Podstawową jednostką, z której złożony jest ludzki organizm to komórka. Nie ma możliwości prawidłowego funkcjonowania organizmu bez sprawnie działających komórek. Nasza skóra jako organ także spełnia swoje funkcje dzięki komórkom, głównie keratynocytom i fibroblastom.
Jednym z najbardziej nurtujących problemów związanych ze skórą jest proces związany z upływem lat. O starzeniu się organizmu możemy mówić w odniesieniu do jego całości, jednak w kontekście samej skóry nauka przedstawia dwa nurty przyczyn starzenia się: czynniki egzo i endogenne. Zarówno te wewnątrzpochodne jak i zewnątrzpochodne odgrywają dużą rolę w możliwych uszkodzeniach komórek skóry i doprowadzeniu do ich apoptozy. Jedna z teorii starzenia, teoria genowa, mówi iż w jądrzastych komórkach znajduje się DNA czyli źródło zakodowanych informacji na temat między innymi tempa i charakteru starzenia się. Proces ten jest więc zależny nie tylko od zewnątrzpochodnych uszkodzeń, ale także od zahamowania możliwości naprawczych DNA jądra komórkowego.
Biorąc pod uwagę umiejscowienie skóry, jako zewnętrzna powłoka jest najbardziej narażona na oddziaływanie wszelkich bodźców, w tym oczywiście znane z negatywnych skutków, promieniowanie UV. Fotostarzenie, jest efektem następstw działania słońca, mającego największy udział w postępie procesu starzenia się skóry w zakresie czynników zewnętrznych. Kaskada zdarzeń wywoływana przez emisje promieniowania UV doprowadza do indukcji reaktywnych form tlenu (RFT), a w dalszym etapie do śmierci komórkowej. Niewątpliwie synteza i działalność tych reaktywnych związków są przyczyną starzenia się skóry. Wewnątrzkomórkowe oksydacyjne uszkodzenia jądra komórkowego wraz z DNA prowadzą do zmniejszenia się liczba zdrowych komórek, a zwiększa się liczba uszkodzeń komórkowych powstałych na skutek nieodwracalnych mutacji.
Szczególnie więc należy chronić jądro komórkowe i zawarte w nim informacje. W posiadaniu prawidłowo formującego się kodu DNA jest zdrowa komórka z jądrem. To miejsce informujące o charakterze i formie podziałów, a także postępie procesu starzenia się. W górnych warstwach stratum corneum mamy do czynienia z fizjologicznie bezjądrowymi korneocytami, ale nieco poniżej zależy nam na posiadaniu keratynocytów z prawidłowo zbudowanym jądrem, co determinuje żywotność komórki.
Za największych winowajców problemów skórnych uważa się więc wolne rodniki. Reaktywne formy powstające głównie w mitochondriach w trakcie procesu redukcji tlenu do wody i ATP. Oczywiście nasz organizm posiada wielostopniowy system enzymatyczny i nieenzymatyczny ochrony antyoksydacyjnej. Kiedy jednak naturalne enzymy, takie jak dysmutaza ponadtlenkowa, katalazy czy peroksydaza glutationowa nie są wystarczające, wspomaga je faza ochrony nieenzymatycznej. Nawet naturalne antyoksydanty nie są także często w stanie pełnić funkcji tarczy ochronnej. Suplementacja zewnętrzna związków przeciw rodnikowych w takim przypadku jest najlepszym wyborem. Znane jest dobroczynne działanie diety antyoksydacyjnej, ale nowoczesna nanotechnologia pozwala na głębokie dotarcie składników aktywnych aplikowanych bezpośrednio na skórę.
Pozyskiwanie naturalnych antyoksydantów jest celem pracy naukowców od wielu lat. Nie tylko samo pozyskiwanie, ale także próba naśladowania działania związków w ich naturalnym środowisku. Największy nacisk w poszukiwaniach kładzie się na cząsteczki przeciwutleniaczy, które są w stanie skutecznie chronić przed uszkodzeniami DNA wywołanymi przez wytwarzanie RFT, indukowane promieniowaniem UV. Szczególnie fito składniki, będące stosunkowo często biokompatybilne z ludzkim organizmem są obiektem badań, zwłaszcza kiedy posiadają jednocześnie właściwości promieniochronne.
Technologie wsparte związkami przeciwutleniającymi, zdolnymi do zapobiegania, zmniejszania lub naprawy uszkodzeń komórek, w których pośredniczy promieniowanie UV są celem przy formułowaniu produktów do pielęgnacji skóry. Idealnym związkiem wydaje się być kwas ferulowy. W naturze pełni rolę naturalnej ochrony przeciwutleniającej lipidy w ziarnach. Bogatym źródłem kwasu ferulowego jest ziarno pszenicy, jęczmienia, żyta i owsa. Należy on do grupy kwasów fenolowych, wykazujących szerokie zastosowanie terapeutyczne w stosunku do chorób nowotworowych, neurodegeneracyjnych, układu krążenia oraz cukrzycy. Pozytywny wpływ tego kwasu na zdrowie związany jest z jego właściwościami przeciwutleniającymi, które wynikają m.in. z obecności grupy hydroksylowej. Destrukcyjne oddziaływanie kwasu ferulowego na wolne rodniki stało się nawet podstawą do zakwalifikowania go w poczet dodatków do żywności.
W stosunku do skóry, po zewnętrznej aplikacji kwasu ferulowego, wykazano, że jest silnym pochłaniaczem promieniowania UV. Takie doniesienia naukowe stanowią interesujące tło wspierające potencjalnie skuteczne jego zastosowanie jako miejscowego środka ochronny przeciwko uszkodzeniom skóry wywołanym promieniowaniem UV. Szczególnie promienie UVB są odpowiedzialne za stres oksydacyjny w komórkach skóry, za pośrednictwem wytwarzania ogromnych ilości RFT. Natychmiastowym efektem oddziaływania UVB z wodnym środowiskiem żywych organizmów jest wytwarzanie właśnie RFT. W pierwszej kolejności generowany jest anionorodnik ponadtlenkowy. Ten stosunkowo łagodny rodnik napędzający reakcję Fentona generuje znacznie bardziej reaktywne, formy jak nadtlenek wodoru oraz jeden z najbardziej reaktywnych rodnik hydroksylowy.
Komórki nabłonkowe skóry znajdujące się na styku organizmu ze światem zewnętrznym są szczególnie narażone na bodźce determinujące stres oksydacyjny. Kolejnym efektem wpływu RFT na komórki skóry jest utlenianie białek i peroksydację lipidów, a w konsekwencji uszkodzenie jądra wraz z DNA i śmierć komórki. Dlatego tak chcąc chronić skórę, nie tylko przed promieniowaniem UV, ale przez inny działaniami destrukcyjnymi, ważne jest stosowanie antyoksydantów, jednocześnie chroniących jądro komórkowe.
RFT to nie jedyni winni powstałych uszkodzeń DNA komórek, na skutek ekspozycji na promieniowanie UV. Szczególnie UVB, przenikające do naskórka, jest absorbowane przez chromofory i może bezpośrednio powodować uszkodzenie DNA. Fotony światła absorbowane przez jeden z takich chromoforów jakim jest DNA, prowadzą do indukcji dimerów tyminy, będących najczęstszym produktem tej reakcji. Kowalencyjne połączenie dwóch sąsiednich reszt tyminowych w DNA, następujące zazwyczaj właśnie w wyniku działania promieni UV. Wytworzenie dimerów tyminowych prowadzi do uszkodzenia informacji genetycznej w DNA i jego mutacji.
Jak wykazują badania komórka skóry potrzebuje około trzech dób na zmniejszenie się ilości dimerów tyminy, co w przypadku regularnego korzystania z kąpieli słonecznych w trakcie okresu wakacyjnego jest trudne do wykonania. Jedynym słusznym wyborem w takiej sytuacji jest stosowanie produktów zawierających związki mogące ochronić skórę przed promieniowaniem UV i generacją dimerów tyminy.
Ludzki organizm nieustannie próbuje wytworzyć mechanizmy naprawy DNA i jednym z nich jest generacja genów kodujących białka biorących udział w procesie naprawy DNA. Poznano do tej pory około 130 takich genów, a jednym z nich jest UDG (Uracil-DNAglikozylaza), który usuwając resztę uracylu z DNA, inicjuje w ten sposób naprawę DNA. Udało się zlokalizować ten enzym nie tylko w jądrze komórkowych ale także w mitochondriach. Mitochondrium jako organellum komórkowe także posiada DNA (mtDNA) i jest bardziej wrażliwe i szybciej ulega uszkodzeniu. Wewnątrz mitochondriów RFT oraz wolne rodniki, tworzą silnie utleniające środowisko uszkadzające mtDNA. Pomocna tutaj okazuje się dysmutaza ponadtlenkowa, redukująca ilość RFT. Jednak jej potencjał antyoksydacyjny nie zawsze jest wystarczający i w efekcie może dojść do uszkodzenia mtDNA.
Czy ochrona DNA jest potrzebna? Oczywiście, bez dyskusyjnie. W komórce, w której duża ilość DNA uległa uszkodzeniu albo której mechanizmy naprawy DNA nie są wystarczająco efektywne, może nastąpić przyspieszenie procesu starzenia się komórki, lub co gorsza powstania nowotworu albo jej apoptozy.
Powodzenie ochrony i naprawy DNA zależy od wielu czynników, w tym typu i wieku komórki oraz środowiska pozakomórkowego, które jesteśmy w stanie wspomóc dostarczając komórkom odpowiednie związki.
Działanie wspomnianego kwasu ferulowego jako antyoksydantu polega na eliminowaniu reaktywnych form tlenu, blokowaniu działania wolnych rodników, inhibicji enzymów z grupy oksydaz oraz chelatowaniu jonów metali, np.: miedzi. Znane jest także działanie kwasu ferulowego wspierające dla innych substancji. Badania naukowe dowiodły, iż witamina C w powiązaniu właśnie z kwasem ferulowym wykazuje większą i dłuższą stabilność działania. Nie jest jedynym związkiem tak silnie i pozytywnie współpracującym w trakcie pełnienia funkcji ochronnych DNA komórek. Są to między innymi peptydy, związki tworzone ze specyficznych sekwencji połączeń aminokwasów.
Potwierdzono już synergię działania kwasu ferulowego z Acetyl Tetrapeptide-2 w działaniu przeciwko reaktywnym formom tlenu, siarki, azotu i węgla. Co ważne potencjał antyoksydacyjny tego duetu okazał się wyższy od wielu form witaminy C.
W procesach naprawczych DNA uczestniczą także Heksapeptyd Acetyl Hexapeptide51 Amide oraz tetrapeptyd Diaminopropionoyl Tripeptide-33. Potwierdzona możliwość naprawy uszkodzonego DNA przez te peptydy, po emisji promieniowania UV na komórki skóry, czyni jej niezwykle atrakcyjnymi dla stworzenia produktu do aplikacji zewnętrznej.
Nie tylko jednak procesy twórcze, ale sprawnie działający naturalny system recyklingu w komórkach skóry, jaki zapewniają proteasomy pozwala na kontrolę procesów naprawczych DNA. Zapobiegają one nagromadzeniu się nieprawidłowych i toksycznych białek w komórce. Stymulacja działania proteaosomu poprzez dostarczanie naturalnych związków, na przykład ekstraktów z liści oliwnych i jujuby ma wpływ ochronny na DNA komórek.
W duecie ze wspomnianym kwasem ferulowym, związkiem mającym bezpośredni wpływ na enzymy metaloproteinazy 1 (MMP1) jest floretyna. Hamując działanie MMP1, a co istotne jako antyoksydant, także proces tyrozynazy bezpośrednio wpływa na ochronę DNA.
Ciekawym związkiem wpływającym na ochronę komórek wydaje się być peptyd Oligopeptide-1. Będąc czynnikiem wzrostu wpływa na szlaki wspomagające syntezę białek i regeneracji komórek. W porównaniu ze znanym związkiem wpływającym na proces keratynizacji – kwasem retinowym, istotnie więcej wpływa na syntezę kwasu hialuronowego w keratynocytach. Kwas hialuronowy jest istotnym składnikiem naskórka, odpowiadającym za jego nawilżenie i napięcie, a także pobudza proliferacje fibroblastów.
Innym znanym czynnikiem wzrostu, zaangażowanym w aktywację procesów stymulujących do tworzenia kolagenu, jest czynnik wzrostu TGF β2. Przede wszystkim jednak zwiększa on ekspresję genów związanych z produkcją lipidów naskórka, poprawiających jego integralność i ochronę komórek skóry.
Nie ma dobrej odnowy i ochrony komórkowej bez α-hydroksykwasów. Wpływają one na proces keratynizacji skóry oraz spójność korneocytów w efekcie pozwalając na odtworzenie powierzchniowych warstw ochronnych skóry. Niektóre z nich dodatkowo są antyoksydantami, które redukując RFT wspomagają proces naprawy DNA komórek.
Biorąc pod uwagę niezwykłe połączenia kwasu ferulowego z wieloma substancjami, które jak pokazują doniesienia naukowe są skuteczniejsze w działaniu od samodzielnych związków, można z całą pewnością stwierdzić, iż stworzenie z nich wieloskładnikowej hybrydy będzie idealnym rozwiązaniem dla ochrony DNA komórek.
Jak wykazują badania, kwas ferulowy wraz z zespołem peptydów, czynników wzrostu, floretyną i α-hydroksykwasami, aplikowany na powierzchnię skóry, jest w stanie nie tylko ją ochronić przed słońcem ale także zmniejszyć generację dimerów tyminy. Potwierdza się również zmniejszoną ilość enzymów UDG w naskórku chronionym kwasem ferulowym i peptydami. Taki preparat może stanowić zatem zabezpieczenie dla komórek eksponowanych na działanie szkodliwych zewnętrznych czynników, takich jak promieniowanie. Absorpcja przez niego promieniowania UV oraz stabilizacja i wzmocnienie działania endogennych antyoksydantów, kończy łańcuchową reakcje wolnorodnikową, chroniąc komórki skóry wraz z DNA przed uszkodzeniem.
Znając możliwości współpracy kwasu ferulowego z wieloma związkami i jego właściwości intensyfikujące ich działanie, śmiało można przyznać, iż synergia działania kwasu ferulowego z peptydami, czynnikami wzrostu, kwasem ferulowym, floretyną i αhydroksykwasami daje znakomite efekty ochronne dla DNA komórek, spowalniając tym wiele niepożądanych procesów jak starzenie się skóry.
