Ремоделирующие пептиды

13.05.2017
Ремоделирующие пептиды улучшают качество кожи и омолаживают ее, регулируя естественные механизмы процессов распада и синтеза компонентов дермального матрикса.
Возрастные изменения кожи связаны в том числе с нарастающей деградацией межклеточного вещества дермы. С одной стороны, падает синтетическая активность фибробластов — клеток, производящих межклеточный матрикс, с другой, активируются матричные металлопротеиназы (ММП) — ферменты, разрушающие межклеточный матрикс. Диспропорцию между синтезом и распадом можно подправить с помощью сигнальных пептидов, запускающих в фибробластах синтетические процессы.
Матрикины
Концепция омоложения дермального матрикса посредством естественных физиологических механизмов регуляции была навеяна открытиями в области ранозаживления. В 1980-х гг. французский ученый Франсуа Макварт (Frangois-Xavier Maquart) доказал, что повреждение кожи приводит к активации протеолитических ферментов, которые начинают разрушать основные белки дермального матрикса — коллаген и эластин. В ходе гидролиза из этих белков высвобождаются короткие пептидные фрагменты — так называемые матрикины, проявляющие специфическую биологическую активность.
Суть действия матрикинов в следующем: они сигнализируют фибробластам о распаде компонентов матрикса, и взамен разрушенных белков фибробласты начинают синтезировать новые. Таким образом, контроль над состоянием межклеточного матрикса осуществляется по принципу обратной связи. Этот контрольный механизм работает не только в стрессовых условиях раны, но и в норме — ведь обновление подразумевает ликвидацию старых, изношенных структур и появление на их месте новых, функционально активных. Однако с возрастом подобная система регуляции становится менее эффективной. Причин тому много, в том числе — гликирование структурных белков (спонтанная реакция с простыми сахарами и образование так называемых AGE-продуктов). Гликированные белки плохо распознаются металлопротеиназами и накапливаются в матриксе, что тормозит обновление кожной ткани.
В свете этих данных возникла идея стимулирования фибробластов путем аппликации матрикинов на кожу. Ho если «в пробирке» (in vitro) добавление матрикинов к клеткам быстро давало результаты, «в жизни» (in vivo) ответ был гораздо слабее по той причине, что водорастворимым матрикинам тяжело проходить через липидные структуры рогового слоя. В связи с этим пептиды модифицировали в липопротеины, присоединив к ним гидрофобную группу в виде жирной кислоты или ацетата. Синтетическими аналогами матрикинов являются: Matrixyl (INCI: Palmitoyl Pentapeptide-3), Biopeptide EL, Dermaxyl (INCI: Palmitoyl Oligopeptide), Biopeptide CL, Trylagen. Aldenine (INCI: Palmitoyl Tripeptide-1).
В косметической практике в настоящее время используется множество пептидов, однако лишь у немногих имеется весомая доказательная база. Больше всего научных исследований проведено по двум матрикинам — трипептиду GHK и пентапептиду KTTKS, поэтому мы решили остановиться на них подробнее.
Трипептид GHK. В косметических средствах этот трипептид может содержаться в разных формах:
1) в виде комплекса с медью GHK-Cu (INCI: Prezatide Copper Acetate);
2) в виде пептида без меди GHK (INCI: Tripeptide-1);
3) в виделипопептида pal-GHK — подторговыми названиями Biopeptide EL, Dermaxyl (INCI: Palmitoyl Oligopeptide), Biopeptide CL, Trylagen, Aldenine (INCI: Palmitoyl Tripeptide-1).
Биологическая и медицинская история трипептида GHK началась в 1973 г. Молодой ученый Лорен Пикарт (Lorеn Pickart), работая над диссертацией, заинтересовался влиянием плазмы крови на клетки. Как известно, кровь молодых животных, а подчас и людей, являлась одним из весьма популярных ингредиентов в средневековых эликсирах молодости. Существовало поверье, что в ней присутствует «эссенция юности», способная омолодить стареющий организм. Пикарт решил проверить, что будет, если плазму крови, взятую у молодых людей (25 лет), добавить к клеткам печени, взятым у пожилых людей (60-80 лет). К своему удивлению и восторгу, он увидел, что под воздействием молодой плазмы клетки печени начинали синтезировать белки, характерные для молодых клеток. И наоборот, плазма пожилых людей, добавленная к клеткам печени молодых людей, вызывала «старение» этих клеток. Последовательно удаляя из плазмы белки и пептиды, Пикарту удалось установить, что этот почти магический эффект практически полностью производится одним единственным веществом — трипептидом с аминокислотной последовательностью глицил-гистидил-лизин (GHK). Дальнейшие исследования показали, что GHK обладает исключительно высоким сродством к ионам меди и по большей части присутствует в организме в виде комплекса GHK-Cu (рис. II-2-3).

Хотя изначально действие GHK изучалось на клетках печени (и поэтому в некоторых ранних работах GHK называют печеночным фактором роста), ученые в дальнейшем сконцентрировались на его ранозаживляющих свойствах. Более десятка исследований, проведенных в разных лабораториях мира, доказали способность трипептида GHK ускорять заживление ран, включая осложненные раны при диабете и с нарушенным кровоснабжением. Известны несколько плацебо-контролируемых клинических испытаний, подтвердивших, что косметические средства с GHK-Cu способны улучшить состояние стареющей кожи.
Сегодня мы существенно продвинулись в понимании механизмов обновляющего и ремоделирующего действия GHK. В частности, удалось установить, что GHK стимулирует синтез ключевых белков (таких, как коллаген и эластин) и гликозаминогликанов внеклеточного матрикса дермы, а также модулирует структурную перестройку кожи через влияние на активность как протеолитических ферментов, так и их ингибиторов.
С самых первых экспериментов было замечено, что по периферии ран, обработанных препаратом с GHK, появляются увеличенные волосяные фолликулы. А поскольку фолликулы волос служат одним из источников стволовых клеток, участвующих в восстановлении кожи, обозначился еще один «рычаг» воздействия с помощью GHK, причем не только на кожу, но и на волосы.
Сейчас не вызывает сомнения, что трипептид GHK оказывает восстановительное, омолаживающее и защитное действие на кожу, регулируя процессы обновления и ремоделирования кожных тканей, ускоряя заживление ран и других повреждений, стимулируя синтез коллагена и гликозаминогликанов в дермальном матриксе, поддерживая баланс между разрушением и постройкой дермального матрикса, а также оказывая прямое и опосредованное антиоксидантное действие. Он также способен восстанавливать функциональность поврежденных клеток кожи, в частности фибробластов, и поддерживать репаративный потенциал стволовых клеток. Во многом биологическая активность трипептида GHK обусловлена его уникальными взаимоотношениями с ионами меди и способностью оперативно доставлять их туда, где они необходимы.
Пептид GHK относится к тем немногим пептидам, которые могут самостоятельно проникать через кожный барьер и которые активны в достаточно малой концентрации. Это делает его весьма перспективным ингредиентом для включения в косметические средства. Ho самое главное то, что этот пептид детально и глубоко изучен, а все его эффекты не просто смоделированы на компьютере, а подтверждены как в лабораторных, так и в клинических исследованиях.
Трипептид GHK, комплекс GHK с медью и его липоформы могут применяться в следующих косметических рецептурах:
1) средства для ухода за зрелой и увядающей кожей — предотвращает появление признаков старения, уменьшает глубину морщин, улучшает цвет кожи и осветляет пигментные пятна, восстанавливает структуру кожи;
2) средства для ухода за кожей до и после агрессивных косметических процедур — ускоряет заживление кожи, снижает риск осложнений, подавляет воспаление, улучшает антиоксидантную защиту. Эти средства будут особенно полезны людям пожилого возраста, имеющим какие-либо заболевания, замедляющие заживление ран;
3) средства, уменьшающие воспаление и красноту после косметических манипуляций;
4) солнцезащитные средства и средства для ухода за кожей после загара.
Пентапептид KTTKS. Еще одним ремоделирующим пептидом, активность которого достаточно хорошо изучена (хотя и не так подробно, как GHK), является пентапептид KTTKS (лизил-треонил-треонил-лизил-серин; (рис. II-2-4). Липоформа этого пептида — пальмитоил-KTTKS — больше известна как Matrixyl (торговое название) или пальмитоилпентапептид-3 (INCI: Palmitoyl Pentapeptide-З). Среди косметических ингредиентов имеется также конъюгат KTTKS с аскорбиновой кислотой (Ascotide; INCI: Ascorbyl Pentapeptide-З) — его липофильность невысока, однако при наличии энхансеров в рецептуре он способен проникнуть через роговой слой, где расщепляется на две биологически активные молекулы — аскорбиновую кислоту и пентапептид.

В 1993 г. исследователи из университета Теннесси обнаружили, что при повреждении дермального слоя из коллагена I типа высвобождается небольшой пептид, стимулирующий фибробласты к синтезу межклеточных компонентов матрикса. Последовательность KTTKS представляет собой фрагмент этого пептида, причем физиологическая активность фрагмента все еще довольно высока и составляет порядка 80% от уровня активности исходного пептида. Необходимость обходиться как можно более короткими последовательностями понятна — иначе прохождение активного компонента в кожу будет весьма проблематичным. Пентапептид KTTKS оказывает стимулирующий эффект на синтез коллагена I и Ill типов, а также фибронектина. Механизм стимулирующего эффекта KTTKS еще не вполне ясен; есть предположение, что он «работает» не напрямую, а через стимуляцию продукции факторов роста.
Несколько клинических исследований показали, что пальмитоил-KTTKS при местном применении действительно разглаживает тонкие морщины и улучшает структуру кожи. Генетический анализ подтвердил, что KTTKS повышает активность порядка 16 генов, вовлеченных в процесс обновления кожи. Хотя число генов, затронутых пентапептидом, сравнительно невелико, он, в отличие от ретиноевой кислоты, не раздражает кожу и не имеет побочных эффектов. С практической точки зрения очень важно, что KTTKS эффективен при низких концентрациях (порядка 3 ppm), так как его производство обходится довольно дорого.
Наиболее выраженные клинические результаты были получены при применении пальмитоил-KTTKS в составе увлажняющих средств, поэтому адекватное увлажнение кожи считается одним из важных условий в обеспечении эффективности данного пептида.
Другие ремоделирующие пептиды
Оригинальный способ влияния на фибробласты реализован в пептиде Syn-Coll (INCI: Palmitoyl Tripeptide-5). В отличие от матрикинов, осуществляющих прямую стимуляцию клеток, Syn-Coll действует опосредованно — через тромбоспондин I. Тромбоспондин I — многофункциональный протеин, активирующий латентную и биологически неактивную форму трансформирующего фактора роста в(ТФР-в). Активированный ТФР-в связывается с определенным фрагментом на молекуле тромбоспондина, состоящим из трех аминокислот — аргинил-фенил-лизин. Именно эта последовательность воспроизведена в молекуле Syn-Coll. Благодаря этому Syn-Coll способен имитировать действие тромбоспондина и активировать ТФР-в, который приобретает способность стимулировать продукцию коллагена (рис. II-2-5).

Само по себе усиление продукции коллагена недостаточно для реального качественного улучшения кожи — нельзя забывать и о структуре вновь синтезированных коллагеновых волокон, и об их организации в коллагеново-эластиновом каркасе, поддерживающем оптимальные механические свойства кожи. Коллагеновые волокна в молодой коже образованы определенным образом сгруппированными коллагеновыми фибриллами. Сборка этих фибрилл в волокна (фибриллогенез) инициируется и регулируется рядом компонентов, включающих небольшие протеогликаны, — они связываются с коллагеновыми фибриллами и скрепляют их друг с другом. В семействе малых протеогликанов есть один — люмикан, участвующий и в синтезе коллагена, и в фибриллогенезе. Его выработка в коже с годами падает, и это коррелирует с потерей правильной организации коллагеновых волокон. Синтетический пептид Dermican (INCI: Acetyl Tetrapeptide-9) увеличивает продукцию этого протеогликана и опосредованно улучшает качество и организацию коллагенового каркаса.
Decorinyl (INCI: Tripeptide-10 Citrulline) — синтетический тетрапептид, повторяющий фрагмент белка декорина. В коже декорин вовлечен в процесс фибриллогенеза, контролируя диаметр коллагеновых волокон, а также участвует в регуляции клеточного роста через взаимодействие с фибронектином, тромбоспондином, ЭФР и ТФР-в. Decorinyl имитирует действие декорина, что было доказано экспериментально. Для лучшего проникновения сквозь барьерные структуры декоринил включают в липосомальные системы доставки.
Возрастные изменения кожи происходят и на границе эпидермиса и дермы — в дерматоэпидермальном соединении, постепенно ослабевающем. Причина тому — снижение продукции некоторых молекул, участвующих в построении дерматоэпидермальной границы, в том числе синдекана-1 и коллагена XVII типа. Синдекан-1 относится к семейству протеогликанов и вырабатывается в эпидермисе, коллаген XVII типа — основной белок хемидесмосом, обеспечивающих адгезию эпидермиса и дермы. Синтетический пептид SYNiorage (INCI: Palmitoyl Tripeptide-5) «работает» на уровне эпидермиса, стимулируя базальные кератиноциты вырабатывать синдекан-1 и коллаген XVII типа и восстанавливая таким образом прочность кожной ткани.
Ламинин — это гликопротеин с молекулярной массой порядка 850 кДа — присутствует в базальной мембране и состоит из трех длинных полипептидных цепей (а, в и у), соединенных друг с другом дисульфидными связями. Клетки распознают ламинин с помощью рецепторов — интегринов. Этап распознавания необходим для миграции клеток. Гексапептид Serilesine (INCI: Hexapeptide-10) представляет собой фрагмент хемотаксического участка a-цепи, ответственного за «узнаваемость» ламинина клетками. В экспериментах было показано, что этот синтетический пептид имитирует функции ламинина-1 — облегчает клеточную адгезию и миграцию, улучшает процесс восстановления базальной мембраны, стимулирует синтез ламинина-5 и интегрина а6, активирует ангиогенез. Подобный спектр биологической активности предполагает и рекомендации по использованию: пептид включают в препараты восстанавливающего действия, предназначенные для поврежденной кожи.
Пептиды, улучшающие качество межклеточного матрикса, придают средствам по уходу за кожей новые свойства, а именно способность запускать обновление матрикса физиологическим путем, имитируя естественный механизм регуляции процессов распада/синтеза его компонентов. Сегодня их можно встретить в косметике, предназначенной для ухода за травмированной кожей (например, после пилинга, мезотерапии, микронидлинга, фракционного фото- и RF-термолиза), фотоповрежденной и увядающей кожей.