Каротеноидите на кожата като маркери за храненето и стреса - Козметична медицина
Юрген Ладеман
Каротеноидите на кожата като маркери за хранене и стрес
Кожните каротиноиди като маркери за хранене и стрес
Ключови думи
Ключови думи
Обобщение
Изследванията на взаимодействието между антиоксидантите и свободните радикали в кожата са важна предпоставка за разработването на стратегии срещу преждевременното стареене на кожата. Тази статия е насочена към изследванията по тази тема, проведени в Центъра по експериментална и приложна кожна физиология на Харит. - Universit.tsmedizin Берлин.
Обобщение
Изследванията на взаимодействието на антиоксидантите и свободните радикали в кожата са важна основа за разработването на стратегии за превенция на стареенето на кожата. Проучванията, проведени в областта на физиологията на кожата в Charité, са описани в тази статия.
Въведение
Желанието за млада кожа до дълбока старост е толкова старо, колкото и човечеството. Маслата вече са били използвани в древен Египет за грижа за кожата и за предпазване от изсушаване.
Важна причина за стареенето на кожата е влиянието на слънчевата радиация, която генерира свободни радикали в кожата [1–3]. Друг аспект е генетичната предразположеност, която имаме [4].
Антиоксидантите формират важна защитна система в човешкия организъм срещу вредното въздействие на свободните радикали [5–7]. В ниски концентрации тези свободни радикали са важни за управление на сигналните процеси. Във високи концентрации те увреждат клетките и клетъчните компоненти [8]. Това може да доведе до стареене на кожата, имуносупресия и дори рак на кожата [9-11]. Антиоксидантите в човешката кожа включват витамини, каротеноиди и някои ензими. Повечето от тези антиоксиданти не могат да се образуват в човешкия организъм, но трябва да се доставят с храна, особено под формата на плодове и зеленчуци. Антиоксидантите образуват защитни вериги в човешката кожа. Това означава, че те работят заедно срещу въздействието на свободните радикали. Ако едно от тези вещества може да бъде открито, се получава информация за целия антиоксидантен потенциал на човешката кожа, дори ако има разлики по отношение на кинетиката, натрупването и разграждането. Каротеноидите представляват z. Б. представляват такива маркери за целия антиоксидантен потенциал на човешката кожа [12, 13].
В миналото беше трудно да се измерват антиоксидантите и особено каротеноидите в кожата. Тук трябваше да се вземат тъканни проби или кръвни проби, които след това бяха анализирани с помощта на течна хроматография под високо налягане (HPLC) или масспектроскопия (MS). Това са инвазивни процедури. Освен това не е възможно да се анализира проба, взета втори път по време на кинетични измервания.
От около десет години е възможно да се откриват каротеноиди неинвазивно в кожата с помощта на резонансна Раманова спектроскопия [14, 15], но също така и с ремисионна спектроскопия [16]. И двете системи са калибрирани и показват еднакви измерени стойности. Измерванията отнемат само няколко секунди. Днес за ремисионна спектроскопия се предлагат миниатюрни измервателни системи с размери, подобни на компютърна мишка.
В отделението по физиология на кожата към Катедрата по дерматология, венерология и алергология на Charité - Universitätsmedizin Berlin е разработен Раманов спектрометър, с който е възможно селективно и силно чувствително да се откриват бета-каротин и ликопен в човешката кожа. Тази система за измерване е показана на фигура 1 вляво, докато дясната фигура показва миниатюризиран скенер за кожа на biozoom services GmbH, който използва измервания на отражението, за да определи концентрацията на каротеноиди в кожата.
Фиг. 1: Снимка на резонансния Раманов спектрометър (горе) и кожен скенер за определяне на каротиноидите в човешката кожа (долу).
Кинетиката на концентрацията на каротеноиди на лица в рамките на една година
Фиг. 2: Спектър на действие на образуването на свободни радикали в спектралния диапазон на слънчевата радиация [3].
Фактори, влияещи на антиоксидантния потенциал
В едногодишното проучване, проведено върху участници в отделението по физиология на кожата, не е повлияно начина на живот или стресовото поведение. При по-нататъшни изследвания параметри, които се оказаха значими в едногодишното проучване, като напр Б. UV лъчението, консумацията на алкохол и инфрачервеното лъчение се използват за изследване на тяхното влияние върху антиоксидантния потенциал на кожата.
Това второ проучване показа, че водката или бакарди в количеството, което обикновено се консумира на тържества (1 ml етанол на килограм телесно тегло) значително намаляват антиоксидантния потенциал [18]. Вече след 30 минути има много силно намаляване на антиоксидантния потенциал и са необходими 4 дни здравословно хранене, за да се достигнат отново първоначалните стойности.
Като част от това проучване беше измерен не само антиоксидантният потенциал, но и минималната доза еритема (MED) на изследваните лица. Минималната доза еритема е дозата ултравиолетова (UV) радиация, необходима за предизвикване на слънчево изгаряне по кожата. С помощта на тестер за еритема тези тестове бяха проведени в началото на изследването, когато антиоксидантният потенциал беше на високо ниво. Измерването на MED се извършва след консумация на алкохол, когато антиоксидантният потенциал е потънал до минимум [18]. Показано е, че тестваните лица с намален антиоксидантен потенциал получават слънчеви изгаряния много по-бързо, отколкото с непокътната антиоксидантна система.
Интересното е, че ефектът на алкохола върху антиоксидантния потенциал може да бъде намален, когато водка или бакарди се пият с портокалов сок [18]. Тук очевидно има взаимодействие на антиоксидантите в портокаловия сок със свободните радикали, които възникват при консумация на алкохол, така че антиоксидантният потенциал на кожата е само леко намален [18].
Както е известно от литературата, UV лъчението води до намаляване на антиоксидантния потенциал на кожата [19]. Този ефект е демонстриран и в проучвания в Charité [20]. Освен това е показано, че инфрачервеното лъчение води до образуването на свободни радикали в кожата [21]. Този резултат е много изненадващ, тъй като енергията на инфрачервените фотони е недостатъчна за радикално образуване. Резултатите, получени с помощта на резонансната Раманова спектроскопия, обаче могат да бъдат потвърдени чрез измервания на електронен спинов резонанс (ESR) [22, 23]. Чрез измервания на електронен спинов резонанс е възможно директно да се анализира образуването на свободни радикали в човешката тъкан при in vivo условия.
Свободни радикали и слънцезащита
Фактът, че в инфрачервения спектър и както може да се докаже по-късно, също и във видимия диапазон, свободните радикали се генерират от слънчевата радиация, беше потвърден през 2009 г. от Zastrow et al. [3, 21], който определя спектъра на действие на свободните радикали в спектралния диапазон на слънчевата радиация (фиг. 2). Оказа се, че приблизително 50% от свободните радикали се образуват в UV обхвата, а останалите около 50% във видимия и инфрачервения спектър [21]. Тъй като обаче слънцезащитните продукти съдържат само UV филтри, т.е. предпазват от слънчево изгаряне в UV диапазона, това означава, че тези хора остават на слънце много по-дълго, без да получат слънчеви изгаряния [24]. През това време обаче дозата им на видима и инфрачервена светлина се увеличава драстично, което от своя страна води до високи концентрации на радикали.
И за четирите изследвани слънчеви крема в допълнение към UV защитата е доказана защита срещу вредните ефекти на слънчевата радиация както във видимия, така и в инфрачервения спектър.
Свободни радикали и стареене на кожата
С резонансния метод на Раман за измерване, наличен в областта на физиологията на кожата, досега са анализирани няколко хиляди тествани лица. Установено е, че хората с високи концентрации на каротеноиди в кожата си изглеждат по-млади за възрастта си. Това субективно усещане трябва да бъде потвърдено от обективно проучване. Тук тестваните лица на възраст около 50 години бяха изследвани по отношение на стареенето на кожата им и техния антиоксидантен потенциал [29].
Антиоксидантният потенциал на пациентите е измерен върху изложената на светлина кожа на челото. Освен това състоянието на кожата беше определено в същия момент. С помощта на измервателното устройство за повърхностна профилометрия Primos (GMF Messtechnik, Teltow) беше възможно да се измери грапавостта на кожата, т.е. H. за определяне на плътността и дълбочината на бръчките под формата на мярка. Сравнение на тази грапавост на кожата с концентрацията на антиоксиданти в човешката кожа показа, че хората с висока концентрация на антиоксиданти имат значително по-ниска грапавост на кожата, отколкото хората с ниска или несъществуваща антиоксидантна концентрация [29].
Тези резултати ясно показват, че здравословният начин на живот с консумация на плодове и зеленчуци е най-добрата превенция срещу стареенето на кожата. В резултат на това проучване много от субектите, които са имали ниски нива на антиоксиданти, са решили да променят диетата си и поведението на стрес. Ако субектите вземат това решение на 50-годишна възраст, това е добра предпоставка за намаляване на стареенето на кожата през следващите няколко десетилетия. За съжаление обаче не е възможно да се изядете отново „млади“.
Поради това беше решено да се проведат такива проучвания върху юноши, чието хранително и стресово поведение все още може да бъде повлияно преди появата на първите бръчки.
Развитие на съзнателен начин на живот при ученици при измервания на биологична обратна връзка. В този случай изследванията не са извършени с резонансния Раманов спектрометър, а с кожния скенер на biozoom services GmbH. Кожният скенер е с размерите на компютърна мишка и следователно би могъл да бъде използван много успешно в настоящото проучване върху 50 ученици, които се подготвяха за техническата си диплома в областта на храненето и биологичните технологии. Изследването [30] е проведено в продължение на два месеца, като през първия месец учениците са били помолени да поддържат обичайния си начин на живот. Те бяха измерени, но измерените стойности не им бяха съобщени. През втория месец бяха помолени да променят значително стреса и хранителните си навици. Те бяха обучени в информационна сесия, получиха здравословен обяд в училищната столова и бяха помолени да ядат плодове и зеленчуци за закуска. Този месец учениците получиха показанията си веднага след измерването.
Изненадващо, концентрациите на антиоксидантите, измерени в кожата на учениците, бяха много високи през първия месец. Учениците бяха наясно с измерванията и се опитваха да подобрят начина си на живот, въпреки че не знаеха стойностите. През втория месец концентрациите на каротеноиди в кожата отново се повишиха значително, което показа, че здравословното хранене е много важно, но редица стресови процеси - като заболяване или изпитване тревожност - могат отново да намалят антиоксидантния потенциал [30].
Въпреки че първоначално студентите гледаха на тези изследвания като на игра, те въпреки това се стремяха да увеличат своя антиоксидантен потенциал. Обменът на ценности по време на обедната почивка създаде групова динамика, по време на която всеки се опита да намери най-добрите стойности. След няколко седмици субектите забелязаха, че се чувстват по-ефективни, отколкото в началото на разследването. В края на проучването учениците бяха попитани за опита си от проучването. Почти всички те посочиха, че въпреки че почти не се вслушват в съветите на родителите и учителите си относно начина на живот, те приемат сериозно биологичната обратна връзка със собственото си тяло и са готови да направят изводи от него.
Шест месеца след края на проучването антиоксидантите в кожата бяха определени отново - необявено за студентите - като се пита дали значителното подобрение в тяхното хранително и стресово поведение през втория месец е траен ефект или този ефект е е причинено само от редовното измерване на антиоксидантите [30]. Това измерване бързо показа, че учениците все още имат много високи стойности дори след шест месеца, понякога дори по-високи стойности, отколкото след втория месец. Почти всички ученици са подобрили значително своето хранене и стресово поведение и са се опитали да ги поддържат след проучването. Тези резултати от теста бяха толкова изненадващо положителни, че такива измервания трябва да бъдат интегрирани в редовните уроци, за да се даде възможност на всички ученици да развият положително своето хранително и стресово поведение.
Антиоксиданти и клинични приложения
Измерването на антиоксидантите в човешката кожа представлява не само голям интерес в областта на козметиката и уелнес, но такива изследвания се използват и в клиники. Това се отнася до u. а. превенция на дермални странични ефекти при пациенти, получаващи химиотерапия, както и съпътстващи терапията мерки при псориазис и атопичен дерматит [31].
Накрая ще бъдат представени резултати, получени с тези измервания върху бременни жени и новородени. Целта на изследването е да изясни как се променя антиоксидантният потенциал на организма по време на бременност, като се използва примерът с кожата и дали децата на майки с висок антиоксидантен потенциал също имат високи концентрации на антиоксиданти [32]. Тези изследвания отново бяха извършени със скенера за кожа от biozoom services GmbH.
Майките са измервани през 39-та седмица от бременността, в началото на раждането и на 1-ви и 5-ия ден след раждането на детето. Установено е, че всички майки имат висок антиоксидантен потенциал, тъй като са приемали хранителни добавки по време на бременност. Въпреки това, през последните няколко дни преди раждането бременните жени преживяват много силно намаляване на антиоксидантите. Този рязък спад може в бъдеще да се използва за много точна прогноза на датата на детето. Веднага след раждането новородените имат много висок антиоксидантен потенциал, който е два пъти (или дори четири пъти) по-висок от потенциала на техните майки [32]. След това тази висока концентрация на антиоксиданти пада много бързо, което показва стресовата ситуация на новороденото в непознатата среда след раждането. Този рязък спад се компенсира само от приема на кърма. Очевидно през последните няколко дни преди раждането на майката детето все още изтегля значителни количества антиоксиданти, за да достигне тези много високи нива при раждането.
Резултати/дискусия
През последните години се наблюдава много положително развитие в предоставянето на измервателни системи за определяне на антиоксидантния потенциал на човешката кожа. Докато първите изследвания в областта на физиологията на кожата в Charité все още се провеждаха с голям резонансен Раманов спектрометър, сега има малки, удобни системи, с които е възможно неинвазивно да се определи антиоксидантният потенциал в кожата. Тези системи се използват както в козметичния, така и в уелнес сектора, но се използват и за клинични прегледи. Концентрацията на антиоксиданти в човешката кожа винаги е резултат от хранителното и стресовото поведение на субектите.
Докато хранителното поведение може да бъде планирано и оценено индивидуално, без да е необходимо да се измерват антиоксидантите в кожата, оценката на влиянието на стресовите процеси върху нашия организъм е трудна за хората. Проведените проучвания показват, че в резултат на тези измервания има промяна в хранителното и стресовото поведение при изпитваните, което е изключително устойчиво.
Въпреки че има много стратегии и препоръки за прилагане на здравословна диета, има малко мерки, които целят управление на стреса. Освен това няма обективен параметър, който да илюстрира успеха на стратегията за управление на стреса или промяна в диетата, която да може да се използва непрекъснато и общо. Това е фокусът на бъдещите разработки, които са тясно свързани с определянето на антиоксиданти в човешката кожа.
Адрес за кореспонденция
Професор доктор. Д-р инж. Юрген Ладеман
Charité - Университетска медицина в Берлин
Катедра по дерматология, венерология и алергология
Катедра по физиология на кожата
Charitéplatz 1
D-10117 Берлин
Конфликт на интереси
Бихме искали да благодарим на biozoom services GmbH за предоставяне на измервателна технология и на Университетската дама и поликлиника в Klinikum Südstadt Rostock за подкрепата на изследователската работа по анализ на антиоксидантния потенциал на бременни жени и новородени.