Красивая и защищенная кожа. Роль витамина С

Кожа - это многофункциональный орган, самый большой в организме, и его внешний вид обычно отражает здоровье и эффективность лежащих в его основе структур. Он имеет много функций, но его фундаментальная роль заключается в обеспечении защитного интерфейса между внешней средой и тканями человека, обеспечивающего защиту от механических и химических угроз, патогенов, ультрафиолетового излучения и даже дегидратации. Находясь в постоянном контакте с внешней средой, кожа подвергается большему количеству воздействий окружающей среды, чем большинство других наших органов, и именно здесь происходят первые видимые признаки старения.

Кожа состоит из двух основных слоев с совершенно разными базовыми структурами - самый внешний эпидермис и более глубокая дерма. Эпидермис выполняет большинство барьерных функций кожи и состоит преимущественно из клеток, в основном кератиноцитов. Кератиноциты расположены слоями по всему эпидермису; когда эти клетки делятся и пролиферируют вдали от базального слоя, который находится ближе всего к дерме, они начинают дифференцироваться. Этот процесс называется кератинизацией и включает производство специализированных структурных белков, секрецию липидов и образование клеточной оболочки из сшитых белков. При дифференцировке исчезают практически все субклеточные органеллы, в том числе и ядро.  Таким образом, самый верхний слой эпидермиса, который взаимодействует с внешней средой, состоит из уплощенных метаболически «мертвых» клеток (терминально дифференцированных кератиноцитов). Эти клетки запечатываются вместе с богатыми липидами доменами, образуя непроницаемый для воды барьер. Этот слой известен как роговой слой  и выполняет первичную барьерную функцию эпидермиса.

Напротив, нижний слой кожи обеспечивает прочность и эластичность и включает в себя сосудистую, лимфатическую и нейронную системы. Он относительно бесклеточный и состоит в основном из сложных белков внеклеточного матрикса, особенно богат коллагеновыми волокнами, которые составляют ~ 75% сухой массы дермы. Основным типом клеток, присутствующих в дерме, являются фибробласты, которые активно участвуют в синтезе многих компонентов внеклеточного матрикса. Кровеносные сосуды, которые снабжают питательными веществами оба слоя кожи, также присутствуют в дерме. Между двумя основными слоями находится дермально-эпидермальное соединение, специализированная структура базальной мембраны, которая прикрепляет эпидермис к дерме.

Эпидермис является сложной средой для доставки питательных веществ, поскольку в нем отсутствуют кровеносные сосуды, которые обычно доставляют питательные вещества в клетки. Доставка питательных веществ зависит от диффузии из васкуляризированной дермы, и это может быть особенно ограничено для самых внешних слоев эпидермиса. Кроме того, доставка осложняется химической природой этих наружных эпидермальных слоев, в которых между клетками наблюдается небольшое движение внеклеточной жидкости из-за сложной структуры сшивания липидов / белков, образующей кожный барьер. Все это делает вероятным, что пищевые питательные вещества не могут легко достичь клеток в самых внешних слоях эпидермиса, и эти клетки получают небольшую питательную поддержку.

Доставка питательных веществ в эпидермис путем местного применения достаточно затруднено, поскольку роговой слой функционирует как эффективный водный барьер и предотвращает прохождение многих веществ. Хотя некоторые незаряженные и жирорастворимые молекулы могут проходить через поверхностный слой, маловероятно, что питательные вещества, доставляемые путем местного применения, легко проникнут в нижние слои дермы. Поэтому функции дермального слоя лучше всего поддерживаются питательными веществами, доставляемыми через кровоток.

Когда уровень в плазме низок, некоторое количество витамина С может быть доставлено в эпидермальный слой путем местного применения, хотя эффективность этого зависит от состава крема или сыворотки, используемых на коже. Витамин С, как растворимая в воде и заряженная молекула, отталкивается от физического барьера терминально дифференцированных эпидермальных клеток. Только когда уровень pH ниже 4 и витамин С присутствует в виде аскорбиновой кислоты, происходит некоторое проникновение, но приводит ли это к повышению уровня метаболически нарушенного рогового слоя, неизвестно. Большие усилия были направлены на разработку производных аскорбиновой кислоты с целью местного применения. Такие производные должны обеспечивать стабилизацию молекулы от окисления, а также преодолевать значительные проблемы проникновения в кожу. Кроме того, они должны быть превращены в аскорбиновую кислоту in vivo, чтобы быть эффективными. Существует ли единственное решение всех этих проблем, неясно. Добавление фосфатной группы обеспечивает большую стабильность, и эти производные могут превращаться в аскорбиновую кислоту in vivo, хотя и с меньшей скоростью, но они плохо всасываются через кожу. Аскорбил глюкозид также проявляет превосходную стабильность и может проникать, но скорость его превращения in vivo неизвестна. Производные, содержащие липидорастворимые фрагменты, такие как пальмитат, предназначены для оказания помощи при доставке, и хотя повышенное поглощение было продемонстрировано на животных, они не обязательно демонстрируют улучшенную стабильность, и есть некоторые сомнения относительно того, эффективно ли эти производные превращаются в естественных условиях. Недавние исследования показывают, что инкапсуляция в липосферную форму может помочь с транспортом в нижние слои эпидермиса и может привести к увеличению поглощения. Тем не менее, наиболее актуальным вопросом для эффективности местного применения, вероятно, является состояние плазмы индивидуума: если уровни в плазме насыщены, то, по-видимому, местное применение не увеличивает содержание витамина С в коже.

Одним из наиболее убедительных аргументов в пользу жизненно важной роли витамина С в здоровье кожи является связь между дефицитом витамина С и потерей ряда важных функций кожи. В частности, плохое заживление ран (связанное с образованием коллагена), утолщение рогового слоя и подкожное кровотечение (из-за хрупкости и потери морфологии соединительной ткани).

1.Потенциальные функции витамина С в коже

Высокая концентрация витамина С в коже указывает на то, что он обладает рядом важных биологических функций, которые важны для здоровья кожи. Основываясь на том, что мы знаем о функции витамина С, внимание было сосредоточено на образовании коллагена и антиоксидантной защиты. Тем не менее, появляются доказательства для других видов деятельности.

1.1 Продвижение формирования коллагена

Витамин С действует как кофактор для пролиновых и лизиновых гидроксилаз, которые стабилизируют третичную структуру молекулы коллагена, а также способствует экспрессии генов коллагена. В коже образование коллагена осуществляется в основном фибробластами в дерме, что приводит к образованию базальной мембраны и кожного коллагенового матрикса. Помимо стабилизации молекулы коллагена путем гидроксилирования, витамин С также стимулирует выработку мРНК коллагена фибробластами.

1.2 Способность собирать свободные радикалы и избавляться от токсичных окислителей

Витамин С является мощным антиоксидантом, который может нейтрализовать и удалять окислители, которые содержатся в загрязнителях окружающей среды. Эта активность имеет особое значение в эпидермисе, где витамин С сконцентрирован в коже.  Витамин С особенно эффективен при уменьшении окислительного повреждения кожи, когда он используется в сочетании с витамином Е. Это согласуется с его известной функцией регенератора окисленного витамина Е, тем самым эффективно рециркулируя этот важный липидорастворимый поглотитель радикалов и ограничивая окислительное повреждение структур клеточных мембран.

1.3 Торможение меланогенеза

Было показано, что производные витамина С, включая аскорбильное производное фосфата магния, снижают синтез меланина.

1.4 Способность єффективного заживления ран

В дополнение к способности витамина С стимулировать синтез коллагена, есть данные, позволяющие предположить, что витамин С увеличивает пролиферацию и миграцию дермальных фибробластов, жизненно важные для эффективного заживления ран.  Показано, что витамин С стимулирует и ингибирует синтез эластина в культивируемых фибробластах. Синтез гликозаминогликанов как часть формирования внеклеточного матрикса также увеличивается при обработке витамином С , и он также может влиять на экспрессию генов антиоксидантных ферментов, в том числе участвующих в репарации ДНК.  Модуляция экспрессии гена может быть важна для его способности защищать во время воздействия ультрафиолета.

2. Проблемы здоровья кожи и потенциальная защита витамина С

В течение нормальной жизни кожа подвергается ряду проблем, которые могут повлиять на ее структуру, функции и внешний вид, включая:

• Ухудшение вследствие нормального старения, способствующего потере эластичности и образованию морщин.
  
• Воздействие на элементы, приводящее к обесцвечиванию, сухости и ускоренному образованию морщин.
  
• Воздействие окислительных косметических и очищающих средств (краски для волос, мыло, моющие средства, отбеливатели).
  
• Прямая травма, как при ранении, так и при ожоге.
  

2.1 Старение кожи

Как и весь организм человека, кожа подвержена изменениям, вызванным процессом естественного старения. Все слои кожи показывают возрастные изменения в структуре и функциональных возможностях, и, как это происходит в других системах организма, это может привести к повышенной подверженности различным расстройствам и болезням. Кроме того, изменения внешнего вида кожи часто являются первыми видимыми признаками старения, и это может иметь значение для нашего эмоционального и психического благополучия.

Внутреннее старение является медленным процессом, и, в отсутствие влияния окружающей среды, изменения обычно не проявляются до старости, когда очевидны гладкая кожа с мелкими морщинами, бледный тон кожи, пониженная эластичность и иногда преувеличенные мимические морщины. Наблюдается уменьшение толщины дермального слоя , а также уменьшение количества фибробластов и тучных клеток, уменьшение выработки коллагена. В частности, во время внутреннего старения происходит постепенная деградация компонентов внеклеточного матрикса, в частности эластина и коллагена. Потеря эластина приводит к снижению эластичности и способности к отдаче, которая наблюдается при старении кожи.

Сухая кожа очень часто встречается у пожилых людей, в основном из-за потери гликозаминогликанов и сопровождаемого снижения способности поддерживать уровень влажности. Кожно-эпидермальное соединение может также стать уплощенным, теряя площадь поверхности и приводя к повышенной хрупкости кожи, что потенциально может привести к снижению переноса питательных веществ между двумя слоями. В целом, дерма страдает от более значительных возрастных изменений, чем эпидермис.  Антиоксидантная способность, иммунная функция и выработка меланина также могут быть нарушены в состарившейся коже.

2.2 УФ-излучение и фотостарение

Появляется все больше свидетельств того, что наиболее серьезной экологической проблемой для кожи является хроническое воздействие ультрафиолетового излучения солнца или соляриев. Ультрафиолетовое излучение повреждает кожу за счет образования активных форм кислорода, которые могут повредить компоненты внеклеточного матрикса и повлиять как на структуру, так и на функцию клеток. 

Острое воздействие ультрафиолетового излучения на кожу может вызвать солнечный ожог, что приводит к сильному воспалительному ответу, вызывающему характерное покраснение, припухлость и жар. Кроме того, могут иметь место измененная пигментация, подавление иммунитета и повреждение кожного внеклеточного матрикса. Для сравнения, хроническое длительное воздействие ультрафиолетового излучения вызывает преждевременное старение кожи с резким и значительным нарушением структуры кожи и приводит к развитию рака кожи. Наиболее очевидными признаками фотостарения являются морщины, гиперпигментация и заметные изменения эластичности кожи, которые вызывают провисание кожи, при этом кожа также становится бледной и шероховатой с возрастом. Фотостарение кожи чаще всего встречается на лице, груди и верхней поверхности рук.

Как эпидермальный, так и кожный слои кожи подвержены хроническому воздействию ультрафиолета; однако наиболее глубокие изменения происходят во внеклеточном матриксе дермы. Изменения включают в себя значительную потерю коллагеновых фибрилл в дерме, а также специфическую потерю закрепляющих коллаген фибрилл на дермально-эпидермальном соединении. Эластичные волокна по всей дерме также чувствительны к ультрафиолетовому излучению, при этом на сильно фотостаренной коже наблюдается накопление неорганизованных белков эластичных волокон. Действительно, это накопление, называемое «солнечным эластозом», считается определяющей характеристикой сильно фотостаренной кожи. Также имеются свидетельства атрофии или «истощения» эпидермиса во время фотостарения и снижения барьерной функции. Кроме того, эпидермис может стать гиперпигментированным от хронического воздействия ультрафиолета; эти поражения известны как пигментные пятна или пигментные пятна.

Предотвращение воздействия ультрафиолетового излучения является лучшим средством защиты кожи от вредного воздействия фотостарения. Однако избежать этого не всегда возможно, поэтому солнцезащитный крем обычно используется для блокирования или уменьшения количества ультрафиолета, попадающего на кожу. Однако солнцезащитные кремы подвергают кожу воздействию химических веществ, которые могут вызвать другие проблемы, такие как нарушение барьерной функции кожи или воспаление.

3. Витамин С-опосредованная защита кожи

3.1 Воздействие ультрафиолета

Изменения на коже, вызванные воздействием ультрафиолета, имеют много общего с более медленным процессом «естественного» старения, при этом одним из основных отличий является более острое начало. Установлено, что витамин С ограничивает ущерб, вызванный воздействием ультрафиолета  . Защита в первую очередь связана с его антиоксидантной активностью. Ультрафиолетовое излучение истощает содержание витамина С в эпидермисе. Витамин С предотвращает перекисное окисление липидов в культивируемых кератиноцитах после воздействия ультрафиолета, а также защищает кератиноцит от апоптоза и увеличивает выживаемость клеток.

Ряд исследований показал, что добавление витамина С повышает устойчивость кожи к воздействию ультрафиолета. Тем не менее, витамин С в отдельности является минимально эффективным, и в большинстве исследований, показывающих пользу, используется многокомпонентное вмешательство. В частности, существует синергизм между витамином С и витамином Е, причем комбинация является особенно эффективной. Эти результаты указывают на необходимость полного удаления и переработки окислителя, чтобы обеспечить эффективную защиту от ультрафиолетового излучения. Эта комбинация также уменьшает воспаление, вызванное чрезмерным воздействием ультрафиолета.

Также было показано, что местное применение витамина С в сочетании с витамином Е и другими соединениями уменьшает травму от ультрафиолетового излучения, однако «красота изнутри» через питание может быть более эффективной, чем местное применение.

3.2 Сухая кожа

Сухая кожа является распространенным заболеванием, которое обычно возникает у большинства людей на определенном этапе их жизни. Это может произойти в ответ на определенный режим ухода за кожей, болезни, лекарства или из-за изменений температуры, потока воздуха и влажности в окружающей среде. Распространенность сухой кожи также увеличивается с возрастом. Первоначально считалось, что это связано с уменьшением содержания воды или выработки кожного сала в коже, когда мы становимся старше. Однако в настоящее время считается, что это связано с изменениями в процессе кератинизации и содержанием липидов в роговом слое.

Патогенез сухой кожи становится яснее, и были выявлены три способствующих недостатка.

Был выявлен дефицит липидов кожного барьера, керамидов. Эти липиды являются основными межклеточными липидами в роговом слое, составляя от 40 до 50 процентов от общего количества липидов.

Считается, что уменьшение количества веществ, известных как естественный увлажняющий фактор (NMF), вызывает сухость кожи. Эти вещества находятся в роговом слое внутри корнеоцитов, где они связывают воду, позволяя корнеоциту оставаться гидратированным, несмотря на высушивающее воздействие окружающей среды.

Совсем недавно было высказано предположение, что недостаток собственной сети увлажнения кожи в эпидермисе, опосредованный недавно открытыми водными каналами аквапоринов, может сыграть свою роль.

Лечение сухой кожи включает поддержание липидного барьера и компонентов естественного увлажняющего фактора рогового слоя, как правило, путем местного применения, хотя питательная поддержка дермы также может быть полезной.

Потенциал витамина С для предотвращения сухости кожи:

Исследования на клеточных культурах показали, что добавление витамина С усиливает выработку барьерных липидов и вызывает дифференциацию кератиноцитов, и на основании этих наблюдений было высказано предположение, что витамин С может способствовать формированию рогового слоя и тем самым влиять на способность кожи защитить себя от потери воды. 

3.3 Морщины

Морщины образуются во время хронологического старения, и этот процесс заметно ускоряется внешними факторами, такими как воздействие ультрафиолетового излучения или курение. Считается, что образование морщин происходит из-за изменений в нижнем кожном слое кожи, но мало что известно о конкретных молекулярных механизмах, ответственных за это. Считается, что потеря коллагена, разрушение коллагеновых и эластических волокон и изменения дермально-эпидермального соединения могут способствовать этому. Одна из гипотез состоит в том, что ультрафиолетовое излучение индуцирует выработку цитокинов, что запускает экспрессию эластазы фибробластов, вызывая деградацию эластичных волокон, потерю эластичности и последующее образование морщин.

Влияние витамина С на формирование и восстановление морщин:

Появление морщин или тонких линий на коже оказывает существенное влияние на внешний вид и поэтому часто является предметом исследований. Большинство из них использовали местные препараты, обычно содержащие смесь витамина С и других антиоксидантов или природных соединений, с различной эффективностью . Как правило, демонстрация уменьшения морщин в этих исследованиях менее чем убедительна, и технология измерения этих изменений ограничена.

4. Выводы

• Фибробласты кожи имеют абсолютную зависимость от витамина С для синтеза коллагена и для регуляции баланса коллаген / эластин в дерме. Существует достаточно данных in vitro с культивируемыми клетками, демонстрирующими эту зависимость. Кроме того, прием витамина С  улучшает синтез коллагена in vivo.
  
• Кератиноциты кожи обладают способностью накапливать высокие концентрации витамина С, и это в сочетании с витамином Е обеспечивает защиту от ультрафиолетового излучения. 
  
• Анализ кератиноцитов  показал, что витамин С влияет на экспрессию генов антиоксидантных ферментов, организацию и накопление фосфолипидов, а также способствует образованию рогового слоя и дифференцировке эпителия в целом.
  
• Доставка витамина С в кожу путем местного применения остается сложной задачей. Хотя некоторые исследования на людях показали положительный эффект в отношении защиты от ультрафиолетового излучения, наиболее эффективные составы содержат как витамины С и Е, так и средство доставки.
  
• Хорошее здоровье кожи положительно связано с потреблением фруктов и овощей. Активный компонент во фруктах и овощах, ответственный за наблюдаемую пользу, не идентифицирован, и эффект, вероятно, будет многофакторным, хотя статус витамина С тесно связан с потреблением фруктов и овощей.
  
• Признаки старения в коже человека могут быть улучшены с помощью витамина С. Ряд исследований подтверждают это, хотя измерение изменений кожи затруднено. Некоторые исследования включают объективные измерения отложения коллагена и глубины морщин.
  
• Обеспечение кожи витамином С значительно способствует заживлению ран и минимизирует образование рубцов. Это было продемонстрировано в многочисленных клинических исследованиях на людях и животных.