Czym są antyoksydanty?

Mowa oczywiście o antyoksydantach, nazywanych również antyutleniaczami bądź przeciwutleniaczami. Nazwa nawiązuje do procesów utleniania, w których biorą udział szkodliwe dla naszego organizmu wolne rodniki (tzw. RFT – reaktywne formy tlenu), a którym przeciwdziałać mają właśnie antyoksydanty. Jest to szczególnie pożądana grupa substancji czynnych używanych w kosmetykach, gdyż działają już w niewielkich stężeniach (od 0,001% do 1%). Środki te, dzięki swym niezwykłym właściwościom, zapobiegają procesom starzenia się i utleniania w organizmie, dlatego tak chętnie używane są w różnych rodzajach preparatów kosmetycznych i nie tylko. Szeroko występują one także w żywności i wraz z nią trafiają do naszego organizmu. Antyoksydantami są głównie substancje naturalne, pochodzenia roślinnego, ale mogą one także być wytworzone syntetycznie w procesach chemicznych, np. z użyciem jonów metali przejściowych.

Jak już wspomniano, rolą przeciwutleniaczy jest przede wszystkim walka z wolnymi rodnikami, które przyczyniają się bezpośrednio do powstawania tzw. stresu oksydacyjnego, a co za tym idzie – wielu poważnych schorzeń, jak np. nowotwory czy choroby serca. Wolne rodniki są cząsteczkami występującymi w naturze. Zawierają niesparowane elektrony na orbitalu walencyjnym, przez co mogą istnieć i silnie reagować z innymi cząsteczkami, niszcząc je lub zmieniając ich strukturę. Takie zmiany mają właśnie miejsce w naszym organizmie, gdy RFT reagują z jego komórkami. Co ciekawe, związki te wykazują silne działanie chemiczne o różnym stopniu reaktywności, co oznacza, że mogą być obojętne bądź też posiadać ładunek, w zależności od środowiska, w jakim się znajdują. Czyni je to niebezpiecznymi z punktu widzenia oddziaływania z organizmem żywym. Przyczynami powstawania RFT w organizmie mogą być: stres, nieodpowiednia dieta, niektóre leki czy nałogi, co wpływa bezpośrednio na stan naszej skóry, która staje się wiotka i przesuszona. Warto zatem, szczególnie w stresującym czasie, zadbać o jej nawilżenie i regenerację.

Mechanizm działania RFT

Reakcje chemiczne zachodzące z udziałem RFT to tzw. reakcje wolnorodnikowe, czyli reakcje łańcuchowe charakteryzujące się przerwaniem danego wiązania. Przykładem rodnika jest rodnik tlenowy i hydroksylowy zawierający grupy -OH. RFT posiadają w swojej budowie tlen z wolnym elektronem, a co za tym idzie – odgrywają ważną rolę w naszym organizmie. Starzenie się skóry jest bowiem procesem naturalnym i nieuniknionym, a wyeliminowanie wolnych rodników – całkowicie niemożliwe. Związki te biorą udział w ważnych procesach metabolicznych organizmu i występują np. w komórkowym procesie oddychania, reakcjach z udziałem oksydaz czy autooksydacji.

Co ciekawe, słowo rodnik wywodzi się z łaciny i oznacza „korzeń”, coś co wymaga dopełnienia. Ma to oczywiście przełożenie na chemię tych związków, gdyż wolny, niesparowany elektron „szuka” cząsteczki, która mogłaby się z nim związać. Ilość elektronów zależy od danej cząsteczki i liczby jej stanów wzbudzenia – może być ich kilka, a może być jeden. Przykładowo, elektron znajdujący się na pierwszym poziomie wzbudzenia (najniższym) jest o jeden poziom wyżej od poziomu podstawowego. Oznacza to, że jego reaktywność się zwiększa i może to doprowadzić do niszczenia podstawowych budulców organizmu, jak białka, lipidy i węglowodany. Ochroną przed takim tlenem w pierwszym stanie wzbudzenia są np. beta-karoten, ubichinon czy witamina E. Mechanizm powstawania RFT jest bezpośrednio związany z mitochondrium. Uwolnienie tych cząsteczek do organizmu wiąże się z rozprzęganiem tego organellum w wyniku wystąpienia stresu oksydacyjnego.

Warto nadmienić, że nie wszystkie RFT należą do wolnych rodników, jak np. nadtlenek wodoru. Tak samo nie każdy wolny rodnik posiada w swojej strukturze tlen. Jest on jednak powszechnie występującym pierwiastkiem w cząsteczkach RFT i ma zdolność do reagowania z żelazem, który jak wiadomo, jest podstawowym budulcem krwi. Z pierwiastkiem tym wiąże się bezpośrednio reakcja Fentona – H₂O₂ + Fe²⁺→ OH^•+ OH⁻ + Fe³⁺. Jest to reakcja syntezy (wytwarzania) rodnika hydroksylowego, w której nadtlenek wodoru został zredukowany do rodnika hydroksylowego i niegroźnego jonu hydroksylowego, a Fe (II), tracąc elektron i przekazując go nadtlenkowi wodoru, uległ utlenieniu do Fe (III). Reakcja ta w organizmie poprzez rodnik hydroksylowy prowadzi do mutacji DNA oraz powstawania nowotworu.

Aby zrozumieć, jak działają wolne rodniki, a tym samym przeciwutleniacze, należy wspomnieć reakcje redoks, czyli utleniania i redukcji. Każdy związek chemiczny ma swój stopień utlenienia, co czyni go niepowtarzalnym i prowadzi do jego określonych właściwości. W czasie zachodzenia reakcji redoks liczba dostarczanych elektronów jest taka sama, jak liczba elektronów przyjmowanych. Powoduje to, że każdy związek, do którego dostarczane są bądź odbierane elektrony, zmienia swój stopień utlenienia, a przy tym właściwości i charakterystyczne reakcje. Utlenianie jest zazwyczaj procesem samoistnym, natomiast reakcje redukcji wymagają czynnika inicjującego, np. prądu elektrycznego. Na podobnych zasadach działają reakcje zachodzące w elektrochemii, wykorzystywane np. w procesie elektrolizy, co umożliwia wytworzenie konkretnego związku o danych właściwościach. Jest to bardzo przydatny mechanizm używany do otrzymywania czy modyfikacji np. antyoksydantów (patrz artykuł Elektrochemiczne metody badań kosmetyków).

Działanie i podział antyoksydantów

Powszechnie występującym podziałem antyoksydantów jest ten, uwzględniający ich występowanie, czyli endogenne bądź egzogenne. Przeciwutleniacze endogenne produkowane są bezpośrednio w organizmie, natomiast egzogenne muszą być do niego dostarczane z zewnątrz, np. z pokarmem bądź suplementami. Jest to szczególnie ważne, gdyż nasz organizm sam nie produkuje niektórych istotnych dla nas substancji, które byłyby niezbędne dla jego prawidłowego funkcjonowania. Do antyoksydantów endogennych można zaliczyć liczne enzymy, jak dysmutazę czy peroksydazę, ale także związki, takie jak kwas moczowy lub melatonina. Są to więc substancje biorące udział w podstawowych czynnościach organizmu, jak regulacja snu. Wśród związków egzogennych, używanych także w kosmetykach, można wymienić: witaminy z grupy A, C, E, polifenole, karotenoidy, a więc związki występujące i biorące czynny udział w procesach roślin.

Istnieje wiele teorii na temat antyoksydantów oraz ich wpływu na organizm. Większość źródeł wspomina o ich dobroczynnym działaniu na człowieka, zapobiegając procesom utleniania, podkreślając przy tym wagę dostarczania ich w różny sposób do organizmu. Są jednak opinie mówiące o tym, że substancje te nie są niezbędne, a teoria o wolnorodnikowym starzeniu się skóry została obalona. Należy jednak pamiętać o ich dobroczynnym działaniu. Warto też wspomnieć o jeszcze jednym ważnym aspekcie dodawania przeciwutleniaczy do produktów kosmetycznych. Mają one bowiem nie tylko zapobiegać procesom starzeniowym skóry, ale przede wszystkim – utlenianiu, czyli jełczeniu mas kosmetycznych, co ma miejsce np. pod wpływem światła. Ich funkcją jest także ochrona przed mikroorganizmami dzięki wykorzystaniu np. witaminy C (występującej pod nazwą ascorbic acid). Są to więc naturalne konserwanty. Z tego punktu widzenia antyoksydanty mogą być rozpuszczalne w tłuszczach lub wodzie, zależnie od zastosowanej substancji, o czym należy pamiętać przy tworzeniu masy kosmetycznej oraz odpowiednim doborze do potrzeb skóry. Dodatkowo antyoksydanty charakteryzują się działaniem przeciwzapalnym i fotoochronnym.

Przykłady antyoksydantów

Wśród antyoksydantów rozpuszczalnych w wodzie znajdują się: glutation, witamina C, zielona herbata czy wyciągi z owoców. Do drugiej grupy, rozpuszczalnej w lipidach, można zaliczyć: witaminy A, D, E, K, koenzym Q10, likopen, kurkuminę, która wykazuje szczególne właściwości przeciwzapalne. Likopen jest związkiem z grupy karotenoidów, a więc naturalnym barwnikiem. Wchodzi w skład np. kremów przeciwsłonecznych. Do najciekawszych przykładów przeciwutleniaczy używanych w kosmetykach można zaliczyć:

* idebenon, czyli syntetyczny analog koenzymu Q10, który wykazuje większą skłonność do penetracji głębszych warstw skóry,

* kwas alfa-liponowy, który jest związkiem należący do grupy kwasów karboksylowych, zaliczanym do koenzymów. Nazywany jest także witaminą N, należącą do tzw. Quasi – 46 witamin, które nie są w pełnej klasie witaminami, gdyż spełniają także inne funkcje, np. lecznicze. Ze względu na małe cząsteczki szybko wnika w głąb skóry. Kwas ten jest wykorzystywany np. w peelingach do twarzy,

* kwas nordihydrogwajaretowy, który jest przykładem inhibitora lipooksygenazy, stosowanego w kosmetykach jako antyoksydant niebędący zamiataczem wolnych rodników,

* genisteinę, czyli związek z grupy flawonoidów. Powstrzymuje ona kancerogenezę oraz fotouszkodzenia. Głównie występuje w soi, co przekłada się na zaobserwowanie niższej zachorowalności na raka wśród Azjatów,

* piknogenol, czyli ekstrakt z kory francuskiej sosny, bogaty we flawonoidy. Badania dowiodły, że związki te wykazują korelację między działaniem antyoksydacyjnym a antymutagennym, co sugeruje, że właściwość antymutagenna jest ściśle powiązana z działaniem przeciwutleniającym i zależy od niego,

* dehydroepiandrosteron (DHEA), czyli hormon steroidowy, którego nieudowodnione działanie przeciwstarzeniowe wiąże się z faktem, iż wydzielanie tego związku oraz jego siarczanowego estru (DHEAS) spada wraz z wiekiem,

* kwas oleanolowy i ursolowy, czyli związki z grupy terpenów. Kwas ursolowy wykazuje właściwości inicjujące proces apoptozy komórek nowotworowych oraz hamuje mutagenezę spowodowaną aflatoksynami (występującymi w grzybach).

Do antyoksydantów należą także: witaminy z grupy B, retinoidy, BHT, arbutyna, kwas cytrynowy, kwas fitowy (regulujący wydzielanie sebum, idealny dla cery tłustej), kwas szikimowy (o działaniu dezodorującym), astaksantyna (najsilniej neutralizująca wolne rodniki), kwas HEDP (dodawany do detergentów) i wiele wiele innych. Mimo licznych zalet wyżej wymienionych substancji, należy pamiętać, że antyoksydanty posiadają też swoje wady. Ze względu na swoje właściwości mogą być uczulające. Trzeba na to zwrócić szczególną uwagę, gdyż tak jak w przypadku alergii pokarmowych, alergia może pojawić się również na skórze. Pomimo naturalnego występowania, może wystąpić ryzyko podrażnienia. Ponadto niektóre badania sugerują, że same antyoksydanty przyczyniają się do wielu chorób narządowych.