Czy pielęgnacja i dostarczenie kolagenu od wewnątrz mają realny wpływ na przebudowę i powstawanie nowego białka w skórze? Przyglądamy się mechanizmom biologicznym i realnym możliwościm działania.
LNE: Jak właściwie powstaje i przebudowuje się kolagen w skórze właściwej? Co dzieje się od momentu syntezy prokolagenu w fibroblaście do powstania dojrzałego włókna kolagenowego?
Prof. Sławomir Wilczyński: Zacznę od struktury, bo z niej wynika wszystko inne. Kolagen ma budowę potrójnej helisy: trzy łańcuchy polipeptydowe skręcone razem jak lina. Ta budowa nadaje mu cechy, których nie ma żadne inne białko skóry. Jest wyjątkowo wytrzymały na rozciąganie i odporny na zwykłe enzymy proteolityczne. Rozkładają go tylko wyspecjalizowane kolagenazy z rodziny metaloproteinaz. Ma to bezpośrednie przełożenie na praktykę: skóra nie traci kolagenu dlatego, że ten się zużywa, tylko dlatego, że promieniowanie UV, dym tytoniowy i przewlekły stan zapalny pobudzają metaloproteinazy. Filtry przeciwsłoneczne czy retinoidy hamują właśnie ten proces.
Synteza kolagenu zaczyna się w fibroblaście, komórce skóry właściwej. Powstają trzy łańcuchy, w których co trzeci aminokwas to glicyna, bo tylko tak mała cząsteczka (glicyna to najmniejszy aminokwas) mieści się we wnętrzu ciasno skręconej helisy. Zanim łańcuchy się skręcą, enzymy muszą zmodyfikować część proliny i lizyny (hydroksylacja), a do tej reakcji bezwzględnie potrzebna jest witamina C. Bez niej helisa jest niestabilna w temperaturze ciała. Wniosek z tego jest bardzo praktyczny: witamina C, poza działaniem przeciwutleniającym, jest kofaktorem syntezy kolagenu i między innymi dlatego należy, obok retinoidów, do nielicznych składników o udowodnionym klinicznie działaniu przeciwzmarszczkowym.
W następnym etapie syntezy kolagenu cząsteczka opuszcza komórkę jako prokolagen, z propeptydami na obu końcach, które utrzymują ją w formie rozpuszczalnej. Dopiero na zewnątrz komórki propeptydy są odcinane, powstaje tropokolagen i ten samorzutnie układa się w fibryle, czyli cienkie włókna o dużej wytrzymałości na rozciąganie. Wytrzymałość nadaje im sieciowanie: oksydaza lizylowa, enzym zależny od miedzi, łączy sąsiednie cząsteczki tropokolagenu wiązaniami krzyżowymi. Ten etap trwa tygodniami, a czasem miesiącami i to jest powód, dla którego efekt każdego zabiegu stymulującego oceniamy nie wcześniej niż po trzech miesiącach. Przez cały ten czas fibroblast trzyma włókna, napina je i ustawia wzdłuż linii napięć skóry. Zatem włókno kolagenowe jest dziełem komórki w takim samym stopniu, w jakim mur jest dziełem murarza, a nie cegieł. Mówią obrazowo: samo dostarczanie cegieł bez dalszej pracy murarza nie pomoże zbudować muru.
Czy cząsteczka kolagenu podana z zewnątrz może dobudować się do tej struktury?
Musiałaby dotrzeć do skóry właściwej w nienaruszonej postaci, z telopeptydami, trafić na powierzchnię istniejącej fibryli i zostać usieciowana przez nasz enzym. Kolagen z kremu nie dociera do skóry właściwej. Zatem już nawet ten pierwszy warunek nie zostaje spełniony. Z kolei kolagen z suplementu zostaje strawiony. Ten podany w formie iniekcji dociera do skóry właściwej, ale jako atelokolagen nie ma telopeptydów, więc do istniejących włókien się nie wbuduje. Może być co najwyżej tymczasowym rusztowaniem obok nich, o czym powiem przy iniekcjach.
Okres półtrwania kolagenu skóry właściwej szacuje się na około 15 lat. Białko wymieniane tak wolno trudno odbudować w kwartał, za to bardzo łatwo je stracić. Najskuteczniejszą terapią kolagenową pozostaje wciąż zapobieganie. Kolagen można porównać do koszuli, którą nosimy całe życie. Jeśli o nią dbamy, czyli stosujemy odpowiednie środki ochronne (fotoprotekcja), a drobne ubytki na bieżąco łatamy (na przykład retinoidami), skóra długo wygląda młodo i zdrowo. Jeśli nie, szybko traci jędrność i młody wygląd.
Czy kolagen aplikowany na skórę może przenikać przez barierę naskórkową? Jaką rolę odgrywają tutaj wielkość i masa cząsteczkowa oraz czym różni się efekt biologiczny od działania czysto powierzchniowego?
Cząsteczka kolagenu waży około 300 tysięcy daltonów i ma kształt sztywnego pręta o długości 300 nanometrów. Przez nieuszkodzoną warstwę rogową przechodzą praktycznie tylko cząsteczki poniżej 500 daltonów i to głównie rozpuszczalne w tłuszczach. Kolagen jest sześćset razy za duży i hydrofilowy, czyli rozpuszczalny w wodzie, nie w tłuszczach. Nie przenika więc przez skórę i w tej kwestii nie ma sporu naukowego. Dodam, że to dobrze, że nie przenika: gdyby białko bydlęce lub rybie wnikało do skóry w istotnych ilościach, mówilibyśmy o epidemii alergii, a nie o odmładzaniu.
Kolagen w kremie działa na innym poziomie. Natywny i hydrolizowany kolagen są dobrymi humektantami i tworzą na skórze cienki film. Hamuje on parowanie wody ze skóry. W efekcie warstwa rogowa nawadnia się, pęcznieje, drobne zmarszczki się spłycają. Natomiast po kilku godzinach, najpóźniej po umyciu twarzy, efekt znika. Różnica między działaniem biologicznym a powierzchniowym jest właśnie taka: działanie biologiczne zmienia to, co robią komórki, wymaga tygodni i utrzymuje się miesiącami, działanie powierzchniowe zmienia właściwości skóry tylko w jej najbardziej zewnętrznej warstwie, do głębokości około dwudziestu mikrometrów, i mija tego samego dnia.
W kosmetykach i preparatach doustnych coraz częściej pojawia się „kolagen hydrolizowany”. Co to tak naprawdę oznacza?
Hydroliza to cięcie białka na fragmenty. Potrójną helisę najpierw rozplata się ciepłem (tak powstaje np. żelatyna), a potem enzymami proteolitycznymi tnie na krótkie peptydy. Peptydy kolagenowe mają zwykle od 2 do 5 tysięcy daltonów, rozpuszczają się w zimnej wodzie i nie mają już helisy, a więc i żadnej z jej właściwości. Biologicznie to nie jest kolagen, tylko mieszanina peptydów o składzie aminokwasowym kolagenu. Mimo że na etykiecie jedno i drugie nazywa się tak samo.W kosmetyku taki peptyd nadal nie przenika przez warstwę rogową, ale wiąże wodę lepiej niż kolagen natywny, jest więc lepszym humektantem. Inaczej wygląda podanie doustne. Większość peptydów zostaje w jelicie strawiona do aminokwasów, jednak niektóre dipeptydy, przede wszystkim prolina połączona z hydroksyproliną (Pro-Hyp), przechodzą do krwi w całości, ponieważ hydroksyprolina utrudnia pracę enzymom trawiennym. Fragmenty te krążą we krwi kilka godzin, a w badaniach na zwierzętach wykazano ich obecność również w skórze.
Czy peptydy kolagenowe należy traktować jako materiał budulcowy czy cząsteczki sygnałowe?
Argument budulcowy jest najsłabszy, choć najczęściej powtarzany. Glicyny i proliny dostarcza zwykła dieta, 5 gramów peptydów to kilka procent dziennego spożycia białka. Hydroksyprolina z suplementu w ogóle nie wbudowuje się w nowy kolagen: komórka wbudowuje prolinę i dopiero potem, przy udziale witaminy C, ją hydroksyluje.
Argument sygnałowy jest mocniejszy. Pro-Hyp to ten sam fragment, który powstaje w skórze, gdy kolagen jest rozkładany, na przykład w ranie. Fibroblast odbiera go jako informację o uszkodzeniu macierzy i w hodowli rzeczywiście zaczyna się dzielić i wytwarzać kwas hialuronowy. Suplement z kolagenem działa więc raczej poprzez efekt sygnałowy niż jak dostawa materiału, z którego będzie tworzony kolagen. Metaanalizy badań klinicznych pokazują po 8–12 tygodniach umiarkowaną poprawę nawilżenia i elastyczności skóry. Efekt jest niewielki, ale powtarzalny, przy czym warto zaznaczyć, że większość tych badań finansują producenci. Jeśli zatem liczymy na efekt suplementacji, kolagen trzeba przyjmować co najmniej trzy miesiące i mieć realistyczne oczekiwania co do jego skuteczności. Na peptydach kolagenowych nie zbuduje się nowej skóry, można natomiast nieco poprawić jej nawilżenie i sprężystość – realnie o kilka procent.
Podsumowując, kolagenu nie da się do skóry włożyć, można go tylko wyprodukować, a robi to wyłącznie fibroblast, który potrzebuje witaminy C, ochrony przed promieniowaniem słonecznym i właściwie dobranego bodźca. Kosmetyk z kolagenem nawilża, suplement wysyła słaby sygnał, iniekcja stawia tymczasowe rusztowanie, a technologie hi-tech uruchamiają gojenie, i każdy z tych efektów trzeba oceniać we właściwej skali czasu: godzin, tygodni albo miesięcy.
O tych procesach, które towarzyszą iniekcjom, zastosowaniu urządzeń, dobieraniu bodźca przeczytacie w materiale pod tytułem: „Jak naprawdę przebudować kolagen w skórze?”, który ukaże się w następnym wydaniu LNE.
Rozmawiała Agnieszka Gomolińska
Prof. dr hab. n. farm. Sławomir Wilczyński
Kierownik Katedry i Zakładu Podstawowych Nauk Biomedycznych Wydziału Nauk Farmaceutycznych Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach. Autor ponad 200 prac naukowych, patentów i wzorów przemysłowych. Ekspert Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, Ministerstwa Gospodarki RP, Agencji Badań Medycznych, Polskiej Komisji Akredytacyjnej oraz Banku Gospodarstwa Krajowego. Redaktor naczelny czasopisma „Aesthetica” oraz redaktor „Advances in Therapy” (Springer Nature).