненты включают курение, употребление алкоголя, хроническое пребывание на солнце, стресс и ряд других факторов. Внешне стареющая кожа характеризуется несколькими клиническими проявлениями, включая наличие тонких линий и повышенное образование морщин, снижение способности отдачи, повышенную хрупкость кожи и измененный меланогенез и пигментацию кожи.

Доля типов коллагена в коже меняется с возрастом [38]. Молодая кожа на 80% состоит из коллагена I типа и примерно на 15% из коллагена III типа [39]. С возрастом способность восполнять запасы коллагена естественным образом снижается примерно на 1,0–1,5% в год. Это уменьшение коллагена является одним из характерных признаков, связанных с появлением тонких линий и более глубоких морщин [Рисунок 5]. Более того, глубоко внутри дермы фибриллярные коллагены, волокна эластина и гиалуроновая кислота, которые являются основными компонентами внеклеточного матрикса, претерпевают отчетливые структурные и функциональные изменения.


Рисунок 5. Содержание коллагена в коже является максимальным между 2-м и 3-м десятилетием, после чего происходит медленное истощение и потеря коллагена (и связанных компонентов ВКМ, таких как эластин и ГАГ). Потеря коллагена четко коррелирует с изменениями характеристик внешнего вида, которые обычно называют тонкими линиями и морщинами.

Коллаген и эластин - стабильные белки с периодом полураспада, измеряемым годами (t1 / 2 для кожного коллагена составляет примерно 15 лет), и, следовательно, они предрасположены к долгосрочному клеточному стрессу [40]. При рассмотрении коллагенового пучка очевидно, что основная часть белка коллагена недоступна из-за плотной упаковки отдельных фибрилл. Даже во внешней оболочке белки химически сшиты с волокнами внутри пучка и, таким образом, не легко расщепляются протеазами. Это подчеркивает важность ферментов ММП, которые могут расщеплять тройную спираль коллагена и делать волокна доступными для ферментов деградации и рециклинга клеток [41].

В семействе ММП именно коллагеназы необходимы для выполнения первой стадии деградации, на которой волокна расщепляются на характерные ¼ и фрагменты [Рис. 6]. Согласно модели Лауэра-Филдса, расщепление происходит на границе плотной области тройной спирали (с высоким содержанием иминокислоты) и области рыхлой тройной спирали (с низким содержанием иминокислоты), где фермент может раскручивать цепочки тройной спирали и инициируют гидролиз отдельных цепей [42]. После этого первого шага другие протеиназы продолжают деградацию коллагеновых волокон, включая желатиназу (MMP-2), сериновые протеиназы, цистеиновые протеиназы и аспарагиновые протеиназы.


Рисунок 6. Коллагеназа (также называемая матриксной металлопротеиназой, ММП) связывает и локально раскручивает трехспиральную структуру, обеспечивая последующий гидролиз открытых пептидных связей. Фермент предпочтительно взаимодействует с цепью α2 (I) коллагена типа I и последовательно расщепляет 3 α цепи. Это приводит к получению характеристических фрагментов 3/4 и 1/4.

Коллагеновые волокна со временем накапливают повреждения, что снижает их способность правильно функционировать. Внутренне стареющая кожа обычно характеризуется атрофией дермы с пониженной плотностью коллагеновых волокон, эластина и гиалуроновой кислоты [43]. Помимо пониженной плотности, можно наблюдать дезорганизацию и аномалию волокон коллагена и эластина в стареющей коже по сравнению с молодой и здоровой кожей [44]. Когда уровень коллагена начинает снижаться, структура коллагена становится более хрупкой и хрупкой, что приводит к ослаблению структурной поддержки кожи. Кожа теряет объем и упругость, начинает истончаться и морщиться. Снижение выработки коллагена также совпадает с потерей гиалуроновой кислоты, что дополнительно влияет на гидратацию и эластичность кожи.

В исследовании, опубликованном Sibilla et al. [45], исследователи сообщили о пике содержания коллагена у субъектов в возрасте от 25 до 34 лет с последующим постепенным снижением, равным примерно 25% -ному снижению в течение 4 десятилетий (процентный показатель коллагена 73,28). ± 14,3 в возрасте 25-34 лет против 55,3 ± 13,1 в возрасте 65-74 лет, n = 64, рисунок 7). Это снижение коллагена в стареющей коже было измерено с использованием различных методологических подходов, которые в целом хорошо согласуются и поддерживают гипотезу о потере коллагена, являющейся ключевым фактором ухудшения внешнего вида кожи с возрастом [46,47].


Рисунок 7. Содержание коллагена в коже имеет тенденцию к увеличению примерно до середины 20-х годов. После этого на протяжении десятилетий наблюдается прогрессирующая потеря коллагена.


3. Эндокринная система и гормональное воздействие на коллаген кожи.

Изменения уровня гормонов, связанные с хроническим старением, по-разному влияют на разные части тела. Из-за гормональных изменений в подростковом возрасте и в период полового созревания у многих подростков возникают прыщи, вызванные взаимодействием гормонов, кожных масел и резидентных бактерий и связанные с воспалением, покраснением и пятнами. Акне может иметь тяжелую клиническую картину и вызывать рубцевание кожи. Рубцевание кожи требует ремоделирования ткани, включая ремоделирование внеклеточного матрикса на основе коллагена, для восстановления повреждений, связанных с долгосрочным воспалением и атрофией тканей.

Повышение гормонального фона сопровождается повышенной активностью сальных желез, особенно с повышением уровня андрогенов, что приводит к избытку кожного сала, вырабатываемого кожей. В раннем взрослом возрасте уровень гормонов начинает снижаться, поэтому симптомы акне начинают уменьшаться. Однако лицевые поражения могут поражать людей на протяжении всего взрослого возраста [48,49]. Женщины могут неоднократно страдать акне во взрослом возрасте, поскольку это может происходить во время менструального цикла, особенно у тех, кто страдает синдромом поликистозных яичников (СПКЯ). Это гормональное нарушение влияет на менструальный цикл и может усилить акне. Большинство женщин страдают от угревой сыпи до периода менопаузы, когда уровень эстрогена начинает быстро снижаться [50].

Несколько исследований показали, что соблюдение здоровой и сбалансированной диеты может помочь в лечении прыщей, особенно продуктов, богатых витамином A, витамином D, витамином B3 и витамином B5, которые помогают уменьшить воспаление, поражения и шрамы [51]. Ниацинамид, или витамин B3, обычно используется для уменьшения отека и покраснения из-за его противовоспалительных свойств, а также помогает регулировать количество масла, вырабатываемого сальными железами в коже. Кроме того, ниацинамид регулирует тон кожи, помогает минимизировать следы на коже и уменьшить появление гиперпигментации [52]. Клинические исследования с использованием ежедневных пероральных добавок, содержащих пантотеновую кислоту, у здоровых взрослых людей с легкой и средней степенью угревой сыпи, показали уменьшение общего количества прыщей и прыщей на лице через 8 и 12 недель соответственно по сравнению с контролем плацебо [53,54]. Было показано, что дефицит витамина D (25-гидроксивитамин D3) коррелирует с увеличением тяжести угревой сыпи, что можно смягчить добавлением перорального холекальциферола в дозе 1000 МЕ / день в течение 2 месяцев [55].

Изменения в синтезе и деградации коллагена во время беременности и в послеродовом периоде сыграли важную роль в понимании оборота коллагена при ремоделировании внеклеточного матрикса. Коллаген и эластин претерпевают заметное увеличение во время беременности с последующим быстрым уменьшением во время инволюции [56]. Беременные женщины могут испытывать множество кожных искажений, в том числе растяжение кожи и выпадение волос (которые могут быть до или после родов), тогда как послеродовую эластичность кожи необходимо восстанавливать, помогая подтянуть кожу в области живота. По мере развития беременности кожа в области живота, бедер, бедер и груди расширяется, и у многих женщин появляются растяжки. Растяжки во время беременности (striae gravidarum) часто встречаются на более поздних стадиях, поражают до 90% женщин и зависят от сил вязкоупругого натяжения кожи. Во время беременности гормоны смягчают коллагеновые волокна, уменьшая связь между ними и увеличивая появление растяжек [57]. Дряблая кожа в области живота очень распространена, и кожа может никогда не вернуться к своей первоначальной эластичности.

Другие формы растяжек (striae distensae; striae rubrae) представляют собой линии или полосы на коже, обычно довольно узкие и могут быть розовыми, красными или пурпурными [58]. Обычно они становятся темнее и со временем тускнеют, оставляя на коже бледные следы и линии. Наиболее поражены живот, грудь и бедра. Растяжки также возникают в результате внезапного роста, увеличения веса (например, ожирения) или полового созревания.

Добавки коллагена во время и после беременности (особенно во время кормления грудью) могут быть ключевой полезной поддержкой огромного количества изменений, которые тело претерпевает в этот период, поддерживая гидратированную и более эластичную структуру кожи, делая ее более здоровой и сильной, особенно после -Род. Он также имеет множество преимуществ для суставов, связок и мышц, что поможет вынашивать ребенка во время беременности и уменьшить болезненность и травмы мышц.

Начиная с новаторской работы Олбрайт и др. [59] в 1941 г. была тщательно изучена связь между атрофированной кожей, менопаузальным статусом женщин и распространенностью остеопороза. Было показано, что уменьшение толщины кожи и содержания коллагена происходит при снижении концентрации эстрогена [60]. Симптомы, связанные с менопаузой, включают приливы, бессонницу, снижение эластичности кожи, снижение гидратации кожи, варикозное расширение вен, целлюлит и нарушение когнитивных функций. Эти симптомы могут привести к разочарованию и негативно повлиять на качество жизни. У мужчин, с другой стороны, наблюдается постепенное снижение уровня тестостерона (что меньше влияет на содержание коллагена) и, следовательно, меньше симптомов по сравнению с женщинами аналогичных характеристик и возраста. Несколько исследований подтверждают антивозрастные свойства эстрогенов у женщин в постменопаузе, демонстрируя положительный эффект увеличения содержания коллагена в коже, толщины, эластичности и гидратации, а также улучшения заживления и уменьшения раневых осложнений [61,62].

Изучая содержание коллагена в коже во время менопаузы, наблюдалось среднее снижение содержания коллагена в коже на 2,1% и толщины кожи на 1,13% за каждый год постменопаузы в течение первых 15-18 лет постменопаузы [63,64]. В исследовании, проведенном с участием 65 женщин разного возраста и менструального цикла, содержание коллагена было снижено у женщин в постменопаузальном статусе [Рисунок 8] [45]. Результаты показали снижение показателя коллагена, измеренного у женщин в постменопаузе (процентный показатель коллагена = 59,8 ± 18,1, n = 27) по сравнению с субъектами в пременопаузе (процентный показатель коллагена = 67,9 ± 12,1, n = 38). Интересно, что не было прямой корреляции между женщинами с регулярным или нерегулярным менструальным циклом во время проведения исследования (процентный показатель коллагена = 67,4 ± 12,5, n = 25 и 68,9 ± 11,7, n = 13, соответственно).


Рисунок 8. Для женщин с регулярным или нерегулярным менструальным циклом не было заметной разницы в содержании коллагена в коже. Однако для когорты постменопаузы тенденция показывает снижение содержания коллагена в коже примерно на 13%.

Исследователи изучали новаторские стратегии с использованием эстрогеновых препаратов для улучшения состояния кожи [65,66]. Хотя влияние эстрогена на кожу до сих пор полностью не изучено, известно, что у женщин снижение уровня эстрогена связано с множеством кожных изменений, многие из которых можно обратить или улучшить путем приема добавок с подобными эстрогенам веществами. Заместительная гормональная терапия (ЗГТ) - это лечение для облегчения симптомов менопаузы, обычно сочетающее эстроген и прогестерон. Он заменяет системные гормоны, которые вырабатываются на более низком уровне по мере прогрессирования менопаузы. Ключевые преимущества ЗГТ заключаются в том, чтобы помочь восстановить коллаген в коже, уменьшить приливы, уменьшить ночную потливость, контролировать перепады настроения, уменьшить сухость влагалища, среди прочего.

Эстроген ЗГТ с прогестероном или без него использовался для лечения симптомов менопаузы и для предотвращения долгосрочных состояний, таких как остеопороз и сердечно-сосудистые заболевания. В рандомизированном плацебо-контролируемом исследовании оценивали влияние генистеина на приливы у женщин в постменопаузе в течение 1 года. Оценка приливов снизилась на 24% при приеме генистеина по сравнению с 54% при применении синтетических аналогов гормонов при ЗГТ [67].

Изофлавоны и лигнаны - две основные группы фитоэстрогенов (ПЭ). Изофлавоны - это полифенольные соединения, которые обладают свойствами как агонистов эстрогена, так и антагонистов эстрогена. Изофлавоновые соединения, такие как генистеин и даидзеин, в основном содержатся в продуктах на основе сои. Генистеин - наиболее изученный изофлавон, ингибитор ангиогенеза и фитоэстроген с антиоксидантными свойствами, оказывающий благотворное влияние на дегенеративные заболевания человека. С другой стороны, было показано, что даидзеин увеличивает пролиферацию фибробластов в фиброзно-мышечной оболочке вагинального эпителия и в коже человека [68]. В другом двойном слепом плацебо-контролируемом клиническом исследовании исследователи изучили влияние изофлавонов на симптомы менопаузы, включая сухость кожи, растительность на лице, либидо и сухость влагалища у женщин в постменопаузе в возрасте от 50 до 75 лет. Три месяца приема соевых добавок, содержащих ПЭ, не принесли облегчения симптомов по сравнению с плацебо [69]. К сожалению, данных для понимания долгосрочных последствий использования ПЭ все еще недостаточно.

4. Окислительное повреждение и восстановление коллагена


В процессе старения долгосрочные эффекты окислительного повреждения клеток и тканей являются ключевым механизмом, на который могут быть нацелены стратегии вмешательства, чтобы мы могли попытаться замедлить повреждающие эффекты старения. В этом контексте нарушение баланса между производством активных форм кислорода (АФК) и нашей клеточной защитой посредством антиоксидантной защиты определяется как окислительный стресс [11,70]. АФК представляют собой специфическое подмножество видов свободных радикалов, которые действуют, управляя несколькими молекулярными путями, которые играют важную роль в патологических состояниях, таких как рак, сердечные заболевания и диабет. Солнечное повреждение (в частности, механизмы УФА-излучения, которые регулируют производство АФК) может вызывать как рак кожи, так и фотостарение, влияя на кожу в виде морщин, шелушения, сухости и пятнистой гиперпигментации [71]. АФК могут вызывать повреждение внутриклеточных компонентов, таких как ДНК, липиды и белки. Однако кожа обладает защитными механизмами, которые взаимодействуют с токсичными веществами и противодействуют их повреждающему действию (включая неферментативные и ферментативные молекулы, которые действуют как мощные антиоксиданты). Эти защитные механизмы, хотя и очень эффективны, обладают ограниченными возможностями и могут быть нарушены, особенно во время старения, что приводит к повышению уровня АФК и связанному с этим повышенному риску дерматологических заболеваний.

Типы свободных радикалов определяются наличием неспаренных электронов во внешних оболочках атома или составляющих атомов молекул [72]. Эта нестабильная конфигурация будет стремиться найти электрон, чтобы взять (в случае ионных связей) или поделиться (в случае ковалентных связей). Свободные радикалы с высокой энергией могут нанести большой ущерб структурным компонентам клетки (таким как двухслойные липидные мембраны) или субклеточным компонентам (таким как белки, липиды или ДНК), с которыми они сталкиваются. Эти высокоэнергетические частицы быстро реагируют с соседними молекулярными частицами и, таким образом, имеют очень короткий период полураспада и низкую стационарную концентрацию in situ. Инициирование свободных радикалов происходит, когда событие высокой энергии, например, когда фотон UVB или UVA ударяет по целевому атому, отрывая электрон от внешней оболочки [73]. Инициирование может также происходить как следствие окислительного метаболизма и митохондриального дыхания в клетке. Когда свободный радикал реагирует с другой молекулой, он, в свою очередь, генерирует другой свободный радикал, что называется стадией распространения. Это вызывает цепную реакцию, которая по своей природе опасна для любой биологической системы. Заключительный этап называется прекращением, на котором завершается цепная реакция.

Последствия и влияние ROS зависят от способности клетки ограничивать атаку свободных радикалов и восстанавливать повреждения. В случае ДНК специфические ферменты, такие как НАД-зависимая поли-АДФ-рибозная полимераза (PARP), могут восстанавливать повреждение ДНК, предотвращая ошибки кодирования или мутации в генетическом коде [74]. Обмен липидов обычно высок и обеспечивает замену перекисей липидов. Однако повреждение белка может быть трудно исправить, особенно если скорость оборота белка низкая. Однако важно отметить, что повреждение белка коллагена, вероятно, происходит по косвенному механизму. Основной биологической мишенью повреждения свободными радикалами в случае белков являются сульфгидрилсодержащие виды, включая трипептид глутатион, который имеет высокое содержание сульфгидрила из-за присутствия цистеина [75,76]. Глутатион может быть переработан с использованием НАДФН (восстановленная форма никотинамидадениндинуклеотидфосфата) в качестве кофактора, что делает его высокоэффективным поглотителем свободных радикалов. Однако последующее окислительное истощение глутатиона и последующий каскад воспаления приводит к усилению транскрипции, трансляции и экспрессии ферментов MMP, которые могут влиять на целостность ECM [77]. Как объяснялось ранее в этом обзоре, семейство ферментов матриксных металлопротеиназ (особенно MMP-1 и MMP-3) может разрушать коллагеновые волокна, что приводит к потере функционального ECM.

Один из подходов к профилактике или лечению этих нарушений, опосредованных АФК, основан на введении различных антиоксидантов с целью восстановления гомеостаза. Поглотители свободных радикалов из пищевых и дополнительных источников включают водорастворимые ингредиенты, такие как витамин C (l-аскорбиновая кислота), жирорастворимые ингредиенты, такие как витамин E (d-α-токоферол), и широкий спектр видов антиоксидантов, полученных из растений, в том числе флавоноиды, каротиноиды и многочисленные экстракты растений. Виды антиоксидантов защищают клетку, нейтрализуя свободные радикалы, но при этом сами становятся видами свободных радикалов. Однако для клетки более эффективно рециркулировать, восстанавливать или регенерировать виды с малой молекулярной массой, такие как аскорбиновая кислота, и это эффективно защищает структуры с большей молекулярной массой, такие как белок, липиды и ДНК, от повреждений [Рисунок 9].


Аскорбиновая кислота способна взаимодействовать с рядом свободных радикалов, облегчая их детоксикацию. В процессе сама аскорбиновая кислота превращается в стабильный аскорбильный свободный радикал, который является гораздо менее реактивным веществом и, следовательно, с меньшей вероятностью вызывает окислительное повреждение клеточных компонентов. Аскорбиновая кислота может рециклироваться через цитозольные глутатион-зависимые пути или пути мембраносвязанной НАДН-зависимой редуктазы [78]. Витамин C также способен сохранять активность витамина E, превращая токоферильный радикал обратно в его нативную форму, восстанавливая биологическую активность видов токопогеролов [79].

Важно понимать, что угроза АФК целостности коллагена и его содержимому в ЕСМ может возникать по многим различным путям. Помимо УФ-излучения, другие механизмы включают образование конечных продуктов с улучшенным гликозилированием (AGE), конечных продуктов с улучшенным окислением липидов (ALE), диету и образ жизни, потребление алкоголя, курение или метаболизм ксенобиотиков, связанный с загрязнением, который может быть связан с производством полициклических веществ. разновидности ароматических углеводородов [70].

В основе белка коллагена могут происходить ранние реакции гликирования, в которых глюкоза реагирует неферментативным и обратимым образом со свободными аминогруппами лизина. Хотя эта реакция обратима, с кумулятивным окислительным стрессом, комбинация гликирования и окисления образует необратимые аддукты с белком, которые в конечном итоге становятся AGE, особенно в виде аддуктов карбоксиметиллизина и пентозидина [Рисунок 10] [40]. По отдельному, но связанному механизму, ООВ с участием полиненасыщенных жирных кислот в качестве основной мишени для атаки свободных радикалов приводит к образованию липидных пероксирадикалов, гидропероксидов липидов и альдегидных продуктов [Рисунок 11]. Малоновый диальдегид (MDA) и 4-гидрокси-2-ноненаль (4-HNE) являются ключевыми продуктами окисления липидов и могут реагировать со свободными аминогруппами белка коллагена, опять же преимущественно с лизином, как другие классические аминокислоты, которые могут реагировать с MDA и 4-NHE (гистидин и цистеин) не присутствуют в коллагене в значительных количествах [71]. Из-за медленного обмена коллагена повреждения могут накапливаться годами и десятилетиями. Кумулятивное повреждение белков коллагена в ЕСМ из-за видов ALE и AGE нарушает их нормальную структуру и метаболизм и приводит к повышенной жесткости и жесткости и потере функции.


5. PAGE - конечные продукты гликирования


Фиг.10. Конечный продукт улучшенного гликозилирования (AGE) образуется, когда сахара, такие как глюкоза или пентоза, реагируют с остатками лизина в основной цепи коллагена, что в конечном итоге приводит к образованию либо видов AGE несшивающего типа, таких как CML, либо AGE типа перекрестных связей, таких как пентозидин.

6. Конечные продукты ПОЛ


Рис. 11. Конечные продукты перекисного окисления липидов (ALE) образуются, когда полиненасыщенные жирные кислоты окисляются, образуя разновидности липидных радикалов, которые могут приводить к образованию реактивных веществ, таких как MDA (малоновый диальдегид) или 4-HNE (4-гидрокси-2-ноненаль). , которые вступают в реакцию с остатками лизина в основе коллагена, что приводит к кумулятивным повреждениям в течение продолжительных периодов времени.

Используя хорошо сбалансированную комбинацию водорастворимых и жирорастворимых антиоксидантов в добавках, разработанных для обеспечения оптимального всасывания, сосудистого распределения и клеточной биодоступности, можно замедлить старение кожи и улучшить состояние кожи [80].

7. Стратегии против старения, связанные с коллагеном кожи


Сообщается, что здоровье и красота кожи являются основными факторами, определяющими общее самочувствие и связанное с ним восприятие здоровья потребителями [81]. Различия между кожей с хроническим возрастом (которая обычно бывает тонкой, сухой и мелко морщинистой) и кожей с фотостарением (которая имеет тенденцию быть утолщенной, гиперпигментированной, глубоко морщинистой и демонстрирует грубую профилометрическую топографию) позволяет разработать целевые стратегии вмешательства. Исследование успешного старения, проведенное Фондом Макартура, было провозглашено «новой геронтологией» и отстаивало потенциал здоровой и активной старости [82,83]. Это альтернативный взгляд на более старую парадигму «упадка и утраты», которая рассматривает старение как серию индивидуальных сокращений или потерь, к которым и пожилым людям, и обществу необходимо адаптироваться или приспосабливаться. Обе эти концепции поддерживаются желанием свести к минимуму видимые признаки старения кожи.

Стимуляция выработки коллагена и / или ингибирование деградации коллагена может быть достигнута несколькими способами, включая использование хирургических эстетических процедур, местного лечения или использование пероральных добавок (часто называемых «нутрикосмецевтиками»). В отчете, опубликованном Европейским Союзом, критическая важность питания в активном и здоровом старении четко описана как для макронутриентов, так и для микронутриентов [84]. Связь между питанием и старением кожи также была подробно рассмотрена Шагеном и др. [85]. Из 11 путей / стратегий вмешательства, упомянутых в этом обзоре, 7 напрямую связаны с содержанием коллагена в коже, что подчеркивает важность этого белка для целостности кожи и старения.

Добавки напитков, содержащие гидролизованные биоактивные пептиды коллагена, в сочетании с витаминами, минералами и растительными антиоксидантами, часто используются в нутрикоосмецевтических продуктах для улучшения эластичности кожи, увлажнения и видимых признаков тонких линий и морщин [86–89]. Кроме того, в исследованиях сообщается о преимуществах для роста ногтей и уменьшении симптомов, связанных со сломанными, ломкими или секущимися ногтями [90].

Все белки и пептиды необходимо гидролизовать в кишечнике, чтобы обеспечить всасывание в кровоток и транспортировку по организму [Рисунок 12]. После приема внутрь частично гидролизованные пептиды коллагена в добавках дополнительно перевариваются и гидролизуются в кишечнике [91]. Это осуществляется действием кислой среды в желудке, а также действием определенных ферментов в кишечнике (трипсин, химотрипсин, эластаза, карбоксипептидаза), которые расщепляют пептиды коллагена на фрагменты с меньшей молекулярной массой. Пептиды постепенно расщепляются по мере того, как они попадают в кишечник и через него, с образованием небольших пептидов (обычно ди- и трипептидов) и свободных аминокислот. Было подсчитано, что 90% абсорбированных белков представлено в системе кровообращения в виде аминокислот, из которых только 10% представлены в виде ди- или трипептидов [92,93]. Этот ферментативный процессинг способствует клеточному поглощению, как правило, через белки-переносчики (такие как системы котранспортеров аминокислот или низкоаффинный, мощный пептидный переносчик PEPT1) для доставки питательных веществ из просвета в клетки энтероцитов и через базолатеральную мембрану энтероцит в кровоток.


В жидком виде ингредиенты легко всасываются в кровоток (обычно примерно через 20 минут после приема внутрь). Для сравнения, всасывание из твердой пищи может занять несколько часов. Подобно процессу переваривания и всасывания белков, большинство минералов, витаминов и других питательных веществ (например, сахара, липиды) всасываются в кровоток в виде простых соединений [94]. Затем эти ингредиенты из кровотока распределяются по всему телу. Перфузия микроэлементов из петель капилляров в кожу создает обогащенную питательными веществами микросреду, омывающую дерму.

Гидролизованный коллаген выполняет 2 различные, но взаимодополняющие функции. Во-первых, аминокислоты, образующиеся при гидролизе коллагена в желудочно-кишечном тракте, являются строительными блоками, используемыми клеткой фибробластов для производства большего количества коллагена. Поскольку коллаген уникально богат глицином, пролином (и гидроксипролином, который образуется в результате посттрансляционной модификации во время синтеза коллагена), он представляет собой обогащенный запас определенных аминокислот, необходимых для образования новых фибрилл коллагена. Во-вторых, известно, что уникальные олигопептидные последовательности, особенно дипептиды, содержащие гидроксипролин, стимулируют фибробласты через рецептор-опосредованные пути активации, вызывая синтез новых коллагеновых волокон [95]. Хотя эти пептиды присутствуют на более низких уровнях, чем аминокислоты, они могут стимулировать рецепторы фибробластов и, таким образом, являются биологически активными даже при более низких абсолютных концентрациях.

Биологическая эффективность и клиническая эффективность гидролизованного коллагена могут быть связаны как с его уникальным аминокислотным профилем, так и с конкретными олигопептидными последовательностями, что подчеркивает ключевые характеристики, способствующие большому успеху гидролизованного коллагена в качестве добавки, полезной для здоровья организма. Другие белки, например, из казеина, арахиса или тофу, имеют другой аминокислотный состав и имеют меньший относительный вклад определенных аминокислот, необходимых для рибосомного синтеза белка (который использует фермент аминоацил тРНК-синтазу для присоединения соответствующей аминокислоты. через сложноэфирную связь). Соответствующий комплекс тРНК используется для синтеза белка на рибосомах эндоплазматического ретикулума клетки [96,97]. Поскольку коллаген является наиболее распространенным белком ЕСМ, виды тРНК должны быть обогащены соответствующими протеиногенными предшественниками для синтеза коллагена. Однако эта ситуация осложняется тем фактом, что такие аминокислоты, как глутамин, глутамат и аспартат, сильно метаболизируются в кишечнике и не попадают в заметных количествах в кровоток. Подробный обзор Albaugh et al. [98] исследует исследование, посредством которого добавление определенных аминокислот, таких как пролин, проводилось для стимуляции синтеза коллагена, но доказательство более высокой эффективности по сравнению с гидролизованным коллагеном требует дальнейших исследований.

Во время пищеварения многие ди- и трипептиды продуцируются in situ. В принципе, из 18 протеиногенных аминокислот можно получить 324 дипептида или 5832 трипептида. Даже если учесть обогащение разновидностями глицина, пролина и гидроксипролина, количество пептидов, которые потенциально могут стимулировать фибробласты к синтезу новых коллагенов, слишком велико для тестирования in vivo. Исследования показали, что значительные количества ди- и трипептидов, Pro-Hyp, Ala-Hyp, Ala-Hyp-Gly, Pro-Hyp-Gly, Leu-Hyp, Ile-Hyp и Phe-Hyp могут быть измерены в кровь человека после перорального приема различных гидролизатов коллагена [95–100]. Было показано, что некоторые из этих ди- или трипептидов стимулируют фибробласты in vitro [101,102]. Однако до настоящего времени не было продемонстрировано превосходящей эффективности индивидуальных или синтетических пептидов над сложной смесью олигопептидов, образующихся при переваривании коллагена. Пока не будут предоставлены такие доказательства, лучше продолжать использовать гидролизованный коллаген, обрабатываемый пищеварительной системой, в качестве источника стимулирующих фибробласты пептидов. Точно так же продукты для местного применения с использованием пептидов коллагена не могут обеспечить этот широкий спектр биоактивных пептидов, в дополнение к проблемам, связанным с чрескожной абсорбцией олигопептидов через роговой слой, которая ограничена.nnВыражение «витамины красоты» применялось к нескольким витаминам, но важность витамина С для кожи уникальна тем, что аскорбиновая кислота может действовать как кофактор нескольких ферментов при производстве коллагена, помимо своей роли антиоксидант в защите от повреждения свободными радикалами. Было показано, что важность витамина С в производстве функциональных коллагеновых волокон зависит от его использования в качестве кофактора при гидроксилировании остатков пролина в проколлагене (который стабилизирует структуру тройной спирали) и остатков лизина (которые используются для поперечного сшивания волокна, придающие конструкции жесткость и устойчивость). Гидроксилирование катализируется Fe (II) -зависимыми диоксигеназами в случае пролил- и лизилгидроксилаз [103]. Ферменты коллагена пролил-4-гидроксилазы (C-P4H) катализируют образование 4-гидроксипролина (4-Hyp) на коллагенах, модифицируя остатки пролина в положении Y (последовательности XY-Gly) в процессе, который требует Fe2 +, молекулярный кислород и аскорбиновая кислота [104]. Эта модификация происходит в эндоплазматическом ретикулуме до образования тройной спирали коллагена. Содержание 4-Hyp является ключевым фактором стабильности тройной спирали коллагена, без которой могут проявиться такие состояния, как цинга.

Как можно видеть на Фигуре 3, в эндоплазматическом ретикулуме клетки фибробластов специфические остатки лизина гидроксилируются ферментом лизилгидроксилазой с образованием гидроксилизина. Конкретные гидроксилизиновые остатки проколлагенового пептида могут подвергаться О-связанному гликозилированию до галактозилгидроксилизина или глюкозилгалактозилгидроксилизина под действием соответствующих ферментов трансферазы [105].

Модификация остатков лизина имеет решающее значение для заключительного этапа ковалентного внутримолекулярного и межмолекулярного поперечного сшивания, которое придает прочность, жесткость и долговечность коллагеновому волокну [Рисунок 3] [106]. Коллаген типа I имеет только 4 участка, в которых происходит этот процесс, то есть 2 участка телопептида на каждом конце пептида и 2 участка тройной спирали вдоль остова пептида. Существует два пути, используемых для поперечного сшивания коллагена: один основан на образовании альдегида, производного лизина, а другой - на образовании альдегида, производного гидроксилизина [25]. Первые пути являются ключевыми для создания кожного внеклеточного матрикса на основе коллагена.

Во внеклеточном пространстве остатки лизина N- и C-телопептидов могут подвергаться окислительному дезаминированию с образованием реакционноспособных альдегидов за счет активности лизилоксидазы [105]. Лизилоксидаза представляет собой медь-металлофермент, которому необходим витамин B6 (пиридоксальфосфат) в качестве кофактора, который может превращать аминовую боковую цепь лизина (и / или гидроксилизина) в соответствующий альдегид. Эти реакционноспособные частицы могут затем претерпевать серию неферментативных реакций конденсации с гидроксилизиновыми остатками вдоль пептидного остова с образованием ковалентных внутримолекулярных и межмолекулярных поперечных связей [Рисунок 3]. Хотя эта последовательность ферментативных модификаций на первый взгляд кажется сложной, это элегантная система, которая позволяет заключительным стадиям поперечного сшивания крупных коллагеновых волокон происходить вне клетки и в ECM, обеспечивая образование большого структурного белкового каркаса и эластичная матрица, поддерживающая кожу.

8. Атрибуты внешнего вида кожи


Как говорится, «красота в глазах смотрящего», подразумевая, что это субъективный познавательный процесс восприятия, который трудно измерить и количественно оценить. Однако красота - это совокупность видимых и измеримых физических характеристик, определяющих внешний вид. Таксономия черт внешнего вида подробно рассмотрена Игараши и др. [107] и могут быть разделены на категории на основе компонентов кожи, измеренных по 3 различным шкалам, микро, мезо и макро шкале, в порядке увеличения размера. Каждую шкалу можно охарактеризовать более подробно с помощью методов обнаружения с высоким разрешением, которые можно дополнительно соотнести с физиологией и анатомией. Таким образом, атрибуты внешнего вида кожи можно рассматривать на нескольких различных уровнях, каждый из которых связан с красотой в зависимости от применяемых результатов.

Микромасштаб определяется различными клеточными элементами и слоями кожи, в которых размеры этих субклеточных органелл обычно очень малы и поэтому едва видны невооруженным глазом наблюдателя. Сюда входят клетки и волокна, и их оптическое взаимодействие с падающим светом зависит от оптических явлений, таких как рассеяние и поглощение. Ключевым измеряемым параметром являются показатели преломления элементов, например, коллагеновые волокна в ECM взаимодействуют с падающим лучом света, вызывая сильное рассеяние фотонов. Элементы клеточного уровня включают эпидермис, дерму и подкожный слой.

Кожа и особенности кожи составляют мезо шкалу. В этом масштабе компоненты становятся видимыми невооруженным глазом. Визуальные свойства этих компонентов в основном определяются оптическими явлениями, вызываемыми компонентами более мелкого масштаба. Кожа состоит из наружных слоев рогового слоя, липидов на поверхности кожи, выступающих волосяных фолликулов, тонких линий и более глубоких морщин, характеристики которых можно определить по пигментам. Другие особенности кожи, такие как гиперпигментированные пятна (например, солнечные лентиго) и поры (например, эккринные железы, сальные протоки), также способствуют общему внешнему виду и ощущению ровности цвета лица.

Области тела и части тела классифицируются как макромасштаб. Кожа выглядит по-разному в разных частях тела. Это связано с тем, что физико-анатомические характеристики компонентов нижнего уровня могут значительно отличаться от одной области тела к другой. Эффекты основных опорно-двигательного аппарата более заметны, например, отсутствие черт туловища по сравнению с разнообразными анатомическими структурами на лице и шее.

В открытом исследовании с участием 217 женщин-добровольцев пищевая добавка (Pure Gold Collagen®) была проверена на ее способность уменьшать видимые признаки старения и сравнивалась с эффектами эстетического хирургического вмешательства, такого как ботокс, лазер. лечение или использование кожных наполнителей [108]. В исследовании сообщалось об улучшении состояния носогубных складок, которые простираются от носа до углов рта. Эти складки обычно углубляются с возрастом, и, поскольку они более заметны, чем другие линии лица, их глубина является полезным параметром для измерения эффекта средств против старения. Сообщалось о снижении среднего балла на 24% по сравнению с исходным уровнем, как было определено экспертом по визуальной оценке. У 37% пациентов наблюдалось значительное улучшение глубины носогубной складки со снижением среднего балла на 44%. Интересно, что о сопоставимом значительном уменьшении глубины носогубной складки сообщалось независимо от того, подвергались ли пациенты хирургическому лечению области носогубной складки или нет. Через 60 дней наблюдалось уменьшение глубины носогубной складки у субъектов, которые подвергались другим косметическим процедурам, при этом дерматологи сообщили об уменьшении на 15% для лазерных процедур, 50% для ботокса, 28% для филлеров, 41% для лечения в площадь носогубной складки и уменьшение на 18% и 10% при мезотерапии и дермабразии соответственно. В группе субъектов, у которых была дермабразия, лазерная обработка лица или ботокс в верхней части лица по поводу морщин на глабеллярной области или гусиных лапок, наблюдалось снижение видимости нособиальных клеток на 4%, 12% и 18% соответственно. складки. Неудивительно, что наибольшее сокращение количества морщин класса 2 наблюдалось у субъектов, у которых были наполнители в носогубных складках (29%). Также отмечалось уменьшение морщин класса 2 среди тех, кто проходил мезотерапию или терапию плазмой с высоким содержанием тромбоцитов (25%). В группе субъектов, у которых было увеличение щек или губ филлерами, морщины класса 3 уменьшились на 25%.

Было проведено независимое двойное слепое рандомизированное плацебо-контролируемое клиническое исследование для изучения влияния добавки на основе коллагена (Gold Collagen® Forte) на эластичность кожи у субъектов, которые прошли косметическое лечение (наполнители и ботокс в области лица) и субъекты, которые не принимали эту нутрицевтическую добавку в течение 90 дней [11,109]. Исследование показало статистически значимое повышение эластичности кожи после 90 дней лечения, а увеличение эластичности кожи наблюдалось отдельно как у субъектов, которые прошли косметическую процедуру, так и у субъектов, которые ее не делали. Более того, не наблюдалось значительного изменения эластичности кожи в группе плацебо, как у субъектов, которые прошли или не подвергались косметическому лечению. Повышение эластичности кожи предполагает, что эта функциональная пищевая добавка, содержащая пептиды коллагена среди других активных ингредиентов, оказывает эффект на восстановление правильных уровней белков внеклеточного матрикса, таких как коллаген и эластин. Также результаты показали снижение солнечного эластоза и гиперкератоза дермы.

9. Будущие перспективы и возможности


Будущие возможности для улучшения синтеза коллагена, образования фибрилл, целостности ECM и старения кожи зависят от активности клеток фибробластов. Однако со временем, износом, окислительным повреждением и другими клеточными воздействиями фибробласт становится стареющим, то есть теряет способность к репликации (репликативное старение). По мере старения фибробластов происходит уменьшение теломер (теломеры - это тандемные повторы ДНК, обнаруживаемые на концах хромосом и, как известно, укорачиваются с каждым прогрессивным циклом деления клетки). Хотя они остаются метаболически активными, стареющие фибробласты испытывают снижение своих нормальных клеточных функций. Воспаление и кумулятивное повреждение связаны с увеличением укорочения теломер, что может использоваться в качестве биомаркера клеточного старения, геномной нестабильности и старения клеток в коже пожилых людей [110]. Это приводит к ситуации, когда кожа не способна эффективно восстанавливать поврежденный коллаген с последующей потерей функциональной поддерживающей матрицы, связанной с видимыми признаками старения, такими как мелкие морщинки, морщины и провисание.

Как длину теломер, так и активность теломеразы можно измерить с помощью моделей окислительного стресса и измерения защитных эффектов антиоксидантов. Длина теломер в дермальных фибробластах человека была укорачена однократной высокой дозой УФА-излучения in vitro [111]. Возможно, что острое фотоповреждение может способствовать раннему фотостарению кожи человека через этот механизм, включающий укорочение теломер. Однако еще предстоит выяснить, имеют ли такие механизмы отношение к ситуации in vivo.

Поиск новых механизмов для борьбы со старением фибробластов и новых биоактивных веществ для предотвращения потери теломер или восстановления повреждений ДНК - это новая захватывающая область исследований, которая вполне может предложить новые методы лечения в борьбе со старением кожи.

10. Заключение


Коллагены представляют собой разнообразное семейство повсеместно распространенных белков с широким спектром клеточных и внеклеточных функций, поддерживающих передачу сигналов клеток, пролиферацию, дифференцировку и структурную целостность соединительных тканей. Как основной белок, содержащийся во внеклеточном матриксе кожи и костей, коллаген I типа представляет собой самый распространенный коллаген в организме. Волокна коллагена могут сохраняться в коже годами, но в течение всей жизни подвержены кумулятивным повреждениям. Утрата функции, наблюдаемая как при хроническом, так и при фотостарении, привела к множеству стратегий восстановления и замены коллагена, предотвращения повреждения коллагена, обеспечения витаминов и минералов для поддержки биохимических и физиологических манипуляций с обменом коллагена и оптимизации взаимодействия с другие важные компоненты ECM, такие как эластин и ГАГ. Косметическая хирургия и местные вмешательства являются важными стратегиями борьбы с видимыми признаками старения, особенно в тех случаях, когда видимые результаты требуются в короткие сроки. В долгосрочной перспективе антивозрастные свойства могут быть усилены добавлением искусно созданных нутрико-мецевтических добавок с общей целью омоложения стареющей или поврежденной кожи, улучшения целостности, внешнего вида, красоты кожи и поддержки личного благополучия и жизнеспособности.

11. Первоисточник

Reilly DM, Lozano J. Skin collagen through the lifestages: importance for skin health and beauty. Plast Aesthet Res 2021;8:2 . http://dx.doi.org/10.20517/2347-9264.2020.153