Przenikanie kolagenu NTC

Kolagen od wielu lat jest tematem dyskusji prowadzonych przez naukowców z pogranicza dziedzin dermatologii i kosmetologii. Największym problemem, z którym możemy się spotkać, jest zagadnienie przenikania kolagenu w głąb skóry.

Sceptyczne opinie autorytetów naukowych

Przez wiele lat sądzono, że tak duża cząsteczka jak białko kolagenowe nie może przejść przez warstwę naskórka. I tak, do dziś wiele osób (w tym kosmetyczek i dermatologów) powołuje się na autorytety naukowe, które podważały możliwość wnikania kolagenu do skóry. Wiele osób przywołuje opinie m.in. profesora Richarda Guya (profesora farmacji na Uniwersytecie w Bath), który w 2011 r.  stwierdził, że niedorzeczne jest twierdzenie, że kolagen z produktów kosmetycznych może przedostać się do głębszych warstw skóry, ponieważ jest zbyt dużą cząsteczką. Także biochemik, dr Blanca Sengerova z Oxford University potwierdzała tę tezę i postulowała, że kolagen może działać jedynie na powierzchni naskórka [1].

Media na temat kolagenu

W związku z tymi opiniami także polskie media podchwyciły ten ważny temat i przekazały opinii publicznej te informacje, reasumując, że kosmetyki z kolagenem to strata pieniędzy [2,3]. Niestety media powielają je do dziś [4], a nie jest to prawda…

Problemy z określeniem przenikalności kolagenu

Wynikają one przede wszystkim z dwóch powodów – po pierwsze z kłopotem przenikalności skóry, a po drugie z problemem określenia struktury i formy kolagenu, jaki występuje w preparacie kosmetycznym. W związku z tym, aby dokładnie przyjrzeć się problemowi przenikania kolagenu, należy dokładnie omówić te dwie kwestie.

Od dłuższego czasu zajmowano się tematem przenikalności skóry, który wynika z jej warstwowej budowy. I tak przez wiele lat uważano, że przez barierę naskórka nie mogą przejść substancje chemiczne o masie większej niż 500 Da. Nawet jeszcze w 2000 roku pojawiła się praca Bos & Meinardi [5], w której autorzy wytaczają szereg argumentów przeciw przechodzeniu przez barierę naskórka substancji chemicznych o masie większej niż 500 Da. Na tę pracę powołuje się cała rzesza dermatologów i kosmetyczek. Można stwierdzić, że była ona podsumowaniem wiedzy na temat przechodzenia substancji przez naskórek w minionym już wieku XX. Na szczęście tuż po ukazaniu się tej pracy, kolejne badania zaczęły powoli burzyć mit dotyczący 500 Da. Okazuje się, że istnieją szczególne rodzaje substancji, które mimo swojej ogromnej masy mają zdolność przenikania przez barierę naskórka bez jakichkolwiek dodatkowych operacji.

Przełom w badaniu przepuszczalności skóry

W 2006 roku w „Nature Biotechnology” pojawiła się praca , której autorzy wykazali, że pewne białko, które ma masę większą 6 000 Da może pokonać barierę naskórka [6]. Ta obserwacja stała się przełomem w badaniu przepuszczalności skóry, ale także w kosmetologii, gdzie od lat toczy się walka o bezinwazyjne wprowadzanie różnych składników aktywnych i substancji odżywczych wpływających na regenerację skóry. Po pierwsze praca ta kwestionuje wcześniejszą granicę 500 Da, a po drugie pokazuje, że istnieją substancje, które stanowią jakby katalizator i ułatwiają przenikanie innych, większych substancji w głąb skóry. Oczywiście fakt, że takie substancje istnieją, nie jest istotą tego odkrycia, gdyż bez problemu można takie substancje, mniej lub bardziej popularne wymienić, chociażby alkohol, kwas mlekowy czy po prostu woda. Obserwacje te potwierdzają już kolejne badania [7,8] – dlatego też można przyjąć, że skóra ma dużo większe właściwości przepuszczalności, niż myślano o tym dotychczas.

Budowa kolagenu - tropokolagen przenika przez warstwy naskórka

Innym problemem przy omawianiu przenikalności kolagenu jest jego budowa. Pod określeniem „kolagen” znajdziemy bowiem wiele różnych rodzajów i form – od małych cząstek nazywanych aminokwasami (co od strony biochemicznej jest nieprawdziwym określeniem, ale na większości kremów znajdziemy pod słowem kolagen właśnie aminokwasy – czyli produkty hydrolizy kolagenu) do pełnych włókien kolagenowych (które przez wiele lat były jedynym materiałem badawczym nad przenikaniem kolagenu).

Pojedyncza cząstka kolagenu to tropokolagen, którego masa wynosi  ok. 285 kDa, długość – 300 nm a średnica – 1,5 nm. Cząstki te posiadają właściwości do łączenia się w większe struktury poprzez reakcje sieciowania. Z materiału surowcowego, którym najczęściej były skóry ssaków, otrzymywano jedynie usieciowane włókna kolagenowe ( miały one dużo większą masę i wielkość) albo produkty jego pełnej degradacji czyli aminokwasy. Mając do dyspozycji tylko taki surowiec, wielu naukowców uważało, że kolagen nie jest w stanie przeniknąć przez naskórek.

Faktycznie to prawda, że białko kolagenowe w postaci usieciowanej struktury z uwagi na swoją wielkość nie może przejść przez barierę naskórka. Jednak wykorzystanie innego surowca – skóry rybiej, a także zastosowanie innowacyjnej metody hydratacji, sprawiło, że otrzymane pojedyncze cząsteczki tropokolagenu mają dużo mniejszą masę i wielkość (przypomnijmy: długość 300 nm oraz średnicę 1,5 nm).

Drogi przenikania kolagenu

Dlaczego oprócz masy cząsteczek, ich wielkość także ma tak duże znaczenie? Jeśli przypatrzymy się budowie skóry, to zauważmy, że transport substancji przez skórę może odbywać się zasadniczo na dwa sposoby: drogą transepidermalną lub drogą transfolikularną. Droga transepidermalna polega na przenikaniu substancji pomiędzy komórkami naskórka – jest to najpowszechniejsza droga przenikania przez skórę i większość badań dotyczy tylko tego rodzaju transportu. Droga transfolikularna dotyczy przenikania przez przydatki skóry, takie jak: mieszki włosowe czy gruczoły potowe.

Ten drugi sposób przenikania jest szybszy, choć pełni mniejszą rolę, ponieważ stanowi mniejszy procent skóry. Okazuje się jednak, że otwarte kanały potowe są dużo większe w porównaniu do przestrzeni międzykomórkowych komórek naskórka, gdyż ich średnica wynosi około około 20 000 – 25 000 nm [9], co w porównaniu z wielkością tropokolagenu (1,5 nm x 300 nm) wskazuje na ogromną możliwość wykorzystania takiego rodzaju transportu substancji do skóry właściwej.

Warto jednak dodać, że zwykłe nawodnienie skóry zwiększa przenikalność nawet 10-krotnie. Dlatego też w ostatnich latach zmienia się postrzeganie na wnikanie kolagenu do skóry właściwej. Przenikanie kolagenu potwierdziła praca Chai i Huang, którzy na podstawie swoich badań na kolagenie z rybich łusek doszli do wniosku, że nawet cząsteczki o dużej masie mogą przeniknąć barierę naskórka.

Uzupełnienie niedoborów oraz pobudzenie syntezy naturalnego kolagenu

Odpowiednio przygotowany kolagen rybi nie tylko uzupełniał niedobory kolagenu, ale również stymulował fibroblasty do pobudzania syntezy naturalnego kolagenu[10]. Przypomnijmy – fibroblasty znajdują się właśnie w skórze właściwej. Najnowsze badania opublikowane w 2014 roku w artykule: „Wpływ naturalnego kolagenu na stan antyoksydacyjny i profil lipidowy skóry wrażliwej” udowadniają, że kolagen w postaci cząstek tropokolagenu, pochodzącego ze skór rybich ma możliwość przenikania do skóry właściwej i pozytywnie wpływa na skórę [11].

Podsumowując, należy podkreślić, że istnieją różne możliwości przenikania substancji chemicznych do skóry właściwej i różne rodzaje kolagenu. Możliwość transportu kolagenu do skóry właściwej przez przestrzenie międzykomórkowe naskórka faktycznie ma znaczenie drugorzędne.

Najistotniejszą z kosmetologicznego punktu widzenia informacją jest fakt, że kolagen w postaci nanocząsteczek tropokolagenu przenika swobodnie do skóry właściwej poprzez pory skórne, które otwarte mogą mieć średnicę od 800 do 25000 nm – czyli wielokrotnie więcej od długości cząsteczki tropokolagenu.

Najlepszym rodzajem kolagenu, który ma udowodnione właściwości przenikania do skóry właściwej, jest ten występujący w postaci aktywnych nanocząstek tropokolagenu pozyskiwanego ze skór rybich. Dodatkowo pozytywnie na przenikalność skóry wpływają kwas mlekowy i kwas hialuronowy, a także wstępne nawilżenie skóry.

Przypisy: 

• [1] http://www.dailymail.co.uk/femail/beauty/article-1347679/Wrinkle-reducing-collagen-creams-waste-money-say-scientists.html
• [2] http://www.tvp.info/3811648/informacje/nauka/kremy-z-kolagenem-to-strata-pieniedzy/
• [3] http://kobieta.onet.pl/moda/kremy-kolagenowe-to-strata-pieniedzy/15l53
• [4] http://ciekawe.onet.pl/fototematy/cala-prawda-o-skladnikach-kremow-do-twarzy,5431906,13821799,galeria-maly.html
• [5] Bos JD, Meinardi MM. The 500 Dalton rule for the skin penetration of chemical compounds and drugs. 2000; 9(3): 165-9.
• [6] Y. Chen et al., “Transdermal protein delivery by a coadministered peptide identified via phage display.,” Nature biotechnology, vol. 24, no. 4, pp. 455-60, Apr. 2006.
• [7] K. Fields, T. J. Falla, K. Rodan, and L. Bush, “Bioactive peptides: signaling the future.,” Journal of cosmetic dermatology, vol. 8, no. 1, pp. 8-13, Mar. 2009.
• [8] L. B. Lopes et al., “Comparative study of the skin penetration of protein transduction domains and a conjugated peptide.,” Pharmaceutical research, vol. 22, no. 5, pp. 750-7, May. 2005.
• [9] O. D. Uitto and H. S. White, “Electroosmotic pore transport in human skin.,” Pharmaceutical research, vol. 20, no. 4, pp. 646-52, Apr. 2003.
• [10] Huey-Jine Chai, Jing-Hua Li, Han-Ning Huang, Tsung-Lin Li, Yi-Lin Chan, Chyuan-Yuan Shiau, and Chang-Jer Wu. Effects of Sizes and Conformations of Fish-Scale Collagen Peptides on Facial Skin Qualities and Transdermal Penetration Efficiency. 2010; 9.
• [11] A. Pietrzycka, Izabela Załęska-Żyłka „Wpływ naturalnego kolagenu na stan antyoksydacyjny i profil lipidowy skóry wrażliwej”, Kosmetologia Estetyczna, 3(3), 2014, 181-184