Antyutleniacz

e

Witaminy

Inhibitory lipooksygenazy

Estry kwasu galusowego

tert-Butylofenole

Związki kompleksujące

Odporność składników lipidowych

Tłuszcze roślinne i zwierzęce (triglicerydy) są
powszechnie stosowane w kosmetyce

W postaci czystej triglicerydy są bezbarwne i
bezwonne, lecz wykazują

małą odporność na wpływ

czynników biologicznych (mikroorganizmów,
enzymów) i fizykochemicznych

Czynniki te mogą być bowiem przyczyną zmiany
barwy, konsystencji a także zapachu preparatów
zawierających fazę olejową w formie triglicerydów

Odporność składników

lipidowych

Podatność tłuszczów na wpływ mikroorganizmów prowadzi
do uwalniania się kwasów tłuszczowych, aldehydów czy
też ketonów, które są przyczyną nieprzyjemnego zapachu

• specyficzną woń zjełczałego tłuszczu

głównie dają

metyloketony

, powstające w procesie rozkładu

Tym niekorzystnym przemianom tłuszczów zapobiegamy
stosując odpowiednie środki konserwujące
Lipolizę tłuszczów, czyli enzymatyczne rozszczepienie
wiązań estrowych w triglicerydach pod wpływem

lipaz,

można natomiast ograniczyć, inaktywując te enzymy
termicznie przez ogrzewanie tłuszczów do temperatury
70°C

Autooksydacja

Degradacji tłuszczów wywołanej czynnikami
fizykochemicznymi (światło, powietrze, podwyższona
temperatura) zapobiegamy z kolei stosując
antyutleniacze, czyli inhibitory procesu autooksydacji

• Autooksydacja jest samorzutną, rodnikową, powolną

reakcją niektórych substancji, w tym również tłuszczów, z
tlenem, która przebiega często już w temperaturze
pokojowej

• Reakcję tę zapoczątkowuje światło, a cały proces

przyspieszają śladowe ilości metali ciężkich, zdolnych do
przemian oksydacyjno-redukcyjnych, przebiegających z
przeniesieniem jednego elektronu

Autooksydacja

• Zapoczątkowanie procesu autooksydacji polega na

wytworzeniu z cząsteczki związku obojętnego
odpowiedniego rodnika

• Wolnym rodnikiem określa się atom lub cząsteczkę

zawierającą niesparowany elektron na zewnętrznej
orbicie

• przykładowo, w przypadku związków RH, w wyniku

homolitycznego rozerwania wiązania R-H, może dojść
do wytworzenia rodnika organicznego R' oraz atomu
wodoru

Autooksydacja

• Niesparowany elektron na zewnętrznej orbicie

rodników jest odpowiedzialny za ich niezwykle
wysoką reaktywność chemiczną

• dlatego rodniki mogą być inicjatorami reakcji z

tlenem, prowadzących do powstania
alkilowodoronadtlenków ROOH

Autooksydacja

• Utworzone alkilowodoronadtlenki ROOH są nietrwałe

i rozpadają się

• zapoczątkowuje to łańcuchową reakcję z ponownym

udziałem substratu (RH) i tlenu

• Reakcje łańcuchowe biegną aż do wyczerpania się

utlenianego substratu (RH) lub tlenu

Autooksydacja

Łańcuch przemian autooksydacyjnych jest
katalizowany przez kationy metali ciężkich, zdolnych
do przemian oksydacyjno-redukcyjnych,
przebiegających z udziałem jednego elektronu
Przykładem takiego metalu jest żelazo, którego
kationy Fe

+++

i Fe++ stosunkowo łatwo zarówno

oddają, jak i przyjmują jeden elektron i mogą
podtrzymywać proces autooksydacji przez
reagowanie z alkilowodoronadtlenkiem.

Autooksydacja

• Podobnie kationy żelaza są w stanie katalizować rozkład

nadtlenku wodoru (H

2

O

2

), tworzącego się również w

procesie autooksydacji, dając bardzo reaktywne rodniki
hydroksylowe

• Uwolnione rodniki RO', ROO' czy też HO' zostają

następnie włączone w łańcuch reakcji
autooksydacyjnych, zainicjowanych wcześniej przez hv,
RH i O

2

Autooksydacja

Autooksydacja jest zjawiskiem wyjątkowo
niekorzystnym w odniesieniu do leków, środków
spożywczych i preparatów kosmetycznych

Szczególnym obiektem ataku rodników są zawarte w
tych artykułach związki tłuszczowe, mające reszty
nienasyconych kwasów tłuszczowych

obecne w organizmie lipidy, białka i kwasy
nukleinowe, są również szczególnym obiektem ataku
endogennych rodników

Zjawisku temu przypisuje się ważną rolę w procesie
starzenia się organizmu

Reaktywne formy tlenu (RFT)

Tworzenie się rodników w ustroju jest konsekwencją
oddychania tlenowego

• pełnaredukcja cząsteczki tlenu na wodę wymaga

dostarczenia czterech elektronów

• w przypadku niektórych schorzeń, ale także i w

organizmie zdrowym, reakcje redukcji tlenu nie
zawsze przebiegają do końca i mogą powstawać
produkty pośrednie - anionorodnik ponadtlenkowy,
rodnik hydroksylowy (HO'), czy też nadtlenek wodoru

Reaktywne formy tlenu (RFT)

• Anionorodnik ponadtlenkowy tworzy się w wyniku

redukcji tlenu cząsteczkowego przez jeden elektron

• produktem redukcji anionorodnika ponadtlenkowego

przez kolejny elektron jest nadtlenek wodoru

• przyjęcie trzeciego elektronu prowadzi do rodnika

hydroksylowego

Reaktywne formy tlenu (RFT)

Endogenne rodniki są inaktywowane przez
odpowiednie układy enzymatyczne

• Pierwszą zaporą dla produktów niepełnej redukcji

cząsteczki tlenu są dysmutazy nadtlenkowe,
przekształcające anionorodniki ponadtlenkowe w
nadtlenek wodoru i tlen cząsteczkowy

• Utworzony nadtlenek wodoru jest rozkładany

następnie przez katalazy i peroksydazy na wodę i
tlen

Reaktywne formy tlenu (RFT)

W pewnych stanach patogennych (urazy, choroby
nowotworowe) pojemność enzymatycznych
systemów inaktywujących endogenne rodniki może
jednak okazać się niewystarczająca

• prowadzi to do rozległych zniszczeń tkanki
• Na atak wolnych rodników szczególnie podatne są

fosfolipidy

• powstają odpowiednie wodoronadtlenki

fosfolipidowe, będące z kolei źródłem rodników
alkoksylowych lub hydroksylowych

Obrona antyoksydacyjna

Do związków endogennych, oprócz wspomnianych enzymów,
spełniają również funkcję ustrojowych antyutleniaczy zalicza
się:

• rozpuszczalny w tłuszczach tokoferol, czyli witaminę E
• oraz witaminę C
• Funkcję antyutleniacza w organizmie przypisuje się również
• β-karotenowi (prowitamina A)
• glutationowi
• cysteinie
• koenzymowi Q (budowa zbliżona do witaminy E)
• W praktyce już niewielka koncentracja antyoksydantu

(0,001-0,01%) w preparacie hamuje łańcuchową reakcję
„nadtlenowania" węglowodorowych łańcuchów tłuszczowych

Obrona antyoksydacyjna

Antyoksydanty stosowane w kosmetyce dzieli się na:

• antyoksydanty podstawowe oraz
• związki współdziałające z nimi synergistycznie

Do pierwszej grupy należą substancje działające
przez bezpośrednią dezaktywację rodników:

• niektóre witaminy (E, C)
• Karoteny
• kwas nordihydrogwajaretowy (NDGA)
• syntetyczne związki fenolu (pochodne kwasu

galusowego oraz tert-butylofenolu)

Obrona antyoksydacyjna

Do drugiej grupy są zaliczane:

• połączenia o charakterze hydroksykwasów

• kwasów poliaminooctowych

• pochodne kwasu fosfonowego

- związki te wykazują zdolność wiązania w nie

jonizujące kompleksy kationów metali ciężkich
katalizujących proces autooksydacji

Witaminy

Aktywność biologiczna tokoferolu związana jest m.in. z
właściwością łatwego reagowania tej witaminy z endogennymi
rodnikami

• chroni to biomolekuły przed niszczącym je atakiem rodników

rodników liponadtlenkowych, a zwłaszcza niezwykle reaktywnych
rodników hydroksylowych

Witaminy

Powstająca forma rodnikowa witaminy E jest
regenerowana do postaci wyjściowej przez witaminę
C (kwas askorbowy), lub ulega utlenieniu do związku
nie będącego rodnikien, który jest wydalanym z
ustroju metabolitem

• Dwa mole rodnika witaminy E reagują z jedną

cząsteczką kwasu askorbowego (ryć. 116), który
poprzez rodnik semihydroaskorbowy jest utleniany
do kwasu dehydroaskorbowego z jednoczesną
regeneracją witaminy E

Witaminy

W kosmetyce tokoferole są stosowane przede
wszystkim do stabilizacji preparatów zawierających
witaminę A oraz tłuszcze bogate w reszty alkilowe
nienasyconych kwasów tłuszczowych

• przykładem antyoksydantu z tokoferolem jest

Redoxogran, wytwarzany na bazie wyciągu z kiełków
pszenicy

Witaminy

Kwas askorbowy (witamina C) jest również często
stosowanym stabilizatorem preparatów kosmetycznych

• witamina C jest bardzo podatna na wpływ czynników

utleniających, sama jednocześnie przekształca się w
kwas dehydroaskorbowy

• Reakcja utleniania witaminy C do kwasu

dehydroaskorbowego jest reakcją odwracalną, jeżeli nie
towarzyszy jej otwarcie pierścienia laktonowego związku

• Witamina C występuje pod wieloma nazwami handlowymi (m.in.

Ascorin, Cata-vin C, Cebion, Redoxon, Yitacin), a jako antyoksydant jest
stosowana w stężeniu 0,05%

• Do stabilizacji fazy olejowej wyrobów kosmetycznych

może być wykorzystany produkt estryfikacji witaminy C
kwasem palmitynowym, ponieważ jest rozpuszczalny się
w tłuszczach

Witaminy

• Atyoksydantami są także produkty chemicznej modyfikacji

cząsteczki witaminy C

• substancje takie praktycznie są pozbawione aktywności

witaminowej

Kwas izoaskorbowy

Kwas reduktowy (R=H)

Inhibitory lipooksygenazy

Spowalniają lub blokują katalityczne przekształcenie
nienasyconych łańcuchów alkilowych w alkilonadtlenki.

• substancje antyutleniające, które

nie są zmiataczami

wolnych rodników

Kwas nordihydrogwajaretynowy (NDGA)

inhibitor lipooksygenazy

stosowany jako

przeciwutleniacz w kosmetykach i produktach spożywczych

•

pozyskiwany z ekstraktu rośliny Larrea divaricata, rosnącej
na pustynnych obszarach USA i Meksyku

Lipooksygenaza

Lipooksygenazy

– enzymy katalizujące przyłączenie tlenu

w pozycjach 5, 12 i 15 kwasu arachidonowego powodując
powstawanie hydroperoksydów
5-lipooksygenaza wytwarza leukotrieny

Leukotrieny – autokrynne lub parakrynne eikozanoidy

Lipoksygenaza działa pośrednio poprzez leukotrieny i
lipoksyny, wywołując pośrednio takie procesy jak:

• skurcz oskrzeli
• wzrost przepuszczalności naczyń krwionośnych
• chemotaksja i aktywacja leukocytów
• regulacja procesów immunologicznych mających udział w

reakcjach nadwrażliwości bezpośredniej (alergie)

Fosfolipidy błonowe

fosfolipaza A

2

kwas arachidonowy

izoprostany

HPETE

lipoksygenazy

syntazy PGH

(cyklooksygenazy)

epoksygenazy/P450

hepoksyliny
(trioksyliny)

HETE

lipoksyny

Leukotrieny (LT)

PGG

2

PGH

2

Prostanoidy:



prostaglandyny (PG)



prostacykliny (PGI)



tromboksany (TX)



EET



Śródłańcuchowe

HETE



-końcowe HETE

fosfolipaza A

2

kwas arachidonowy

HPETE

l

ipoksygenazy

hepoksyliny
(trioksyliny)

HETE

lipoksyny

Leukotrieny (LT)

lipoksygenazy

–

niehemowe dioksygenazy

wielonienasyconych kwasów tłuszczowych

stwierdzono istnienie ok. 40 lipoksygenaz roślin
i ssaków.
substratem dla lipoksygenaz jest kwas
arachidonowy
wbudowują atomu tlenu do łańcucha kwasu
tłuszczowego

Leukotrieny

działają chemotaktycznie- najsilniej na
neutrofile,
stymulują uwalnianie enzymów lizosomalnych
przez neutrofile
kurczą centralne i obwodowe drogi oddechowe
zwiększają nadreaktywność oskrzeli
stymulują wydzielanie śluzu przez komórki
kubkowe oskrzeli
zwiększają przepuszczalność naczyń

Fosfolipidy błonowe

Inhibitory

lipooksygenazy

Kwas ursolowy (UA)

– jest inhibitorem podstawowych enzymów

odpowiedzialnych za powstawanie reakcji zapalnych:
elastazy leukocytarnej, 5-lipoksygenazy i
cyklooksygenazy.

– hamuje wydzielanie histaminy (neuroprzekaźnika

zwiększającego przepuszczalność naczyń krwionośnych).

Kwas ursolowy jest składnikiem preparatów kosmetycznych

łagodzących podrażnienia skóry głowy, wzmacniającym

włosy i pobudzającym podziały ich komórek macierzystych.

Inhibitory

lipooksygenazy

pochodne

UA

hamują rozwój bakterii

Staphylococcus oraz grzybów Microsporium
lenosum i Candidia albicans (drożdżaka białego)

tworzą na powierzchni skóry tłuszczooporną
warstwę, podobnie jak to czynią woski owocowe.

powinien być używany w kosmetykach
pielęgnujących skórę przedwcześnie się
starzejącą (

ulegającą fotostarzeniu

)

Inhibitory

lipooksygenazy

Kwasy bosweliowe

•

ich działanie przeciwzapalne jest porównywalne do
działania niesterydowych leków przeciwzapalnych

•

nie powodują jednak podrażnień ani owrzodzenia
żołądka

•

nie hamują przemian kwasu arachidonowego do
prostaglandyn i tromboksanów (tzn. nie działają na
15-lipoksygenazę i cykoloksygenazę), tak jak
konwencjonalne niesterydowe leki przeciwzapalne

Inhibitory

lipooksygenazy

Kwasy bosweliowe (Boswellic acids)

Kadzidłowiec (Boswellia)

– krzew lub niskie drzewo,

występujące jako 10 gatunków na terenie Afryki Wschodniej i na
Półwyspie Arabskim.
Po nacięciu kory pustynnych krzewów kadzidłowca (Boswellia
errata i B. sacra) wypływa z niej płynna żywica, która po
zastygnięciu nazywana jest

kadzidłem

• W składzie kadzidła wyróżniają się gumy, żywice, olejki

eteryczne oraz

kwasy bosweliowe

.

• z uwagi na zawartość tej grupy substancji czynnych, oczyszczony

ekstrakt tej wydzieliny jest używany w wielu preparatach
ziołowych- (farmaceutykach i kosmetykach)

Estry kwasu galusowego

Jako antyutleniacze fazy olejowej preparatów
kosmetycznych wykorzystuje się estry kwasu
galusowego, zarówno z alkoholami
niskocząsteczkowymi (C1 do C

3

), jak i tłuszczowymi

• stabilizują one tłuszcze, oleje, emulsje (są spotykane

m.in. pod nazwami handlowymi Progalline,
Nipagalline)

• występują w dopuszczalnym stężeniu 0,005-0,01%
• Wykazują synergizm działania ze związkami

chelatującymi kationy metali ciężkich

Estry kwasu galusowego
R=łańcuch alkilowy (C1-3,C8, 9 12 ,14,
18)

tert-Butylofenole

Z połączeń takich w artykułach kosmetycznych jest
stosowany butylohy-droksytoluen (2,6-di-tof-butylo-
4-metylofenol, BHT, Butylated Hydroxytoluene,
Impruvol, Tenox BHT)

• BHT należy do antyutleniaczy rozpuszczalnych w

olejach i tłuszczach, ale nie mieszających się z wodą i
gliceryną

• może być również składnikiem antyoksydantów

złożonych, zawierajacych związki kompleksujące
kationy metali ciężkich (Oxynex 2004)

BHT

BHA

tert-Butylohydrochinon

Związki kompleksujące

•

Antyoksydacyjne właściwości pochodnych kwasu
galusowego i tert-butyiofenoli wspomaga obecność w
preparacie:

• soli niektórych hydroksykwasów (kwasu cytrynowego,

winowego, askorbowego,kwasy etylenodiaminopolioctowe

pochodnych kwasu fosfonowego)
• Połączenia takie wiążą kationy metali ciężkich w

niedysocjujące kompleksy, co hamuje proces autooksydacji

•

EDTA

Kwas hydroksyetylo-
etylenodiaminotriocto
wy

Związki kompleksujące

• Szczególnie wartościowymi związkami chelatującymi

kationy metali są połączenia wywodzące się z
kwasów etylenodiaminopolioctowych,

• np. kwas etylenodiaminotetraoctowy (EDTA, kwas

wersenowy, Havidote), kwas
hydroksyetyloetylenodiaminotrioctowy oraz kwas
dietylenotriaminopentaoctowy (DTPA, kwas
pentatowy). Kwasy etylenoaminopolioctowe są
stosowane w postaci soli sodowych

EDTA

Kwas hydroksyetylo-
etylenodiaminotrioctowy

DTPA

Związki kompleksujące

• Zdolność kompleksowania kationów metali ciężkich

w rozpuszczalne w wodzie kompleksy wykazują także
niektóre pochodne kwasu fosfonowego [HPO(OH)

2

• W kosmetyce wykorzystuje się

tris(fosfonometylo)aminę oraz kwas 1-
hydroksyetano-1,1-difosfonowy (EHDP, kwas
etidronowy)

• Sole obu kwasów są stosowane także jako regulatory

twardości wapniowej wody, m.in. w mydłach

Tris(fosfonometylo)amin
a

EHDP