Средство, способствующее активации клеточного дыхания кожи

Средство, способствующее активации клеточного дыхания кожи

Реферат

Настоящее изобретение относится к области косметологии и касается косметических и/или дерматологических средств, содержащих вещества, оказывающие влияние на клеточное дыхание кожи.

Клеточное дыхание является одним из процессов, обеспечивающих клетку энергией. Приносимый кровью кислород диффундирует в клетку, вернее, в особые клеточные структуры - митохондрии. В митохондриях с участием кислорода происходит биологическое окисление органических молекул, образовавшихся при расщеплении питательных веществ, поступивших в организм с пищей. Суть этой многоступенчатой реакции заключается в том, что в митохондриях происходит процесс переноса электронов от органических молекул на молекулярный кислород, в результате чего происходит освобождение энергии, заключенной в органических соединениях, которая запасается (трансформируется) в энергию молекулы аденозинтрифосфорной кислоты - АТФ. Этот процесс и называется клеточным дыханием. АТФ является макроэргическим соединением, выполняет роль универсального "топлива" клетки, т.е. энергия АТФ используется для осуществления большинства клеточных процессов, протекающих с затратой энергии, обеспечивая таким образом выполнение различных видов физиологических работ.

Необходимая для организма АТФ образуется не только в митохондриях, и не только в присутствии кислорода. Образование АТФ происходит и в результате гликолиза в цитоплазме клетки, представляющей собой клеточную жидкость, в которой находятся органеллы: рибосомы, лизосомы, митохондрии и т.д. Гликолиз - процесс расщепления глюкозы под действием различных ферментов, который не требует участия кислорода. В процессе гликолиза высвобождается лишь очень незначительная часть той химической энергии, которая может быть потенциально извлечена из молекулы глюкозы. Продукты расщепления глюкозы (через промежуточные стадии) могут далее попадать в митохондрию и вступать в последовательный ряд ферментативных реакций, в которых синтезируются дополнительные молекулы АТФ.

Однако главным по эффективности процессом синтеза АТФ является процесс аэробного расщепления органических веществ или процесс окислительного фосфорилирования, в результате которого энергия реакции окисления преобразуется в энергию АТФ, и происходит он при участии кислорода в многоступенчатой дыхательной цепи в митохондриях. При этом образуется 38 молекул АТФ на 1 молекулу глюкозы, тогда как при гликолизе - лишь 2 молекулы АТФ на 1 молекулу глюкозы.

Принципиальной особенностью этого процесса является то, что он протекает постепенно, через многочисленные промежуточные ферментативные стадии, т.е. происходит многократная передача электронов от одного соединения - донора, к другому - акцептору. У аэробов конечным акцептором электронов является кислород,

Каждая митохондрия клетки окружена двумя высокоспециализированными мембранами, наружной и внутренней, играющими ключевую роль в ее активности. Основная рабочая часть митохондрии - это матрикс и окружающая его внутренняя мембрана. В состав внутренней мембраны, образующей многочисленные складки (кристы), входят ферменты трех главных типов, участвующие в окислении органических соединений - белки, катализирующие окислительные реакции в дыхательной цепи, так называемая электроннотранспортная цепь митохондрий; ферментный комплекс, называемый АТФ-синтетазой, который синтезирует в матриксе АТФ; специфические транспортные белки, регулирующие перенос метаболитов в матрикс и из него.

Синтез АТФ в реакциях окислительного фосфорилирования, происходящих в дыхательной цепи, зависит от протекания хемиосмотического процесса, т.е. существует прямая связь между процессами химическими ("хеми...") - синтез АТФ и транспортными (осмотическими, от греческого "osmos" - толчок, давление) - перенос электронов в дыхательной цепи, т.е. процесс синтеза АТФ протекает за счет энергии, освобождающейся в процессе переноса электронов в дыхательной цепи (хемиосмотическое сопряжение).

Нарушение жизнедеятельности организма человека, и кожи в том числе, так или иначе, всегда связано с изменением функционирования клеток. Нарушение функционирования клетки обусловлено чаще всего действием неблагоприятных внешних факторов, например недостатком кислорода или действием токсических соединений. Серьезное повреждение клетки может привести к развитию процессов, приводящих к ее гибели.

Одно из наиболее ранних проявлений повреждения клеток - нарушение биоэнергетических функций митохондрий. Уменьшение скорости потребления кислорода митохондриями, связанное с нарушением работы переносчиков электронов, наблюдается при воздействии различных неблагоприятных экзогенных (урбанизация, курение и т.п.) и эндогенных факторов (болезни, лекарственная терапия, состояния после болезни, физиологическое старение и т.д.); при действии многих токсических соединений, например, ионов тяжелых металлов, таких как ртуть или серебро, ряда гидрофобных соединений, производных различных углеводородов, а также при перекисном окислении липидов. Скорость потребления кислорода митохондриями снижается также при гипоксии.

Известно витаминоподобное вещество, синтезируемое организмом самостоятельно, и выделенное впервые из митохондрий сердца быка. Это коэнзим Q10 (убихинон). Химическое название - 2,3-диметокси-5-метил-6-декапринил-бензохинон. Этот кофермент является компонентом дыхательной цепи митохондрий и участвует в синтезе АТФ. В качестве пищевой добавки используется для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, замедления процессов старения, повышения выносливости организма и в качестве антиоксиданта (см. http://www.registrbad.ru) Применяемый в косметических средствах, таких как кремы, маски, эмульсии, скрабы, тоники, коэнзим Q10 способствует регенерации клеток кожи, защищает ее от вредного воздействия окружающей среды, увеличивает ее эластичность и уменьшает глубину мелких морщин (см. например, http:www.eveline.ru).

Поскольку этот кофермент является компонентом дыхательной цепи митохондрий, то можно предположить, что дополнительное его поступление в организм, в основном в качестве БАД, способно в ряде случаев активировать клеточное дыхание. Однако при накожном применении убихинона особенно глубокого проникновения его в кожу не происходит, и большая часть его остается в клетках эпидермиса, что связано с тем, что слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта представляет собой значительно меньшую преграду на его пути, чем неповрежденная кожа человека. Кроме того, это всего лишь один, самый простой из 40 различных переносчиков электронов дыхательной цепи, и поэтому он не способен полностью нормализовать нарушенные функции митохондрий клеток, и тем более сколько-нибудь значительно активировать клеточное дыхание кожи. Существенным недостатком длительного применения препаратов, содержащих убихинон, является также и то, что при их отмене происходит ускорение процессов старения кожи, связанное с тем, что кожа человека становится "ленивой" и не хочет уже вырабатывать коэнзим Q10 самостоятельно.

Известен в настоящее время и имеется в продаже препарат Гипоксен, представляющий собой синтезированное химическое соединение, обладающий антиоксидантными и антигипоксантными свойствами (см. http:www/olifen-corp.ru). Антигипоксическое действие препарата осуществляется в результате проникновения молекул олигомера в митохондрии клеток и воздействия на дыхательную цепь. В митохондриях Гипоксен поддерживает высокий уровень клеточного дыхания и эффективность аэробных процессов. За счет действия Гипоксена снижается потребление тканями кислорода, происходит его более экономное расходование в условиях гипоксии. Пищевая добавка Доливин, содержащая Гипоксен, повышает энергетический потенциал организма, улучшает работу легких и сердечно-сосудистой системы, повышает устойчивость к умственным и физическим перегрузкам. Использование Гипоксена в составе косметических средств не нашло широкого применения, может быть, потому, что, имея черный цвет и не совсем приятный запах, он ухудшает потребительские свойства продукта. Кроме того, это синтезированное химическое соединение.

Поиски натуральных веществ, способных к активации клеточного дыхания кожи, привели заявителя к исследованию свойств эфирных масел. Эфирные масла - летучие жидкие смеси органических веществ, вырабатываемые растениями, обладающие высокой биологической активностью.

Издавна известно о лечебных свойствах эфирных масел, об их удивительной способности влиять на психоэмоциональную сферу человека. Эфирные масла применялись и применяются в медицине, в культовых обрядах, в косметических средствах, да и просто в быту (см. В.В.Николаевский и др. Ароматы растений и здоровье человека. Тольятти, 1997 г.).

Эфирные масла представляют собой специфические растительные экстракты, основой которых является особый класс высоколетучих веществ - терпены и их кислородные производные. Эфирные масла - это прозрачные, бесцветные или слегка окрашенные в бледно-желтый или зеленый цвет жидкости, маслянистые на ощупь и быстро испаряющиеся на воздухе.

Существует четыре основных способа производства эфирных масел: дистилляция или перегонка с водяным паром, метод отжима под прессом (из кожуры плодов цитрусовых), метод сольватации, основанный на способности эфирных масел растворяться в органических растворителях (спирт, эфир), и анфлераж - метод, основанный на способности жиров поглощать и фиксировать эфирные масла.

Эфирные масла оказывают общеоздоравливающее воздействие на человека, действуя эффективно и мягко. Воздействие эфирных масел на организм человека возможно посредством обонятельной и дыхательной систем, а также путем проникновения сквозь кожные покровы. Эфирные масла обладают антисептическими, бактерицидными и фунгицидными свойствами, способствуют быстрому заживлению ран, активизируют иммунную систему, являются отличными антиоксидантами, обладают анальгезирующим действием.

Однако ни в вышеперечисленных источниках, ни в других, известных заявителю, не раскрыто, не описано и не вытекает с очевидностью исследованное и подтвержденное работами заявителя свойство эфирных масел устранять нарушение биоэнергетических функций митохондрий, активизируя таким образом клеточное дыхание кожи. Эфирные масла повышают активность АТФ-синтетазного комплекса, оптимизируют деятельность митохондрий, усиливают сопряжение дыхания и фосфорилирования, увеличивая таким образом, производство и запасы АТФ в клетках. Такое "интегральное" влияние эфирных масел на митохондрии клеток, возможно, обусловлено наличием широкого спектра липофильных веществ в их составе, благодаря чему они способны непосредственно взаимодействовать с липидами мембран, с мембранными рецепторами, а также активировать ионные каналы.

Задачей настоящего изобретения является использование эфирных масел при приготовлении косметических и/или дерматологических препаратов в качестве средства, способствующего активации клеточного дыхания кожи, что бывает необходимо при нарушении биоэнергетических функций митохондрий клеток кожи, обусловленном различными причинами: плохая экология и воздействие токсических соединений, при гипоксии, в процессе старения, при различных физиологических расстройствах кожи.

Изучение функций митохондрий и их нарушений производится после выделения этих органелл из ткани. Одним из основных параметров, характеризующих метаболизм выделенных митохондрий, является их способность к поглощению кислорода и зависимость скорости дыхания от концентрации аденозинтрифосфорной кислоты (АДФ) - именно она фосфорилируется и превращается в АТФ, несущую макроэргичекую связь.

В своих исследованиях заявитель использовал метод, позволяющий точно измерить поглощение кислорода при окислении митохондриями тех или иных органических субстратов - полярографический метод (см. Практикум по биохимии /Под редакцией С.Е.Северина и Г.А.Соловьевой. Издательство московского университета, 1989 г., с.480-483). Измерение концентрации кислорода производится с использованием электрода Кларка.

Полярографический метод основан на электрохимической реакции восстановления растворенного кислорода до перекиси водорода и воды. Зависимость тока, обусловленного электрохимической реакцией, от потенциала рабочего электрода изображается в виде "полярографической волны". В условиях полного перемешивания ток в области насыщения пропорционален скорости диффузии вещества (кислорода) из массы раствора в приэлектродный слой. Скорость диффузии зависит от градиента концентрации вещества. Так как полярографический анализ проводят в условиях, когда электрохимическая реакция на электроде не лимитирует скорости процесса, концентрация кислорода в приэлектродном слое близка к нулю, и ток в цепи пропорционален концентрации растворенного кислорода в общей массе раствора.

Наибольшее влияние на скорость дыхания митохондрий (в том числе помещенных в кювету полярографа) оказывает АДФ. График, приведенный на фиг.1, иллюстрирует исключительно сильную зависимость скорости дыхания митохондрий от концентрации АДФ в условиях избытка субстрата и фосфата. Добавление даже незначительных количеств АДФ сразу же доводит скорость дыхания до максимальной (состояние активного дыхания), причем эта скорость сохраняется до тех пор, пока почти весь АДФ не превратится в результате фосфорилирования в АТФ, после чего потребление кислорода резко снижается до уровня, соответствующего состоянию покоя. Это явление, т.е. изменение скорости дыхания с изменением концентрации АДФ, носит название дыхательного контроля.

Дыхательный контроль интактных митохондрий, а также митохондрий в присутствии различных концентраций эфирных масел, был вычислен в наших экспериментах при анализе полярографических кривых. На основании анализа полярографических кривых была определена также АТФ-синтетазная активность.

В экспериментальных исследованиях при анализе полярографических кривых было показано, что эфирные масла способны не только существенно (на 50-80%) повышать АТФ-синтетазную активность изолированных митохондрий, но и способствовать сопряжению процессов дыхания и фосфорилирования, т.е. значительно активировать процессы тканевого дыхания.

Из графика, представленного на фиг.2 и характеризующего полярографическое определение дыхания митохондрий, видно, что в данном эксперименте дыхательный контроль интактных митохондрий составляет 5,6 условных единиц; при добавлении различных композиций эфирных масел в диапазоне концентраций 5-15 мкг/мл (0,0005-0,0015%) наблюдается увеличение дыхательного контроля, что свидетельствует об увеличении сопряженности процессов дыхания (поглощения кислорода) и фосфорилирования АДФ. При более высоких концентрациях наблюдается разобщение дыхания и фосфорилирования.

Из графика, представленного на фиг.3 и характеризующего влияние эфирных масел на дыхательный контроль митохондрий, видно, что в данном эксперименте АТФ-синтетазная активность интактных митохондрий составляет 2,5 относительных единиц. При добавлении различных композиций эфирных масел практически во всем диапазоне тестированных концентраций (5-50 мкг/мл) наблюдается активация АТФ-синтетазной активности, т.е. эфирные масла оказывают ярко выраженное активирующее влияние на скорость потребления кислорода в состоянии окислительного фосфорилирования.

В своих исследованиях заявитель использовал разные индивидуальные эфирные масла и их композиции и показал, что все они в той или иной мере обладают свойством восстанавливать нарушенные биоэнергетические функции митохондрий клеток, активируя клеточное дыхание кожи.

В описании к заявке и в экспериментах приведены примеры использования композиции С из следующих эфирных масел:

- Rosmarinus officinalis - ЭМ розмарина

- Origanum heracleoticum - ЭМ орегано

- Eugenia caryophyllus - ЭМ гвоздики

- Thymus vulgaris - ЭМ тимьяна

- Origanum majorana - ЭМ майорана

- Curcuma zedoaria - ЭМ куркумы и

- Масляный экстракт розмарина (Helianthus aninuus Seed Oil + Rosmarinus Officinalis Leaf Extract);

композиции V из следующих эфирных масел:

- Mentha arvensis - ЭМ мяты

- Citrus medica Limonium - ЭМ лимона

- Cupressus sempervirens - ЭМ кипариса

- Lavandula hybrida - ЭМ лаванды

- Cistus ladaniferus - ЭМ ладана;

а также композиции R из следующих эфирных масел:

- Cinnamomum camphora - ЭМ камфары

- Lavandula angustifolia - ЭМ лаванды

- Citrus reticulata - ЭМ петитгрейна

- Michelia alba - ЭМ магнолии

- Citrus aurantium - ЭМ нероли

- Anthemis nobilis - ЭМ ромашки

- Cananga odorata - ЭМ иланг-иланга

Что же касается концентраций применяемых эфирных масел или их композиций, то, поскольку они содержат высокоактивные молекулы, то их действие проявляется при очень малых концентрациях, и их передозировка может вызвать нежелательный эффект, зачастую, даже обратный желаемому. Поэтому, концентрация эфирных масел в косметических средствах не превышает 3,5%. В своих исследованиях заявитель использовал оптимальную 1% концентрацию.

Заявителем были проведены исследования по изучению изменения тканевого дыхания кожи после аппликации косметических средств, содержащих эфирные масла путем определения изменения чрескожного напряжения кислорода (tc pO₂) после локального нанесения косметических композиций, содержащих различные эфирные масла.

1. 1% С-композиция на лецитиновой эмульсии.

2. 1% V-композиция на лецитиновой эмульсии.

3. 1% А1-композиция на лецитиновой эмульсии.

- Citrus bergamia - ЭМ бергамота

- Menthe piperita - ЭМ мяты

- Citrus Limonium - ЭМ лимона

- Lavandula officinalis - ЭМ лаванды

- Thymus vulgaris - ЭМ тимьяна

- Eucaliyptus globulus - ЭМ эвкалипта

4. 1% А4-композиция на лецитиновой эмульсии.

- Coriandrum sativum - ЭМ кориандра

- Salvia Sclarea - ЭМ шалфея

- Melissa officinalis - ЭМ мелиссы

- Camomille romaine - ЭМ ромашки

5. Лецитиновая эмульсия (контроль).

Для проведения исследования были привлечены 10 добровольцев - относительно здоровые женщины в возрасте от 40 до 50 лет. Следует отметить, что у всех из них имелись выраженные в той или иной степени (в зависимости от конкретного человека и выбранной точки) нарушения энергетического метаболизма кожи, обусловленные нарушением тканевого дыхания, поэтому они имели более низкие (по сравнению с молодыми испытуемыми) значения напряжения кислорода в коже (tc pO₂).

Измерение напряжения кислорода проводилось с помощью оксигенометра ТСМ 4 ("Radiometer", Дания). Для проведения анализов были выбраны 4 типичные точки, соответствующие наиболее частому нанесению косметических средств:

1. "Щека" - соответствует середине щеки.

2. "Лоб" - соответствует точке в лобно-височной области в 5-6 см от средней линии и на 2,5-3 см выше брови.

3. "Надплечье" - расположена при пересечении средне-ключичной линии и верхнего края трапециевидной мышцы.

4. "Декольте" - расположена на 5-6 см ниже ключицы по средне-ключичной линии.

После выбора точки исследования в ней определялось исходное напряжение кислорода по стандартной методике. Далее на площадь 10-11 см² толстым слоем наносился изучаемый крем и экспонировался в течение 10 минут. Затем его остатки полностью удалялись марлевым тампоном, после чего в той же точке повторно замерялось напряжение кислорода. Далее производился расчет степени изменения напряжения кислорода, выражаемый в процентах от исходных величин. Например: исходное напряжение кислорода в выбранной точке находилось на уровне 40 мм рт.ст. После нанесения крема оно снизилось до 35 мм рт.ст. В результате выполненных расчетов мы получаем, что произошло снижение напряжения кислорода на 12%.

Аналогичные действия проводились одновременно (с использованием второго кислородного датчика) в симметричной точке. В качестве референтных препаратов использовали лецитиновую эмульсию.

Затем проводилось вычисление средних величин изменения напряжения кислорода в коже для каждого из препаратов (с учетом изменения напряжения кислорода в коже, вызываемого лецитиновой эмульсией). Всего произведено 240 измерений в 120 точках.

В результате полученных в ходе исследования данных оценивали влияния 1% эфирных масел на напряжение кислорода кожи испытуемых.

Аппликация различных 1% эфирных масел на лецитиновой эмульсии приводила к достаточно выраженному снижению локального напряжения кислорода - в среднем на 12,2%, что связано с тем, что эфирные масла при их нанесении и резорбции кожей способствуют улучшению тканевого дыхания кожи, увеличивая поглощение ею кислорода, что приводит к снижению его диффузии через мембрану датчика Clark'a и уменьшению значений tc pO₂, регистрируемых аппаратом.

Детальный анализ приведенных в таблице результатов исследования, характеризующих степень изменения напряжения кислорода кожи при аппликации различных эфирных масел показал, что вне зависимости от типа использованного эфирного масла, каждое из них способствовало улучшению тканевого дыхания кожи.

Приготовленные с использованием эфирных масел косметические и/или дерматологические препараты могут содержать, а могут и не содержать каких-либо дополнительных биологически активных или других веществ.

Такие препараты могут представлять собой витаминно-питательные аромасыворотки, содержащие индивидуальные или комплекс природных эфирных масел, таких как эфирные масла лаванды, лимона, горького апельсина, кипариса, розы, бергамота, эвкалипта, тимьяна, мяты, кориандра, ромашки, мелиссы, шалфея, розмарина и т.п., растворенных в растительных питательных маслах лесного ореха, подсолнуха, жожоба, макадамии, шиповника, льна, черной смородины и т.п., и комплекс натуральных витаминов А, С, Е, F, К и др. Как правило, в состав таких средств нет необходимости вводить консерванты, искусственные отдушки и красители, поскольку эти функции с успехом выполняют компоненты аромасывороток.

Кроме того, эфирные масла могут проявлять свое свойство усиливать клеточное (тканевое) дыхание кожи и в известных косметических препаратах, таких как кремы, маски, гели, лосьоны, молочко, скрабы, привнося в них и свои традиционно используемые свойства.

Косметические и/или дерматологические препараты, содержащие эфирные масла готовят традиционным способом, смешивая необходимые ингредиенты.

Следующий пример служит лишь иллюстрацией изобретения, не ограничивая его по существу.

Пример.

Для приготовления аромасыворотки для чувствительной кожи загружают в котел 7,5 кг масла кукурузы, 11,25 кг оливкового масла, 3,225 кг масла виноградных косточек, 4,875 кг масла льна, 48 кг масла жожоба, 72,9 кг масла макадамии, 1,5 кг токоферола ацетата, 0,15 кг ретинола пальмитата и 0,3 кг аскорбилтетраизопальмитата и перемешивают в течение нескольких минут до получения однородной и прозрачной смеси. К полученной смеси добавляют композицию С из 6 эфирных масел:

- Rosmarinus officinalis - ЭМ розмарина

- Origanum heracleoticum - ЭМ орегано

- Eugenia caryophyllus - ЭМ гвоздики

- Thymus vulgaris - ЭМ тимьяна

- Origanum majorana - ЭМ майорана

- Curcuma zedoaria - ЭМ куркумы и

- Масляный экстракт розмарина (Helianthus annuus Seed Oil + Rosmarinus Officinalis Leaf Extract) и перемешивают.

Получают препарат с шелковисто-маслянистой текстурой, который быстро и хорошо впитывается, оставляя ощущение комфорта и бархатистости кожи. Препарат улучшает клеточное дыхание кожи, насыщая ее клетки энергией.

Как показали исследования заявителя, препараты, содержащие эфирные масла, могут быть показаны для людей, имеющих отличающиеся от нормальных параметры поглощения кожей кислорода; могут эффективно использоваться при снижении оптимального уровня процессов жизнедеятельности, происходящих в тканях кожи; для восстановления естественного равновесия в тканях; для "уставшей", вялой, атоничной кожи, для стрессовой, напряженной кожи; для профилактики старения.

В связи с этим, эфирные масла могут с успехом использоваться в косметологии в новом качестве и вводиться в состав косметических средств для улучшения тканевого дыхания кожи, а в медицинской практике - при микроангиопатиях различной этиологии, например, развивающихся при диабете, сердечно-сосудистых заболеваниях, псориазе и др., а также нарушениях системного характера.

Таблица
Тип эфирного масла (1% активного вещества на лецитиновой эмульсии)	% Снижения напряжения кислорода
С - композиция	9,6
V - композиция	10,8
А1 - композиция	15,1
A4 - композиция	13,2

Применение эфирных масел при приготовлении косметических и/или дерматологических препаратов в качестве средства, способствующего активации клеточного дыхания кожи.