ВОЗРАСТНОЙ ДЕФИЦИТ ЭПИДЕРМАЛЬНОГО ИНТЕРЛЕЙКИНА-1Α И СТАРЕНИЕ КОЖИ
МОЖНО ЛИ ВЕРНУТЬ НОРМАЛЬНУЮ СТРУКТУРУ И ФУНКЦИЮ КОЖИ ПРЕПАРАТАМИ ИНТЕРЛЕЙКИНА-1Α?
ИНТЕРЛЕЙКИН-1α — ЭПИДЕРМАЛЬНЫЙ ЦИТОКИН, ПОДДЕРЖИВАЮЩИЙ НОРМАЛЬНУЮ СТРУКТУРУ И ФУНКЦИИ КОЖИ
Интерлейкин-1α (IL-1α) был первым цитокином, обнаруженным в коже человека [1–3]. Он производится кератиноцитами постоянно и в больших количествах, до 600 тыс. международных единиц активности в одном грамме эпидермиса [4]. Биологическая активность IL-1α распределена примерно поровну между роговым слоем эпидермиса (лат. stratum corneum) и живыми кератиноцитами [4–6]. Продукцию IL-1α в коже могут повышать внешние факторы, например, ультрафиолетовое облучение B [7, 8], химические вещества типа гликолевой кислоты [9] и даже механические воздействия [10].
IL-1α является мастер-регулятором, участвующим в поддержании нормальной структуры и функции кожи. В частности, он представляет собой первичный индуктор регенерации эпидермиса. В ответ на IL-1α фибробласты дермы экспрессируют фактор роста кератиноцитов (KGF), жизненно необходимый для регенерации эпидермиса [11–14]. IL-1α необходим для успешного заживления ран. Недостаточное действие IL-1α, помимо замедленной эпителизации, может приводить к образованию рубцов [15, 16]. IL-1α стимулирует синтез эпидермальных липидов и таким образом участвует в поддержании барьерной функции эпидермиса [17].
IL-1α играет важную роль в регуляции биосинтеза компонентов внеклеточного матрикса дермы. В ответ на стимуляцию IL-1α фибробласты дермы производят проколлаген I и III типов [18–21], тропоэластин [22] и глюкозаминогликаны, в т.ч. гиалуроновую кислоту [19, 20].
IL-1α участвует в защите кожи от инфекций, селективно повышает экспрессию антимикробных пептидов, модулирующих врожденный клеточный иммунитет в коже, в т.ч. β-дефензина-1 [23] и β-дефензина-2 [23, 24], кателицидина LL-37 [23], липокалина-2 [25, 26] и калпротектинового комплекса S100A8/S100A9 [25, 27]. Пептиды исходно синтезируются в супрабазальных кератиноцитах и со временем распределяются в эпидермисе, включая роговой слой [24].
СТАРЕНИЕ И ДЕФИЦИТ РЕГУЛЯЦИИ КОЖИ ИНТЕРЛЕЙКИНОМ-1α
Процесс старения прогрессивно выводит кожу из-под регуляции IL-1α. Как постоянная, так и индуцируемая продукция IL-1α в коже прогрессивно снижается с максимальных значений в первые 20 лет жизни до минимальных у лиц в возрасте после 70 лет [28, 29]. Эти данные позволяют говорить о дефиците регуляции IL-1α как о характеристической особенности стареющей кожи. Учитывая роль IL-1α, следствиями его возрастного дефицита могут быть уменьшение способности кожи к заживлению, снижение барьерной функции кожи, ослабление врожденного клеточного иммунитета, увеличение риска инфекций и новообразований [30, 31], а также уменьшение способности кожи синтезировать основные компоненты внеклеточного матрикса — гиалуроновую кислоту, эластин и коллаген. Потеря коллагена является особенно важной проблемой, лежащей в основе возрастных изменений кожи [32].
Коллаген I типа — основной компонент кожи человека (более 90% в пересчете на сухой вес). Он обеспечивает механическую прочность кожи и формирует определенную структуру, необходимую для высокой метаболической активности фибробластов. Только фибробласты, присоединенные к волокнам коллагена и получающие механическую информацию, способны производить компоненты матрикса — гиалуроновую кислоту, эластин и коллаген.
Возрастная деградация коллагена ведет к коллапсу фибробластов и снижению их синтетической способности.
Можно предположить, что компенсация дефицита IL-1α является многообещающим подходом к восстановлению функций стареющей кожи.
DERMATOPOIETIN® — ПЕПТИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, СОДЕРЖАЩАЯ IL-1α
Контролируемое использование IL-1α в составе наружных дерматологических продуктов является технической проблемой, потому что эпидермис экспрессирует дополнительное количество эндогенного IL-1α в ответ на аппликацию экзогенного IL-1α [33]. Для подавления нежелательной экспрессии эндогенного IL-1α была разработана пептидная композиция Dermatopoietin®, в которой содержатся малые дозы рекомбинантного человеческого IL-1α, полученного на основе синтетической cДНК (shpolypeptide-17), и синтетический пептид (hexapeptide-18). Его роль состоит в подавлении нежелательной экспрессии эндогенного IL-1α в ответ на стимуляцию IL-1α. Результаты клинических испытаний пептидной композиции Dermatopoietin® и ее влиянии на баланс коллагена в стареющей коже представлены ниже.
Клиническое исследование эффектов пептидной композиции, содержащей IL-1α,методом ультрасонографии
Целью исследования являлась оценка эффективности влияния пептидной композиции Dermatopoietin® на баланс коллагена в стареющей коже у здоровых добровольцев при наружном применении.
Материалы и методы исследования
Пептидную композицию Dermatopoietin®, содержащую 0,000005% sh-рolypeptide-17 и 0,02% hexapeptide-18, наносили на кожу предплечий 22 здоровых женщин-волонтеров (средний возраст 51 ± 6 лет) один раз в день в течение 8 нед. Ультрасонография 20 МГц проводилась до начала аппликаций, на 4-й и 8-й нед после начала аппликаций Dermatopoietin®. На ультрасонограммах определяли число темных пикселей (number of dark pixels, NDP) и суммарную толщину эпидермиса и дермы (epidermis-dermis thickness, EDT). Оценка биомеханических свойств кожи проводилась с использованием прибора Cutometer® SEM 575. Статистический анализ результатов выполнен с использованием непараметрического пермутационного теста (StatXact v.5.0.1). Исполнитель исследований — Dr. Alain Béguin, Skin Test Institute (Neuchâtel, Switzerland).
Результаты исследования
Репрезентативная ультрасонограмма кожи 20 МГц представлена на рис. 1. На ультрасонограмме (день 0) виден характерный признак старения кожи, а именно темная полоса SLEB (sub-epidermal low echogenic band, субэпидермальная низкоэхогенная область), указывающая на потерю коллагена в субэпидермальной зоне, прилегающей к эпи-дермису [34]. Уровень коллагена в этой зоне был восстановлен уже к 4-й нед применения пептидной композиции. В целом применение композиции Dermatopoietin®в течение 4 нед уменьшило NDP на 53% (p < 0,0001) и увеличило суммарную толщину эпидермиса и дермы EDT на 7,5% (p < 0,01). Эти изменения сопровождались улучшением биомеханических свойств кожи. Общая эластичность кожи достоверно увеличилась на 21%(p < 0,05), причем наблюдалось достоверное уменьшение соотношения вязкоэластичного компонента эластичности к упругому на 5% (p < 0,001). Учитывая, что повышение вязкого компонента эластичности кожи является признаком старения кожи [35], результаты исследования указывают на явный «омолаживающий» эффект применения IL-1α в составе композиции Dermatopoietin®.
Рис. 1. Ультрасонограммы 20 МГц кожи до и после применения IL-1α в составе композиции Dermatopoietin® SLEB (субэпидермальная низкоэхогенная область) – характерный признак стареющей кожи, указывает на потерю коллагена в зоне, прилегающей к эпидермису.
Визуализация коллагена и эластина в дерме методом флуоресцентной микроскопии
Двухфотонная лазерная флуоресцентная микроскопия была использована для визуализации распределенияволокон коллагена и эластина в стареющей коже до и после применения пептидной композиции Dermatopoietin®.
Материалы и методы исследования
Гель, содержащий пептидную композицию Dermatopoietin® (0,000005% sh-рolypeptide-17 и 0,02% hexapeptide-18), или плацебо наносили на кожу предплечий здорового мужчины-волонтера (63 года) дважды в день в течение 4 нед. Изображения кожи с вертикальным шагом 1 μм в глубину до 200 μм были получены с использованием фемтосекундного лазера Mai Tai Broad Band DeepSee. Статистический анализ результатов проводился с использованием непараметрического теста Манна–Уитни–Уилкоксона. Исполнитель исследований — Dr. Leo Khirug, Neurotar Ltd (Helsinki, Finland).
Результаты исследования
Репрезентативные изображения дермы на глубине 80 μм до и после применения плацебо и композиции Dermatopoietin® представлены на рис. 2А. Изображения, полученные на момент начала исследования (день 0), указывают на значительную возрастную деградацию коллагена (красные волокна) и эластина (зеленые волокна). Применение композиции Dermatopoietin® в течение 4 нед улучшило структуру кожи: на изображении отчетливо видны вновь синтезированные волокна коллагена и эластина. Сравнение кривых распределения коллагена в коже показывает, что Dermatopoietin® достоверно увеличил суммарное количество коллагена в дерме на глубине 50–150 μм по сравнению с плацебо (+75% vs +8%, p < 0,01; рис. 2В). Таким образом, пептидная композиция, содержащая малые дозы IL-1α, эффективно уменьшила возрастной дефицит коллагена.
Использование этой композиции привело к образованию высокоупорядоченной структуры коллагена в дерме (рис. 3). На изображениях видно, что волокна коллагена и эластина сформированы вокруг кровеносных сосудов и образуют независимые структурные блоки.
Рис. 2. Влияние IL-1α в составе пептидной композиции Dermatopoietin® на баланс коллагена и эластина в коже
А — изображения дермы на глубине 80 μм (вид кожи сверху), полученные методом двухфотонной лазерной флуоресцентной микроскопии до (день 0) и после (день 28-й) применения плацебо или композиции Dermatopoietin®. Волокна коллагена выделены красным
цветом, волокна эластина — зеленым.
В — распределение коллагена в глубине кожи, полученное этим же методом. Плацебо — кривая синего цвета, Dermatopoietin® — кривая красного цвета.
Рис. 3. Структура распределения коллагена и эластина в дерме после применения IL-1α в составе
пептидной композиции Dermatopoietin®
Изображения дермы на глубинах 50, 70 и 80 μм (вид кожи сверху), полученные методом двухфотонной лазерной флуоресцентной микроскопиипосле 28 дней применения плацебо или композиции Dermatopoietin®. Волокна коллагена выделены красным цветом, волокна эластина — зеленым.
ВЫВОДЫ
Компенсация возрастного дефицита IL-1α в коже достигалась использованием малых доз IL-1α в составе композиции Dermatopoietin®. В результате достоверно улучшена структура кожи путем увеличения биосинтеза коллагена и эластина, а также формирования высокоупорядоченной
структуры дермы. Эти позитивные структурные изменения сопровождались достоверным улучшением механических свойств кожи. Уменьшение характеристических признаков стареющей кожи позволяет говорить об «омолаживающем» эффекте композиции Dermatopoietin®. В целом опыт применения этой композиции свидетельствует о пользе компенсации возрастного дефицита IL-1α для восстановления структуры и функций стареющей кожи.
