Каротиноїди шкіри як речовини-маркери для харчування та стресу - Косметична медицина
Юрген Ладеманн
Каротиноїди шкіри як речовини-маркери для харчування та стресу
Шкірні каротиноїди як речовини-маркери для харчування та стресу
Ключові слова
Ключові слова
Резюме
Дослідження взаємодії антиоксидантів та вільних радикалів у шкірі є важливою передумовою для розробки стратегій проти передчасного старіння шкіри. Ця стаття стосується досліджень цієї теми, проведених в Центрі експериментальної та прикладної шкірної фізіології Хариту. - Universit.tsmedizin Berlin.
Резюме
Дослідження взаємодії антиоксидантів та вільних радикалів у шкірі є важливою основою для розробки стратегій запобігання старінню шкіри. Дослідження, проведені в області фізіології шкіри в Charité, описані в цій статті.
вступ
Прагнення до молодої шкіри до глибокої старості таке ж старе, як і людство. Масла вже використовувались у Стародавньому Єгипті для догляду за шкірою та захисту її від висихання.
Важливою причиною старіння шкіри є вплив сонячного випромінювання, яке утворює в шкірі вільні радикали [1–3]. Інший аспект - це генетична схильність, яку ми маємо [4].
Антиоксиданти утворюють важливу захисну систему в організмі людини від згубної дії вільних радикалів [5–7]. У низьких концентраціях ці вільні радикали важливі для управління сигнальними процесами. У високій концентрації вони пошкоджують клітини та клітинні компоненти [8]. Це може призвести до старіння шкіри, імуносупресії та навіть раку шкіри [9-11]. Антиоксиданти в шкірі людини включають вітаміни, каротиноїди та деякі ферменти. Більшість з цих антиоксидантів не може утворюватися в організмі людини, але їх потрібно забезпечувати їжею, особливо у вигляді фруктів та овочів. Антиоксиданти утворюють захисні ланцюги в шкірі людини. Це означає, що вони спільно працюють проти впливу вільних радикалів. Якщо можливо виявити одну з цих речовин, отримують інформацію про весь антиоксидантний потенціал шкіри людини, навіть якщо існують відмінності з точки зору кінетики, збагачення та деградації. Каротиноїди являють собою z. B. являють собою такі речовини-маркери для всього антиоксидантного потенціалу шкіри людини [12, 13].
Раніше було важко виміряти в шкірі антиоксиданти, і особливо каротиноїди. Тут потрібно було взяти зразки тканин або крові, які потім аналізували за допомогою рідинної хроматографії високого тиску (ВЕРХ) або мас-спектроскопії (МС). Це інвазивні процедури. Крім того, неможливо проаналізувати зразок, відібраний вдруге під час кінетичних вимірювань.
Приблизно за десять років можна виявити каротиноїди неінвазивно в шкірі за допомогою резонансної КР-спектроскопії [14, 15], а також за допомогою ремісійної спектроскопії [16]. Обидві системи були відкалібровані і мають однакові виміряні значення. Вимірювання займає лише кілька секунд. Сьогодні для ремісійної спектроскопії доступні мініатюризовані вимірювальні системи з розмірами, подібними до комп’ютерної миші.
У відділі фізіології шкіри Департаменту дерматології, венерології та алергології в Charité - Universitätsmedizin Berlin був розроблений спектрометр Рамана, за допомогою якого можна вибірково та високочутливо виявляти бета-каротин та лікопен у шкірі людини. Ця вимірювальна система показана на малюнку 1 зліва, а на правому малюнку зображений мініатюризований сканер шкіри від biozoom services GmbH, який визначає концентрацію каротиноїдів у шкірі за допомогою вимірювань ремісії.
Рис. 1: Фото резонансного спектрометра КРС (вгорі) та сканера шкіри для визначення каротиноїдів у шкірі людини (внизу).
Кінетика концентрації каротиноїдів у досліджуваних протягом року
Рис. 2: Спектр дії утворення вільних радикалів у спектральному діапазоні сонячного випромінювання [3].
Фактори, що впливають на антиоксидантний потенціал
У однорічному дослідженні, яке проводилось на випробуваних у відділенні фізіології шкіри, не було вплинуто на спосіб життя чи стресову поведінку. У подальших дослідженнях параметри, які виявились значущими в однорічному дослідженні, такі як B. Ультрафіолетове випромінювання, споживання алкоголю та інфрачервоне випромінювання використовують для вивчення їх впливу на антиоксидантний потенціал шкіри.
Це друге дослідження показало, що горілка або бакарді в кількості, яку зазвичай вживають на урочистостях (1 мл етанолу на кілограм ваги), значно зменшують антиоксидантний потенціал [18]. Вже через 30 хвилин спостерігається дуже сильне зниження антиоксидантного потенціалу, і 4 дні здорового харчування необхідні, щоб знову досягти вихідних значень.
В рамках цього дослідження було виміряно не тільки антиоксидантний потенціал, але і мінімальну дозу еритеми (MED) у досліджуваних. Мінімальна доза еритеми - це доза ультрафіолетового (УФ) випромінювання, необхідна для спричинення сонячних опіків на шкірі. За допомогою тестера на еритему ці тести проводили на початку дослідження, коли антиоксидантний потенціал був на високому рівні. Вимірювання MED проводили після вживання алкоголю, коли антиоксидантний потенціал знизився до мінімуму [18]. Було показано, що випробовувані із зниженим антиоксидантним потенціалом отримували сонячні опіки набагато швидше, ніж із інтактною системою антиоксидантного захисту.
Цікаво, що вплив алкоголю на антиоксидантний потенціал можна було б зменшити, якби горілку або Бакарді пити з апельсиновим соком [18]. Тут очевидно існує взаємодія між антиоксидантами апельсинового соку та вільними радикалами, що виникають при вживанні алкоголю, так що антиоксидантний потенціал шкіри лише незначно знижується [18].
Як відомо з літератури, УФ-випромінювання призводить до зменшення антиоксидантного потенціалу шкіри [19]. Цей ефект також був продемонстрований у дослідженнях в Charité [20]. Крім того, було показано, що інфрачервоне випромінювання призводить до утворення вільних радикалів у шкірі [21]. Цей результат дуже дивує, оскільки енергія інфрачервоних фотонів недостатня для утворення радикалів. Результати, отримані за допомогою резонансної спектроскопії КРС, можуть, однак, бути підтверджені електронно-спіновими резонансними вимірюваннями (ESR) [22, 23]. За допомогою електронно-спінових резонансних вимірювань можна безпосередньо проаналізувати утворення вільних радикалів у тканині людини в умовах in vivo.
Вільні радикали та захист від сонця
Той факт, що в інфрачервоному діапазоні, і, як це можна було пізніше продемонструвати, також у видимому діапазоні, вільні радикали генеруються під дією сонячного випромінювання, було підтверджено в 2009 р. [3, 21], який визначав спектр дії вільних радикалів у спектральному діапазоні сонячного випромінювання (рис. 2). Виявилося, що приблизно 50% вільних радикалів утворюється в ультрафіолетовому діапазоні, а інші приблизно 50% у видимому та інфрачервоному спектральному діапазоні [21]. Однак, оскільки сонцезахисні креми містять лише УФ-фільтри, тобто захищають від сонячних опіків в УФ-діапазоні, це означає, що ці люди залишаються на сонці набагато довше, не отримуючи сонячних опіків [24]. Однак у цей час їх доза видимого та інфрачервоного світла різко зростає, що в свою чергу призводить до високих концентрацій радикалів.
Захист від шкідливого впливу сонячного випромінювання як у видимому, так і в інфрачервоному спектральному діапазоні на додаток до УФ-захисту можна продемонструвати для всіх чотирьох досліджених сонячних кремів.
Вільні радикали та старіння шкіри
За допомогою методу резонансного раманівського вимірювання, доступного у галузі фізіології шкіри, на сьогодні проаналізовано кілька тисяч досліджуваних. Було виявлено, що люди з високою концентрацією каротиноїдів у шкірі виглядають молодшими для свого віку. Це суб’єктивне відчуття має бути підтверджене об’єктивним дослідженням. Тут випробовуваних осіб віком приблизно 50 років обстежували щодо старіння шкіри та їх антиоксидантного потенціалу [29].
Антиоксидантний потенціал обстежуваних вимірювали на шкірі чола, що експонується світлом. Крім того, стан шкіри визначали в той же момент. За допомогою приладу для вимірювання поверхневої профілометрії Primos (GMF Messtechnik, Teltow) вдалося виміряти шорсткість шкіри, тобто. H. визначити щільність і глибину складок у вигляді міри. Порівняння цієї шорсткості шкіри з концентрацією антиоксидантів у шкірі людини показало, що люди з високою концентрацією антиоксидантів мали значно нижчу шорсткість шкіри, ніж люди з низькою або неіснуючою концентрацією антиоксидантів [29].
Ці результати наочно показують, що здоровий спосіб життя із вживанням фруктів та овочів є найкращою профілактикою проти старіння шкіри. В результаті цього дослідження багато суб'єктів, які мали низький рівень антиоксидантів, вирішили змінити своє харчування та стресову поведінку. Якщо випробувані приймають це рішення у віці 50 років, це є гарною передумовою для зменшення старіння шкіри на найближчі кілька десятиліть. Однак, на жаль, неможливо з’їсти себе «молодим» знову.
Тому було вирішено провести такі дослідження на підлітках, на харчову та стресову поведінку яких ще можна вплинути до появи перших зморшок.
Розвиток свідомого способу життя у школярів за допомогою вимірювань біологічної зворотної зв'язку. У цьому випадку обстеження проводились не за допомогою резонансного спектрометра Рамана, а за допомогою сканера шкіри від biozoom services GmbH. Сканер шкіри має розмір комп’ютерної миші, тому може бути дуже успішно використаний у цьому дослідженні на 50 школярах, які готувались до отримання технічного диплому в галузі харчування та біологічних технологій. Дослідження [30] проводилось протягом двох місяців, коли студентів просили підтримувати звичний спосіб життя протягом першого місяця. Їх вимірювали, але виміряні значення їм не повідомляли. На другому місяці їх попросили суттєво змінити стрес та харчові звички. Їх навчали на інформаційному занятті, їм дали здоровий обід у шкільній їдальні та запропонували їсти фрукти та овочі на сніданок. Цього місяця учні отримали показання відразу після вимірювання.
Дивно, але концентрація антиоксидантів, виміряна в шкірі студентів, була дуже високою протягом першого місяця. Студенти були в курсі вимірювань і намагалися покращити свій спосіб життя, хоча й не знали цінностей. На другому місяці концентрація каротиноїдів у шкірі знову значно зросла, що показало, що здорове харчування дуже важливе, але ряд стресових процесів - таких як хвороба чи тестова тривога - може знову зменшити антиоксидантний потенціал [30].
Хоча спочатку студенти розглядали ці дослідження як гру, тим не менше вони намагалися збільшити свій антиоксидантний потенціал. Обмін цінностями під час обідньої перерви створив групову динаміку, в якій кожен намагався знайти найкращі цінності. Через кілька тижнів випробувані помітили, що почуваються ефективніше, ніж на початку розслідування. В кінці дослідження студентів запитували про їх досвід у процесі дослідження. Майже всі вони відзначали, що, хоча вони навряд чи прислухаються до порад батьків та вчителів щодо способу життя, вони серйозно сприймають біологічну зворотну зв'язок із власним тілом і готові робити з цього висновки.
Через шість місяців після закінчення дослідження антиоксиданти в шкірі знову були визначені - без анонсу для студентів - запитуючи, чи було значне поліпшення їх харчової та стресової поведінки протягом другого місяця тривалим ефектом чи цей ефект був було спричинено лише регулярним вимірюванням антиоксидантів [30]. Це вимірювання швидко показало, що студенти все ще мали дуже високі значення навіть через півроку, в деяких випадках навіть вищі, ніж після другого місяця. Майже всі студенти значно покращили свій раціон харчування та стресову поведінку і намагалися підтримувати їх після дослідження. Ці результати тестів були напрочуд позитивними, що такі вимірювання слід інтегрувати у звичайні уроки, щоб дати змогу всім студентам позитивно розвивати свою харчову та стресову поведінку.
Антиоксиданти та клінічне застосування
Вимірювання антиоксидантів у шкірі людини представляє не лише великий інтерес у галузі косметики та оздоровлення, але такі обстеження також використовуються в клініках. Це стосується, серед іншого. профілактика шкірних побічних ефектів у пацієнтів, які отримують хіміотерапію, а також супутні терапії заходи при псоріазі та атопічному дерматиті [31].
Нарешті, будуть представлені результати, отримані за допомогою цих вимірювань на вагітних та новонароджених. Метою дослідження було з'ясувати, як на прикладі шкіри змінюється антиоксидантний потенціал організму під час вагітності та чи мають діти матерів з високим антиоксидантним потенціалом також високі концентрації антиоксидантів [32]. Ці обстеження знову провели за допомогою сканера шкіри від biozoom services GmbH.
Матерів вимірювали на 39-му тижні вагітності, на початку пологів та на 1-й та 5-й день після народження дитини. Було встановлено, що всі матері мали високий антиоксидантний потенціал, оскільки приймали дієтичні добавки під час вагітності. Однак за останні кілька днів до пологів у вагітних жінок спостерігалося дуже сильне зниження антиоксидантів. Це різке падіння в майбутньому може бути використано для дуже точного прогнозування терміну народження дитини. Відразу після народження новонароджені мали дуже високий антиоксидантний потенціал, який удвічі (а то й чотири рази) перевищував потенціал їхніх матерів [32]. Потім ця висока концентрація антиоксидантів дуже швидко падає, що вказує на стресову ситуацію новонародженого в незнайомій обстановці після народження. Це різке падіння було компенсовано лише споживанням грудного молока. Очевидно, що за останні кілька днів до народження матері дитина все ще виводить значну кількість антиоксидантів, щоб досягти цих дуже високих рівнів при народженні.
Результати/обговорення
В останні роки спостерігається дуже позитивний розвиток у забезпеченні вимірювальних систем для визначення антиоксидантного потенціалу шкіри людини. Хоча перші дослідження в області фізіології шкіри в Шаріте все ще проводились з великим резонансним спектрометром Рамана, зараз існують невеликі, зручні системи, за допомогою яких можна неінвазивно визначити антиоксидантний потенціал шкіри. Ці системи використовуються як у косметичному, так і в оздоровчому секторах, але вони також використовуються для клінічних обстежень. Концентрація антиоксидантів у шкірі людини завжди є результатом харчової та стресової поведінки суб'єктів.
Хоча харчову поведінку можна планувати та оцінювати індивідуально без необхідності вимірювати антиоксиданти в шкірі, оцінка впливу стресових процесів на наш організм важка для людей. Проведені дослідження показують, що в результаті цих вимірювань спостерігається зміна харчової та стресової поведінки випробовуваних, що є дуже стійким.
Незважаючи на те, що існує багато стратегій та рекомендацій щодо забезпечення здорового харчування, існує небагато заходів, спрямованих на боротьбу зі стресом. Крім того, раніше не було об’єктивних параметрів, що ілюстрували б успіх стратегії боротьби зі стресом або зміни дієти, яка могла б застосовуватися постійно та загальнодоступно. Це фокус майбутніх розробок, які тісно пов’язані з визначенням антиоксидантів у шкірі людини.
Адреса для кореспонденції
Професор доктор Доктор-інж. Юрген Ладеманн
Шаріте - університетська медицина Берліна
Кафедра дерматології, венерології та алергології
Кафедра фізіології шкіри
Шарітоплац 1
D-10117 Берлін
Конфлікт інтересів
Ми хотіли б подякувати biozoom services GmbH за надання вимірювальної технології та університетській жіночій та поліклініці в клініці Зюдштадт Росток за підтримку дослідницької роботи з аналізу антиоксидантного потенціалу вагітних жінок та новонароджених.