Kosmetyczne właściwości katechin i ich pochodnych

Szczególne zainteresowanie konsumentów budzą w ostatnim czasie produkty o wielokierunkowym działaniu ochronnym, których zadaniem jest ograniczenie negatywnego wpływu czynników środowiskowych (promieniowanie UV, zanieczyszczenie środowiska) na stan skóry. W tego typu kosmetykach nie wystarczy zastosowanie wyłącznie znanych już od dawna substancji o działaniu antyoksydacyjnym. W celu zapewnienia szerokiego spektrum ochrony skóry przydatne są również składniki pobudzające podziały i regenerację fibroblastów, hamujące biodegradację włókien kolagenu i elastyny, a także zapobiegające powstawaniu zaburzeń barwnikowych. Przykładem tego rodzaju substancji aktywnych są katechiny – organiczne związki chemiczne z grupy polifenoli, występujące w różnorodnych surowcach roślinnych.  Popularność zastosowania katechin w recepturach formulacji kosmetycznych wynika z ich wielokierunkowego spektrum działania – oprócz niezwykle silnych właściwości antyoksydacyjnych katechiny charakteryzują się m. in. działaniem antybakteryjnym, antywirusowym, przeciwgrzybicznym, przeciwprzebarwieniowym i regenerującym. Oprócz typowych produktów kosmetycznych katechiny można spotkać w składzie tzw. nutrikosmetyków – suplementów diety wspomagających funkcje i zdrowy wygląd skóry.

Budowa katechin

Katechiny to metabolity wtórne roślin, zaliczane do szerokiej grupy związków polifenolowych, w których strukturze wyróżnia się pierścień charakterystyczny dla  flawan-3-olu (Rys.1).  
W  swojej strukturze chemicznej katechiny zwierają co najmniej dwa pierścienie benzenowe (A i B) oraz jeden pierścień heterocykliczny- dihydropiranowy (C) z przyłączoną przy trzecim węglu grupą hydroksylową.

Katechiny należą do związków optycznie czynnych (inaczej chiralnych), zawierających centra stereogeniczne, dzięki którym występują w przyrodzie w postaci par tzw. stereoizomerów (enancjomerów). Przykładem izomerów optycznych katechin jest trans (+)- katechina oraz cis(-)-epikatechina  o wzorze sumarycznym C₁₅H₁₄O₆  posiadające dwa centra aktywne przy węglu numer 2 i 3. (Rys.2).

Rys 2. Wzór chemiczny stereoizomerów katechin A. trans (+)-katechina, B. cis(-)-epikatechina

Do katechin o istotnym znaczeniu kosmetycznym zaliczyć można też pochodne (+)-katechiny oraz (-)-epikatechiny, o różnych podstawnikach. Są to gallokatechina (GC), galusan katechiny (CG), galusan gallokatechiny (GCG), galusan epikatechiny (ECG), epigallokatechina (EGC) oraz galusan epigallokatechiny (EGCG). W recepturach kosmetycznych możemy wyróżnić formę czystą epigallokatechiny (EGCG) o nazwie INCI:  Eigallocatechin Gallate. Pochodne tego związku, występują w składzie kosmetyków jako : Epigallocatechin Gallate Safflowerate – produkt estryfikacji EGCG z kwasem linolowym, Epigallocatechin Gallatyl Glucoside-  produkt reakcji EGCG z Glukozą. Pozostałe związki z grupy katechin występuje w formie mieszanin, przykładowe składniki formulacji kosmetycznych to : Acacia Catechu Catechins, Camellia Sinensis Catechins, Camellia Sinensis Catechins Palmitates (Tabela.1).

Tabela 1. Pochodne katechiny

Właściwości i zastosowanie katechin

Katechiny to substancje naturalne o wielokierunkowym działaniu, występujące w postaci mieszanin w różnorodnych surowcach roślinnych. Bogatym źródłem tych związków są przede wszystkim kawa i herbata, jednak wysokie stężenie  można również spotkać w czerwonym winie, czekoladzie czy też owocach takich jak truskawki czy morele.

Katechiny oraz ich pochodne  zawierają w swojej strukturze wiele grup hydroksylowych (-OH) biorących udział w neutralizacji wolnych rodników, co sprawia że są one niezwykle skutecznymi antyoksydantami.  Powstawanie wolnych rodników w komórkach skóry może być spowodowane czynnikami wewnętrznymi m.in. uwarunkowaniami genetycznymi, osłabieniem układu odpornościowego, a także czynnikami zewnętrznymi takimi jak promieniowanie UV, zanieczyszczenie środowiska, stres czy też nieprawidłowa dieta. Nadmiar wolnych rodników może wpływać na peroksydację struktur lipidowych (np. błon komórkowych), uszkodzenie struktury białek i DNA. W przypadku gdy równowaga pomiędzy wytwarzaniem oraz neutralizacją wolnych rodników zostanie zachwiana, następuje stres oksydacyjny przyspieszający proces starzenia się skóry. W profilaktyce stresu oksydacyjnego w skórze zastosowanie znajdują właśnie katechiny, a zwłaszcza epikatechina (EC), epigallokatechina (EGC), galusan epigallokatechiny (EGCG) oraz galusan epikatechiny (ECG).

Badania potwierdzają, że pochodne katechiny takie jak EGCG oraz ECG posiadają również silne właściwości przeciwbakteryjne, przeciwzapalne oraz regeneracyjne. Z tego względu mogą zostać wykorzystane w preparatach ochronnych oraz kosmetykach przeciwtrądzikowych. 

Herbata – surowiec bogaty w katechiny

Herbata, czyli napar przygotowany z liści krzewu herbaty chińskiej (Camellia sinensis), jest jednym z najbardziej popularnych napojów na świecie. Od 4000 lat jest spożywana nie tylko ze względu na swoje walory smakowe i aromatyczne, lecz przede wszystkim ze względu na właściwości odżywcze i lecznicze. Wyróżnia się pięć podstawowych gatunków herbat: białą, zieloną, oolong, czarną oraz pu-erh, które różnią się sposobem obróbki liści herbaty, na który składają się procesy więdnięcia, zwijania, fermentacji oraz suszenia. Szczególnie znaczącym jest etap fermentacji, który bezpośrednio wpływa na skład chemiczny otrzymanych naparów,
a co za tym idzie na zróżnicowane właściwości biologiczne różnych odmian herbaty. Największą popularnością cieszy się herbata czarna, jednak posiada ona znacznie mniejsze zawartości związków prozdrowotnych niż  herbata zielona. Do wytwarzania herbaty zielonej nie stosuje się fermentacji, co pozwala na zachowanie wysokiej zawartości związków polifenolowych, w szczególności katechin, oraz alkaloidów m.in. L-teaniny odpowiedzialnej za cierpki smak oraz charakterystyczny aromat tego naparu. Głównymi substancjami czynnymi zielonej herbaty są katechiny i jej pochodne takie jak katechina, epikatechina, a także ich pochodne EGC, ECG, EGCG. Zawartość katechin w suchej masie zielonej herbaty osiąga nawet 30%, poziom ten może być zmniejszony poprzez stosowanie wysokich temperatur w pozostałych procesach przetwórczych.

Zielona herbata od wieków znana jest jako źródło składników pozwalających utrzymać witalność i młodość organizmu, łagodzących skutki stresu i zwiększających odporność organizmu na niekorzystne czynniki zewnętrzne. Prozdrowotne działanie zielonej herbaty udowodnione zostało licznymi badaniami naukowymi in vitro, wykorzystującymi
m. in. hodowle ludzkich linii komórkowych. W ostatnich czasach pojawiły się również liczne badania kliniczne, potwierdzające korzystny wpływ bogatych w katechiny naparów
i kosmetyków zawierających ekstrakty z zielonej herbaty na poprawę stanu skóry Jedno z takich badań zakładało codzienną suplementację zielonej herbaty, oraz wykorzystanie kremu z 10% zawartością ekstraktu z tego surowca, z częstotliwością dwa razy w ciągu dnia. Kurację prowadzono przez 8 tygodni, stosowały ją kobiety w wieku 40 lat, u których zaobserwowano umiarkowane objawy tzw. fotostarzenia się skóry, czyli zmian związanych z nadmierną ekspozycja na promieniowanie słoneczne. Objawy takie jak utrata elastyczności skóry zostały wyraźnie zredukowane wśród kobiet stosujących opisaną kurację. Jedynym zanotowanym skutkiem ubocznym były niewielkie podrażnienia w miejscu stosowania kremu wzbogaconego o zieloną herbatę. Inne badanie kliniczne miało na celu określenie wpływu spożywania  zielonej herbaty na ochronę skóry przed promieniowaniem słonecznym. W badaniu brały udział zdrowe osoby, w wieku od 40 do 65 lat, które spożywały napar z zielonej herbaty w ilości 1 litr dziennie przez okres 12 tygodni. U probantów zaobserwowano znaczną poprawę struktury skóry oraz zmniejszenie pojawienia się zmian skórnych spowodowanych ekspozycją na promieniowanie UV. Prowadzenie kolejnych badań potwierdziło skuteczność zastosowania herbaty jako naturalnego surowca kosmetycznego, bogatego w różnorodne związki aktywne.

Podsumowanie

Katechiny to metabolity wtórne roślin z grupy polifenoli, charakteryzujące się niezwykle silnymi właściwościami antyoksydacyjnymi. Przeciwdziałają występowaniu stresu oksydacyjnego przez co hamują procesy starzenia się skóry. Katechiny wykazują również potencjał chroniący skórę przed szkodliwymi skutkami środowiska zewnętrznego. Źródłem katechin są przede wszystkim herbaty, które stanowią naturalny surowiec kosmetologiczny.
W kosmetologii surowce bogate w związki z grupy katechin wykorzystywane są przede wszystkim w kosmetykach fotoprotekcyjnych oraz ochronnych. Dokładne mechanizmy działania tych związków na poszczególne elementy skóry nie zostały jeszcze dokładnie poznane, wyniki licznych badań in vitro oraz badań klinicznych nie pozostawiają jednak wątpliwości, że katechiny to grupa związków o niezwykle istotnym działaniu leczniczym
i prozdrowotnym.

Artykuł został opublikowany w kwartalniku "Świat Przemysłu Kosmetycznego" 1/2023