Peptydy – właściwości i funkcje w preparatach kosmetycznych

Peptydy mogą stanowić m.in. elementy nieenzymatycznej obrony przed wolnymi rodnikami jak np. glutation, czy działać jako hormony i neuropeptydy, które uczestniczą w procesach sygnałowych w komórkach i dzięki temu wpływają na ich wzrost, namnażanie czy migrację. Tak złożona i wielotorowa biochemia peptydów stanowi trampolinę do zastosowania
tej grupy związków w różnych gałęziach gospodarki nie tylko czysto medycznych.

W ostatnich latach znacząco rozwinął się przemysł kosmetyczny m.in. luksusowych produktów i kosmeceutyków przeciwstarzeniowych, które jako składniki aktywne wykorzystują peptydy i ich pochodne a także same aminokwasy. Według niektórych źródeł prawdziwy przeciwstarzeniowy kosmetyk powinien nie tyle służyć do niwelowania występujących zmian, które są oznakami starzenia, ale wykazywać działanie zapobiegające ich pojawieniu się[2]. W tym ujęciu peptydy są wprowadzane do produktu kosmetycznego jako związki, które mają działanie stymulujące wytwarzanie kolagenu i przeciwdziałające pojawieniu się zmarszczek[3]. Peptydy mogą być także nośnikami dla innych substancji aktywnych, które dzięki kompleksom z peptydami są przenoszone w głębsze warstwy skóry – jak np. w przypadku związków o dużej masie cząsteczkowej czy jonów miedzi[4]. Obecnie wiele badań pokazuje, że działanie peptydów w kosmetykach może wpływać na procesy sygnałowe w komórkach. Jednak to, jakie będzie działanie danego peptydu oraz jego skuteczność, determinowane jest przez takie czynniki jak:

i. sekwencja peptydu – ilość reszt aminokwasowych (długość łańcucha peptydowego) i ich charakter (hydrofilowość / hydrofobowość sekwencji)
ii. modyfikacje chemiczne (np. wprowadzenie do cząsteczki peptydu reszty kwasu palmitynowego, cyklizacja peptydu, biokoniugaty)
iii. obecność innych peptydów i substancji, które mogą z peptydami oddziaływać (jak np. jony metali w tym jony miedzi(II), inhibitory enzymów proteolitycznych itp.)

W związku z powyższym wpływ peptydu na skórę przy stosowaniu miejscowym może mieć różny efekt, zależnie od tego jaki peptyd zostanie wprowadzony do kosmetyku. Skóra jako organ wielowarstwowy, który cechuje się obecnością wielu enzymów oraz lipofilowością stanowi barierę, którą mogą pokonać średnio hydrofobowe substancje o masie cząsteczkowej nie większej niż 500 Daltonów[5]. W związku z tym peptydy, które w sekwencji posiadają przewagę reszt hydrofilowych są najczęściej modyfikowane, aby mogły pokonać tę barierę. Do takich modyfikacji mogą być wykorzystywane kwasy tłuszczowe, które sprzęgane są z N-końcową grupą aminową peptydu[3]. Takim przykładem jest peptyd o sekwencji KTTKS, który stanowi fragment propeptydu kolagenu typu I. Zainteresowanie tym peptydem do zastosowań w preparatach kosmetycznych wynika z jego zdolności do stymulowania produkcji kolagenu typu I, wpływu na produkcję macierzy zewnątrzkomórkowej w fibroblastach oraz modyfikacji aktywności kolagenazy[6]. Dzięki tym właściwościom posiada działanie przeciwzmarszczkowe i przeciwstarzeniowe. Pod względem budowy składa się z polarnych reszt aminokwasów, które czynią z niego dobrze rozpuszczalny w wodzie związek chemiczny. Wprowadzenie do cząsteczki lipofilowej reszty kwasu palmitynowego sprawia, że związek ten bardziej penetruje skórę i dociera do głębszych jej warstw oraz nadaje cząsteczce peptydu odporność na działanie enzymów mogących ją rozłożyć i tym samym unieaktywnić[6].

W przypadku małych nietoksycznych, syntetycznych peptydów pokazano, że są one zdolne do wzmocnienia przenikania przez skórę czynników wzrostu, jak np. ludzkiego naskórkowego czynnika wzrostu (hEGF). hEGF jest polipeptydem złożonym z 53 reszt
aminokwasowych, odgrywa znaczącą rolę w eliminowaniu blizn, wpływa na zmniejszanie zmarszczek i oznak procesów starzeniowych, co spowodowane jest jego oddziaływaniem na komórki i stymulowaniem ich do namnażania i migracji[7]. Połączenie hEGF z peptydem o sekwencji ACSSSPSKHCG, który uważany jest za czynnik transportujący przez nieuszkodzoną skórę dla dużych, hydrofilowych białek[8], nie modyfikuje aktywności biologicznej samego czynnika wzrostu ale znacząco podnosi wydajność jego przenikania przez skórę, co umożliwia jego działanie po zastosowaniu naskórnym[7].

Poza formą chemicznej modyfikacji również obecność dodatkowych czynników w preparacie kosmetycznym, które nie są trwale związane z peptydem może pozytywnie wpłynąć na skuteczność jego działania oraz wnikania w głębsze warstwy skóry. Jednym z przykładów takiego oddziaływania jest zastosowanie zamiast jednego peptydu jako składnika aktywnego – mieszaniny trzech peptydów. Pierwszy peptyd o sekwencji RGS przyczynia się do natężenia wewnątrzkomórkowych procesów sygnałowych z wykorzystaniem jonów wapnia oraz zwiększenia poziomu ATP, co dla komórek skóry niesie za sobą poprawę wydajności procesów naprawczych uszkodzeń wywołanych czynnikami środowiskowymi i fizjologicznymi[9]. Z kolei syntetyczny peptyd [GPQ]2 odpowiada za stymulowanie wytwarzania przez komórkę m.in. kolagenu typu I, III i IV. Ostatni w mieszaninie peptyd – o sekwencji [CG]2, jest dimerem, który ze względu na obecność reszt cysteinylowych w łańcuchu, działa antyoksydacyjnie i chroni DNA oraz białka komórkowe przed uszkodzeniami. Połączenie tych związków w jednym produkcie wpływa na synergię ich działania, w wyniku czego znacznie efektywniej stymulują skórę do wytwarzania kolagenu typu IV niż w przypadku działania pojedynczego składnika. Kompleks tych trzech peptydów znacząco przyczynia się do zmniejszenia zmarszczek i osiągnięcia efektów przeciwstarzeniowych bez podrażnienia skóry[9].

Warto podkreślić, że działanie peptydów w preparatach kosmetycznych nie musi być związane jedynie z aktywnością przeciwstarzeniową. Peptydy mogą również wpływać na koloryt skóry, czego przykład stanowi wykorzystanie w kosmetyku zredukowanej formy glutationu. Badania pokazują, że w przypadku zastosowania tego peptydu bezpośrednio na skórę uzyskuje się znacznie lepsze efekty rozjaśnienia jej koloru niż w przypadku ustnej suplementacji glutationem[10].

Możliwe jest również wykorzystanie peptydów w preparatach, które mają na celu pielęgnację i leczenie ran – co jednak może wyjść poza aplikacje kosmetyczne. W tym ujęciu mogą to być peptydy, które fizjologicznie związane są z wpływem na procesy regeneracyjne – jak w przypadku peptydu uwalniającego gastrynę (GRP), który jest wytwarzany przez komórki neuroendokrynne i jego działanie zwiane jest ze stymulowaniem komórek do wzrostu oraz migracji. GRP zastosowany zewnętrznie w preparacie na skórę pozytywnie wpływa na procesy gojenia się ran[11]. Kolejną grupą związków obiecujących pod względem możliwości aplikacyjnych w tego typu preparatach są peptydy o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych. Stanowią one grupę naturalnych związków, które w organizmach ssaków wytwarzane są w skórze, błonach śluzowych oraz przez komórki układu odpornościowego[12]. Peptydy te wspierają procesy leczenia ran w tym również powstałych w wyniku poparzeń[13]. Badania nad nowatorskimi rozwiązaniami w zakresie leczenia ran przyczyniają się nie tylko do rozwoju medycyny, ale mogą również stanowić ważny element w pielęgnacji skóry u osób o specjalnych wymaganiach jak np. cierpiących na cukrzycę[14,15].

Na koniec warto zwrócić uwagę na to, że nawet jeśli dobór sekwencji peptydu został przeprowadzony prawidłowo do zamierzonej aktywności oraz modyfikacje, którym został poddany peptyd przed wprowadzeniem do produktu kosmetycznego są obiecującym czynnikiem zwiększania jego skuteczności, to jednak właściwości samego produktu mogą znacznie wpłynąć na dostępność i uwalnianie tego związku. Dobrze obrazuje to przykład peptydu Ac-PPYL, który jest komercyjnie wykorzystywanym związkiem w kosmetykach przeciwstarzeniowych. Jego działanie opiera się m.in. na stymulowaniu wzrostu komórkowego keratynocytów[16].

W związku z tym, że peptyd składa się z czterech reszt hydrofobowych aminokwasów i acetylowanej grupy aminowej na końcu N cechuje się on słabą rozpuszczalnością w wodzie. W przypadku zastosowania tego związku w różnych typach produktów kosmetycznych można zaobserwować, że jego uwalnianie i zdolność do przenikania przez błonę jest znacznie modyfikowana przez parametry fizykochemiczne produktu, przede wszystkim jego lepkość. Zatem im niższa lepkość tym łatwiejsze jest uwolnienie tego składnika aktywnego. W związku z tym, gdy uwalnianie tego składnika aktywnego ma być na wysokim poziomie, preferowane są formuły oparte na technologii hydrożeli[16].

Podsumowanie

Peptydy są mocno zróżnicowaną grupą związków chemicznych, których synteza i oczyszczanie na nośniku stałym do celów komercyjnych jest obecnie bardzo dobrze scharakteryzowana[17]. Pod względem chemicznym można je łatwo modyfikować oraz tworzyć z ich udziałem różnego rodzaju koniugaty, które wcześniej rozważane były przede wszystkim w kontekście innowacyjnych
strategii dostarczania substancji leczniczych[18]. Jednak rozwój kosmetyków, które mają za główny cel skuteczne działanie przeciwstarzeniowe wpłynął na dostępność szerokiej gamy produktów, które jako substancje czynne wykorzystują peptydy i ich pochodne. W samym produkcie kosmetycznym peptydy mogą być czynnikami, które działają jako cząsteczki sygnałowe, nośniki dla innych związków czy stymulanty produkcji kolagenu. Dzięki takim właściwościom wpływają na zmniejszenie ilości zmarszczek, poprawę koloru skóry i jej kondycji. Jednakże w związku z taką funkcjonalnością tych substancji warto zwracać uwagę na kwestie związane z dokładną ilością danego peptydu, jaka przy konkretnej masie kosmetycznej jest w stanie przeniknąć w głębsze warstwy skóry – co może wpłynąć na utratę przez produkt statusu kosmetyku i zbliżyć go do produktu leczniczego. Dlatego też badania przenikania i biodostępności peptydów i ich metabolitów w różnych warstwach skóry stanowią ważny element oceny bezpieczeństwa stosowania kosmetyku zawierającego te substancje[19].

Artykuł został opublikowany w kwartalniku "Świat Przemysłu Kosmetycznego" 4/2021