Глава 18. Аминокислоты, пептиды и белки

Производители косметики стараются воссоздать натуральный увлажняющий фактор в своих рецептурах. Ряд компонентов ЫМР обладает синергичным действием: в комбинации они значительно эффективнее, чем по отдельности. Например, комплекс аминокислоты пролин с пироглутаминовой кислотой очень гигроскопичен, а значит, являются хорошим увлажняющим агентом. Кроме того, при приближении составов активных компонентов косметического продукта к природному составу натурального увлажняющего фактора улучшается их проникновение в кожу. Косметические средства, содержащие комбинации аминокислот, сходные с присутствующими в коже, будут эффективно увлажнять ее, не оказывая окклюзивного действия.

Пептиды

Важная химическая особенность всех аминокислот - это их способность соединяться друг с другом с образованием пептидной связи. Эта ковалентная азотуглеродная связь образуется при взаимодействии аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой. Такая реакция, идущая с выделением воды, называется реакцией конденсации. Соединение двух аминокислот в результате реакции конденсации является дипептидом. В зависимости от числа аминокислот, соединившихся в цепь, далее следуют трипептиды и т. д.

Пример образования дипептида в общем виде, где В и В* - углеводородные радикалы, выглядит следующим образом:

	Я— С Н - С О О Н	+ Н — ТЧН— с н - с о о н
АК1	I	л*	АК2
	1МН-,

Я— с н - с о — Ы Н — с н - с о о н + н 2о

Дипептид |у|]_|	л*

Реакция образования дипептида из двух аминокислот

В зависимости от числа аминокислот в цепи молекулы условно разделяют на олигопептиды (2-10 аминокислот), полипептиды (10-100 аминокислот) и белки (более 100 аминокислот). Для удобства понимания олигопептиды имеют еще и собственные названия, основанные на количестве образующих их аминокислот: две аминокислоты - дипептид, три - трипептид, и т. д. Структуру пептида можно записать с помощью специального кода, в котором каждой из двадцати протеиногенных аминокислот присваивается своя латинская буква, причем количество возможных комбинаций аминокислот в пептидных цепочках огромно. Пептидные цепочки могут быть не только линейными, а и особым образом закольцовываться, что порой необходимо для выполнения биологической функции пептида или белка. Помимо этого, существуют редко встречающиеся в природе и синтетические аминокислоты, которые способны придать особые свойства пептидам.

127

https://t.me/medicina_free

О пространственном строении молекул пептидов известно немного. Их исследование осложняется тем, что пространственная структура пептида (конформация) изменяется в зависимости от среды, в которой он находится. В природе часто встречаются две конформации полипептидов: а-спираль и более жесткий, складчатый слой пептидных цепей. Белки и пептиды с а-спиралью составляют основу коллагена кожи, а складчатые участки, чередующиеся по длине молекулы с более гибкими участками а-спирали, обнаружены в молекулах эластина.

В 80-х годах прошлого века была предложена концепция пептидной биорегуляции, на основе которой сформировались представления о жизненно важной роли эндогенных пептидов в развитии нашего организма и поддержании его жизнедеятельности. Это самые разнообразные сигнальные молекулы и все процессы жизнедеятельности так или иначе регулируются пептидами. Например, открытый в 1921 г. трипептид глутатион принимает участие в окислительно-восстановительных процессах в клетках, обезвреживает яды, поддерживает транспорт кислорода через мембрану и защищает мембраны от окисления, способствуя их целостности. Нарушение пептидной биорегуляции приводит к снижению устойчивости организма по отношению к неблагоприятным воздействиям внешней среды.

Согласно современной точке зрения, с помощью регуляторных пептидов отдельные клетки и целые органы общаются между собой. Очень многие гормоны, например, инсулин, мышечные регуляторы и гормоны роста - пептиды. Пептиды работают в мозгу, влияя на наше самочувствие и поведение, в частности, знаменитый эндорфин - «гормон счастья». Пептиды и белки регулируют уровень активности иммунных клеток, развитие и прекращение воспаления. Они обеспечивают гомеостаз нашего организма и необходимы для заживления различных повреждений.

Поддержание нормального физиологического состояния кожи и ее вос­ становление также зависят от активности пептидов-регуляторов, действующих как сигнальные молекулы. Неудивительно, что в косметических средствах интенсивного действия пептиды, уже продемонстрировавшие разнообразные косметические эффекты ту /Гго и /л V^VО,так популярны.

Пептиды эффективны в низких концентрациях и дают наглядный результат с минимумом побочных эффектов. К тому же, в отличие от растительных экстрактов - смесей, состоящих из множества отдельных веществ, которые тяжело поддаются стандартизации и зависят от многих факторов, пептид имеет строго определенный и неизменный состав, и его поведение в рецептуре косметического средства более предсказуемо. Физические свойства, токсичность, способность проникать через кожу, эффективность пептидов - все это полностью определяется набором и последовательностью входящих в них аминокислот. Современный уровень развития биотехнологии позволяет предсказать возможные физиологические эффекты того или иного нового пептида на основании его структуры и наладить их промышленное производство. Это открывает широкие возможности для поиска новых молекул

128

https://t.me/medicina_free

Глава 18. Аминокислоты, пептиды и белки

с необходимым спектром активности и видоизменения уже известных. Так были найдены окситоцин, вазопрессин и грамицидин - природный пептид циклического строения, построенный из остатков 9 аминокислот, антибиотик, эффективный по отношению к грамположительным бактериям. Многие лаборатории мира ищут и разрабатывают пептиды, которые обладали бы активностью, сходной с природными аналогами или даже более выраженной биологической активностью.

Молекулы пептидов могут вырабатываться в самой коже или поступать извне с током крови, но в любом случае они регулируют и поддерживают ее гомеостаз. Размер молекулы активного вещества крайне важен для косметических средств, поскольку, чем она меньше, тем легче ей проникнуть сквозь роговой слой кожи. Уже существует возможность создавать более короткие молекулы по сравнению со свойственными для человека, но столь же эффективные по биологическому действию. Подобные короткие молекулы называют пептидами - биомиметиками. Они воздействуют на те же физиологические процессы, что и собственные пептиды организма, но при этом точно и крайне специфично запускают строго определенные естественные процессы, например, синтез определенного типа коллагена в коже. Специализированные синтетические пептиды могут функционально отличаться от своих природных прототипов, поскольку ограничены в своих функциях и не вызывают нежелательных системных эффектов в организме. Учитывая, что в живом организме существует активно действующая система ферментов, разрушающих пептиды - пептидаз, определенные химические модификации позволяют сделать синтетический пептид более устойчивым к воздействию ферментов и, следовательно, удлинить срок его активности. Это очень перспективное направление для косметологии.

В косметической индустрии пептиды очень популярны и одновременно окру­ жены большим количеством мифов. Понимание принципов работы петидной косметики требует хорошего знания биохимии. В стремлении упростить эту информацию и создать наиболее эффектную для покупателя легенду продукта маркетологи приписывают ингредиентам фантастические свойства и внушают ожидания, которые потом не оправдываются. Вместе с тем, у пептидной косметики действительно большой потенциал и грамотное использование пептидов позволяет создавать интересные и эффективные продукты. Основная идея - обеспечить связь пептидов с рецепторами на поверхности клеток (кератиноцитов либо фибробластов), и запустить естественные процессы внутриклеточных реакций и межклеточных взаимодействий, приводящих к естественному омоложению кожи за счет усиления синтеза компонентов дермы, эпидермально-дермального перехода, сигнальных молекул.

Большинство пептидов, которые представляют интерес для косметики - низкомолекулярные водорастворимые вещества. Это означает, что в своем исходном виде они не способны проникнуть сквозь роговой слой кожи и достигнуть слоя живых клеток. Проблема решается путем химической модификации молекул: к пептиду «пришивают» остаток жирной кислоты, чаще всего пальмитиновой. Новая

129

https://t.me/medicina_free

молекула - липопептид - может проходить сквозь липидный барьер, сохраняя свою биологическую активность. В коже липидная часть отщепляется ферментами, а пептид может воздействовать на свою мишень. Другим современным способом доставки пептида вглубь кожи - создание комплекса с современными транспортными системами. Такие короткоцепочечные пептиды и их химические модификации обычно получают синтетически. Для облегчения доставки пептидов внутрь кожи используются также липосомальные комплексы.

Если	в косметическом продукте используются гидролизаты	природных
белков, о чем говорилось выше, то эти натуральные пептиды также		могут быть

модифицированы пальмитиновой кислотой, что улучшает их проникновение в кожу. Вне зависимости от исходной природы пептида, в коже липидная часть липопептида отсекается соответствующими ферментами и пептид начинает действовать в соответствии с природным назначением. Пептиды работают как сигнальные молекулы, поэтому в коже они либо взаимодействуют с клеточными рецепторами, запускающими каскад химических реакций, либо модифицируют белки-мишени, переводя их в активную форму. Система взаимодействий между клетками, в которой принимают участие сигнальные пептиды, достаточно сложна и пока плохо изучена, но тем не менее, существующая информация уже позволяет определить некую условную классификацию пептидов, применяемых в косметической индустрии по механизму действия. Конечно, такое деление условно, поскольку у многих пептидов достаточно выражены несколько функций, но первичная систематизация помогает ориентироваться в существующих на рынке предложениях. Ниже рассмотрим некоторые примеры пептидов, относящихся к каждой из таких групп.

Пептиды общего действия - регуляторы метаболизма

Довольно большая	группа пептидов, действие которых можно	описать
как восстанавливающее	и поддерживающее нормальный метаболизм	кожи, и

стимулирующее ее собственные защитные свойства. Действие таких пептидов распространяется на различные структуры кожи в разных ее слоях и способствует благоприятным изменениям в коже в целом.

Карнозин. Природный дипептид карнозин, молекула которого состоит всего из двух аминокислот: аланина и гистидина, был открыт еще в 1900 году в мышечной ткани. Свое название карнозин получил от латинского слова сагт$ (мясо), поскольку впервые был обнаружен в мясе млекопитающих. Оказалось, что он и родственные ему гистидинсодержащие дипептиды (ГСД) широко представлены в нашем организме и выполняют целый ряд важных функций. Известно, что в живой клетке избыточное окисление приводит к повреждению и разрушению жизненно важных молекул и даже к ее гибели. Карнозин - часть естественной антиоксидантной системы организма, защищающей его клетки от окислительного воздействия. Он способен нейтрализовать свободные радикалы и связывать ионы металлов. В косметических рецептурах он сохраняет эту активность и может играть роль водорастворимого

130

https://t.me/medicina_free

Глава 18. Аминокислоты, пептиды и белки

антиоксиданта. Во множестве исследований было показано, что карнозин ускоряет заживление ран и контролирует процессы воспаления, причем повреждения кожи заживают без образования рубцов. Это свойство карнозина весьма привлекательно для косметических средств, направленных на решение проблем поврежденной и воспаленной кожи, особенно предназначенных для реабилитации после травми­ рующих процедур. Карнозин, антиоксидант, к тому же поддерживающий нормальное функциональное состояние кожи, можно включать в средства, помогающие коже бороться с внешними стрессовыми факторами и процессами старения.

Еще одна особенность карнозина - он является эффективным буфером протонов, что можно использовать в средствах для кислотного пилинга. Добавление карнозина позволяет не снижать концентрацию кислоты (а значит, сохранить эффективность продукта) и одновременно повысить рН продукта, сделав пилинг менее раздражающим.

Трипептид меди СНК-Си. Естественный физиологический фактор, медьсодержа­ щий биомиметический трипептид глицил-Ьгистидил-Ьлизин, природный комплекс меди с трипептидом. Был изначально описан только как фактор роста, а лишь позже было обнаружено его участие и в других физиологических процессах в коже. Комплекс строго специфичен для двухвалентной меди и впервые был выделен из плазмы крови человека, содержится также в моче и слюне. Принадлежит к группе цитокинов, регулирующих клеточную активность, влияет на все типы эпителиальных клеток.

Обладает мощным антиоксидантным и противовоспалительным действием, стимулирует синтез коллагена и глюкозоаминогликанов в фибробластах и способствует росту кровеносных сосудов. Трипептид содействует восстановлению тканей путем активации природных белков внеклеточного матрикса: коллагена, эластина, ламинина (ответственного за сцепление клеток). Этот пептид способен проникать в кожу и достигать фибробластов, содержащихся в соединительных тканях. Воздействуя на фибробласты, трипептид стимулирует синтез коллагена I и III. Практически пептид является депо ионов меди, необходимых для работы некоторых ферментов кожи. Известно, что уровень трипептида снижается с возрастом, и это может играть роль в ухудшении восстановительных способностей тканей.

Подобные медьсодержащие пептиды весьма перспективны в косметических средствах, направленных на решение проблем увядающей кожи и восстановления кожи после фотоповреждения. В таких продуктах востребован весь набор свойственных этим пептидам функций. Стимуляция синтеза коллагена, эластина, протеогликанов и глюкозаминогликанов в межклеточном матриксе кожи приводит, в конечном итоге, к сокращению глубоких морщин и разглаживанию мелких.

Синтетический ОНК-Си применяется в косметике как репарирующий и замедляющий процессы старения ингредиент. Т.м. имеет низкий молекулярный вес, что позволяет ему легко поникать через роговый слой, далее, через микрокапилляры,

131

https://t.me/medicina_free

в глубокие слои кожи, оказывая разностороннее действие. Совместно с глицином, он вызывает приток макрофагов и оказывает антиоксидантное действие. Следствие - запускаются регенерационные процессы, идет подавление воспалительных реакций, снижается чувствительность кожи к стрессовым и аллергенным факторам. При этом ОНК-Си не только стимулирует синтез новых белков межклеточного матрикса - он еще и активизирует разрушение крупных коллагеновых агрегатов, нарушающих нормальную структуру матрикса. Оказывает влагосберегающее воздействие и противомикробные свойства. Усиливает меланогенез за счёт увеличения концентрации меди, участвующей в цепочке синтеза меланина в меланоцитах, сокращает тонкие морщины и снижает глубину выраженных, увеличивает толщину кожи, стимулирует пролиферацию кератиноцитов кожи. Суммарно все эти процессы приводят к восстановлению нормальной структуры кожи, улучшению ее упругости и внешнего вида. 11ЧС1: СоррегТпрерМе-1.

Трипептид-1 - синтетический трипептид, содержащий глицин, гистидин, лизин. Появился в ходе исследований естественных факторов роста, вовлеченных в зажив­ ление кожи. Он имитирует активную последовательность в белке - предшественнике коллагена и стимулирует синтез коллагена типов I и III, фибро-нектина и ламинина. Антиоксидант, защищает кожу от фотостарения, способствует регенарации, повышает упругость кожи, способствует обновлению тканей путем активации синтеза протеи­ нов экстрацеллюлярного матрикса, укрепляет собственную антиоксидантную систему клетки. Торговое название КоПагеп. 1ЫС1: Тг/рерГ/с/е-/.

Проблема, которая важна для косметической отрасли, - фотостарение. УФА-излучение способно привести к окислению липидов кожи до токсичных продук­ тов и повреждению ДНК. С возрастом способность клеток восстанавливаться после таких повреждений падает и в результате кожа ускоренно стареет.

0'1ат1поргорюпоу1ТпрерИс1е-33. Для борьбы с пагубными последствиями воздей­ ствия УФ создан тетрапептид с высокой антиоксидантной активностью РгеуетНеПа™ (1МС1:01агп1поргорюпоу1Тпрер11с1е-33). Он способен нейтрализовать токсичные продук­ ты окисления липидов и стимулировать клеточные системы репарации ДНК. В резуль­ тате при регулярном применении пептида кожа оказывается защищена от негативных последствий УФ-облучения и ускоренного старения.

Ацетил Тетрапептид-2 - синтетический продукт, полученный путем ацетилирования пептида Тетрапептид-2. Биомиметик, производное тимопоэтина. Корректирует естественную утрату факторов тимуса, ассоциированную с возрастной деградацией тимуса. Усиливает регенерацию эпидермальных структур. Ацетил тетрапептид-2 широко используется в качестве кондиционера для кожи и часто рекламируется как «гормон молодости». 11ЧС1:АсеХу! ТеТгарерМе-2.

132

https://t.me/medicina_free