Wstęp

Chemia kosmetyczna i kosmetologia to dwie, często nakładające się na siebie dziedziny naukowe, których celem jest jak najlepsza pielęgnacja naszej cery. Z jednej strony stosowanie kosmetyków zaprojektowanych na bazie innowacyjnych składników aktywnych pozwala na dbanie o zdrowy wygląd skóry poprzez codzienne nawilżanie, ochronę czy poprawę elastyczności, z drugiej zaś – zabiegi kosmetyczne z użyciem zaawansowanych urządzeń pomagają w naprawie zniszczonej skóry, poprawiając niedoskonałości i nadając jej blask. Pomimo iż zarówno kosmetyki, jak i zabiegi pielęgnacyjne pozytywnie wpływają na naszą cerę, często okazuje się, że działania podejmowane przez doświadczonych kosmetologów są o wiele trwalsze i skuteczniejsze. Wciąż jednak nowe substancje aktywne, które pojawiają się na rynku kosmetycznym, potrafią wywołać efekty równie spektakularne, jak inwazyjne zabiegi dermatologii estetycznej.

Czynniki wzrostu

Czynniki wzrostu to grupa cząsteczek białkowych, które wykazują jedną lub więcej z następujących aktywności, które prowadzą do zmiany szybkości wzrostu określonego typu komórek. Wśród nich można zaobserwować: zwiększanie masy komórkowej poprzez stymulację wytwarzania i/lub hamowanie degradacji makrocząsteczek; zwiększanie liczby komórek poprzez stymulację szybkości podziału komórek, określaną jako aktywność mitogenna, zwiększanie liczby komórek poprzez zwiększone ich przeżycie w wyniku hamowania apoptozy. Normalne, fizjologiczne działanie czynników wzrostu dotyczy namnażania i różnicowania się komórek w kontekście morfogenezy, a także takich mechanizmów homeostatycznych, jak gojenie się ran. Czynniki wzrostu mogą mieć pozytywny lub negatywny wpływ na te procesy, a ich działanie różni się w zależności od typu komórki i etapu rozwojowego organizmu. Aktywność dowolnego czynnika wzrostu w konkretnej komórce będzie określona na podstawie jego własnego stanu (aktywnego lub utajonego), obecności receptora, a w niektórych przypadkach – koreceptora w błonie komórkowej oraz niezbędnej maszynerii sygnalizacyjnej wewnątrz komórki. Ponadto obecność innych, zewnątrzkomórkowych cząstek sygnałowych może wpływać na aktywność czynnika wzrostu w komórce docelowej. [2]

Receptory czynników wzrostu to grupa konserwatywnych białek na powierzchni komórek docelowych, które wiążą się z dużym powinowactwem ze stosunkowo niskimi stężeniami czynników wzrostu. Przekazywanie sygnału dla czynników wzrostu następuje głównie poprzez transbłonowe receptory połączone z enzymami. Ta klasa receptorów ma domenę wiążącą ligand na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej, domenę transbłonową obejmującą dwuwarstwę lipidową i domenę cytoplazmatyczną na wewnętrznej powierzchni błony komórkowej zawierającą domeny kinaz białkowych (tyrozyny i/lub kinaz serynowo-treoninowych). Kinazy białkowe to enzymy, które pośredniczą w przyłączaniu grup fosforanowych (z ATP) do reszt seryny, treoniny i/lub tyrozyny. [1]

Wiązanie czynnika wzrostu z receptorami związanymi z enzymem powoduje zmianę konformacyjną w strukturze receptora, prowadzącą do aktywacji funkcji kinazy w domenie cytoplazmatycznej poprzez fosforylację. Aktywacja i fosforylacja receptora powodują złożenie i aktywację grupy wewnątrzkomórkowych białek sygnałowych, co prowadzi do zmian w zachowaniu komórek docelowych poprzez bezpośrednią regulację czynników transkrypcyjnych lub regulację stabilności mRNA lub translacji białka. Ostatecznym rezultatem jest zmiana aktywności komórkowej i zmiany w programie genów ulegających ekspresji w odpowiadających komórkach. [1]

Wśród wielu czynników wzrostu największy wpływ na procesy regeneracyjne naskórka mają przede wszystkim:

• czynnik wzrostu naskórka EGF (z ang. Epidermal Growth Factor) – to cytokina złożona z 53 aminokwasów, która jest proteolitycznie odszczepiana od dużego integralnego prekursora białka błonowego; EGF działa stymulująco na wzrost komórek nabłonkowych i bierze udział w gojeniu się ran; [3] poprzez wiązanie się z odpowiednim receptorem wpływa także na proliferacje i różnicowanie się komórek oraz ich przeżycie poprzez hamowanie apoptozy; chroni też komórki przed szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi, zarówno fizycznymi, chemicznymi, jak i bakteryjnymi,

• czynnik wzrostu fibroblastów FGF (z ang. Fibroblast Growth Factor) – to grupa związków, z których największe znaczenie ma czynnik α-FGF (FGF-1) oraz β-FGF (FGF-2); FGF-1 jest plejotropowym czynnikiem wzrostu, który reguluje proliferację, migrację i różnicowanie komórek docelowych; w sytuacjach patologicznych FGF-1 może mieć potencjał onkogenny albo ze względu na swoje działanie mitogenne, albo z powodu tworzenia nowych naczyń krwionośnych; FGF-1 egzogennie dodany do komórek nie tylko aktywuje specyficzne receptory na powierzchni komórki, ale także przedostaje się do cytozolu i jądra komórkowego; [4] FGF-2 pełni wiele funkcji w gojeniu się ran skórnych oraz przyspiesza regenerację naskórka poprzez tworzenie nowych naczyń krwionośnych,

• czynnik wzrostu keratynocytów KGF (z ang. Keratinocyte Growth Factor) – selektywnie indukuje proliferację i różnicowanie się keratynocytów oraz specyficznych komórek progenitorowych nabłonka w skórze, a zatem może być krytycznym wyznacznikiem szybkości regeneracji skóry; jest także wyjątkowy pod względem zdolności do przyspieszania ponownej odnowy nabłonka i regeneracji skóry poprzez celowanie w wiele elementów nabłonkowych. [5]

Moc innowacyjnych tripeptydów i polipeptydów

Skuteczna pielęgnacja skóry wymaga czasami ponadstandardowego działania. Zabiegi kosmetyczne, choć bardzo pożądane, nie mogą być stosowane codziennie. Dlatego należy się skupić na regeneracji i ochronie skóry podczas porannej i wieczornej pielęgnacji z zastosowaniem innowacyjnych kosmetyków o potwierdzonym działaniu, a to z kolei wymusza na producentach wykorzystanie nowych surowców, o dedykowanych właściwościach dopasowanych do specyficznych wymagań konsumentów. Stąd oprócz czynników wzrostu stosuje się biotechnologiczne peptydy, będące pochodnymi EGF, KGF czy innych cytokin lub antygenów o spersonalizowanym działaniu.

Epitensive

To biotechnologicznie wytwarzany biomimetyczny polipeptyd z rośliny Nicotiana Benthamiana, zwanej potocznie Benthi. Surowiec jest pochodną czynnika wzrostu EGF, zdolny do aktywacji szlaków ERK i AKT – ścieżek biorących udział w syntezie białek i regeneracji komórkowej, aby zapewnić skórze dojrzałej odpowiednią ilość macierzy zewnątrzkomórkowej. Wysoka aktywność surowca wynika z zastosowania procesu syntezy białek bezpośrednio w roślinie, pomijając proces, w którym wykorzystuje się bakterie gram (-) do produkcji rekombinacyjnej. Badania pokazują, że zastosowanie surowca w stężeniu 1.5% zwiększa stężenie młodego kolagenu o 123% oraz dojrzałego kolagenu o 26% (Rys. 1). [6]

Binterin

To składnik aktywny, pochodna antygenu CD-99 o działaniu przeciwzapalnym i łagodzącym poprzez hamowanie ekspresji i aktywacji cytokin prozapalnych (TNF-a, IL-1b). Ten tripeptyd hamuje nie tylko reakcję zapalną w ostrym kontaktowym zapaleniu skóry w zależności od dawki, ale także tłumi zapalenie wywołane rozpadem włókien kolagenowych podczas ekspozycji na promieniowanie UVB (Rys. 2). Binterin również pomaga łagodzić zmiany trądzikowe skóry poprzez modulowanie reakcji zapalnych i regulację wydzielania sebum. [7]

Syndermin

To tripeptyd, będący pochodną czynnika wzrostu FGF. Stosowany jest głównie miejscowo, może przenikać przez skórę właściwą i oddziaływać z receptorami FGF, wzmacniając odbudowę keratynocytów i fibroblastów oraz zwiększając syntezę kolagenu i elastyny. Zastosowanie 2% surowca w recepturze kosmetycznej widocznie wpływa na regulację ekspresji kolagenu, elastyny i syntazy kwasu hialuronowego w komórce (Rys. 3). [7]

Adiponin

Adiponektyna to hormon białkowy kodowany przez gen ADIPOQ. Jest wytwarzany głównie w tkance tłuszczowej, ale także w mięśniach, a nawet w mózgu. Ten tripeptyd pomaga w proliferacji komórek naskórka i produkcji ceramidów, kolagenu i kwasu hialuronowego w skórze właściwej oraz działa jako czynnik przeciwzapalny (Rys. 4). Wpływa też na regulację ekspresji kolagenu, elastyny i syntazy kwasu hialuronowego w komórce. Dodatkowo poprawia barierę hydrolipidową skóry poprzez wpływ na syntezę profilagryny, inwolukryny, lorikryny czy włókien aktynowych. [7]

Winhibin

To tripeptyd wiążący się bezpośrednio z białkiem sygnałowym Wnt, odgrywającym kluczową rolę w procesach różnicowania, przeżywalności i proliferacji komórek. Hamuje syntezę melaniny w melanocytach poprzez supresję w szlakach sygnalizacyjnych Wnt/β-kateniny. Winhibina, stosowana bezpośrednio na skórę, ma doskonałe właściwości odmładzające poprzez przeciwdziałanie procesom melanogenezy i fotostarzenia. Zalecana jest do stosowania już w stężeniu 1% w kosmetykach rozjaśniających i wybielających szczególnie dla osób narażonych na bielactwo nabyte (Rys. 5). [7]

Kosmetologia estetyczna vs. kosmetyki

Czynniki wzrostu i ich pochodne są stosowane nie tylko w innowacyjnych kosmetykach. Wiele zabiegów medycyny estetycznej i kosmetologii także wykorzystuje rozwiązania, w których główną rolę odgrywają dobroczynne peptydy. Badania naukowe dowiodły, że miejscowa aplikacja czynników wzrostu o takiej samej strukturze chemicznej, jak białka występujące w organizmie człowieka, pobudza naturalne procesy naprawcze organizmu, hamując tym samym proces starzenia się komórek. Dlatego czynniki wzrostu wytworzone w laboratoriach, w oparciu o najnowsze technologie, zostały cennymi sprzymierzeńcami w walce o zdrową i młodo wyglądającą skórę. W kosmetologii oraz medycynie estetycznej wykorzystywane są dwa rodzaje czynników wzrostu – produkowane przez systemy bakteryjne oraz pozyskiwane z osocza bogatopłytkowego. Czynniki wzrostu stosuje się zarówno w formie aktywnego składnika kosmetyków nowej generacji, jak i w formie skoncentrowanej – CGF (z ang. Concentrated Growth Factor) pozyskanej z krwi pacjenta. Wspomagają one proces produkcji kolagenu i elastyny, dzięki czemu znacząco poprawiają kondycję skóry, zwiększając jej elastyczność, jędrność oraz napięcie. [8]

Efekty działania CGF widoczne są już po pierwszej serii zabiegów. Zachęcona do samoregeneracji skóra odzyskuje młodzieńczą witalność, zwiększa się jej elastyczność, jędrność i gęstość, a drobne zmarszczki ulegają spłyceniu. Dzięki kuracji CGF możliwy do uzyskania jest również efekt w postaci zmniejszonego wypadania włosów oraz pobudzenia wzrostu nowych. [8] Warto jednak pamiętać, że zabiegi z wykorzystaniem czynników wzrostu często mają charakter inwazyjny. Wymagają one m.in. pobrania krwi od pacjenta w celu przygotowania osocza bogatopłytkowego zawierającego skoncentrowane peptydy.

Alternatywą dla zabiegów z wykorzystaniem osocza jest mezoterapia mikroigłowa. Ta mało inwazyjna metoda działa porównywalnie do zabiegów z użyciem lasera. Precyzyjne nakłucia skóry za pomocą pulsujących igieł (150 pulsacji na sekundę) wywołują kaskadę zapalną, co skutkuje uwolnieniem czynników wzrostu, a w rezultacie – zwiększoną produkcją włókien kolagenowych, elastyny, kwasu hialuronowego oraz glikozaminoglikanów (GAG), a także poprawą mikrokrążenia (w ciągu kilku tygodni od zabiegu). Dla zintensyfikowania efektu w trakcie zabiegu podaje się serum z czynnikami wzrostu zamkniętymi w liposomach. Ten genialny w swojej prostocie i skuteczności zabieg tworzy w skórze mikroperforacje, które zwiększają przenikanie składników aktywnych. Nie chodzi o głębokość nakłuć, ale ich gęstość, co silnie stymuluje skórę i pobudza syntezę kolagenu. [9] Jak widać, powszechnie staje się stosowanie nie tylko zabiegów z wykorzystaniem CGF, ale także preparatów kosmetycznych bogatych w innowacyjne peptydy.

Aby czynniki wzrostu zawarte w kremie czy serum mogły wniknąć w głąb skóry, potrzebne są nośniki. Tkankę chroni szczelna bariera warstwy rogowej naskórka i warstwa hydrolipidowa skóry. Skuteczność pielęgnacji zależy też od pochodzenia czynników wzrostu. Te najlepsze, zdaniem ekspertów, pochodzą z ludzkich komórek macierzystych. Drogą inżynierii biomedycznej pozyskuje się komórki macierzyste z pępowiny, szpiku kostnego czy tkanki tłuszczowej. [9] Dlatego stosowanie innowacyjnych kosmetyków zawierających czynniki wzrostu bądź ich pochodne wymaga odpowiednio przygotowanej skóry i zastosowania substancji dodatkowych, np. wspomagających penetrację składników aktywnych preparatu w głąb naskórka.

Rozwiązania technologiczne

Przykładów receptur kosmetycznych zawierających czynniki wzrostu jest niewątpliwie wiele. Należy jednak pamiętać, że samo zastosowanie składników aktywnych nie wystarczy do tego, aby preparat wykazywał pożądane właściwości. Odpowiedni dobór komponentów, substancji bazowych, surowców wpływających na właściwości aplikacyjne czy składników chroniących masę kosmetyczną przed zanieczyszczeniem mikrobiologicznym lub warunkami zewnętrznymi jest kluczowy dla otrzymania użytecznego kosmetyku. W zależności od tego, jakie właściwości powinien posiadać projektowany wyrób, można zastosować kombinację czynników wzrostu i innych substancji aktywnych. Poniżej przedstawiono kilka przykładowych receptur kosmetycznych wraz z krótkim opisem określającym ich właściwości.

Podsumowanie

Czynniki wzrostu i ich pochodne to niewątpliwie cenne odkrycie technologów opracowujących formulacje kosmetyczne. Ich zastosowanie w produktach do codziennej pielęgnacji to nowe spojrzenie na kwestie odbudowy i ochrony skóry. Wykorzystanie ich w medycynie regeneracyjnej i kosmetologii to niewątpliwie dopełnienie rytuału dbania o skórę w sposób kompleksowy. Każde z tych rozwiązań ma swoje wady i zalety, ale coraz częściej te dwa aspekty mogą współistnieć ze sobą. Każdy, kto pragnie zachować blask swojej skóry, będzie skłonny do stosowania rozwiązań poprawiających urodę każdego dnia. Nie będzie jednak stronił od dogłębnej pielęgnacji skóry podczas pobytu u kosmetologa czy lekarza medycyny estetycznej. To, które rozwiązanie okaże się skuteczniejsze i praktyczniejsze, będzie już zależało tylko od indywidualnych upodobań i możliwości klientów.

Autor: Mgr inż. Grzegorz Sychowski

Absolwent Technologii Chemicznej na Politechnice Krakowskiej. Ukończył studia podyplomowe z Biologii Molekularnej na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz kurs Safety Assessment organizowany przez Theta Consulting. Dyrektor laboratorium badawczego Chemlab sp. z o.o. zajmującego się wdrażaniem produktów kosmetycznych na rynek.