Carotenoizii pielii ca substanțe markere pentru nutriție și stres - Medicină cosmetică
Jürgen Lademann
Carotenoizii pielii ca substanțe markere pentru nutriție și stres
Carotenoizi cutanati ca substante marker pentru nutritie si stres
Cuvinte cheie
Cuvinte cheie
rezumat
Studiile privind interacțiunea dintre antioxidanți și radicalii liberi din piele sunt o condiție prealabilă importantă pentru dezvoltarea strategiilor împotriva îmbătrânirii premature a pielii. Acest articol abordează cercetările pe această temă efectuate la Centrul de Fiziologie Cutanată Experimentală și Aplicată a Charitului. - Universit.tsmedizin Berlin.
rezumat
Investigațiile privind interacțiunea antioxidanților și a radicalilor liberi din piele reprezintă o bază importantă pentru dezvoltarea strategiilor de prevenire a îmbătrânirii pielii. Studiile care au fost efectuate în zona fiziologiei pielii la Charité sunt descrise în acest articol.
introducere
Dorința de a avea o piele tânără până la bătrânețe este la fel de veche ca umanitatea. Uleiurile erau deja folosite în Egiptul antic pentru a îngriji pielea și a o proteja de uscare.
O cauză importantă a îmbătrânirii pielii este influența radiației solare, care generează radicali liberi în piele [1–3]. Un alt aspect este predispoziția genetică pe care o avem [4].
Antioxidanții formează un important sistem de protecție în organismul uman împotriva efectelor dăunătoare ale radicalilor liberi [5-7]. În concentrații scăzute, acești radicali liberi sunt importanți pentru controlul proceselor de semnalizare. În concentrații mari, acestea afectează celulele și componentele celulare [8]. Poate rezulta îmbătrânirea pielii, imunosupresia și chiar cancerul de piele [9-11]. Antioxidanții din pielea umană includ vitamine, carotenoizi și unele enzime. Majoritatea acestor antioxidanți nu se pot forma în corpul uman, ci trebuie alimentați cu alimente, în special sub formă de fructe și legume. Antioxidanții formează lanțuri de protecție în pielea umană. Aceasta înseamnă că lucrează împreună împotriva efectelor radicalilor liberi. Dacă este posibilă detectarea uneia dintre aceste substanțe, se obțin informații despre întregul potențial antioxidant al pielii umane, chiar dacă există diferențe în ceea ce privește cinetica, acumularea și degradarea. Carotenoizii reprezintă z. B. reprezintă astfel de substanțe markere pentru întregul potențial antioxidant al pielii umane [12, 13].
În trecut, a fost dificil să se măsoare antioxidanții, și mai ales carotenoizii, în piele. Aici, trebuiau prelevate probe de țesut sau probe de sânge, care au fost apoi analizate utilizând cromatografie lichidă de înaltă presiune (HPLC) sau spectroscopie de masă (MS). Acestea sunt proceduri invazive. În plus, nu este posibil să se analizeze o probă luată a doua oară în timpul măsurătorilor cinetice.
De aproximativ zece ani a fost posibilă detectarea carotenoidelor neinvaziv în piele cu ajutorul spectroscopiei de rezonanță Raman [14, 15], dar și cu spectroscopia de remisie [16]. Ambele sisteme au fost calibrate și prezintă valori măsurate identice. Măsurătorile durează doar câteva secunde. Astăzi, sistemele de măsurare miniaturizate cu dimensiuni similare unui mouse de computer sunt disponibile pentru spectroscopie de remisiune.
În departamentul de fiziologie a pielii din cadrul Departamentului de Dermatologie, Venereologie și Alergologie de la Charité - Universitätsmedizin Berlin, a fost dezvoltat un spectrometru Raman cu ajutorul căruia este posibilă detectarea selectivă și extrem de sensibilă a beta-carotenului și licopenului în pielea umană. Acest sistem de măsurare este prezentat în Figura 1 din stânga, în timp ce figura din dreapta arată un scaner de piele miniaturizat de la biozoom services GmbH, care utilizează măsurători de reflectanță pentru a determina concentrația de carotenoizi în piele.
Fig. 1: Fotografie a spectrometrului de rezonanță Raman (deasupra) și un scaner de piele pentru determinarea carotenoizilor din pielea umană (dedesubt).
Cinetica concentrației carotenoide a subiecților în decurs de un an
Fig. 2: Spectrul de acțiune al formării radicalilor liberi în domeniul spectral al radiației solare [3].
Factori care influențează potențialul antioxidant
În studiul de un an, care a fost realizat pe subiecți din departamentul de fiziologie a pielii, nu s-a influențat stilul de viață sau comportamentul de stres. În alte studii, parametrii care s-au dovedit a fi semnificativi în studiul de un an, cum ar fi B. Radiațiile UV, consumul de alcool și radiațiile infraroșii sunt utilizate pentru a examina influența lor asupra potențialului antioxidant al pielii.
Acest al doilea studiu a arătat că vodca sau bacardi în cantitatea consumată de obicei la sărbători (1 ml de etanol per kilogram de greutate corporală) reduc semnificativ potențialul antioxidant [18]. După doar 30 de minute, există o scădere foarte puternică a potențialului antioxidant și sunt necesare 4 zile de nutriție sănătoasă pentru a atinge din nou valorile inițiale.
Ca parte a acestui studiu, a fost măsurată nu numai potențialul antioxidant, ci și doza minimă de eritem (MED) a subiecților testați. Doza minimă de eritem este doza de radiații ultraviolete (UV) necesară pentru a provoca arsuri solare pe piele. Cu ajutorul unui tester de eritem, aceste teste au fost efectuate la începutul studiului, când potențialul antioxidant era la un nivel ridicat. O măsurare MED a fost efectuată după consumul de alcool, când potențialul antioxidant sa scufundat la minimum [18]. S-a demonstrat că persoanele testate cu un potențial antioxidant redus au ars de soare mult mai repede decât cu un sistem de protecție antioxidant intact.
Interesant este faptul că efectul alcoolului asupra potențialului antioxidant ar putea fi redus atunci când vodca sau bacardi au fost băute cu suc de portocale [18]. Aici există, evident, o interacțiune a antioxidanților din sucul de portocale cu radicalii liberi care apar atunci când se consumă alcool, astfel încât potențialul antioxidant al pielii este doar ușor redus [18].
După cum se știe din literatură, radiațiile UV conduc la o reducere a potențialului antioxidant al pielii [19]. Acest efect a fost demonstrat și în studiile efectuate la Charité [20]. În plus, s-a demonstrat că radiația infraroșie duce la formarea de radicali liberi în piele [21]. Acest rezultat este foarte surprinzător, deoarece energia fotonilor în infraroșu nu este suficientă pentru formarea radicalilor. Rezultatele obținute cu ajutorul spectroscopiei Raman de rezonanță ar putea fi, totuși, confirmate prin măsurători de rezonanță a spinului electronic (ESR) [22, 23]. Cu măsurători de rezonanță a spinului de electroni, este posibilă analiza directă a formării radicalilor liberi în țesutul uman în condiții in vivo.
Radicali liberi și protecție solară
Faptul că în infraroșu, și așa cum s-a putut demonstra ulterior, și în raza vizibilă, radicalii liberi sunt generați de radiația solară, a fost confirmat în 2009 de Zastrow și colab. [3, 21], care a determinat spectrul de acțiune al radicalilor liberi în domeniul spectral al radiației solare (Fig. 2). S-a dovedit că aproximativ 50% din radicalii liberi se formează în domeniul UV și celelalte aproximativ 50% în domeniul spectral vizibil și infraroșu [21]. Cu toate acestea, deoarece cremele de protecție solară conțin doar filtre UV, adică protejează împotriva arsurilor solare din gama UV, aceasta înseamnă că aceste persoane rămân la soare mult mai mult timp fără a se arde [24]. Cu toate acestea, în acest timp, doza lor de lumină vizibilă și infraroșie crește dramatic, ceea ce duce la concentrații radicale ridicate.
Pentru toate cele patru creme solare investigate, protecția împotriva efectelor nocive ale radiației solare atât în spectrul vizibil cât și în spectrul infraroșu a fost dovedită pe lângă protecția UV.
Radicali liberi și îmbătrânirea pielii
Cu metoda de măsurare a rezonanței Raman disponibilă în domeniul fiziologiei pielii, până acum au fost analizate câteva mii de persoane testate. A arătat că persoanele cu concentrații mari de carotenoizi în piele par mai tinere pentru vârsta lor. Acest sentiment subiectiv ar trebui confirmat printr-un studiu obiectiv. Aici, persoanele testate cu vârsta de aproximativ 50 de ani au fost examinate în ceea ce privește îmbătrânirea pielii și potențialul lor antioxidant [29].
Potențialul antioxidant al subiecților a fost măsurat pe pielea expusă la lumină a frunții. În plus, starea pielii a fost determinată în același punct. Cu ajutorul dispozitivului de măsurare a profilometriei de suprafață Primos (GMF Messtechnik, Teltow) a fost posibilă măsurarea rugozității pielii, i. H. determinați densitatea și adâncimea pliurilor sub forma unei măsuri. O comparație a acestei rugozități a pielii cu concentrația de antioxidanți din pielea umană a arătat că persoanele cu o concentrație ridicată de antioxidanți au o rugozitate a pielii semnificativ mai mică decât persoanele cu o concentrație mică sau inexistentă de antioxidanți [29].
Aceste rezultate arată clar că un stil de viață sănătos cu consum de fructe și legume este cea mai bună prevenire împotriva îmbătrânirii pielii. Ca rezultat al acestui studiu, mulți dintre subiecții care au avut un nivel scăzut de antioxidanți au decis să-și schimbe dieta și comportamentul de stres. Dacă subiecții testați iau această decizie la vârsta de 50 de ani, este o condiție prealabilă bună pentru reducerea îmbătrânirii pielii în următoarele decenii. Din păcate, însă, nu este posibil să te mănânci din nou „tânăr”.
Prin urmare, s-a decis efectuarea unor astfel de studii asupra adolescenților al căror comportament nutrițional și stres poate fi influențat înainte de apariția primelor riduri.
Dezvoltarea unui mod de viață conștient la școlari sub măsurători de biofeedback În acest caz, examinările nu au fost efectuate cu spectrometrul de rezonanță Raman, ci cu scanerul de piele de la biozoom services GmbH. Scannerul de piele are dimensiunea unui mouse de computer și, prin urmare, ar putea fi utilizat cu mare succes în prezentul studiu pe 50 de școlari care se pregăteau pentru diploma lor tehnică în domeniul nutriției și tehnologiei biologiei. Studiul [30] a fost realizat pe parcursul a două luni, studenților li s-a cerut să își mențină stilul de viață obișnuit în prima lună. Au fost măsurate, dar valorile măsurate nu le-au fost comunicate. În a doua lună, li s-a cerut să-și schimbe semnificativ stresul și obiceiurile alimentare. Au fost instruiți într-o sesiune de informare, li s-a oferit un prânz sănătos în cantina școlii și li s-a cerut să mănânce fructe și legume la micul dejun. În această lună, studenții au obținut citirile imediat după măsurare.
În mod surprinzător, concentrațiile de antioxidanți măsurați în pielea elevilor erau deja foarte mari în prima lună. Elevii erau conștienți de măsurători și încercau să-și îmbunătățească stilul de viață, chiar dacă nu cunoșteau valorile. În a doua lună, concentrațiile de carotenoizi din piele au crescut din nou semnificativ, ceea ce a arătat că o dietă sănătoasă este foarte importantă, dar o serie de procese de stres - cum ar fi boala sau anxietatea testată - pot reduce din nou potențialul antioxidant [30].
Deși studenții au privit inițial aceste studii ca pe un joc, totuși au încercat să-și crească potențialul antioxidant. Schimbul de valori din pauza de masă a creat o dinamică de grup în care toată lumea a încercat să găsească cele mai bune valori. După câteva săptămâni, subiecții au observat că se simt mai eficienți decât la începutul anchetei. La sfârșitul studiului, elevii au fost întrebați despre experiențele lor din studiu. Aproape toți au subliniat că, deși cu greu au ținut seama de sfaturile părinților și ale profesorilor cu privire la stilul de viață, iau în serios biofeedback-ul cu propriul corp și sunt dispuși să tragă concluzii din acesta.
La șase luni de la sfârșitul studiului, antioxidanții din piele au fost determinați din nou - neanunțați pentru studenți - întrebând dacă îmbunătățirea semnificativă a dietei și comportamentul de stres în a doua lună a fost un efect de durată sau dacă acest efect a fost a fost cauzată doar de măsurarea regulată a antioxidanților [30]. Această măsurătoare a arătat rapid că studenții au avut în continuare valori foarte mari chiar și după șase luni, în unele cazuri valori chiar mai mari decât după a doua lună. Aproape toți elevii și-au îmbunătățit semnificativ comportamentul alimentar și de stres și au încercat să-i mențină după studiu. Aceste rezultate au fost atât de surprinzător de pozitive, încât astfel de măsurători ar trebui integrate în lecțiile obișnuite, pentru a permite tuturor elevilor să își dezvolte pozitiv comportamentul nutrițional și stresant.
Antioxidanți și aplicații clinice
Măsurarea antioxidanților din pielea umană nu este doar de mare interes în domeniul cosmeticelor și al sănătății, dar astfel de examinări sunt utilizate și în clinici. Aceasta vă privește. A. prevenirea efectelor secundare cutanate la pacienții care primesc chimioterapie, precum și măsuri de însoțire a terapiei în psoriazis și dermatită atopică [31].
În cele din urmă, vor fi prezentate rezultatele obținute cu aceste măsurători la femeile gravide și nou-născuții. Scopul studiului a fost de a clarifica modul în care potențialul antioxidant al organismului se schimbă în timpul sarcinii folosind exemplul pielii și dacă copiii mamelor cu un potențial antioxidant ridicat au, de asemenea, concentrații mari de antioxidanți [32]. Aceste examinări au fost din nou efectuate cu scanerul de piele de la biozoom services GmbH.
Mamele au fost măsurate în a 39-a săptămână de sarcină, la debutul travaliului și în prima și a cincea zi după nașterea copilului. S-a constatat că toate mamele au un potențial antioxidant ridicat, deoarece au luat suplimente alimentare în timpul sarcinii. Cu toate acestea, în ultimele zile înainte de naștere, a existat o scădere foarte puternică a antioxidanților la femeile gravide. Această scădere accentuată poate fi utilizată în viitor pentru a prezice foarte precis data scadenței copilului. Nou-născuții au prezentat un potențial antioxidant foarte ridicat imediat după naștere, care a fost de două ori (sau chiar de patru ori) mai mare decât potențialul mamelor lor [32]. Această concentrație ridicată de antioxidanți scade apoi foarte repede, ceea ce indică situația stresantă a nou-născutului în mediul necunoscut după naștere. Această scădere bruscă a fost compensată doar de aportul de lapte matern. Evident, în ultimele zile înainte de nașterea mamei, copilul retrage încă cantități semnificative de antioxidanți pentru a atinge aceste niveluri foarte ridicate la naștere.
Rezultate/discuții
În ultimii ani a existat o dezvoltare foarte pozitivă în furnizarea de sisteme de măsurare pentru determinarea potențialului antioxidant al pielii umane. În timp ce primele investigații în zona fiziologiei pielii la Charité au fost încă efectuate cu un spectrometru Raman cu rezonanță mare, există acum sisteme mici, la îndemână, cu care este posibil să se determine potențialul antioxidant al pielii neinvaziv. Aceste sisteme sunt utilizate atât în sectoarele cosmetice, cât și în cele ale sănătății, dar sunt utilizate și pentru examinări clinice. Concentrația de antioxidanți din pielea umană este întotdeauna rezultatul comportamentului nutrițional și al stresului subiecților.
În timp ce comportamentul nutrițional poate fi planificat și evaluat individual fără a fi nevoie de măsurarea antioxidanților din piele, evaluarea influenței proceselor de stres asupra organismului nostru este dificilă pentru indivizi. Studiile efectuate arată că există o schimbare a comportamentului nutrițional și de stres la subiecții testați ca urmare a acestor măsurători, care este extrem de durabilă.
Deși există multe strategii și recomandări disponibile pentru aplicarea unei diete sănătoase, există puține măsuri care vizează gestionarea stresului. În plus, nu a existat niciun parametru obiectiv care să ilustreze succesul unei strategii de gestionare a stresului sau a unei modificări a dietei care ar putea fi utilizată continuu și în general. Acesta este centrul dezvoltărilor viitoare, care sunt strâns legate de determinarea antioxidanților din pielea umană.
Adresa de corespondenta
Prof. Dr. Dr.-Ing. Jürgen Lademann
Charité - University Medicine Berlin
Departamentul de Dermatologie, Venereologie și Alergologie
Departamentul de fiziologie a pielii
Charitéplatz 1
D-10117 Berlin
Conflict de interese
Dorim să mulțumim biozoom services GmbH pentru furnizarea tehnologiei de măsurare și Universității pentru femei și policlinică de la Klinikum Südstadt Rostock pentru sprijinirea cercetării privind analiza potențialului antioxidant al femeilor însărcinate și al nou-născuților.