CC BY
51УДК 616.5
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АНТИОКСИДАНТА
«ТИОФАН М» В СОСТАВЕ КОСМЕТИЧЕСКОГО СРЕДСТВА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ НА МОДЕЛИ «СТАРЕНИЯ КОЖИ»
Луканина Светлана Николаевна.
г. Новосибирск, Новосибирский государственный педагогический университет, кафедра анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности, доцент, lukanina@ngs.ru.
Сахаров Андрей Валентинович.
г. Новосибирск, Новосибирский государственный педагогический университет, научно-образовательный центр «Экспериментальная и прикладная биология», руководитель, профессор, asakharov142@yandex.ru.
Просенко Александр Евгеньевич.
г. Новосибирск, Новосибирский государственный педагогический университет, кафедра химии, заведующий, профессор, chemistry@ngs.ru.
Аннотация. В работе изучали морфофункциональное состояние кожи крыс при использовании косметического средства на основе антиоксиданта «Тиофан М» на модели «старения кожи». Установлено, что однократное подкожное введение крысам раствора гиалуронидазы приводит к уменьшению толщины эпидермиса, исчезновение его складчатости, нарушению архитектоники коллагеновых волокон, снижению синтеза сульфатированных гликозаминогликанов клетками кожи, нарушению водно-ионного гомеостаза, что моделирует процесс «старения кожи» у крыс. Использование антиоксиданта «Тиофан М» в составе косметического средства при моделировании процессов «старения кожи» приводит к восстановлению структуры и функции эпидермиса, дермы и гиподермы кожи крыс.
Ключевые слова: старение кожи, антиоксиданты, регенерация.
EFFICIENCY EVALUATION OF ANTIOXIDANT "TIOPHAN M" USE IN THE COMPOSITION OF COSMETIC MEAN IN EXPERIMENT ON THE
MODEL "SKIN AGING"
Lukanina Svetlana Nikolaevna.
Novosibirsk, Novosibirsk State Pedagogical University, Department of Anatomy, Physiology and Life Safety, Associate Professor, lukanina@ngs.ru.
Sakharov Andrey Valentinovich.
Novosibirsk, Novosibirsk State Pedagogical University, Research and Education Center "Experimental and Applied Biology", head, professor, asakharovl 42@yandex.ru.
Prosenko Alexander Evgenievich.
Novosibirsk, Novosibirsk State Pedagogical University, Department of Chemistry, Head, Professor, chemistry@ngs.ru.
Abstract. Morphofunctional state of the rats skin, using the antioxidant cosmetic mean "Tiophan M" on the model of "skin aging" was studied It is established that a single subcutaneous injection of hyaluronidase solution to rats reduces the thickness of the epidermis, disappears its foldings, disrupts the architectonics of collagen fibers, reduces the synthesis of sulfated glycosaminoglycans by skin cells, impairs water-ion homeostasis, which simulates the process of skin aging in rats. The use of the antioxidant "Tiophan M" as part of a cosmetic product in modeling the processes of "aging skin" leads to the restoration of the structure and epidermis function, dermis and hypodermis of rats' skin.
Key words: skin aging, antioxidants, regeneration.
Кожа выполняет многочисленные, важные для организма функции и располагает собственными механизмами гомеостаза, которые позволяют ей поддерживать свою целостность даже в условиях действия различных негативных факторов. Установлено, что высокая функциональная нагрузка на кожу может приводить к ослаблению ее резистентности и угасанию метаболических процессов, что в итоге обусловливает процесс «старения кожи» [1]. «Старение кожи» происходит параллельно старению организма и представляет собой относительно сбалансированное угасание метаболических процессов, в частности гормонального, белкового, липидного и водно-электролитного обменов.
Вместе с тем под влиянием чрезвычайно высоких или длительных по времени биотических и абиотических факторов происходит её преждевременное старение [3].
Предупреждение преждевременного процесса «старения кожи» является одним из главных направлений современной косметологии.
Известно, что кожа, содержит в своей структуре избыточное количество субстрата для свободно-радикального окисления и является наиболее чувствительной к повреждающему эффекту окислительного стресса. Деструктивный эффект которого во многом определяет ускоренный процесс «старения кожи» даже в молодом возрасте, что делает актуальным поиск и разработку новых косметических средств с использованием антиоксидантов [2].
Целью данного исследования явилось изучение морфофункционального состояния кожи крыс при использовании косметического средства на основе антиоксиданта «Тиофан М» на модели «старения кожи».
Исследование проведено на половозрелых самцах крыс линии Вистар массой 250-300 г. Согласно протоколу эксперимента были сформированы 3 группы животных по 10 крыс в каждой - контрольная и 2 опытные. У крыс всех групп в межлопаточной области выстригали шерсть площадью 20 см2. У животных двух опытных групп в первые сутки эксперимента в область гиподермы инъецировали (0,025 % - раствор) гиалуронидазы, тем самым вызывали ферментолиз гиалуроновой кислоты, нарушая ее связь с протеогликанами дермы и коллагеновыми волокнами. На уровне макромолекулярной организации это приводит к снижению связывания воды протеогликанами, изменению водно-ионного гомеостаза, что сопровождается уменьшением упругости дермы кожи, появлением складок и морщин, гипогидротацией эпидермиса. Указанные признаки рассматриваются как признаки «старения кожи». Крыс первой опытной группы не лечили; у крыс второй опытной группы поверхность кожи ежедневно аплицировали мазью с 1,34 % добавлением антиоксиданта «Тиофан М». Крысам контрольной группы в область гиподермы вводили 3 мл физиологического раствора.
Для проведения морфологического и гистохимического анализов кожи всех животных выводили из эксперимента под эфирным наркозом на 3, 7, 14 и 21 сутки. Иссякали лоскуты кожи в межлопаточной области и фиксировали в 10 % растворе нейтрального формалина, обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации, заливали в целлоидин - парафин. На санном микротоме изготавливали серийные срезы толщиной 5-7 мкм и монтировали на предметные стекла.
Для изучения общей морфологической картины срезы окрашивали гематоксилином Бемера и эозином. Кислые гликозаминогликаны (ГАГ) выявляли альциановым синим по Стидмену, коллаген окрашивали по Маллори. В исследуемых образцах изучали состояние эпидермиса, дермы и гиподермы.
Измерение морфометрических параметров проводили с помощью комплекса программ AxioVision (Karl Zeiss, Германия). Статистическую обработку данных проводили по общепринятым методикам с использованием t-критерия Стьюдента и считали достоверным при р < 0,05.
Кожа представляет собой орган, состоящий из трех тесно взаимосвязанных структур: эпидермиса, дермы и гиподермы, которые различаются по строению и выполняемым функциям.
Эпидермис представлен многослойным плоским ороговевающим эпителием в котором идентифицируются базальный слой, шиповатый, зернистый, блестящий и роговой.
В морфологическом отношении дерма представляет собой структуру, в которой определяются клетки и межклеточное вещество. Главными клетками дермы кожи являются фибробласты и фиброциты, которые синтезируют волокнистые компоненты и основное вещество дермы. Одним из главных компонентов межклеточного вещества являются коллагеновые волокна, обуславливающие прочность соединительной ткани.
В дерме выделяют сосочковый и сетчатый слои дермы, в которых ориентация коллагеновых волокон и распределение основного вещества имеет определенные различия.
В сосочковом слое дермы волокнистые структуры располагаются преимущественно параллельно поверхности кожи и образуют её складки. Это свойство обусловливает физиологическую эластичность кожи.
В сетчатом слое волокнистые структуры располагаются в различных плоскостях, что в совокупности с особенностями макромолекулярной организацией протеогликановых агрегатов осуществляют функцию макромолекулярного сита. Главной физиологической функцией этого слоя дермы является регуляция метаболизма, а именно диффузии соединений из сосудов во все компартменты кожи и обратно. Кроме фибробластов и фиброцитов в данном слое дермы определяются многочисленные тучные клетки.
Основное вещество в физико-химическом отношении представляет собой гель и является многокомпонентной системой, содержащей как низкомолекулярные вещества, поступающие из крови (вода, неорганические ионы, сахара, белки крови), продукты метаболизма эпидермальных. и дермальных клеток, так и гликозаминогликаны (хондроитин-4,6-сульфат, гепарин, гиалуроновая кислота, дерматансульфат), гликопротеиды и протеогликаны. Расположенные в основном веществе клетки через сигнальные молекулы, цитокинины, медиаторы, факторы роста взаимодействуют между собой и передают информацию.
Структура гиподермы характеризуется плотным расположением волокон и основного вещества, между которыми располагаются клетки жировой ткани. Именно клетки подкожной жировой ткани (адипоциты) в совокупности с протеогликанами дермы обеспечивают поддержание водно-солевого гомеостаза, и от их состояния зависит эластичность и упругость кожи.
Результаты морфогистохимических исследований образцов кожи крыс, которым подкожно вводили гиалуронидазу показал, что в течение всего срока наблюдения отмечались структурно-функциональные изменения, которые затрагивали эпидермис, дерму и гиподерму.
В образцах кожи крыс, полученных через 3 суток после введения гиалуронидазы отмечалось снижение складчатости и толщины эпидермиса, увеличение толщины дермы и гиподермы по сравнению с контрольными образцами. При этом структура эпидермиса не имела выраженных различий с
контролем. Указанные признаки можно рассматривать как начальные этапы нарушения структуры и функции кожи и прежде всего водно-ионного гомеостаза. Подтверждением этому является увеличение оптически прозрачных участков между коллагеновыми волокнами сосочкового и сетчатого слоев дермы и гиподермы, а также снижение интенсивности реакции основного вещества с альциановым синим на сульфатированные ГАГ по сравнению с контрольными образцами. Можно полагать, что под действием гиалуронидазы произошло нарушение связи протеогликанов с коллагеновыми волокнами кожи вследствие чего изменилась макромолекулярная организация межклеточного вещества. Изменение связей между волокнистыми компонентами дермы и протеогликанами как известно приводит к нарушению транспорта воды. Вследствие этого в коже избыточно депонируется вода, исчезает складчатость эпидермиса и за счет отека увеличивается толщина дермы.
К 7 суткам нарушение структуры и функции кожи становится более выраженным. Нарушение транспорта воды, микро-, макроэлементов, трофических и регуляторных факторов приводит к гибели клеток эпидермиса вследствие чего уменьшается его толщина и происходит дальнейшее снижение складчатости эпидермиса. На препаратах заметно, что отек межклеточного вещества имеет локальный характер и коллагеновые волокна в сосочковом и сетчатом слоях дермы плотно прилежат друг к другу. Можно полагать, что в результате ферментативного повреждения межклеточного вещества срабатывает механизм адаптации и избыток воды в дерме перераспределяется за счет активности адипоцитов в гиподерме. На препаратах отчетливо заметно, что жировые клетки переполнены водой. О глубоком нарушении структуры и функции кожи свидетельствует снижение фибробластами синтеза сульфатированных ГАГ, это отчетливо заметно на препаратах, окрашенных альциановым синим.
С 14 по 21 сутки происходит постепенное восстановление структуры и функции кожи. Отражением этого процесса является увеличение складчатости эпидермиса, а также восстановление структуры эпителия. Поскольку структура и функция клеток эпителия во многом зависит от активности клеток дермы было проанализировано состояние фибробластов и тучных клеток. Результаты исследования показали, что их количество превосходит соответствующий показатель контрольных образцов. Это позволяет предполагать, что избыток макрофагов кожи - гистиоцитов является адаптивным признаком и связан с утилизацией образовавшихся в результате ферментолиза гиалуронидазой свободных протеогликановых агрегатов. Увеличение количества фибробластов также является адаптивным признаком и объясняется их участием в регенерации дермы за счет синтеза протеогликанов. Совокупность указанных признаков: уменьшение толщины эпидермиса и исчезновение его складчатости, а также нарушение архитектоники коллагеновых волокон, снижение синтеза
сульфатированных ГАГ клетками кожи и нарушение водно-ионного гомеостаза являются признаками «старения кожи», и не исчезают к 21 суткам наблюдения.
Результаты анализа образцов кожи крыс, которым после введения гиалуронидазы поверхность кожи апплицировали мазью на основе антиоксиданта «Тиофан М», показали, что к 21 суткам наблюдения структура и функция эпидермиса, дермы и гиподермы не имела достоверных различий с контрольными образцами. Положительная динамика регенерации кожи отмечалась уже на 3 сутки эксперимента. Отмечалось увеличение складчатости эпидермиса по сравнению с образцами, полученными от крыс, не получавших антиоксидант «Тиофан М». Ширина дермы кожи, архитектоника коллагеновых волокон и распределение сульфатированных ГАГ в дерме и гиподерме, приближались к показателям образцов крыс интактной группы. Выявленная закономерность прослеживается и в более поздние сроки наблюдения, включая 21 сутки.
Объяснением влияния антиоксиданта «Тиофан М» на восстановление структуры и функции кожи может быть следующее. Поскольку антиоксидант «Тиофан М» имеет крупные размеры и не способен проникать через эпидермис, должны существовать механизмы его доставки в кожу. Одним из путей проникновения антиоксиданта «Тиофан М» вглубь дермы является волосы и протоки сальных желез. На препаратах отчетливо заметно, что на периферии волосяных фолликуллов происходит пролиферация и миграция низкодифференцированных клеток к поверхности эпидермиса, что локально увеличивает его толщину лишь на участках выхода волоса на поверхность эпидермиса, чего не наблюдается в образцах кожи крыс, которым вводили гиалуронидазу. Данные признаки позволяют предполагать, что в процессе гибели клеток эпидермиса после введения гиалуронидазы образуются АКМ, которые повреждают клетки данного региона и в конечном итоге задерживают их пролиферацию и миграцию. Введение антиоксиданта «Тиофан М» нормализует свободнорадикальный процесс, что позволяет клеткам выполнять характерные для них функции.
В дерме кожи животных леченных антиоксидантом «Тиофан М» вокруг сосудов отмечается повышенное распределение тучных клеток, основная функция которых заключается в регуляции проницаемости кровеносных капилляров, чего не наблюдается в образцах кожи крыс, полученных после введения гиалуронидазы. Указанный признак свидетельствует о том, что образующиеся свободнорадикальные соединения в результате активности макрофагов кожи и гибели фибробластов инактивируются антиоксидантом «Тиофан М», что дает возможность указанным клеткам выполнять специфические функции.
Таким образом, можно заключить, что однократное подкожное введение крысам гиалуронидазы в дозе 3 мл 0,025 %-ного раствора приводит к уменьшению толщины эпидермиса, исчезновение его складчатости, нарушению архитектоники коллагеновых волокон, снижению синтеза сульфатированных ГАГ
клетками кожи, нарушению водно-ионного гомеостаза, что моделирует процесс «старения кожи» у крыс. Использование антиоксиданта «Тиофан М» в составе косметического средства при моделировании процессов «старения кожи» приводит к восстановлению структуры и функции эпидермиса, дермы и гиподермы кожи крыс.
Библиографический список:
1. Чепурненко М.Н. Морфологическая характеристика тканей кожи в регенерационном гистогенезе при механической травме в эксперименте: дис. / М.Н. Чепурненко. - СПб, 2007. - 157 с.
2. Терешина Е.В. Антиоксиданты - средство от старения / Е.В. Терешина // Медицинская газета. -2006. - № 16. - С. 25-34.
3. Сергеева И.С. Инволютивные и патологические процессы в коже / И.С. Сергеева, А.И. Якубович. - Новосибирск: НГУ, 2007. - 144 с.
