В прошлых выпусках мы подробно рассматривали биополимеры - высокомолекулярные ингредиенты. В новом году предлагаем приступить к знакомству с низкомолекулярным косметическим сырьем. К нему мы отнесем вещества, не являющиеся биополимерами - витамины, аминокислоты, микроэлементы и т.п. Благодаря высокой биологической доступности, указанные ингредиенты встречаются в косметике для наружного применения и инъекционных формулах. Новую серию обзоров мы начинаем с самого известного из витаминов, исследованного от и до, - аскорбиновой кислоты, или витамина С. Мы разберем особенности его структуры, механизмы действия и способы применения.
Общая информация
По традиции, начнем с химии. Витамин С, или аскорбиновая кислота (ascorbic acid, АА), или гамма-лактон 2, 3 - дегидрогулоновой кислоты, представляет из себя водорастворимые кристаллы с кислым вкусом, без запаха. Оптимальный уровень рН водного раствора - 3,5 ед. рН. Из-за высокой светочувствительности витамин С и его растворы предпочитают хранение в темной или непрозрачной таре. Аскорбиновая кислота легко и быстро окисляется кислородом воздуха, приобретая темно-оранжевый оттенок.
Молекулярная структура витамина С определяет его оптическую активность, что приводит к существованию двух стереоизомеров: L – аскорбиновой и D – аскорбиновой кислот. Организм млекопитающих устроен таким образом, что большинство молекул с подобным строением вступают в метаболические процессы только в L-форме, и витамин С – не исключение. Поэтому L-аскорбиновая кислота отличается высокой реакционной способностью.
Уникальность аскорбиновой кислоты проявляется еще с классификации. Как известно, к витаминам относят органические вещества, способные превращаться в коферменты и оказывающие влияние на метаболические процессы. Витамин С, в свою очередь, сам является восстанавливающим коферментом, что обуславливает его высокую антиоксидантную активность.
В организме человека витамин С не вырабатывается, поэтому необходимо внимательно следить за уровнем его потребления. Гиповитаминоз аскорбиновой кислоты опасен снижением иммунитета, а гипервитаминоз может привести к меньшей усвояемости витамина В12 и развитию мочекаменной болезни. Поэтому витамин С следует принимать в умеренных количествах, не превышая дневную дозу.
Интересный факт: единственное заболевание, которое поддается лечению витамином С – это цинга. Про терапевтический эффект аскорбиновой кислоты в отношении всех известных болезней можно утверждать лишь одно: это вовсе не панацея. Да, это вещество обладает широким спектром действия, вступая в целый ряд метаболических реакций. Но добиться заметного улучшения общего состояния, например, при ОРЗ, возможно лишь при гиповитаминозе L-аскорбиновой кислоты. В остальных случаях такая терапия окажется бесполезной.
Косметический витамин С
Аскорбиновая кислота является весьма нестабильным соединением, легко деградирующим на воздухе или под воздействием света. К тому же, этот витамин с трудом преодолевает гидро-липидный барьер кожи, что приводит к необходимости увеличения его эффективной концентрации в косметике для наружного применения. Но биохимические свойства этого витамина заставляют технологов косметической промышленности делать всё возможное для того, чтобы сохранить в своих продуктах этот ценный ингредиент.
Как обеспечить стабильность витамина С в продукции? Существует несколько способов:
1. Хранение сырья и готовой продукции в темной плотно закрытой таре, без доступа света и воздуха.
2. Создание химически инертной атмосферы при производстве и хранении препаратов. Этот способ позволяет сохранять эффективную концентрацию витамина С в монопрепаратах и продуктах для инъекционной косметологии.
3. Химическая модификация аскорбиновой кислоты. Суть способа - в изменении структуры молекулы витамина путем введения радикалов или образования сложных эфиров. Преимущество модификации заключается в получении химически стабильного витамина с различной растворимостью. Например, при введении остатков жирных кислот – пальмитиновой или стеариновой, - получают жирорастворимую аскорбиновую кислоту. Этот шаг позволяет вводить ценный витамин в состав кремов и эмульсий.
Разберем несколько видов стабилизированной аскорбиновой кислоты.
• Магния аскорбилфосфат (MАP) представляет собой эфир аскорбиновой и фосфорной кислот, связанных с ионом магния. Подобная модификация позволяет увеличить стабильность витамина С в воде, а также снижает кислотность раствора. Это приводит к уменьшению раздражающего действия кислоты. С другой стороны, данный ингредиент в виде водного раствора с трудом проникает в глубокие слои кожи, что требует усложнения состава косметического средства.
Продукты, содержащие аскорбилфосфат магния, активно стимулируют выработку коллагена и положительно влияют на пролиферацию фибробластов кожи. Существуют исследования, демонстрирующие способность этого вещества регулировать процесс метилирования молекул ДНК, что положительно сказывается на снижении проявлений возрастных изменений кожи, а также коррекции ее общего состояния. Схожим действием обладают аскорбилфосфаты натрия и кальция.
• Аскорбил глюкозид (АА2G) – это витамин С, связанный с глюкозой. Данное вещество достаточно стабильно, но имеет менее выраженные кислотные свойства и биологическую активность по сравнению с чистой аскорбиновой кислотой. Широко применяется в формулах увлажняющей косметики. Обладает мягким сосудистым действием, что позволяет использовать его в средствах для ухода за кожей вокруг глаз.
• Эфиры витамина С и жирных кислот – это соединения с промежуточной стабильностью, растворимые в жирах. К ним относятся аскорбил тетраизопальмитат (VC-IP), аскорбил стеарат и т.п. Данная группа сырья нашла свое место в составе антивозрастных кремов, сывороток и лосьонов. Но для их применения есть существенное ограничение: эфиры аскорбиновой кислоты обладают высокой способностью к поглощению УФ-излучения. Это означает, что при использовании формул на их основе в светлое время суток кожа подвергается дополнительному оксидативному стрессу, что сводит на нет антиоксидантный эффект витамина С.
Косметика на основе сложных эфиров аскорбиновой кислоты станет надежным средством для защиты от солнца, восстановления фотоповреждений и борьбы с пигментными пятнами. Такой спектр действия обусловлен активацией антиоксидантных механизмов, а также выраженным отбеливающим действием аскорбиновой кислоты. Но - только при применении в вечернее и ночное время.
• Ретинил аскорбат – эфир ретиноевой и аскорбиновой кислот, являющихся идеальными синергистами по отношению друг к другу. Эффект от применения косметики, содержащей подобный коктейль, проявляется в виде сокращения морщин и улучшении цвета лица. Но, как и жирные эфиры, имеет высокую светочувствительность.
• Этил аскорбиновая кислота – пример химической модификации молекулы витамина С путем введения этилового радикала. Условно стабильное вещество, с минимальной светобоязнью и высокой способностью к влагопоглощению. Основное свойство этил аскорбиновой кислоты – отбеливание и выравнивание рельефа кожи.
Мы рассмотрели наиболее распространенные модификации аскорбиновой кислоты. Производители сырья предлагают множество производных витамина С, обладающих широким спектром действия. Поэтому при выборе активного ингредиента для косметической продукции стоит ориентироваться на наличие сертификатов качества и деклараций от производителя. Основные сведения о безопасности средства представлены на его этикетке в виде соответствующей маркировки.
Механизмы действия витамина С
Мы уже убедились, что витамин С обладает широким спектром действия. Далее разберем, какие механизмы отвечают за реализацию такого разнообразия эффектов.
• Отбеливание
Витамин С – универсальный «отбеливатель» для кожи, ведь его эффективность обусловлена сразу двумя механизмами. В случае борьбы с гиперпигментацией, аскорбиновая кислота встраивается в синтез меланина, ограничивая превращение тирозина в ДОФА-хром. Эта реакция возможна благодаря восстанавливающей коферментной активности витамина С.
Второй механизм позволяет сгладить внешние проявления купероза, темных кругов под глазами, отечности. Это происходит из-за способности витамина С к реструктуризации эпителиальных клеток сосудов и стимуляции роста фибробластов. Данный механизм позволяет нормализовать проницаемость и структуру капиллярной сети, что приводит к нормализации пигментации кожи.
• Антиоксидантная активность
Один из самых очевидных механизмов. Мы уже выяснили, что витамину С свойственна коферментная активность. Это вещество самостоятельно нейтрализует супероксидный радикал до перекиси водорода, а также принимает участие в детоксикации гепатоцитов при участии цитохрома Р450. Данный механизм позволяет корректировать и предотвращать возрастные изменения в коже.
• Восстановление структуры кожи
Восстановление микрорельефа, в том числе – разглаживание рубцов и морщин, возможно только за счет формирования правильной полипептидной последовательности коллагенового волокна. Витамин С отвечает за процесс гидроксилирования аминокислот, поддерживая активность необходимых для синтеза ферментов и обеспечивая корректное формирование этого функционального биополимера.
• Липолиз
Всё верно! Привычная аскорбиновая кислота – перспективный липолитик. Набирают популярность исследования, в которых описывается два механизма взаимодействия этого витамина с жировой тканью. В первом случае мы говорим о запуске процесса апоптоза адипоцитов, что ведет к уменьшению объемов из-за самоуничтожения жировых клеток. Причина протекания процесса – нарушения метаболизма глюкозы и выработки лептина. В сочетании с дренажными компонентами, обеспечивающими вывод продуктов распада адипоцитов, такой способ борьбы с локальными жировыми отложениями выглядит вполне приемлемым.
Другой механизм описывает влияние витамина С на формирование жировой ткани. Показано, что аскорбиновая кислота влияет на запасание и высвобождение триглицеридов на поздних стадиях липогенеза. Точного понимания природы этого механизма пока нет. Одни исследователи связывают его с антиоксидантной активностью аскорбиновой кислоты, другие – со способностью витамина к трансмембранным переходам в стареющих жировых клетках.
С другой стороны, аскорбиновая кислота оказывает выраженное местнораздражающее действие на зоны с локальными жировыми отложениями, что приводит к развитию воспалительных реакций. Поэтому указанные механизмы требуют осторожности в подборе рецептур и способов ввода препарата.
При использовании в терапевтических целях такого многофункционального ингредиента, как витамин С, следует учитывать полный состав уходовых и корректирующих средств, а также их способ применения. Не лишним будет собрать полный анамнез вашего пациента, чтобы избежать возможных нежелательных явлений. Наиболее выраженный эффект от применения витамина С достигается при сочетанной anti-age терапии.
Список литературы
1. P. Humbert et. al. Bateman purpura (dermatoporosis): a localized scurvy treated by topical vitamin C – Double blind randomized placebo-controlled clinical trial. doi: 10.1111/jdv.14525.
2. M. Zasada et al. Preliminary randomized controlled trial of antiaging effects of L‐ascorbic acid applied in combination with no-needle and microneedle mesotherapy. J Cosmet Dermatol. 2018;00:1–7.
3. K. Byoungkae et al. Adipogenic and Lipolytic Effects of Ascorbic Acid in Ovariectomized Rats. Yonsei Med J 2018 Jan;59(1):85-91.
4. K. Morisaki, S. Ozaki. Design of novel hybrid Vitamin C derivatives: Thermal stability and biological activity. Chem. Pharm. Bull. 44 (9) 1647 – 1655 (1996)
5. R. Yin et al. Ascorbic Acid Enhances Tet-Mediated 5‑Methylcytosine Oxidation and Promotes DNA Demethylation in Mammals. J. Am. Chem. Soc. 135 (2013) 10396−10403
6. Wen-Ying Huang et al. Stability studies of ascorbic acid 2-glucoside in cosmetic lotion using surface response methodology. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 23 (2013) 1583–1587
7. D. F. Garcia-Diaz et al. Vitamin C in the Treatment and/or Prevention of Obesity. J Nutr Sci Vitaminol 60 (2014) 367-379
8. A. Wojcik et al. Influence of the complex of retinol–vitamin C on skin surface lipids. J of Cosmetic Dermatology 14 (2015) 92-99
9. A. Jaros et al. Evaluation of selected skin parameters following the application of 5% vitamin C concentrate. J Cosmet Dermatol. 2018;00:1–6.
10. Min-Jung Bae et al. Baicalein induces CD4+Foxp3+ T cells and enhances intestinal barrier function in a mouse model of food allergy. Sci Rep. 2016; 6: 32225.
Рисунок 1. Строение витамина С: а) L-аскорбиновая кислота; б) D-аскорбиновая кислота.
Рисунок 2. Лечение пурпуры Бейтмана сывороткой для наружного применения, содержащей 5% витамина С.
Источник: P. Humbert et. al. Bateman purpura (dermatoporosis): a localized scurvy treated by topical vitamin C – Double blind randomized placebo-controlled clinical trial