Косметологическое и/или дерматологическое средство, стимулирующее микроциркуляцию в тканях кожи
Изобретение относится к области косметологии и дерматологии и представляет собой дерматологическое и/или косметологическое средство, стимулирующее микроциркуляцию в тканях кожи, характеризующееся тем, что оно включает косметически и/или дерматологически приемлемую основу и декстран сульфата натрия. Изобретение обеспечивает стимулирующую генерацию эндогенного монооксида азота и способствует усилению микроциркуляции в тканях кожи. 2 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области косметологии и дерматологии и касается соответствующих средств, активизирующих процессы микроциркуляции в кожных тканях.
Одним из крупнейших достижений биологической науки последних лет является открытие роли эндогенного монооксида азота NO как эффективного регулятора кровообращения в организме человека (Moncada, S., Palmer, R. M. J., and Higgs, E.A. (1992) Pharmacol. Rev., 43, 109-142; И.Ю.Малышев, Е.Б.Манухин. Стресс, адаптация и оксид азота // Биохимия. - 1998. - Т.63. - С.992-1006; Ванин А.Ф. Оксид азота: регуляция клеточного метаболизма без участия системы клеточных рецепторов // Биофизика. 2001. Т.46. №4. С.631-641; Ignarro J. Biosynthesis and metabolism of endothelium-derived nitric oxide. Ann.Rev.Pharmacol.Toxicol. l990; Vol.30; 535-560; Nathan С., Xie Q. Nitric oxide synthases: roles, tolls and controls. Cell. 1994; Vol.79; 915-918).
В коже, как и в любом другом органе, кровообращение играет важнейшую роль в поддержании и регулировании основных биохимических процессов. Несмотря на то что в отличие от внутренних органов кожа значительную часть биологически активных веществ и кислорода получает из внешней среды, в том числе в составе косметических средств, она весьма чувствительна к нарушениям в системе кровообращения, т.к. кроме снабжения клеток питательными веществами и кислородом система кровообращения выполняет важнейшую функцию удаления и утилизации продуктов метаболизма.
Как упоминалось, открытие физиологического действия эндогенного монооксида азота NO явилось одним из крупнейших достижений биологической науки последних лет. Оказалось, что NO является важнейшим звеном в системах регуляции многих функций организма: он управляет расширением кровеносных и лимфатических сосудов и стимулирует кровенаполнение органов и тканей, участвует в передаче нервных импульсов и в иммунных реакциях. Недостаток продукции NO в организме может приводить к нарушению жизнедеятельности многих органов и систем человека. Истинная роль монооксида азота в физиологии человека стала понятной только в последние десятилетия.
В 1998 году за открытие роли и механизма действия монооксида азота в регуляции сердечно-сосудистой системы группа американских учёных получила Нобелевскую премию в области медицины. Неожиданным было открытие того факта, что образующийся в клетке газ является главным внутриклеточным мессенджером в сердечно-сосудистой системе и, легко проникая через все тканевые барьеры и клеточные мембраны, способен контролировать и регулировать важнейшие функции других клеток.
Было установлено, что монооксид азота NO вырабатывается непрерывно эндотелиальными клетками сосудов с помощью фермента, названного позже NO-синтазой, из аминокислоты L-аргинина. NO активирует фермент - гуанилатциклазу, катализирующий превращение ГТФ (гуанозинтрифосфата) в цГМФ (циклический гуанозинмонофосфат), который является важным внутриклеточным регулятором. Повышение концентрации цГМФ в гладкомышечных клетках вызывает расслабление гладких мышц, расширение кровеносных сосудов и улучшение кровоснабжения органов.
Открытие механизма действия монооксида азота имеет большое прикладное значение для современной медицины, прежде всего для создания новых сердечных лекарств, базирующихся на новых представлениях о функционировании сердечно-сосудистой системы.
Раскрытие этого механизма позволило объяснить действие нитроглицерина, который является донором оксида азота. От NO идет описанная выше цепочка реакций, которая расширяет сосуды и устраняет спазмы. Как только концентрация цГМФ падает (под действием фермента - фосфодиэстеразы), сосуды снова сокращаются.
В организме NO производится непрерывно ферментативным путем из аминокислоты L-аргинина в присутствии молекулярного кислорода. Клетки эндотелия кровеносных сосудов синтезируют монооксид азота из L-аргинина под действием специального фермента NO-синтазы при окислении атома азота в L-аргинине в присутствии ко-фактора реакции NADPH - никотинамидаденин динуклеотидфосфата. Если L-аргинин и его ко-факторы доступны в достаточном количестве, активация NO-синтазы приводит к увеличению концентрации оксида азота.
Аминокислота L-аргинин - источник NO выделяется из белков с небольшой интенсивностью и через систему кровообращения доставляется в каждую клетку тела. Часть L-аргинина участвует в синтезе NO, другая часть - в синтезе белков. Кислород является одним из субстратов, необходимых для синтеза NO, и важным фактором, определяющим активность NO-синтазы. Для генерации NO необходимо достаточное количество кислорода. Далее NO диффундирует в клетки гладкой мускулатуры кровеносных сосудов, окружающих эндотелий, и активирует цепь биологических реакций, вызывающих расслабление мускулатуры сосудов и увеличение кровотока.
Регуляция активности NO-синтазы осуществляется с помощью обратной связи по конечному продукту: оксид азота способен взаимодействовать с NO-синтазой, снижая её активность. Это - один из путей, которыми достигается жесткая регуляция синтеза NO, что предупреждает его повреждающее действие на ткани.
Соответствующую цепочку взаимодействий можно схематически изобразить так
Оксид азота присутствует во всех эндотелиальных клетках независимо от размера и функции сосудов. В покое эндотелий постоянно продуцирует небольшие количества NO, поддерживая нормальный тонус сосудов (так называемый базовый фон), а при различных воздействиях - механических (например, при усилении тока или пульсации крови), химических, бактериальных и вирусных (опосредуемых микробными липополисахаридами и различными цитокинами, выделяющимися из лимфоцитов и кровяных пластинок) - синтез NO в эндотелиальных клетках значительно повышается.
Исследования последних 10 лет показали, что NO играет жизненно важную роль в коже ( Cals-Grierson MM, Ormerod AD. "Nitric oxide function in the skin", Nitric oxide, 2004 Jun; 10(4):1 79-93), регулируя и контролируя как нормальный физиологический ход процессов, так и отклонения от него, вызванные внешними воздействиями, патологиями, возрастными изменениями и т.п.
В клетках кожи постоянно присутствуют конститутивные NOS, правда, в разных клетках - разные изоформы. Кератиноциты эпидермиса постоянно выделяют нейрональную изоформу NOS 1, тогда как фибропласты дермы и других клеток кожи выделяют эндотелиальную изоформу NOS 3.
Низкий уровень конституциональной генерации NO играет роль барьерной функции и поддерживает близкую к физиологической норме скорость микроциркуляции.
NO активно участвует в синтезе коллагена . Без химического медиатора - NO, не может выполнять свою функцию эпидермальный фактор роста - фактор роста коллагена, играющий важнейшую роль в заживлении ран.
NO - энергичный стимулятор процесса дифференциации - деления клеток. В частности , он регулирует формирование внутри клетки протеинов, формирующих каркас клетки и систему рецепторов в мембране клетки, обеспечивающих идентичность исходных и вновь образованных клеток. В отсутствие NO не происходит формирования цитоскелета и системы клеточных рецепторов.
NO - энергичный и необходимый медиатор формирования новых кровеносных сосудов - ангиогенеза. Ангиогенез - важный фактор поддержания необходимого уровня микроциркуляции в коже и восстановления повреждений. Все факторы роста связаны с внешними рецепторами на поверхности клетки и действуют через цГМФ, важнейшую роль в активации которого играет NO.
При воспалительных процессах на коже, при воздействии УФ, инфекциях или при повреждениях кожи происходит интенсивное выделение NOS 2, и генерация NOS 2 превышает конституциональный уровень. Возможно, что при определённых условиях все клетки кожи способны выделять индуцибельную изоформу NOS 2. При внешних повреждениях кожи монооксид азота резко улучшает микроциркуляцию крови в районе раны, увеличивает активность фибропластов, из которых образуется молодая ткань, и ускоряет заживление.
Наличие трёх разных скоростей генерации NO в коже играет важную роль для нормального функционирования кожи и для её гибкой приспособляемости и сохранения способности выполнять свои функции при самых разнообразных вариациях окружающих условий.
Учитывая сложную природу участия NO в обеспечении различных функций организма, должны существовать эффективные механизмы регуляции его уровня в тех или иных процессах. Поэтому особо следует упомянуть об экзогенных донорах монооксида азота, которые в отличие, например, от L-аргинина содержат NO в структуре молекулы, и их действие заключается в высвобождении этой молекулы в чистом виде. Это вызывает естественное стремление использовать доноры NO в терапевтических целях при недостаточной выработке данного медиатора эндотелиальными клетками. К подобным донорам NO относятся известные лекарственные препараты, такие как нитросорбит и нитроглицерин.
Существуют уникальные терапевтические методики, при которых NO в газообразном состоянии используется для лечения огнестрельных и гнойных ран. При этом достигается существенное, на 10-12 дней, сокращение сроков заживления и уменьшение числа случаев последующих осложнений.
Экзогенные доноры NO также эффективно используются при изучении влияния монооксида азота на клетки. Так как оксид азота здесь поступает извне, то система оказывается независимой от NO-синтаз и их регуляции, а значит, результаты действия NO легче интерпретировать.
Разнообразные доноры оксида азота предлагаются и для косметических применений, однако реального практического выхода у подобных предложений пока нет.
Дело в том, что высвобождение экзогенного NO происходит без участия специально синтезируемых в организме энзимов. При этом исключаются эффекты других сигнальных веществ, включенных в эндогенный синтез NO и осуществляющих жесткую регуляцию этого процесса. Игнорирование этой регуляции весьма опасно, поскольку NO-доноры различаются по эффективности высвобождения NO и в разной степени способны влиять на клетки, сам NO является химически активным соединением и при неблагоприятных условиях метаболизма способен вызвать так называемый нитрозилирующий стресс.
Кроме того, эти вещества могут являться источниками побочных соединений, часто обладающих токсичностью (например, выделяемый нитропруссидом цианид).
Поэтому, на наш взгляд, применение экзогенных доноров NO для решения косметических проблем хотя и кажется достаточно простьм делом, требует серьезных предварительных клинических испытаний.
Известные и хорошо проверенные временем нефармакологические методы, направленные на увеличение продукции NO и стимуляцию периферического микроциркуляции - это физические упражнения, физиотерапевтические процедуры и баня.
При тепловых и физических нагрузках меняется концентрация NO в коже, регулируя скорость кровообращения и теплоотдачу. Расширение сосудов при физических нагрузках объясняется способностью эндотелия генерировать NO под влиянием этих факторов. В экспериментах на животных показано, что после физических нагрузок происходит повышение активности эндотелиальной NO-синтазы с увеличением продукции NO. Одновременно усиливается экспрессия супероксиддисмутазы, которая защищает NO от разрушения свободными кислородными радикалами .
Об эффективности применяемых в косметике стимуляторах микроциркуляции мало объективных научных данных, пригодных для количественного сравнения (Ignarro J. Biosynthesis and metabolism of endothelium-derived nitric oxide. n.Rev.Pharmacol.Toxicol.1990; Vol.30; 535-560). Сосудорасширяющее действие большинства из них обусловлено тем, что они являются медиаторами воспаления, и активизация кровотока объясняется реакцией организма на внешнее раздражение, которое само может инициировать нежелательные аллергические или воспалительные процессы.
Все более широкое использование оксида азота в разных формах в медицине и в фармацевтике может служить качественньм критерием его большей эффективности как сосудорасширяющего средства по сравнению с известными ранее.
Из косметических предложений известно о препаратах фирмы «Е'sensation18» , включающей в состав своей продукции L-аргинин, который, проникая в кожу, служит источником эндогенного монооксида азота.
Технической задачей настоящего изобретения является нахождение ингредиента, стимулирующего генерацию эндогенного монооксида азота, и создание дерматологических и косметологических средств, способствующих усилению микроциркуляции в тканях кожи.
Для решения этой задачи авторами предложено дерматологическое и/или косметологическое средство, стимулирующее микроциркуляцию в тканях кожи и содержащее косметически и/или дерматологически приемлемую основу и декстран сульфата натрия. Содержание декстрана сульфата натрия в нем составляет 1-10%. Дополнительно средство может содержать эмульсию перфторуглеродов в количестве от 0,1 до 60 вес.%.
Исследования авторов показали, что ингредиентом, стимулирующим генерацию эндогенного монооксида азота в косметических рецептурах для усиления микроциркуляции, может быть декстран сульфата натрия - по виду белый или бледно-желтый порошок со слабовыраженным запахом. Хорошо растворим в воде и в 20% растворе этилового спирта. Поэтому его введение в рецептуры не должно создавать технологических проблем. Структура декстран сульфата натрия показана ниже.
Ниже приведены результаты ряда биологических и клинических тестов, доказывающих способность декстрана сульфата натрия стимулировать генерацию оксида азота (NO) и периферический кровоток в коже человека и подтверждающих его эффективность как биологически активного косметического ингредиента.
Стимуляция продукции оксида азота (NO) клетках эпидермиса
Результаты эксперимента, проведенного авторами, подтверждают, что декстран сульфата натрия стимулирует продукцию оксида азота в клетках эпидермиса. Эксперимент проводился in vitro на стандартных клетках эпидермиса, на которые наносили раствор декстрана сульфата натрия . Уровень оксида азота определяли через 24 часа после нанесения колориметрическим нитрит/нитрат методом.
Полученные результаты подтверждают сравнительно небольшое, в пределах 15%, но достоверное увеличение концентрации оксида азота (NO) относительно физиологической нормы. Они свидетельствуют о том, что концентрация оксида азота при воздействии декстрана сульфата натрия находится вблизи физиологической нормы и в 100-1000 раз меньше концентраций NO, при которых проявляется его токсическое действие.
Усиление периферического кровотока в коже
Гель, содержащий 5% декстрана сульфата натрия, наносили на кожу предплечья трем волонтерам. Интенсивность кровотока измеряли с помощью лазерного доплеровского расходометра. Полученные результаты убедительно доказывают заметный (≈1,5 раза) эффект стимуляции периферического кровообращения в коже, который сохраняется достаточно длительное время - в течение 3 часов после однократного нанесения тестируемого геля.
Уменьшение объема бедер, голеней и лодыжек
5 женщин-волонтеров (средний возраст 37 лет) наносили гель для похудения, содержащий 5% декстрана сульфата натрия, на бедра, голени и лодыжки. Выявляли действие геля сразу после нанесения и в течение получаса после нанесения.
Рецептура геля для похудения, содержащего 5% декстрана сульфата натрия:
| (A) Xanthan gum | 0.5 (вес.%) |
| Glycerin | 8.0 |
| Butylene Glycol | 6.0 |
| Dipropylene Glycol | 4.0 |
| Preservative | q.t. |
| Water | до 100.0 |
| (B) Декстран сульфата натрия | 5.0 |
| Sodium Citrate | 0.05 |
| Citric acid | 0.01 |
| Water | 20.0 |
Измеряли обхват голеней (ниже колена), бедер и лодыжек утром у всех 5 женщин. Полученные результаты были условно приняты за 100%. Измеряли те же области ног вечером до нанесения тестируемого геля для похудения и геля плацебо. Оказалось, что у большинства женщин отечность правой ноги больше, чем левой. Поэтому гель для похудения с декстранном сульфата натрия наносили на правую ногу (более отечную), а гель плацебо - на левую ногу (менее отечную). Оба геля тщательно втирали в тестируемые части ног. Через 10 и 30 минут после нанесения измеряли обхват бедер, нижней части ног и лодыжек.
Как показал эксперимент, отечность ног снижается после втирания геля. В случае с гелем плацебо вскоре после нанесения отечность ног возвращалась к своему первоначальному состоянию. Однако участки ног, на которые наносился исследуемый гель для похудения, демонстрировали стабильное снижение отечности по прошествии времени.
Снижение отекания ног после длительного применения геля с декстраном сульфата натрия
Пять женщин-волонтеров (средний возраст 37 лет) наносили гель для похудения, содержащий 5% декстрана сульфата натрия, на голени (ниже колен) дважды в день (утром и вечером) на протяжении 4 недель. Выявляли действие геля после продолжительного применения. Рецептура исследуемого геля точно такая же, как и в однодневном эксперименте, описанном выше.
После 4 недель нанесения геля для похудения на правую ногу и геля плацебо на левую измеряли отечность ног утром и вечером. Как показали эксперименты, ежедневное применение геля с декстраном сульфата натрия снижает отекание ног.
Приведенные выше результаты тестов убедительно подтверждают, что препараты с декстраном сульфата натрия действительно увеличивает продукцию оксида азота (NO) в эпидермальных клетках; энергично стимулируют микроциркуляцию в коже.
Препарат успешно прошёл все стандартные тесты на токсикологическую безопасность и раздражение, включая воздействие на клетки слизистой оболочки глаз.
Прогнозируя действие декстраном сульфата натрия в составе косметических рецептур, авторы отмечают особую целесообразность включения его в рецептуры, содержащие дополнительные источники кислорода.
Кислород является одним из субстратов, необходимых для синтеза NO, и важным фактором, определяющим активность NO-синтазы; активность NO-синтазы может ингибироваться при недостатке кислорода.
В свою очередь, NO через регуляцию кровотока может влиять на процессы оксигенации тканей при кислородной недостаточности.
Кислородсвязывающие свойства крови влияют на эндотелиальный синтез NO, а его содержание в том или ином участке формирует определенный уровень прооксидантно-антиоксидантного равновесия. При нормальных физиологических условиях, когда количество образуемого NO невелико, прооксидантные эффекты ONOO и Н2O2 угнетаются антиоксидантной функцией NO . В то же время NO может влиять на процессы газообмена через кислородзависимый характер образования NO и регуляцию сосудистого тонуса.
Усиление заживления ран при гиперборической оксигенации объясняется тем, что дополнительный кислорд стимулирует активность NOS и генерацию NO.
Тесную связь и взаимодействие кислорода и оксида азота следует иметь в виду при планировании любого косметического средства.
В коже, как и в любой открытой биологической системе, для поддержания интенсивности химических реакций на определённом уровне недостаточно только увеличения концентраций исходных компонентов. Без адекватного увеличения скорости процессов переноса, обеспечивающих удаление продуктов реакции, происходит либо замедление скорости этих реакций, либо меняется их характер и направление.
Поэтому использование в косметических средствах БАВ и кислорода, призванных восполнить недостаток этих ингредиентов в коже и за счёт этого активировать те или иные биологические процессы, в сочетании с ингредиентами, стимулирующими систему микроциркуляции, позволяет сформулировать и построить логически замкнутую концепцию косметического воздействия, в которой активизация биохимических процессов идёт не только за счёт увеличения концентрации активных веществ и кислорода, но также за счёт увеличения интенсивности процессов переноса, удаления продуктов реакции и токсинов.
Как показали исследования авторов, наиболее целесообразно использование декстрана сульфата натрия в косметических средствах, содержащих эмульсии перфторуглеродов.
Эмульсии перфторуглеродов являются эффективными переносчиками кислорода и представляют собой перспективный класс соединений для использования в средствах для ухода за кожей. Основные патенты в данной области принадлежат Заявителю.
Было запатентовано применение перфторуглеродов в качестве средства, стимулирующего ранозаживление и/или улучшающего обмен веществ в покровных тканях (Патент РФ №2033163, кл. А61К 33/16, 1992 г.).
Известно применение стабилизированной эмульсии перфторуглеродов в качестве средства для биологического омоложения ткани кожи путем сдвига биохимических процессов в сторону показателей, характерных для физиологически более молодого возраста (Патент РФ №2119790, кл. А61К 7/00, 1996 г.).
Известно использование водной эмульсии перфторуглеродов, стабилизированной фосфолипидами, в качестве средства, проявляющего гидратирующий эффект в отношении покровных тканей. Соотношение фосфолипид:перфторуглероды составляет от 1:5 до 2:1 (по массе), а содержание перфторуглеродов в эмульсии не превышает 100 вес./об.% (Патент РФ №2102972, кл. А61К 7/00, 1997 г.).
В рамках подобной концепции включение биологически активного компонента декстрана сульфата натрия, стимулирующего синтез эндогенного монооксида азота как эффективного регулятора микроциркуляции в коже, разумно рекомендовать для большинства рецептур оздоровительной, антивозрастной и восстанавливающей косметики, для борьбы с целлюлитом и отеками.
1. Дерматологическое и/или косметологическое средство, стимулирующее микроциркуляцию в тканях кожи, характеризующееся тем, что оно включает косметически и/или дерматологически приемлемую основу и декстран сульфата натрия.
2. Средство по п.1, отличающееся тем, что содержание декстрана сульфата натрия в нем составляет 1-10%.
3. Средство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит эмульсию перфторуглеродов в количестве от 0,1 до 60 вес.%.
