Космецевтика – фосфоліпіди

Автор: Ханс Лаутеншлегер – доктор хімічних та фізичних наук, творець корнеотерапевтичного бренду dermaviduals (Німеччина).

Коли йдеться про космецевтику, найчастіше ефективність демонструють не новітні розробки, а перевірені класичні компоненти. До таких належать вітаміни, незамінні жирні кислоти, а також фосфоліпіди.

Що особливого у фосфоліпідах?

Коротко: вони багатофункціональні, фізіологічні, природного походження, біорозкладні та не мають побічних ефектів. Крім того, вони присутні в щоденному раціоні або харчових добавках. Незважаючи на відносно велику молекулярну масу, фосфоліпіди добре поглинаються шкірою. Їх історія починається з витоків життя на планеті.

Біомембрани

Завдяки еволюції біомембран, що складаються з фосфоліпідів, перші мікроорганізми змогли організуватися в клітини та ізолювати себе від навколишнього середовища. Щоб забезпечити зв'язок із зовнішнім світом та транспортування поживних речовин, клітинні мембрани отримали вибіркову проникність, яка згодом удосконалювалася завдяки інтегрованим білкам. Ця структура збереглася донині. Тому фосфоліпіди присутні в усіх живих клітинах — як мікроорганізмів, так і рослин та тварин.

Отримання фосфоліпідів — складний процес. Сьогодні їх зазвичай видобувають із яєчного жовтка або соєвого лецитину (останній є побічним продуктом виробництва соєвої олії).

Склад

Фосфоліпіди складаються з гліцерину, жирних кислот та фосфорної кислоти, яка хімічно зв'язана з аміно- або поліспиртами, такими як холін, етаноламін, гліцерин, інозитол або серин. Найважливіші фосфоліпіди у мембранах ссавців:

  • фосфатидилхолін (PC; 45–55% мембран)

  • фосфатидилетаноламін (PE; 15–25%)

  • фосфатидилінозитол (PI; 10–15%)

  • фосфатидилсерин (PS; 5–10%)

  • фосфатидна кислота (PA; 1–2%) — не містить спиртового компонента

Інші компоненти мембран: холестерин (10–20%), сфінгомієлін (5–10%) і кардіоліпін (2–5%) — компонент мембран мітохондрій, похідний від фосфатидилгліцерину.

Фосфатидилхолін

Фосфатидилхолін (PC), отриманий із соєвого лецитину, найчастіше використовується в топічних засобах. Лецитин — природний слабкий аніонний емульгатор, що використовується в харчовій промисловості, наприклад, для виготовлення майонезу, покращення якості випічки та виробництва шоколаду. Водночас фосфатидилхолін здатен спонтанно утворювати сферичні мембрани (везикули), які за формою і розміром відповідають клітинам рослин.

Транспортні системи — ліпосоми

Ці везикули можуть інкапсулювати водорозчинні речовини всередині себе, а також вбудовувати ліпофільні речовини в свою мембрану. У результаті утворюються дисперсії, які не потребують емульгаторів — це відкриття було зроблено ще в 1960-х роках. Згодом було розроблено різні варіанти ліпосомної технології.

На відміну від первісних припущень про те, що ліпосоми можуть проникати крізь шкіру, дослідження довели: мембрани ліпосом зливаються з міжклітинною мембранною структурою рогового шару, полегшуючи проникнення активних речовин. При цьому знижується температура фазового переходу шкірного бар’єру — тобто перехід від щільної ламелярної гелевої фази до більш проникної рідкокристалічної фази. Температура фазового переходу соєвого PC нижча за 0°C завдяки високому вмісту незамінних жирних кислот.

Ламелярні базові креми

При гідруванні незамінних жирних кислот із утворенням насичених жирних кислот, фосфатидилхолін (PC) втрачає здатність знижувати температуру фазового переходу. Гідрогенізований фосфатидилхолін, однак, у поєднанні зі стеринами (холестерином, фітостеринами) та церамідами може використовуватись як "заповнювач" пошкоджених гелевих ламелярних мембран рогового шару при сухій шкірі. Його температура фазового переходу становить близько 42°C — аналогічна температурі переходу рогового шару.

Такі засоби мають назву ламелярні базові креми з дермамембранною структурою (DMS). Вони призначені для захисту та догляду за шкірою й характеризуються надзвичайно низьким ефектом "вимивання" (washout-effect) порівняно з традиційними емульсіями. Цей ефект означає втрату компонентів крему та шкірного бар'єру під час очищення навіть звичайною водою.

Нанодисперсії

Оскільки ліпосоми мають обмежену здатність до перенесення ліпофільних речовин, було розроблено біорозкладні нанодисперсії з частинками подібного розміру, але з одинарною мембраною. Фосфатидилхолін у складі таких наночастинок рідкий і підходить для інкапсуляції та транспортування незамінних жирних кислот (лінолева, альфа- та гамма-ліноленова кислоти), зокрема у вигляді олії льону, ківі та примули вечірньої, а також жиророзчинних вітамінів і їх похідних. Нанодисперсії також покращують проникність інкапсульованих активних речовин.

Засоби подвійної дії

Носії (ліпосоми, нанодисперсії), створені з PC, є самостійними ефективними активними компонентами, які можна застосовувати для лікування акне (як субстрат для 15-ліпоксигенази) та бар’єрних порушень шкіри(субстрат для церамід I), завдяки високому вмісту зв’язаної лінолевої кислоти й низькому вмісту альфа-ліноленової.

Оскільки PC епідермісу та сфінгомієліни (SM) беруть участь у формуванні мембран, а під час апоптозу клітин шкіри з них утворюються цераміди, зовнішнє нанесення PC сприяє регенерації та покращенню стану шкіри.

Типові комбінації фосфатидилхоліну (PC) з активними інгредієнтами

Носій

Активна речовина

Показання

Механізм дії

ліпосоми

аскорбілфосфат (вітамін С)

антивіковий догляд, гіперпігментація

стимуляція синтезу колагену, інгібування тирозинази, антиоксидант

ліпосоми

азелаїнова кислота (до 1% згідно з BfR)

акне, розацеа, періоральний дерматит

інгібітор 5-альфа-редуктази, антибактеріальна дія

нанодисперсія

босвелові кислоти

акне, розацеа, запалення

інгібітор протеаз

нанодисперсія

коензим Q10

антивіковий догляд

антиоксидант, покращення ліпідного обміну

ліпосоми

кофеїн

целюліт

ліполіз, мікроциркуляція

ліпосоми

екстракт очанки

догляд за шкірою навколо очей

традиційний засіб народної медицини

ліпосоми

фумарова кислота

псоріаз

традиційний засіб на основі рутки лікарської

ліпосоми

гіалуронова кислота (неінкапсульована)

антивіковий догляд

зволоження шкіри, зменшення зморшок

ліпосоми

ізофлавони

антивіковий догляд

місцевий естрогеноподібний ефект

ліпосоми

екстракт плодів Kigelia africana

антивіковий догляд

підтягування шкіри

нанодисперсія

олія ківі

опіки, сонячні опіки, запалення

субстрат для 15-ліпоксигенази

ліпосоми

Laminaria digitata (вакамі, ламінарія)

антивіковий догляд

зволоження шкіри, зменшення зморшок

нанодисперсія

олія льону

опіки, сонячні опіки, запалення

субстрат для 15-ліпоксигенази

нанодисперсія

олія примули вечірньої

нейродерміт, запалення

замінник при дефіциті дельта-6-десатурази

ліпосоми

NMF (амінокислоти)

антивіковий догляд

зволоження шкіри, антиоксидант

ліпосоми

проантоціанідини (OPC) (екстракт виноградних кісточок)

антивіковий догляд

антиоксидант

нанодисперсія

ретинол ацетат або ретиніл пальмітат (віт. А)

антивіковий догляд, акне

регенерація, стимуляція синтезу колагену

ліпосоми

сфінгозин-1-фосфат

псоріаз

пригнічення проліферації кератиноцитів

ліпосоми

спілантол

антивіковий догляд

зменшення зморшок через розслаблення м’язів

нанодисперсія

токоферолу ацетат (вітамін Е)

антивіковий догляд, захист шкіри

антиоксидант, регенерація

ліпосоми

транексамова кислота

гіперпігментація, розацеа

інгібування тирозинази, антифібринолітична дія

ліпосоми

ніацинамід (вітамін B3)

антивіковий догляд

регенерація, протизапальна дія

ліпосоми

солі цинку

акне

компонент оксидоредуктаз

 Фракція холіну (2-гідроксіетилтриметиламонієва сіль) у складі PC і SM є основою для ацетилхоліну — нейромедіатора, важливого для роботи мозку й нервової системи. Крім того, холін є важливим донором метильних груп у метаболізмі людини.

Олеогелі на основі фосфатидилхоліну

PC легко інтегрується у ламелярні шари шкірного бар'єру, що використовується при створенні безводних олеогелів, які містять понад 90% рослинних ліпідів і жирних кислот. Попри високий вміст ліпідів, вони мають чудову здатність до проникнення в шкіру.

Такі гелі застосовуються для догляду за атопічною шкірою, дитячою шкірою, а також шкірою з розацеа(залежно від активних речовин). Через відсутність водної фази, що потребує стабілізації консервантами чи емульгаторами, ризик подразнень та алергічних реакцій мінімальний.

Інші показання: періоральний дерматит, бар’єрні порушення в анальній зоні, діабетична шкіра, пролежні.

Фосфатидилсерин

Фосфатидилсерин (PS) належить до життєво необхідних фосфоліпідів і розміщується з внутрішнього боку бішарової клітинної мембрани у рослинних та тваринних клітинах. Під час апоптозу (запрограмованої смерті клітини) PS переміщується на зовнішній бік мембрани. Це служить сигналом для макрофагів (фагоцитів імунної системи) "поглинути" клітину.

PS також виходить на поверхню клітини під час травм та активації згортання крові, сприяючи цьому процесу. Таким чином, фосфатидилсерин має протизапальну дію, а також виявляє нейропротекторні, антиоксидантні властивості й інгібує деградацію проколагену та утворення MMP-1, викликані УФ-променями.

Коли гідрогенізований фосфатидилхолін замінюється на ненасичений аніонний фосфатидилсерин із сої, ламелярні креми перетворюються на емульсії типу вода в олії (W/O). Завдяки фізіологічності PS та його сумісності з природним балансом фосфоліпідів організму, такі емульсії не зумовлюють вимивання (washout-ефект). Навпаки, вони добре адгезують до шкіри та знижують трансепідермальну втрату вологи (TEWL). Вони також мають протизапальну дію завдяки самому PS і його зв’язаним жирним кислотам.

Як і у випадку з ненасиченим PC, ці жирні кислоти вивільняються в шкірі під дією фосфоліпаз A1 і A2 і перетворюються на протизапальні метаболіти через 15-ліпоксигеназу (15-LOX). Креми з PS використовуються для захисту шкіри, при екземі, слабкому сонячному еритемі, атопічному дерматиті.

Цікавий факт: високі концентрації фосфатидилсерину виявлені в рибі холодних вод (оселедець, макрель) та мозковій речовині. Екстракти, збагачені PS, продаються як харчові добавки. У поєднанні з кальцієвими солями фосфатидилсерин утворює тубулярні структури (кохлеати), які в наномасштабі служать транспортними системами для лікарських засобів.

 

Синтетичні фосфоліпіди

Властивості природних фосфоліпідів стали основою для створення багатьох синтетичних варіантів, що використовуються як основа для ліпосом. Їх мета — змінене розкладання носіїв і контрольоване вивільнення лікарських засобів при різних способах введення: топічному, внутрішньовенному, пероральному.

Структурна формула фосфатидилхоліна                            Структурна формула фосфатидилхоліна  

Фосфатидилхолін                                                    фосфатидилсерин

Джерело: https://dermaviduals.de/english/publications/special-actives/cosmeceuticals-phospholipids.html 

Література:

  1. Lautenschläger H, Phospholipide - Multitalente, medical Beauty Forum 2014;3:18-20
  2. van Hoogevest P, Phospholipids - Properties, manufacturing and use, 5th International Symposium on "Phospholipids in Pharmaceutical Research", Heidelberg 2017
  3. Bangham AD, Horne RW, Negative staining of phospholipids and their structural modification by surface-active agents as observed in the electron microscope, Journal of Molecular Biology 1964;8;5:660-668
  4. Sessa G, Weissmann G, Phospholipid spherules (liposomes) as a model for biological membranes, Journal of Lipid Research 1968;9;3:310-318
  5. Lautenschläger H, Handbook of Cosmetic Science and Technology edited by Barel AO, Paye M and Maibach HI, CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton 2006:155-163
  6. Norlén L, Skin barrier structure and function: the single gel phase model, J Invest Dermatol. 2001 Oct;117(4):830-6
  7. Iwai I et al, The human skin barrier is organized as stacked bilayers of fully extended ceramides with cholesterol molecules associated with the ceramide sphingoid moiety, J Invest Dermatol 2012 Sep;132(9):2215-25
  8. Bouwstra JA, Gooris GS, Salomons-deVries MA, van der Spek JA, Brasc W, Structure of human stratum corneum as a function of temperature and hydration: A wide-angle X-ray diffraction study, International Journal of Pharmaceutics 1992;84(3):205-216
  9. Ghyczy M, Nissen H-P, Biltz H, The treatment of acne vulgaris by phosphatidylcholine from soybeans, with a high content of linoleic acid, J Appl Cosmetol 1996;14:137-145
  10. Lautenschläger H, Das ABC der Fettsäuren, Beauty Forum 2009;12:40-47
  11. Proksch E, Ungesättigte Fettsäuren. In: Korting HC, Sterry W (Hrsg.), Therapeutische Verfahren in der Dermatologie: Dermatika und Kosmetika, Verlag Blackwell Berlin 2001:183-188
  12. Lautenschläger H, Spezielle Wirkstoffe und Grundlagen in der Korneotherapie, Kosmetische Medizin 2004;2:72-74
  13. Lautenschläger H, Angewandte Korneotherapie in der Hautpflege - ein Leitfaden für die Anti-Aging-Behandlung, Ästhetische Dermatologie (mdm) 2007;3:8-16
  14. Lautenschläger H, Vitamine in der Kosmetik, 2014;10:18-21 und 11;38-40 und 12:34-36
  15. Lautenschläger H, Radikalfänger - Wirkstoffe im Umbruch, Kosmetische Praxis 2006;2:12-14
  16. BfR = Bundesinstitut für Risikobewertung
  17. Lautenschläger H, Periorale Dermatitis - Gründe, Behandlung und Abgrenzung, Kosmetik International 2015;9:44-47
  18. Lautenschläger H, Weihrauch - Harz mit Heilkraft, medical Beauty Forum 2015;4:12-16
  19. Lautenschläger H, Cellulite von A-Z, Kosmetische Praxis 2011;1:10-13 und 2011;2:10-12
  20. Lautenschläger, Flavone und Isoflavone - die Wirkstoff-Generalisten, Kosmetik International 2016;10:62-65
  21. Lautenschläger H, Kettenreaktion - Hautenzyme und Enzymdefekte, Beauty Forum 2017;1:52-55
  22. Lautenschläger H, Wasserhaushalt der Haut - Moisturizer & Co., medical Beauty Forum 2014;1:18-20
  23. Schaefer-Korting M, Korting HC, Kleuser B, Gerber R, Verwendung von Sphingosin, Sphingosin-1-Phosphat, Sphingosin-1-Phosphat-Derivaten und/oder deren Gemischen zur Behandlung von entzündlichen Hautkrankheiten, Dermapharm GmbH, DE 19810999 A1 (13.3.1998)
  24. Lautenschläger H, Nervensache - erwünschte und unerwünschte Effekte, Kosmetik International 2013;2:40-42
  25. Lautenschläger H, Bewährter Aufheller - Tranexamsäure wirkt gegen Pigmentflecken und Rötungen, medical Beauty Forum 2015;3:12-14
  26. Zeisel SH, Choline: an essential nutrient for humans, Nutrition 2000;16:669-671
  27. Costa KA, Niculescu MD, Craciunescu CN, Fischer LM, Zeisel SH, Choline deficiency increases lymphocyte apoptosis and DNA damage in humans, Am J Clin Nutr. 2006;84;1:88-94
  28. Lautenschläger H, Vorteile von Produkten ohne Wasser und Hilfsstoffe, Kosmetik International 2017;6:56-58
  29. Lautenschläger H, Phosphate: Power-Lieferanten für Haut und Haar, Kosmetik International 2017;10:56-58
  30. Verhoven B, Schlegel RA, Williamson P, Mechanisms of phosphatidylserine exposure, a phagocyte recognition signal, on apoptotic T lymphocytes, Journal of Experimental Medicine 1995;182(5):1597-601
  31. Lentz BR, Exposure of platelet membrane phosphatidylserine regulates blood coagulation, Prog Lipid Res. 2003;42(5):423-438.
  32. Mäder K, Klein M, Mauch S, Ramos G, Hofmann U, Meister A, Phosphatidylserine enriched phospholipids as anti-inflammatory agents, Vortrag anlässlich des Symposiums: Phospholipids in Pharmaceutical Research, Heidelberg 18.9.2017
  33. Birge RB, Boeltz S, Kumar S, Carlson J, Wanderley J, Calianese D, Barcinski M, Brekken RA, Huang X, Hutchins JT, Freimark B, Empig C, Mercer J, Schroit AJ, Schett G, Herrmann M, Phosphatidylserine is a global immunosuppressive signal in efferocytosis, infectious disease, and cancer, Cell Death and Differentiation 2016;23:962-978
  34. Kim HY, Huang BX, Spector AA, Phosphatidylserine in the brain: metabolism and function, Prog Lipid Res. 2014(Oct);56:1-18
  35. MMP = Matrix-Metalloproteasen
  36. Cho S, Kim HH, Lee MJ, Lee S, Park CS, Nam SJ, Han JJ, Kim JW, Chung JH, Phosphatidylserine prevents UV-induced decrease of type I procollagen and increase of MMP-1 in dermal fibroblasts and human skin in vivo, J Lipid Res. 2008(Jun);49(6):1235-45.
  37. Lautenschläger H, Den Brand löschen - Entzündungshemmende Wirkstoffe, Kosmetik International 2014(2):26-29
  38. Souci SW, Fachmann E, Kraut H, Food Composition and Nutrition Tables, Medpharm Scientific Publishers Stuttgart (2008)
  39. Fahr A, Special colloidal structures with phospholipids: Cochleates, 5th International Symposium on "Phospholipids in Pharmaceutical Research", Heidelberg 2017

 

Носій

Активна речовина

Показання

Механізм дії

ліпосоми

аскорбілфосфат (вітамін С)

антивіковий догляд, гіперпігментація

стимуляція синтезу колагену, інгібування тирозинази, антиоксидант

ліпосоми

азелаїнова кислота (до 1% згідно з BfR)

акне, розацеа, періоральний дерматит

інгібітор 5-альфа-редуктази, антибактеріальна дія

нанодисперсія

босвелові кислоти

акне, розацеа, запалення

інгібітор протеаз

нанодисперсія

коензим Q10

антивіковий догляд

антиоксидант, покращення ліпідного обміну

ліпосоми

кофеїн

целюліт

ліполіз, мікроциркуляція

ліпосоми

екстракт очанки

догляд за шкірою навколо очей

традиційний засіб народної медицини

ліпосоми

фумарова кислота

псоріаз

традиційний засіб на основі рутки лікарської

ліпосоми

гіалуронова кислота (неінкапсульована)

антивіковий догляд

зволоження шкіри, зменшення зморшок

ліпосоми

ізофлавони

антивіковий догляд

місцевий естрогеноподібний ефект

ліпосоми

екстракт плодів Kigelia africana

антивіковий догляд

підтягування шкіри

нанодисперсія

олія ківі

опіки, сонячні опіки, запалення

субстрат для 15-ліпоксигенази

ліпосоми

Laminaria digitata (вакамі, ламінарія)

антивіковий догляд

зволоження шкіри, зменшення зморшок

нанодисперсія

олія льону

опіки, сонячні опіки, запалення

субстрат для 15-ліпоксигенази

нанодисперсія

олія примули вечірньої

нейродерміт, запалення

замінник при дефіциті дельта-6-десатурази

ліпосоми

NMF (амінокислоти)

антивіковий догляд

зволоження шкіри, антиоксидант

ліпосоми

проантоціанідини (OPC)

антивіковий догляд

антиоксидант

нанодисперсія

ретинол ацетат або ретиніл пальмітат (віт. А)

антивіковий догляд, акне

регенерація, стимуляція синтезу колагену

ліпосоми

сфінгозин-1-фосфат

псоріаз

пригнічення проліферації кератиноцитів

ліпосоми

спілантол

антивіковий догляд

зменшення зморшок через розслаблення м’язів

нанодисперсія

токоферолу ацетат (вітамін Е)

антивіковий догляд, захист шкіри

антиоксидант, регенерація

ліпосоми

транексамова кислота

гіперпігментація, розацеа

інгібування тирозинази, антифібринолітична дія

ліпосоми

ніацинамід (вітамін B3)

антивіковий догляд

регенерація, протизапальна дія

ліпосоми

солі цинку

акне

компонент оксидоредуктаз