Патогенетические аспекты использования основных методов эстетической медицины при инволюционных изменениях кожи | Потекаев Н.Н., Борзых О.Б., Карпова Е.И., Петрова М.М., Шнайдер Н.А., Демина О.М., Затолокина М.А.

Введение

Здоровье кожи и ее красота считаются одними из основных факторов, отражающих общее благополучие и восприятие здоровья у людей [1]. Качество кожи при этом влияет на эмоциональное здоровье, качество жизни, самовосприятие и взаимодействие с другими людьми [2]. Именно поэтому вопросы старения кожи и стратегии по борьбе со старением всегда остаются актуальными. Старение кожи — это многофакторный процесс, характеризующийся нарушением тканевого и клеточного гомеостаза, потерей протеостаза, повышенным окислением белка, снижением иммунных возможностей для устранения старения, нарушением репарации ДНК и др. [3]. Механизмы старения кожи запускаются с момента рождения, при этом одновременно реализуются два процесса старения: внутреннее и внешнее. В результате внутреннего старения кожа становится тонкой, сухой, с мелкими морщинами, отмечается ее постепенная атрофия. Результат внешнего старения — грубые морщины, пигментация, телеангиоэктазии, потеря эластичности кожи, дряблость и грубость, что придает коже текстурированный внешний вид [4].

В эстетической косметологии существует множество методов коррекции инволюционных изменений кожи лица, но все ли методы основаны на патогенетических принципах противостояния старению кожи? Цель обзора: осветить основные методы коррекции возрастных изменений кожи с точки зрения патогенетических механизмов, с акцентом на наиболее популярные инъекционные методики, направленные на омоложение кожи.

Патогенетические механизмы старения

При старении происходят фенотипические изменения в клетках кожи, а также структурные и функциональные изменения в компонентах внеклеточного матрикса, таких как коллагены, фибриллины, эластин и протеогликаны, необходимые для обеспечения прочности на растяжение, эластичности и увлажнения кожи. В дерме снижается количество фибробластов, тучных клеток, происходит разрежение коллагеновых и эластических волокон. При биологическом старении уменьшается выработка проколлагена I типа, в результате происходит относительное повышение количества волокон коллагена III типа. При этом в молодой коже волокна коллагена плотно упакованы и упорядочены, а в состарившейся коже — фрагментированы и неравномерно распределены [5]. Также нарушается функционирование микроциркуляторного русла (эндотелиальная дисфункция как следствие снижения способности к ангиогенезу, аномальной экспрессии молекул адгезии и нарушения сосудорасширяющей функции).

При фотостарении уменьшение содержания коллагена I типа связано в первую очередь с повышением его деградации различными протеазами, которое так же, как и при биологическом старении, сопровождается увеличением относительного количества коллагена III типа [3]. Появление первых морщин связано с ослаблением связи между дермой и эпидермисом вследствие уменьшения выработки коллагена VII типа в дермо-эпидермальном соединении под действием УФ. Также характерным явлением является солнечный эластоз — накопление аномальной эластической ткани в дерме. УФ-облучение повышает экспрессию эластина и увеличение эластолиза, в результате происходит усиленное отложение укороченных эластических волокон [6].

Повышение ригидности (плотности) кожи отчасти может быть связано с тем, что сначала разрушаются самые тонкие коллагеновые волокна с сохранением толстых коллагеновых волокон в глубокой дерме, что обусловливает снижение сопротивления кожи на поверхности [3]. Возрастное изменение коллагеновой сети приводит к тому, что для фибробластов уменьшается количество участков адгезии, в результате снижаются механотрансдукция и преднатяженность фибробластов, все это ведет к снижению синтетической активности фибробластов и повышению выработки матриксных металлопротеаз (ММП-1, 2, 3, 9, 10, 11, 13, 17, 26, 27) [7]. Также не стоит забывать, что с возрастом происходит качественное изменение гликозаминогликанов (ГАГ) в коже, в результате чего нарушается связка коллагеновые волокна — ГАГ, волокнистый и клеточный компоненты кожи теряют свою опору, нарушается скольжение коллагеновых волокон относительно друг друга и снижается способность удерживать связанную влагу [5].

Возрастное уменьшение толщины подкожно-жировой клетчатки (ПЖК) еще больше способствует образованию морщин и провисанию стареющей кожи. Связано это с нарушением механических взаимоотношений эпидермис — дерма — ПЖК [8]. Механическое натяжение слоя эпидермиса и слоя ПЖК ослабевает с возрастом, а ригидность (жесткость) сетчатого слоя дермы повышается при неизмененной жесткости или ослабевании сосочкового слоя кожи, также происходит нарушение контактов эпидермис — дерма и дерма — ПЖК, в результате этих процессов происходит провисание кожи и формирование морщин. Уменьшение толщины ПЖК наблюдается и при биологическом старении, и при фотостарении [9].

Резюмируя, можно отметить основные патогенетические моменты старения кожи:

качественное и количественное изменение коллагеновых волокон (снижение общего количества, относительное увеличение коллагена III типа, относительное увеличение толстых и ригидных волокон коллагена I типа, нарушение пространственной ориентации волокон);

изменение качества и количества эластических волокон (уменьшение при биологическом старении, накопление измененных волокон при фотостарении);

качественное изменение ГАГ (с нарушением свойств внеклеточного матрикса (ВКМ) кожи и движения коллагеновых волокон);

изменение формы фибробластов — нарушение преднатяженности и уменьшение участков адгезии (что ведет к снижению синтетической активности фибробластов);

повышение общей ригидности (жесткости) сетчатой дермы (с нарушением механического взаимоотношения эпидермис — дерма — ПЖК);

уменьшение толщины ПЖК (в результате происходит нарушение механического взаимоотношения слоев эпидермис — дерма — ПЖК, а также истощение запасов мезенхимальных стволовых клеток).

Общие принципы коррекции возрастных изменений кожи

Основной механизм действия всех методов коррекции инволюционных изменений кожи — стимуляция регенерационной способности кожи. Это проводится не только с целью непосредственно омоложения кожи, но и с целью подготовки кожи перед хирургическими и агрессивными манипуляциями [10]. В настоящее время существует огромное количество методов, препаратов, подходов, которые используют при коррекции возрастных изменений кожи, некоторые из методик и препаратов представлены в таблице.

Все методики, существующие в настоящее время на рынке, направлены на прямую или косвенную стимуляцию синтетической способности фибробластов, а значит, и на улучшение качества кожи, ее омоложение. Так, витамины, минералы, гидролизаты белков (в том числе коллагена) повышают доступность субстратов для синтеза новых волокон, антиоксиданты предотвращают разрушение тканей свободными радикалами [11, 12]. Применение антиоксидантов при старении уменьшает его признаки за счет нейтрализации АФК (активизирующих путь МАРК и увеличивающих выработку ММП) [13, 14]. Однако важно редуцировать исключительно избыток оксидантной активности, так как окислители в организме выполняют физиологическую функцию. Поэтому антиоксидантная терапия, в том числе при старении, должна снижать уровень АФК только до уровня здоровых клеток [15]. Другие компоненты влияют на сигнальные пути, стимулируя синтез коллагена и других компонентов ВКМ кожи или подавляя экспрессию ММП. Так, местное применение ретиноидов (третионина) ингибирует АР-1, подавляя экспрессию ММП, предотвращая деградацию коллагена. В дерме при применении третионина происходит увеличение экспрессии проколлагена I и III типов, ретикулярных волокон, тропоэластина, фибриллина 1 и ГАГ [16].

После воздействия УФ-облучения возможно применение противовоспалительных компонентов, в некоторых исследованиях оно приводило к восстановлению уровня проколлагена. В качестве противовоспалительных компонентов могут быть использованы витамины А, С, D и Е, зеленый чай и др. [17, 18]. Пептиды, матрикины, являясь фрагментами матриксных белков, имеют широкий спектр биологической активности, связанной с модуляцией внеклеточного матрикса [10]. Аппаратные методики оказывают физическое воздействие на дерму с целью стимуляции коллагенообразования. Ботулинический токсин типа А, препараты для контурной пластики, нити чаще используются с целью коррекции отдельных эстетических дефектов (морщины, потеря объема), но в некоторых случаях имеют и косвенное влияние на омоложение кожи [19].

В последние годы набирает популярность метод внутрикожных инъекций плазмы или плазмы, обогащенной тромбоцитами (PRP) [20]. Метод основан на том, что при дегрануляции тромбоцитов высвобождаются факторы роста и цитокины (тромбоцитарный фактор роста, TGF-β, фактор роста фибробластов и др.), вследствие этого активируются фибробласты, повышается уровень проколлагена [21]. В результате применения плазмы происходит уменьшение выраженности признаков старения: выравнивание цвета кожи, ее увлажнение, смягчение текстуры, уменьшение выраженности мелких морщин [22]. После применения плазмы повышается регенераторный потенциал кожи, что может быть использовано при некоторых дерматологических заболеваниях, а также для восстановления после агрессивных процедур.

Кроме использования стандартных методов с целью омоложения кожи и улучшения ее качества могут также применяться диетотерапия (с целью ограничения поступления излишних углеводов) и гормонозаместительная терапия в пред- и менопаузе. В настоящее время, кроме классических методов, появляются новые методы омоложения, включающие механическое репрограммирование и редифференцировку фибробластов, эпигенетическое регулирование омоложения кожи, модификация теломер [23, 24].

Резюмируя, можно выделить основные патогенетические аспекты применения современных методик омоложения кожи:

стимуляция синтетической активности фибробластов (через рецепторы и сигнальные пути или физическим воздействием);

ингибирование действия или экспрессии ММП;

нейтрализация АФК (с целью уменьшения разрушения внеклеточного матрикса кожи);

доставка субстратов, необходимых для синтеза компонентов ВКМ кожи (аминокислоты, витамины, минералы).

Среди разнообразных подходов и методик, направленных на омоложение и улучшение качества кожи, важное место занимают процедуры инъекционного введения гиалуроновой кислоты и коллагена, а также применение коллагеностимуляторов на основе полуперманентных наполнителей. На этих двух методах мы остановимся чуть подробнее.

Гиалуроновая кислота и коллаген

Целью биоревитализации является увеличение биосинтетической способности фибробластов путем восстановления оптимальной физиологической среды, повышение активности клеток, увлажнение и синтез коллагена, эластина и гиалуроновой кислоты (ГК). Изначально в препаратах для биоревитализации использовалась только нативная (неретикулированная) ГК, но современные препараты наряду с нативной ГК могут дополнительно содержать различные биосовместимые биологически активные компоненты (витамины, минералы, питательные вещества, гормоны, факторы роста, аминокислоты, аутологичные культивируемые фибробласты, гомеопатические препараты и др.). Чуть позже препаратов с нативной ГК появились биоревитализанты на основе сшитой или частично сшитой ГК и на основе коллагена.

Гиалуроновая кислота за счет рецепторного воздействия участвует в качестве регулятора клеточной пролиферации и передвижения, обеспечивает гидратацию кожи и активацию фибробластов, а высокомолекулярная ГК имеет также антиоксидантные и противовоспалительные свойства [25]. Внутрикожное применение ГК может стимулировать фибробласты к экспрессии коллагена I типа, ингибитора ММП, снижение ММП-1, участвовать в заживлении ран, модуляции воспалительных клеток, во взаимодействии с протеогликанами ВКМ и удалении свободных радикалов. Именно поэтому ГК является «золотым стандартом» омоложения [1]. При исследовании in vitro на культуре фибробластов инкубация с препаратом ГК вызывала повышение жизнеспособности фибробластов, увеличение экспрессии генов коллагена I типа и эластина [26]. В результате применения ГК повышается упругость и эластичность кожи, улучшается ее цвет [27]. Добавление биологически активных компонентов в состав биоревитализантов повышает эффективность препаратов за счет описанных ранее свойств: повышения доступности субстратов для синтеза компонентов ВКМ, активизации сигнальных путей и других действий.

При использовании препаратов с ретикулированной ГК фибробласты приобретали более вытянутую форму и более активный фенотип. При этом стимулируется выработка коллагенов I и III типов, увеличивается уровень проколлагенов, ингибиторов ММП. Уровни проколлагенов оставались повышенными через 3 и 6 мес. после инъекций [28]. Кроме повышения уровня коллагена I и III типов в одном из исследований было показано увеличение экспрессии коллагена IV типа, эластина и интегринов в ответ на инкубацию фибробластов с ГК (ретикулированной и неретикулированной) [29]. Кроме того, в исследовании in vivo отмечено повышение гидратации кожи, уровня ГК, а также экспрессии генов, отвечающих за синтез ГК [30].

Отдельной категорией препаратов для омоложения являются препараты на основе коллагена. У коллагена есть уникальное свойство — способность к самоорганизации в волокна, что создает естественную опору клеток и остального ВКМ [25]. В такой среде повышается количество возможных мест для прикрепления фибробластов. В результате фибробласты приобретают более вытянутую форму (более молодой фенотип). Так, в работе [31] было показано, что суспензия микронизированного коллагена I типа оказывает стимулирующее влияние на нормальную клеточную линию фибробластов, в частности индуцировалось повышение уровней коллагена I и III типов, параллельно со сверхэкспрессией важнейших белков, участвующих в биосинтезе, созревании, секреции коллагена: пролил-4-гидроксилазы и белка теплового шока. Последний способствует стабильности трехмерной спирали проколлагена, ускоряя образование его тройной спирали и способствуя секреции коллагена [31]. Также происходит увеличение экспрессии a-гладкомышечного актина (a-SMA), дополнительно было отмечено растяжение плазматической мембраны фибробластов и образование внеклеточных пузырьков — свидетельство способности индуцировать миодифференцировку фибробластов [32]. При взаимодействии миофибробластов с коллагеновым матриксом развивается изометрическое напряжение, достигающее высокого уровня, и в миофибробластах стимулируются отдельные актиновые стресс-волокна, чему способствует межклеточный контакт [33]. Коллаген, введенный в культуру фибробластов, способен образовывать волокна, к которым могут прилипать фибробласты, создавая натяжение [34]. Взаимодействие между фибробластами и коллагеном может быть опосредовано рецепторами интегринового и/или дискоидного домена, которые служат механолинками, что приводит к активации сигнальных путей, участвующих в активации клеток, пролиферации, индукции ММП-1, -2, -3, -13, -14 и неосинтезе коллагена [35]. Таким образом, коллагеновые комплексы стимулируют пролиферацию и синтетическую активность фибробластов и ингибируют гибель клеток [36].

Ярким примером коллагеновых препаратов является линия препаратов COLLOST^®. Препарат произведен на основе бычьего коллагена и имеет несколько вариантов исполнения. Классический препарат — гель КОЛЛОСТ^® 7% и 15% представляет собой гидрогель на основе фибрилл коллагена. Дисперсия волокнистых биомиметических частиц коллагена, полученных по технологии MICRONONIC^®, в препаратах COLLOST^® micro и COLLOST^® intense воспроизводит структуру внеклеточного матрикса, механически и биофизически активирует фибробласты. Микронизированный препарат COLLOST^® micro (представляющий собой микронизированный порошок) приобретает свою структуру коллагеновой сети после восстановления физиологическим раствором. COLLOST^® filler представляет собой плотную дисперсию переплетающихся волокнистых частиц коллагена, стабилизированных по технологии CarboSafeCross^®. При гиподермальном введении COLLOST^® filler наряду с укреплением кожи дает эффект наполнения, а по мере медленного рассасывания частицы филлера замещаются аутологичным коллагеном. Так, при гистологическом исследовании после имплантации COLLOST^® filler на сроке 1 мес. была отмечена новообразованная соединительная ткань, проникающая в периферические участки введенного препарата и оплетающая его волокна. Процесс образования соединительной ткани также наблюдался в динамике исследования (3, 6 и 12 мес.), он сопровождался сокращением количества микрочастиц материала [37]. Это свидетельствует о биодеградации материала с замещением микрочастиц новообразованной соединительной тканью.

Резюмируя, можно отметить следующие патогенетические эффекты применения препаратов на основе ГК и коллагена:

создание оптимальной физиологической среды и доставка необходимых для синтеза ВКМ кожи компонентов;

ингибирование действия или экспрессии ММП-1, -2, -3, -13, -14;

повышение синтеза разных компонентов ВКМ кожи, включая коллаген I, III, IV типов, эластин, интегрины, пролил-4-гидроксилазу и белок теплового шока;

снижение воспалительной реакции, оксидантной активности;

возврат фибробластов к синтетически и пролиферативно активной форме (ретикулированная ГК и коллаген).

Препараты на основе гидроксиапатита кальция, поликапролактона и полимолочной кислоты

В качестве коллагеностимуляторов используются полуперманентные наполнители, которые инъецируются субдермально. Наиболее популярными коллагеностимуляторами в настоящее время являются гидроксиапатит кальция, поликапролактон, полимолочная кислота (PLLA). Поликапролактон и гидроксиапатит кальция имеют схожий механизм действия: эффект наполнения тканей и формирование неоколлагенеза вокруг частиц. При гистологическом исследовании вокруг частиц обнаруживаются множественные фагоциты, макрофаги, моноциты и эозинофилы, новообразованные капилляры, новообразованные коллагеновые и эластические волокна. В результате происходит утолщение дермы, улучшение текстуры кожи [38–40]. Гистологические данные показывают, что после инъецирования разведенного физиологическим раствором гидроксиапатита кальция через 1 мес. определяется большое количество коллагеновых волокон III типа [41]. Частицы кальция являются каркасом для формирования коллагеновых волокон, в результате чего происходит утолщение дермы.

Применение PLLA также увеличивает коллагенообразование (за счет коллагена I и III типов), что клинически проявляется в виде снижения дряблости (уплотнения) кожи [42]. В работе [43] было показано прямое стимулирующее влияние на выработку коллагена, повышение экспрессии коллагена I типа было опосредовано активацией сигнальных белков р38, Akt и JNK [43]. В тканях после имплантации препаратов на основе PLLA наблюдалась слабая воспалительная реакция, инфильтрация гигантских клеток инородного тела и удлиненных фибробластов. Другими исследователями было показано, что захват макрофагами частичек PLLA вызывал повышенную секрецию ими мощного цитокина TGF-b, который в свою очередь отвечает за стимуляцию синтеза коллагена фибробластами [44].

Резюмируя, можно отметить следующие патогенетические эффекты применения коллагеностимуляторов:

стимуляция синтетической активности фибробластов;

повышение синтеза коллагена I и III типов;

запуск слабой хронической воспалительной реакции;

увеличение толщины дермы.

Заключение

Старение кожи затрагивает разные структурные и функциональные компоненты кожи: изменяется эпидермис, дерма, ПЖК, меняются морфофункциональные характеристики клеток и компонентов ВКМ кожи. При разработке комплексных программ по омоложению кожи важно проводить лечебные мероприятия в отношении максимального количества элементов, участвующих в старении. В настоящее время доказанных методов «омоложения» эластических волокон не существует, поэтому основной концепцией остается максимальная защита эластических волокон от повреждения [45]. Основные методики направлены на изменение морфотипа фибробластов, увеличение выработки коллагеновых волокон и ГАГ. Эффект омоложения кожи достигается посредством использования методик, основанных на двух принципах: восстановление механической активности фибробластов (их возврат в удлиненную форму) и биохимические сигналы к синтетической активности фибробластов [46].

В настоящее время наиболее часто применяемым инъекционным методом омоложения кожи является внутридермальное введение ГК (нативной или ретикулированной, а также в сочетании с аминокислотами, витаминами и другими активными ингредиентами) и коллагена. Также все большую популярность набирают методы, включающие субдермальное введение таких наполнителей, как PLLA, гидроксиапатит кальция, капролактон и др. Эффект внутридермального введения ГК, аминокислот и коллагена реализуется за счет восстановления пролиферативной и синтетической активности фибробластов, а при использовании PLLA, капролактона, гидроксиапатита кальция и других полуперманентных наполнителей — за счет возникновения воспалительного процесса вследствие «реакции хозяина» на это введение [47]. В литературе встречается множество публикаций об эффективности коллагеностимуляторов в укреплении дермы: увеличение количества коллагеновых волокон I и III типов, увеличение толщины дермы, ее уплотнение. При этом существует гораздо меньшее количество публикаций, показывающих «обратную сторону», — так, в частности, в одном исследовании авторы оценивали не только гистологическое действие ГК и PLLA на ткани, но и воздействие данных препаратов на культуру фибробластов [47]. Авторы показали, что культивирование фибробластов с ГК способствует пролиферации и обеспечивает жизнеспособность фибробластов, а также увеличивает количество коллагена I типа и других компонентов ВКМ кожи, не вызывая острого воспаления. В то время как PLLA, добавленная при культивации фибробластов, вызывала снижение пролиферации и жизнеспособности клеток, местную тканевую реакцию с интенсивным воспалительным процессом и формированием фиброзной капсулы вокруг наполнителя («неоколлагенез»). В проведенном нами поиске доступных источников данных об исследованиях in vitro инкубирования фибробластов с препаратами гидроксиапатита кальция не обнаружено. Подобные исследования проводились лишь для костной ткани, и показана роль данного препарата в ее регенерации [48]. Однако в другом исследовании оценивалась инфильтрация тканей гигантскими клетками инородных тел (как показатель интенсивности хронического воспалительного ответа) после субдермального введения гидроксиапатита кальция и стабилизированного коллагена. По результатам исследования, на сроке 1 мес. средняя инфильтрация гигантскими клетками инородных тел после введения стабилизированного коллагена COLLOST^® filler была в 4 раза ниже, чем после введения гидроксиапатита кальция [37].

В настоящее время данных долгосрочных исследований по изучению влияния разных методов омоложения в аспекте старения кожи недостаточно, и это требует дальнейших исследований. Поэтому при выборе методик по омоложению кожи врачам-косметологам необходимо не только крайне внимательно относиться к стандартным характеристикам, предполагающим увеличение волокнистого компонента межклеточного вещества, но и обращать внимание на сопутствующие тканевые и клеточные процессы (интенсивность хронического воспалительного ответа, пролиферативная и жизненная способность фибробластов и пр.).