Микроэлементы

14.05.2017
Кожа и ее производные в некотором роде являются резервуаром многих микроэлементов, и если в организме обнаруживается дефицит какого-либо из них, то начинают расходоваться запасы, находящиеся именно в этих структурах. Дисбаланс микроэлементов отражается на состоянии кожных покровов. Кожа теряет эластичность, становится более дряблой, сухой и быстро стареет. Недостаток ряда элементов может привести к снижению сопротивления токсическому воздействию некоторых химических веществ и появлению пигментных пятен. Еще одним не менее значимым признаком, сигнализирующим о возникшем дисбалансе микроэлементов, является повышенная ломкость волос и ногтей.
Кожа принимает самое активное участие в круговороте микроэлементов в организме и является одним из трех путей их выведения. Большинство микроэлементов выводится из организма через желудочно-кишечный тракт и почки. Однако для ряда элементов выделение через кожу сопоставимо с теми количествами, которые выделяются через другие пути. В частности, это относится к железу, марганцу, меди и олову.
Микроэлементы в основном выводятся кожей через потовые железы, и нарушение выделительной функции потовых желез может приводить к различным патологическим состояниям. К примеру, у человека описаны дефицитные состояния, связанные с повышенным выделением цинка с потом в условиях жаркого климата.
Изменение функционирования кожи в качестве выделительной системы может наблюдаться и при различных почечных нарушениях. В этом случае часть нагрузки по выделению принимают на себя кожные покровы. В результате в потовом секрете повышается концентрация микроэлементов, которые после испарения воды в повышенном количестве остаются на поверхности кожи. Поэтому врачи советуют таким пациентам чаще принимать ванны для удаления отложившихся на коже минеральных солей. В связи с этим стоит подчеркнуть, что своевременное очищение кожи не только от налипших на нее внешних загрязнений, но и от продуктов выделения из организма — важная гигиеническая задача, позволяющая поддерживать кожу в хорошем функциональном состоянии.
Назовем некоторые микроэлементы, которые можно встретить в составе средств для наружного применения.
Медь (Cu)
Цинк, наряду с медью и магнием, является кофактором важного антиоксидантного фермента — супероксиддисмутазы (СОД). Существуют две основные разновидности СОД — Cu/Zn-СОД и Mg-СОД. Ионы цинка, меди или магния содержатся в активном центре фермента, где они помогают ему выполнять его функции. При недостатке любого из этих веществ активность СОД существенно понижается, что немедленно пробивает брешь в антиоксидантной защите кожи.
Помимо этого медь входит в состав еще дюжины различных ферментов. Она необходима для синтеза коллагена, процессов клеточного дыхания, правильного функционирования иммунной системы, роста и развития стволовых клеток, синтеза пигмента меланина. Нехватка меди приводит к замедленному заживлению ран, увеличению риска инфекций, ускоренному поседению волос, а также способствует появлению морщин.
В числе прочего медь необходима для работы глутатиона, функция которого состоит в восстановлении активного состояния израсходованной аскорбиновой кислоты.
Однако доставка меди в кожу сопряжена с определенными сложностями, так как медь очень реактивна и может инициировать реакции с участием свободных радикалов, повреждающие кожу.
Выход из этой ситуации был подсказан самой природой. Дело в том, что в организме ионы меди не существуют сами по себе, а всегда связаны с белковыми или пептидными молекулами. Например, в плазме крови медь связана с церулоплазмином и альбумином, а в пределах тканей и в коже она переносится трипептидом GHK (состоящим из аминокислот глицина, лизина и гистидина) и другими медьсодержащими пептидами. Использование меди, связанной с пептидными молекулами, — так называемой биомеди, позволяет восполнять дефицит этого металла без риска повреждения кожи.
В настоящее время существуют три основных метода «подпитки» кожи медью. Первый — использование натуральных источников меди в качестве косметических ингредиентов. К ним относятся, например, кожура винограда, черная икра, водоросли, экстракт мидий, шоколад. Недостатком этого метода является то, что медь может не попасть в кожу и остаться на поверхности.
Второй метод — это использование косметических средств, содержащих трипептид GHK и соли меди. В идеале медь должна немедленно образовывать комплексы с пептидом GHK-Cu, и уже в таком виде она может проникнуть в кожу. Эксперименты показали, что трипептид хорошо проходит через роговой слой. Однако этот метод требует очень тщательного балансирования меди и трипептида, так как медь, не связанная с пептидом, может быть токсичной для кожи.
Третий метод является комбинацией этих двух методов. В косметическое средство включают трипептид плюс ингредиенты, богатые медью (биомедь). Так как трипептид отличается очень высоким сродством к меди, он способен забирать ее у других белков, переносить через роговой слой и там отдавать напрямую клеткам. Показано, что трипептид GHK может связываться с клеточными рецепторами, буквально поштучно передавая молекулы меди клеткам, которые в ней нуждаются.
Препараты, содержащие медь, не рекомендуется использовать вместе с препаратами, содержащими цинк, так как цинк ухудшает усвоение меди.
Цинк (Zn)
Участие цинка необходимо для синтеза белков и нуклеиновых кислот в клетках всего организма. Этот элемент является критическим кофактором для деления и созревания всех клеток, включая клетки эпидермиса. Он присутствует практически во всех нуклеотидилтрансферазах, участвует в стабилизации структуры ДНК, РНК и рибосом, играет незаменимую роль в процессе трансляции.
Кроме того, цинк является непосредственным участником и кофактором антиокислительных процессов. В первую очередь, сам цинк относится к минеральным антиоксидантам, поэтому его снижение в организме приводит к нарушению структурной целостности и ослаблению липидного барьера кожи. Антиоксидантное действие цинка — косвенное и проявляется в том, что его катионы индуцируют синтез металлотионина — белка, который связывает свободные радикалы и препятствует тем самым старению и гибели клеток кожи. Во-вторых, этот микроэлемент требуется для активации Cu/Zn-СОД. которая призвана прерывать перекисное окисление липидов.
Кожные проявления недостатка цинка схожи с симптоматикой псориаза. Это связано с отрицательным влиянием дефицита этого микроэлемента на экспрессию генов белков, необходимых для нормального функционирования кожи. Так, нарушение синтеза кератина приводит к неправильному созреванию роговых чешуек, что внешне проявляется схожими с псориатическими бляшками образованиями. Нарушение синтеза белков, участвующих в образовании десмосомальных комплексов, ослабляет межклеточные контакты, что сказывается на структурной целостности и биологической функции липидного барьера эпидермиса. В условиях недостатка цинка активность металлотионина и СОД падает, что вызывает накопление продуктов перекисного окисления, в свою очередь повреждающих клеточные мембраны и липидный барьер кожи. Отрицательное влияние этих факторов на барьерную функцию кожи и ведет к увеличению вероятности инфицирования и последующему развитию воспаления.
Цинк входит в состав ряда дерматологических препаратов (например, куриозин), предназначенных для ухода за проблемной кожей. Здесь безусловно важна его регулирующая роль. В химически неактивной форме — в виде оксида цинка — он встречается в солнцезащитных препаратах. Микрочастицы оксида цинка относятся к категории физических УФ-фильтров — они, подобно микрозеркалам, отражают от кожи ультрафиолетовые лучи (в отличие от химических УФ-фильтров, поглощающих УФ). Считается, что физические УФ-фильтры более безопасны для кожи, поэтому они являются выбором №1 для солнцезащитной косметики, предназначенной для чувствительной кожи, склонной к раздражению и аллергии, кожи с нарушенным барьером, а также для детской кожи. После травматичных эстетических процедур, в том числе и пилинга, использование солнцезащитной косметики необходимо. В препаратах постпилингового ухода в качестве УФ-фильтра обязательно присутствует оксид цинка.
Селен (Se)
Этот элемент известен своим противовирусным и иммуностимулирующим действием на организм. Регулярный прием добавок селена может служить хорошей профилактикой вирусиндуцированных кожных заболеваний, включая такое серьезное, как герпес. Этот микроэлемент также является мощным антиоксидантом. Он входит в состав фермента глутати-онпероксидазы, которая ответственна за восстановление H2O2 и O2 до H2O и является частью естественной антиоксидантной системы. В последних исследованиях было обнаружено, что селен, принимаемый перорально или местно в форме L-селенометионина, предотвращает вредное воздействие ультрафиолетового излучения. Кроме этого, применение селена задерживает развитие рака кожи у животных.
Нехватка селена и связанная с ней интенсификация свободнорадикальных процессов может быть причиной развития угревой болезни. Кроме того, наблюдается снижение клеточной противоопухолевой и противовирусной активности. При его недостатке кожа слабо сопротивляется воздействию токсичных веществ, и возникает опасность пигментации в виде старческих пятен.
Сходство с серой позволяет селену или селенсодержащим аминокислотам присоединяться к белкам в участках связывания серы для образования дисульфидных мостиков. В ходе этого процесса изменяется третичная структура ряда белков, в частности кератина. Поэтому чрезмерное поступление селена может негативно сказываться на развитии кератиноцитов. В результате в коже наблюдается нарушение процессов кератинизации, начинается выпадение волос, а в ногтевой пластинке появляются дистрофические изменения.
Селен пока не очень активно используется в местных препаратах, однако в пищевых добавках, предназначенных в том числе для улучшения состояния кожи, его можно встретить часто. Курсовое применение таких добавок рационально при подготовке организма в целом и кожи в частности к пластическим операциям и травматичным эстетическим процедурам.
Марганец (Mn)
Марганец играет заметную роль в процессах, связанных с возрастными изменениями кожи. Известно, что одним из основных гистологических маркеров старения кожи является снижение количества протеогликанов. Эти молекулы входят в состав аморфного вещества, окружающего коллагеновые и эластиновые волокна соединительной ткани. В частности, синтез одного из важнейших протеогликанов — хондроитинсульфата осуществляется с помощью ферментов галактотрансферазы и глюкозилтрансферазы, активация которых происходит при участии марганца. Нарушение созревания этих молекул ведет к изменению функций соединительной ткани.
Марганец также принимает участие в процессе образования рогового слоя кожи. В этом плане следует отметить необходимость марганца для активации пируваткарбоксилазы, катализирующей первый этап синтеза углеводов. В процессе глюконеогенеза образуется энергия, которая необходима для нормального созревания клеток рогового слоя. Марганец препятствует преждевременному старению кожи в том числе и благодаря ингибированию реакций перекисного окисления липидов. Он играет незаменимую роль в активации Мп-супероксиддисмутазы и удалении супероксидрадикалов, оказывающих токсическое воздействие на клетки кожи.
При недостатке содержания марганца в организме человека нарушаются регенеративные процессы в соединительной ткани и ускоряются процессы, способствующие старению кожи. Также наблюдается задержка роста волос и ногтей. В медицине и дерматологии давно используется марганцовка — раствор перманганата калия, популярное бактерицидное и противовоспалительное средство.
Кремний (Si)
Большая часть кремния в организме аккумулирована в соединительнотканных структурах. В коже правильное формирование дермального матрикса просто невозможно без этого элемента. Он участвует в процессах поперечного сшивания волокон коллагена и эластина, тем самым способствуя укреплению матрикса соединительной ткани. Кремний участвует в поддержании водного баланса кожи, выступая в качестве активатора пролингидроксилазы — фермента, задействованного в синтезе ГАГ.
При недостатке кремния наблюдается снижение эластичности и тургора кожи, ногти становятся ломкими, иногда возникает кожный зуд.
В дерматологии и косметологии кремний, как и цинк, может использоваться в биологически инертной и биологически активной формах. В первом случае речь идет о широко распространенном классе ингредиентов, известных как кремнийорганические соединения (или, как их чаще называют в последнее время, силиконы). Этот термин объединяет разнообразную группу веществ, похожих на органические соединения, только вместо атомов углерода в них атомы кремния (углерод и кремний стоят в одной группе элементов в таблице Менделеева, имеют одинаковую валентность и близки по химическим свойствам, в том числе и по способности «формировать» различные молекулы). Высокомолекулярные гидрофобные силиконы (силиконовые масла) составляют основу самых разных косметических препаратов. Они во многом выгодно отличаются от своих органических «аналогов» (жиров) благодаря прекрасным органолептическим качествам — покрытие, которое силиконы создают на коже, шелковистое, с красивым матовым блеском, равномерное, газопроницаемое, устойчивое к окислению. Химическая инертность в данном аспекте очень важна, так как, с одной стороны, силиконы не вмешиваются в физиологические процессы в коже, с другой, не вступают в химические реакции с активными добавками, давая им возможность проникнуть в кожу в своей активной форме. Понятно, что в данном случае об усвоении кремния кожей речь не идет.
Окклюзионные свойства силиконовых масел востребованы как в защитных композициях (в том числе и солнцезащитных), так и в препаратах, предназначенных для восстановления поврежденной кожи, — большинство постпилинговых составов основаны на силиконовых маслах.
Кремний в активной форме (так называемый органический кремний) используется в косметических составах редко, зато это популярный компонент мезотерапевтических коктейлей, в составе которых он целевым образом попадает в глубокие слои кожи, где включается в активную работу по формированию межклеточного матрикса.
Кобальт (Co)
Кобальт входит в состав витамина B12 (кобаламина), который не образуется в организме животных. Кобаламин — уникальное соединение, синтез которого осуществляется только микроорганизмами, поэтому человек может получить его исключительно от собственной микрофлоры кишечника. Этот витамин участвует в двух метаболических реакциях, существенно важных для функционирования кожи. Первая реакция необходима для метилирования гомоцистеина в метионин. Нехватка метионина затрудняет образование холина, а значит, и фосфолипидов. Вторая метаболическая реакция, которая обеспечивается витамином B12, — превращение метил-малонил-КоА в сукцинил-КоА. При срыве этого процесса накапливается избыток метилмалоновой кислоты, что приводит к синтезу жирных кислот с нефизиологическим нечетным числом углеродных атомов, а следовательно, к синтезу аномальных липидов мембран.
По мнению многих ученых, дефицит кобальта — это не что иное, как нехватка витамина B12 (см. выше). Учитывая, что коже нужен не столько сам кобальт, сколько кобаламин (витамин B12), применение этого микроэлемента в составе местных препаратов под вопросом. Представляется более целесообразным вводить кобаламин путем инъецирования.
Сера (S)
Несмотря на то что сера не относится к микроэлементам, мы все же решили включить ее в эту главу. Во-первых, сера — это элемент, которым особенно богата наша кожа. Во-вторых, это важный компонент многих лечебных и косметических средств для кожи. Большое содержание серы наблюдается в поверхностных слоях кожи, волосах, ногтях, где она присутствует в белках (кератин, меланин) в составе серосодержащих аминокислот метионина и цистеина. Элементарная сера может связываться со свободными сульфгидрильными группами органических макромолекул, образуя сероводород, который инактивирует ферменты тканевого дыхания. Сера также входит в состав витаминов (B1, H и липоат) и многих внутри- и межклеточных белковых структур.
При взаимодействии серы с органическими веществами образуются сульфиды и пентатионовая кислота с антимикробными и противопарази-тарными свойствами, что широко используется в дерматологии. Противовоспалительное действие серы основано на ингибировании нескольких стадий воспалительного процесса за счет подавления медиаторов воспаления и снижения перекисного окисления липидов.
Снижение содержания серы в коже может привести к гиперкератозу, воспалительным экземам и выпадению волос.
Сера входит в состав местных препаратов, предназначенных для ухода за проблемной кожей, трихологических препаратов (против перхоти и себорейного дерматита, для укрепления волос).