Jest ona miejscem zakończeń nerwowych skóry i odpowiada za „odbieranie” sygnałów o czynnikach zewnątrzkomórkowych, które mogą modulować procesy komórkowe. Elementem macierzy odpowiadającym za przekazywanie „informacji” między macierzą a środowiskiem międzykomórkowym jest glikoproteina – fibronektyna. Przekazywane przez nią sygnały wpływają na organizację cytoszkieleku komórkowego. Jego przebudowa odgrywa istotną rolę, zwłaszcza podczas wzrostu tkanek, gojenia ran oraz innych procesów naprawczych.

Składnikami macierzy są:

• glikozaminoglikany (wśród nich kwas hialuronowy, siarczan chondroityny, siarczan dermatanu, siarczan heparanu, heparyna, siarczan keratanu)
• białka fibrylarne
• włókna kolagenowe (typów: I, III, IV, V, VI, VII, XII, XIV )
• włókna elastyczne
• białka adhezyjne (fibronektynę, lamininę, tenascynę)

Z uwagi na mnogość elementów macierzy pozakomórkowej, w niniejszym artykule zostanie omówiony wpływ tylko wybranych jej składników, których rola w kondycji skóry jest najobszerniej opisywana w literaturze naukowej.

Starzenie się skóry jest powodowane przez wiele czynników. Do najważniejszych należą: genetyczne uwarunkowanie oraz zaburzenia hormonalne, nadmierna ekspozycja skóry na promieniowanie słoneczne, niewłaściwa, dieta a także stosowanie używek.

Głównymi objawami procesów starczych skóry są:

• wzmożona suchość
• utrata elastyczności
• zaburzenia w pigmentacji skóry
• ciężka atrofia
• teleangiektazje (potocznie pajączki naczyniowe – obecność poszerzonych drobnych naczyń krwionośnych)
• zmiany przednowotworowe,
• głębokie zmarszczki

Zdaniem specjalistów kosmetologów większość tych objawów związana jest ze wspomnianymi wyżej egzogennymi czynnikami. Wpływają one na elementy skóry w tym macierz pozakomórkową.

Jej składnikiem, którego roli w utrzymaniu młodego wyglądu tkanki skórnej nie należy pomijać są włókna kolagenowe.

Są one produkowane przez fibroblasty. Odpowiadają przede wszystkim za odporność na rozciąganie skóry. Około 75% masy włókien kolagenowych to woda, a towarzyszącym jej materiałem białkowym jest kolagen. Z uwagi na to, iż stanowi on również substancję spajającą komórki, przez niektórych żartobliwie określany jest białkiem klejogennym. Struktura białka kolagenowego opiera się na z trzech splecionych ze sobą łańcuchach włókien kolagenowych. Ciekawostką jest, iż włókna te mają bardzo wysoki tzw. moduł elastyczności, co oznacza, że praktycznie nie poddają się one rozciąganiu. Przy zastosowaniu maksymalnego obciążenia, włókno kolagenowe rozciąga się tylko o ok. 5% swojej wyjściowej długości. Ich cechą charakterystyczną jest niezwykła wytrzymałość na obciążenie. Literatura naukowa opisuje, że włókna kolagenowe znajdujące się w ścięgnach Achillesa człowieka, wytrzymują bez rozerwania struktury nawet ok. pół tonowe obciążenie. Niestety, wraz z przekroczeniem dwudziestego piątego roku życia organizm ludzki stopniowo traci zdolność do odbudowy naturalnego kolagenu. Prowadzi to do powstawania zmarszczek, cellulitu, matowienia paznokci i włosów oraz utraty gładkości skóry.

Jedną z przyczyn intensyfikacji procesów rozpadu włókien kolagenowych w skórze jest działanie promieni słonecznych.

Mechanizm tego procesu w wielkim uproszczeniu można przedstawić następująco.

Promieniowanie słoneczne, a w szczególności UV,  po dotarciu do warstwy  naskórka i skóry właściwej,  inicjuje aktywację czynnika transkrypcyjnego AP-1 (ang. activating protein 1). Aktywacja wspomnianego czynnika prowadzi w konsekwencji do powstania nadmiernej ilości wolnych rodników oraz reaktywnych form tlenu ( przyczyny stresu oksydacyjnego). Stres oksydacyjny może z kolei być powodem naruszenia molekularnej struktury komórek oraz uszkodzenia DNA.

W obliczu tych danych można założyć, iż najefektywniejszą metodą przeciwdziałania procesom fotostarzenia skóry, jest stosowanie diety bogatej w przeciwutleniacze i fitoestrogeny. Niedobór wspomnianych składników może być uzupełniany poprzez przyjmowanie suplementów diety oraz stosowanie kosmetyków zawierających przeciwutleniacze i fitoestrogeny.

Udział kolagenu jako jednego z najważniejszych składników w utrzymaniu młodego wyglądu skóry potwierdza zastosowanie całkiem nowej metody - hydratacji kolagenu rybiego. Zdaniem firm kosmetycznych, które wykorzystują tę metodę podczas produkcji kosmetyków jest ona prawdopodobnie jednym z największych odkryć światowej kosmetologii i biotechnologii białek. Jej zasada opiera się na rozpadzie struktury trzeciorzędowej rybiego kolagenu. Produkty jego rozpadu penetrują macierz pozakomórkową skóry stymulując fibroblasty do wzmożonej syntezy kolagenu ustrojowego. Kosmetyki te zdaniem producentów nie tylko powstrzymują procesy utraty jędrności skóry, lecz także wpływają pozytywnie na inne jej schorzenia.

Kolejnym istotnym elementem macierzy międzykomórkowej są włókna elastyczne. Zbudowane są one przede wszystkim z białka strukturalnego – elastyny.

Poza skórą stanowi ona główny składnik ścięgien, więzadeł, tkanki płucnej oraz ścian naczyń krwionośnych. Dzięki jej obecności tkanki bogate w elastynę charakteryzują się wysoką elastycznością czyli zdolnością do szybkiego odzyskiwania pierwotnego kształtu po uprzednim rozciągnięciu lub też ściśnięciu. Włókna elastyczne mogą nawet rozciągnąć się o 100 - 140% swej początkowej długości i wrócić do swych pierwotnych rozmiarów po ustaniu działania czynnika deformującego. Interesującym jest, że elastyna to najodporniejsze na działanie czynników chemicznych białko ludzkie. Zachowanie włókien sprężystych mumii egipskich częstokroć pozwala nawet dziś określić rodzaj zmian chorobowych na, które cierpieli starożytni Egipcjanie.

Cząsteczki elastyny podobnie jak włókna kolagenowe są wytwarzane i wydzielane przez fibroblasty do przestrzeni pozakomórkowej.

Ze względu na rolę kolagenu oraz elastyny w utrzymaniu kondycji skóry właściwym wydaje się być podejście wielu firm kosmetycznych, które wzbogacają swoje produkty w witaminę C. Związane jest to z jej wpływem na intensywność syntezy kolagenu przez fibroblasty oraz rozpadu elastyny.

Askorbinian stanowi kofaktor enzymów odpowiedzialnych syntezę kolagenu oraz odpowiada za bezpośrednie pobudzenie tej syntezy poprzez aktywację czynników transkrypcji i stabilizowanie mRNA prokolagenu.

Wyniki badań wycinków skóry pobranych od kobiet po menopauzie, które stosowały

5% kwas L-askorbinowy na jedno przedramię wykazały zwiększoną syntezę kolagenu, a także zahamowanie jego uszkodzeń w wyniku postępujących procesów starczych.

Najintensywniejszą reakcję na miejscowe stosowanie roztworu kwasu askorbinowego zaobserwowano u pacjentek, które spożywały niewielką ilość witaminy C w diecie. Według autorów badania najefektywniejsze jest miejscowe stosowanie kwasu askorbinowego. Badania prowadzone w warunkach in vitro wskazują także, że kwas askorbinowy hamuje syntezę elastyny przez fibroblasty. Odgrywa to ważną rolę w usuwania nagromadzonej elastyny o zaburzonej strukturze. Gromadzenie włókien elastylowych o niewłaściwej strukturze - elastoza –to jeden z podstawowych procesów starzenia się skóry.

Kolejną ważną grupą związków, wchodzących w skład macierzy międzykomórkowej są mukopolisacharydy zwane również glukozaminoglukanami. Związki te występują w tkance łącznej wspólnie z białkami strukturalnymi (elastyną i kolagenem) tworząc tzw. proteoglikan czyli układ podporowy tkanki łącznej. Wiele publikacji kładzie nacisk rolę mukopolisacharydów w ograniczaniu podrażnień oraz uczuleń skóry, a także zwiększeniu jej odporności na czynniki zewnętrzne. Dodatkowo związki te przeciwdziałają procesom prowadzącym do powstania „celullitu”. Pozytywnie wpływają na cyrkulację krwi i limfy, a także ograniczają gromadzenie się tkanki tłuszczowej Składniki te odpowiadają również za elastyczność i sprężystość skóry oraz m.in. pomagają w utrzymaniu równowagi osmotycznej tej tkanki.

Istotnym mukopolisacharydem dla utrzymania młodego wyglądu skóry jest kwas hialuronowy. Związek ten pełni rolę „łącznika” między włóknami kolagenowymi i elastynowymi w skórze właściwej. Inną ważną rolą kwasu hialuronowego jest wiązanie wody w przestrzeni międzykomórkowej naskórka oraz w skórze właściwej. Podobnie jak w przypadku pozostałych omawianych składników macierzy największe stężenie kwasu hialuronowego stwierdzono w skórze niemowląt i dzieci. W miarę upływu czasu, następuje spadek jego zawartości w skórze co wpływa na zdolność wiązania wody i powstawanie zmarszczek. W okresie letnim pod wpływem działania promieni UV kwas hialuronowy również ulega fotodegradacji prowadzącej do starzenia się skóry. Związek ten w medycynie estetycznej stosowany jest często w formie iniekcji do wypełniania ubytków w tkankowych, a także likwidacji zmarszczek oraz powiększania ust. Z uwagi na to, iż kwas hialuronowy wchłania się powoli, zabiegi z jego użyciem należy powtarzać 2 do 3 razy w roku. Wiele publikacji naukowych potwierdza działanie kwasu hialuronowego na utrzymanie prawidłowego uwodnienia skóry i tkanek. Znana jest inna rola tego mukopolisacharydu w przywracaniu barwy i elastyczności skóry. Kolejną funkcją kwasu hialuronowego jest wspomaganie procesów regeneracji skóry. Przywraca on, warunki sprzyjające aktywacji fibroblastów.

O roli macierzy międzykomórkowej w bezpośrednim utrzymaniu jędrności i sprężystości skóry świadczą niezależne badania przeprowadzone w  University of Michigan Medical School. Bezpośrednie wprowadzenie poprzez iniekcje macierzy w formie wypełniacza w obszar międzykomórkowy pozwoliło na poprawę kondycji skóry seniorów. We wspomnianym badaniu, naukowcy z Kliniki Dermatologii UM w skórę 21 ponad osiemdziesięcioletnich wolontariuszy wprowadzali wypełniacz. Badacze skoncentrowali się na skórze nieeksponowanej na działanie promieni UV - skórze pośladków. W efekcie prowadzonego badania w ciągu trzech miesięcy od iniekcji zaobserwowano wyraźną intensyfikację produkcji kolagenu przez fibroblasty. Skóra pacjentów stała się grubsza i lepiej ukrwiona przez co komórki były lepiej odżywione. Wyniki tego doświadczenia wskazują, iż podskórne wstrzyknięcie macierzy poprzez zwiększenie napięcia i ciśnienia aktywuje fibroblasty. Prowadzone badania mogą zostać także wykorzystane w zapobieganiu oraz leczeniu ran powierzchniowych. Dzięki lepszemu zrozumieniu funkcjonowania macierzy pozakomórkowej skóry oraz jej roli w zabliźnianiu się ran będzie można w przyszłości lepiej pomagać pacjentom.

Ze względu na złożoność oraz mnogość procesów zachodzących przy udziale macierzy pozakomórkowej trudno jest jednoznacznie określić jej funkcję w utrzymaniu prawidłowej kondycji skóry. Dlatego też jedynym rozwiązaniem wydaje się być dalsze zgłębianie tego problemu i kolejne badania, dzięki czemu - miejmy nadzieję - tematyka ta w przyszłości będzie całkowicie wyjaśniona.

Przeczytaj również:

Roślinne metabolity pierwotne jako surowce kosmetyczne

Jak dbać o skórę dojrzałą?

Donata Zaczyńska
portal Biotechnologia.pl

Źródła:

1. http://www.eurekalert.org
2. http://www.kosmetyka.eu/
3. http://colway.net.pl/
4. http://www.twoj-lekarz.com.pl/
5. Ryszard Galus, Łukasz Zandecki, Marek Antiszko, Katarzyna Borowska, Stanisław Zabielski, „Fotostarzenie się skóry” Polski Merkuriusz Lekarski,2007, XXII, 132, 580, s.580-584.
6. Arkadiusz Gruchlik, Ewa Chodurek, Maja Nowak, Zofia Dzierżewicz,” Zastosowanie peptydów wiążących miedź w dermatologii kosmetycznej” Dermatologia Kliniczna 2009, 11 (3), s.175-178
7. Bioactive compounds from natural resources against skin aging Pulok K. Mukherjee, Niladri Maity, Neelesh K. Nema, Birendra K. Sarkar,” Bioactive compounds from natural resources against skin aging” Phytomedicine 19 (2011), s.64–73
8. Francesco Lacarrubba, Aurora Tedeschii, Beatrice Nardone, Giuseppe M Icali ” Mezoterapia dla odmłodzenia skóry: ocena podnaskórkowego pasma ubogoechogenicznego za pomocą badania ultrasonograficznego metodą skaningu przekrojowego typu B-mode” Wiley Periodicals, Inc. Terapia dermatologiczna ISSN 1396-0296
9. W.F. Daamen, J.H. Veerkamp, J.C.M. van Hest, T.H. van Kuppevelt “Elastin as a biomaterial for tissue engineering”Biomaterials 28 (2007),s.4378–4398