ПРОБИОТИКИ ПРОТИВ ГИПЕРПИГМЕНТАЦИИ: C. АCNES ЗАЩИТИТ ОТ УЛЬТРАФИОЛЕТА?
09.06.2021
Устранение пигментных пятен — непростая эстетическая задача, в том числе потому, что их образование провоцирует ультрафиолетовое излучение, т.е. солнце, от которого не никуда не деться даже при использовании солнцезащитных средств. Однако недавние исследования показали, что некоторые бактерии, населяющие нашу кожу, могут защищать ее негативного действия ультрафиолета. Более того, новая работа, опубликованная в журнале Scientific reports, продемонстрировала, что метаболиты пропионовой кислоты, которую выделяют Cutibacterium acnes, ранее по имени этой кислоты называвшиеся Propionibacterium acnes, может ингибировать УФ-индуцированную гиперпигментацию путем блокады тирозиназы.
Тирозиназа — это основной фермент меланогенеза, процесса образования пигмента меланина. Именно на ее ингибировании основано действие большинства отбеливающих средств. Ранее уже было показано, что регулировать процесс меланогенеза способны и свободные жирные кислоты (в частности, линоленовая кислота), которые образуются в ходе жизнедеятельности микроорганизмов, населяющих нашу кожу. Ацетат, бутират, пропионат и другие короткоцепочечные СЖК могут функционировать как сигнальные молекулы и обладают противовоспалительными свойствами, поддерживают «здоровый» состав микробиома, модулируют деятельность иммунной системы и энергетический обмен. Рецептор к короткоцепочечным СЖК — FFAR2 (также известный как GPR43) присутствует не только в коже и кишечнике, но и во множестве других тканей тканей, таких как костный мозг, селезенка и др., и является многообещающей мишенью для лечения ожирения, колита и некоторых воспалительных состояний. Авторы указанной работы ранее продемонстрировали, что выключение (нокдаун) рецептора FFAR2 in vivo в коже мышей блокирует позитивные эффекты масляной кислоты в снижении раздражения кожи под действием ультрафиолета.
Поскольку в некоторых исследованиях было показано торможение меланогенеза посредством ингибирования тирозиназы ферментационными метаболитами из пробиотических лактобактрий и бактерий Lactobacillus paracasei, авторы решили изучить влияние пропионатов, синтезируемых C. acnes. C. acnes — один из основных жителей микробиома кожи, составляющий более 60% от всех бактерий, ее населяющих, и основной источник пропионовой кислоты на коже. Однако для ее образования нужен субстрат атомов углерода, и если в реальных условиях это в основном себум, то в исследовании ученые использовали PF68 — полимер на основе PEG (~ 20000), представляющий собой стабильный гелевый носитель для противомикробных агентов, повышающий поверхностную растворимость лекарств, и обычно использующийся при лечении инфицированных ран без каких-либо заметных побочных эффектов.
В ходе исследования ученые подтвердили, что C. acnes действительно способны ферментировать PF68 с образованием уксусной, масляной, изомасляной и пропионовой кислоты. Причем количество последней было ожидаемо наибольшей.
Далее они оценили влияние пропионовой кислоты (ПК) на выработку меланина в клетках меланомы B16F10, культивируя последние в среде с 4 мM ПК на протяжении 48 часов и без ПК. Выявлено, что воздействие ПК существенно снижало активность тирозиназы в меланоцитах по сравнению с контрольной группой, не влияя при этом на их пролиферацию клеток. Причем, как показали дальнейшие опыты, влияние пропионатов было в 2 раза более интенсивным, чем ацетатов.
Следующим этапом ученые перенесли C. acnes с PF68 на уши мышей, кожу которых подвергали УФ-воздействию на протяжении 3-х дней. В качестве контроля оценивалось состояние кожи только в присутствии C. acnes или только в присутствии PF68. В итоге в коже, в которую вводились C. acnes и PF68, было зафиксировано существенное снижение ДОПА-положительных меланоцитов (тирозиназа катализирует превращение тирозина в ДОПА, следовательно данные результаты свидетельствуют об ингибировании активности фермента), при том, что в группах моновоздействия их количество существенно возрастало. Аналогичный действию C. acnes + PF68 результат дало обработка кожи ушей животных непосредственно пропионовой кислотой — экспрессия тирозиназы была заметно снижена в клетках, обработанных ПК, по сравнению с контролем. Выключение же рецепторов FFAR2 «отменяло» положительные эффекты как ПК, так и комплекса C. acnes с PF68.
Кроме того, исследование также подтвердило, что ПК является отличным противомикробным агентом, не влияющим на рост его родительских бактерий C. acnes, т.е. не нарушающим баланс микробиома кожи.
Данная работа открывает существенные перспективы для использования как пробиотиков с субстратом углерода, так и самой по себе пропионовой кислоты в качестве средства, предотвращающего пигментацию после воздействия ультрафиолета и поддерживающего естественный баланс микробиома. Это особенно актуально с учетом того, что существует большое количество вопросов к безопасности химических солнцезащитных фильтров. Как C. acnes, так и пропионовая кислота являются естественными для кожи, никаких нежелательных явлений от испытуемых агентов в ходе исследования зафиксировано не было. Поскольку использование живых микроорганизмов в косметике строго регулируется, стимулирование их положительных эффектов с помощью ферментированных метаболитов живых пробиотических бактерий является очень перспективным направлением. Кроме того, PF68, который по сути является пребиотиком, также может быть адъювантом для снижения эффективных доз лекарственных реагентов и улучшения растворимости плохо растворимых в воде лекарственных средств. Надеемся, это направление получит развитие и вскоре мы увидим новые эффективные и безопасные косметические продукты.
Источник:
Kao H.J., Wang Y.H., Keshari S. et al. Propionic acid produced by Cutibacterium acnes fermentation ameliorates ultraviolet B-induced melanin synthesis. Sci Rep 2021; 11: 11980.
