Anty-aging czy nawilżający ? - co o skuteczności kwasu hialuronowego mówią testy in vivo?

2013-03-18

Kwas hialuronowy fizjologicznie występuje w skórze właściwej pełniąc szereg pożytecznych funkcji. Producenci kosmetyków deklarują jego działanie nawilżające, ochronne i przeciwstarzeniowe. Występuje w preparatach do pielęgnacji twarzy, szyi, skóry wokół oczu: maseczkach, kremach, tonikach, a także w kosmetykach do pielęgnacji ciała: antycellulitowych i przeciw rozstępom. Fakt, że cząsteczka kwasu hialuronowego, ze względu na zbyt dużą masę nie przenika przez naskórek jest w branży kosmetologicznej znany nie od dziś. Zatem jaki efekt na skórze dają kosmetyki zawierające kwas hialuronowy? Czy możemy spodziewać się działania przeciwzmarszczkowego, czy jedynie nawilżającego? Aby odpowiedzieć na te pytania na Wydziale Chemii Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu przeprowadzono badania, których celem była ocena skuteczności działania kwasu hialuronowego jako aktywnego składnika preparatów kosmetycznych.

 

Przeczytaj również:

Badania in vitro składników aktywnych kosmetyków, a ich rzeczywiste działanie w żywym organizmie.

Alternatywa dla kwasu hialuronowego o właściwościach nawilżających wprost z ekosystemów morskich !

Skuteczność działania kwasu hialuronowego można potwierdzić w testach in vitro, czyli prowadzonych na hodowlach komórkowych. Jednak należy mieć na uwadze, że fibroblasty- komórki na których prowadzone są testy in vitro znajdują się w skórze właściwej, która oddzielona jest od powierzchni naskórka pięcioma jego warstwami. Naskórek, a szczególnie warstwa rogowa jest naturalną, trudną do pokonania barierą dla substancji zewnątrzpochodnych. Powszechnie stosowaną metodą oceny bezpieczeństwa stosowania oraz skuteczności są testy in vivo- badania aplikacyjne na skórze człowieka, które odzwierciedlają działanie kosmetyku na naskórek. Kondycję skóry ocenia się za pomocą nieinwazyjnych metod badania, takich jak: pomiar poziomu nawilżenia, natłuszczenia, elastyczności, intensywności zabarwienia skóry oraz pomiar przeznaskórkowej utraty wody (TEWL).
W badaniach uwzględniono pomiar trzech spośród wymienionych parametrów: TEWL, stopnia nawilżenia oraz natłuszczenia naskórka.

Materiał i metodyka

Przygotowano emulsję A z kwasem hialuronowym (tab.1) oraz emulsję A o takich samych składnikach, ale nie zawierającą kwasu hialuronowego (tab.2), co stanowiło ślepą próbę.

Tab.1. Odczynniki użyte do przygotowania emulsji A z kwasem hialuronowym.

 

Tab. 2.Odczynniki użyte do przygotowania emulsji A bez kwasu hialuronowego.

 

W przeprowadzonym badaniu wzięło udział 20 kobiet w wieku 19-28 lat o zdrowej, przeważająco mieszanej i niewrażliwej cerze (rys.1).

Rys. 1.Rodzaje cery u probantów biorących udział w testach aplikacyjnych.

Każdy z probantów otrzymał szczegółową instrukcję stosowania kosmetyków, wyraził pisemna zgodę na udział w badaniu oraz wypełnił ankietę dotycząca rodzaju cery. Kosmetyki aplikowano 2 razy dziennie w odstępach 12 - godzinnych (rano i wieczorem) na wewnętrznej stronie obu przedramion przez okres 3 tygodni. Preparaty nakładano na pole o wymiarach 3x3 cm, znajdujące się w odległości 10 cm od zgięcia nadgarstkowego. Dla zachowania warunków ślepej próby wszystkie preparaty umieszczono w jednakowych pojemnikach.

Warunkiem przeprowadzenia badania było niestosowanie przez probantów innych środków pielęgnacyjnych w miejscach, w których aplikowane były kremy. U wszystkich badanych przeprowadzono pomiary TEWL, stopnia nawilżenia oraz natłuszczenia naskórka przy użyciu aparatu firmy Courage-Khazaka Electronic Gmb (rys.2)

Rys.2. Adapter uniwersalny MPA firmy CK (Courage + Khazaka).

 

Pomiarów dokonywano przed rozpoczęciem stosowania kremów, po 25 min. od ich nałożenia oraz po 1,2 i 3 tygodniach stosowania preparatów. Wszystkie pomiary zostały przeprowadzone po 10 minutach przebywania probanta w pokoju, w którym dokonywano pomiarów. Miało to na celu wyrównanie temperatury skóry oraz regulację wydzielania potu u probantów, aby umożliwić dokładny pomiar. Badanie przeprowadzone było w następujących warunkach temperatury i wilgotności otoczenia: temperatura w zakresie 17,8- 26,6⁰C, wilgotność 13,5- 18,0. Sonda tewametru dokonywała pomiaru co 1 sekundę, a całkowity czas jednego pomiaru wynosił 30 s. Wynik końcowy był średnią z 30 pomiarów.

W celu pomiaru stopnia nawilżenia naskórka dokonywano 20 pomiarów, przykładając sondę 20- krotnie w obszarze, na którym aplikowano preparaty. Wynik końcowy był średnią z 20 pomiarów.

Natomiast pomiar sebum dokonywany był przez jednorazowe przyłożenie taśmy do powierzchni skóry i pomiar przenikania światła przez tłustą plamę w czasie 30 sekund.

Metoda opracowania wyników

 Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej. Analizowane parametry opisano średnią arytmetyczną
i odchyleniem standardowym. Wyniki opracowano dla każdego probanta z osobna na podstawie różnicy między wartościami TEWL, nawilżenia i ilości sebum przed zastosowaniem kremów i kolejno po 25 min. od ich nałożenia oraz po 1,2,3 tygodniach stosowania. W ten sposób obliczono procent zmian danych parametrów dla każdego z probantów. Następnie wyniki uśredniono, biorąc pod uwagę 19 probantów.

Przedstawienie wyników

Badaniem objęto grupę 20 kobiet, z których 19 je ukończyło. Jeden probant przerwał stosowanie kosmetyków z powodu wyjazdu i zmiany warunków klimatycznych.

Wpływ testowanych preparatów na wartości TEWL.

Zdolność zatrzymywania wody przez stratum corneum jest istotnym parametrem regulującym nawilżanie skóry. Skóra właściwa zawiera 80% wody, natomiast warstwa rogowa naskórka tylko 13%. Dzięki tej właściwości możliwe jest ustalenie gradientu zawartości wody w stratum corneum. Wygląd skóry związany jest z zatrzymywaniem wody w naskórku, a odchylenia od średniej wartości mogą być niewielkie (przy przepływie 5g/m²/hutrata wody wynosi 300-400 ml w ciągu doby). Preparaty nawilżające mogą działać na zasadzie tworzenia błon hydrofobowych na powierzchni naskórka, błon hydrofilowych, wiązania wody w warstwie rogowej i na jej powierzchni (niskocząsteczkowe substancje nawilżające) oraz regulowania lipidowego cementu międzykomórkowego.

Poniżej przedstawiono wyniki wpływu testowanych preparatów na wartości TEWL.

Rys.4. Spadek TEWL po 25 min. od nałożenia preparatu oraz po kolejnych tygodniach stosowania dla emulsji nie zawierającej kwasu hialuronowego.

 

Na podstawie analizy badań dla ślepej próby można stwierdzić, że TEWL znacznie się zmniejszył. Największy spadek TEWL, bo o ok. 20 % zaobserwowano po 25 min. od nałożenia preparatu. Jest to spowodowane stworzeniem  lipofilowego filmu okluzyjnego na powierzchni naskórka, który utrzymuje się do momentu użycia środków myjących. Natomiast w wyniku regularnego stosowania preparatów następuje nie tylko działanie okluzyjne surowców tłuszczowych, ale także działanie fizykochemiczne na cement międzykomórkowy. Lipidy wbudowują się w struktury cementu, przez co możliwa jest zmiana właściwości bariery naskórkowej. Szczelność filmu okluzyjnego zależy od ilości składników lipidowych w recepturze kremu, a także od ich budowy chemicznej. Kiedy z lipidami cementu miesza się określony surowiec obserwujemy bezpośredni wpływ na barierę naskórkową, natomiast wpływ pośredni ma miejsce, gdy surowiec zmienia właściwości bariery dopiero wtedy, kiedy ulegnie przemianie chemicznej. Alkohole tłuszczowe i estry, jak obecne w recepturze alkohol cetearylowy, stearynian glicerylu, stearynian etyloheksylowy, a także skwalan to czynniki filmotwórcze, chroniące przed parowaniem wody z naskórka. Po tygodniu stosowania kremu obserwujemy spadek TEWL o ok. 17%. Następnie po 2 tyg. TEWL zmniejszył się o 19%, dlatego można stwierdzić, że TEWL zmniejszał się wraz z czasem stosowania kremu. Natomiast w 3 tygodniu badań zaobserwowano spadek w stosunku do 2 tygodnia do 17% . Mogło być to spowodowane zmianami warunków klimatycznych w tamtym okresie. Przez pierwszy tydzień stosowania kremu temperatura na zewnątrz była dodatnia, natomiast w 2 i 3 tyg. pojawiły się ujemne temperatury. Niskie temperatury zimą sprzyjają zwiększonej przez naskórkowej utracie wody, ponieważ zmniejsza się wydzielanie łoju a tym samym bariera ochronna naskórka jest naruszona.

W odniesieniu do wpływu kremu zawierającego kwas hialuronowy na TEWL uzyskano statystycznie niższy procent TEWL w stosunku do stanu przed zastosowaniem kremu. Procentowy spadek TEWL nie był jednak tak wysoki, jak efekty uzyskane po zastosowaniu ślepej próby. Spadek TEWL po 25 min. od nałożenia kremu był porównywalny z jego spadkiem   po tygodniu stosowania kremu i wynosił ok. 15%. Kwas hialuronowy należy do hydrofilowych składników nawilżających działających na powierzchni warstwy rogowej, gdzie tworzy wodny film ochronny i zatrzymuje w nim wodę.

Jako związek silnie higroskopijny nawilża skórę poprzez hydratację, nawadnia miejscowo warstwę rogową, zmniejsza podrażnienia oraz zabezpiecza przed działaniem czynników zewnętrznych.

Rys.5. Spadek TEWL po 25 min. od nałożenia preparatu oraz po kolejnych tygodniach
                stosowania dla emulsji  zawierającej kwas hialuronowy.

 

Z tego względu regularne stosowanie kremu z kwasem hialuronowym poprawia bilans wodny skóry, co jest uwarunkowane dobrym działaniem filmotwórczym oraz wysokim powinowactwem do powierzchni skóry. Higroskopijna, stale wilgotna warstwa substancji na powierzchni skóry zmniejsza gradient stężeń wody w skórze obniżając tym samym TEWL. Poziom spadku TEWL powinien utrzymywać się na stałym poziomie w ciągu całego cyklu badań, ponieważ cząsteczka kwasu hialuronowego jest zbyt duża, aby przeniknąć przez warstwę rogową, wobec tego nie wbudowuje się w struktury cementu międzykomórkowego.
W związku z tym, że substancje higroskopijne nie są uzupełniane w obszarach wodnych wewnątrz warstwy rogowej,  nie jest możliwe zaobserwowanie zależności między czasem stosowania kosmetyku, a zwiększeniem spadku TEWL.

Podobnie jak w przypadku ślepej próby zauważalne jest odchylenie od wyżej przedstawionych zależności w 3 tygodniu pomiarów. Jest to związane ze zmianą temperatury otoczenia na ujemną i tym samym zwiększonym parowaniem wody z naskórka.

Wpływ testowanych preparatów na stopień nawilżenia naskórka

Zadaniem preparatów nawilżających nie jest wprowadzanie w skórę wody, lecz jedynie ograniczanie jej ucieczki ze skóry właściwej. Najefektywniejszą metodą nawilżania skóry jest wzmacnianie barier hamujących utratę wody. Jak wiadomo, zmniejszenie parowania wody z naskórka jest bezpośrednio związane ze wzrostem jego nawilżenia.

Rys.6. Zmiany nawilżenia naskórka po 25 min. od nałożenia preparatu oraz po kolejnych
tygodniach stosowania dla emulsji nie zawierającej kwasu hialuronowego.

 

Wyniki badań wykazały, że emulsja o/w nie zawierająca kwasu hialuronowego istotnie zwiększała nawilżenie stratum corneum. Jest to związane z obecnością w recepturze emulsji o/w lipidów, które uzupełniają lub modyfikują naturalny płaszcz wodno-lipidowy i cement międzykomórkowy. W związku z tym hamują TEWL poprzez tworzenie okluzji oraz zwiększają nawilżenie naskórka wbudowując się w lipidy cementu. Duża zawartość związków lipofilowych przy jednoczesnej małej zawartości humektantów (gliceryna) wpływa na wysoką lepkość preparatu, utrudniając dodatkowo ucieczkę wody z naskórka. Zależność ta jest najlepiej widoczna przy pomiarze po 25 min. od nałożenia preparatu, gdzie nawilżenie wzrosło o 20% w porównaniu ze stanem wyjściowym. Natomiast statystycznie istotną różnicę w stopniu nawilżenia naskórka zaobserwowano już po pierwszym tygodniu stosowania emulsji o/w, gdzie nawilżenie wzrosło o 35%. Po 3-tygodniowym okresie stosowania nawilżenie wzrosło o 50%  w porównaniu ze stanem wyjściowym, co świadczy o bardzo dobrych właściwościach nawilżających emulsji o/w. W 2 tygodniu stosowania preparatu zauważalny jest spadek nawilżenia naskórka w porównaniu z poprzednim tygodniem. Jak już wspomniałam przy okazji omawiania zmian TEWL, przyczyną zaistniałej sytuacji mogły być występujące na zewnątrz warunki pogodowe, zmienna temperatura i wilgotność powietrza, co wpływało na wyniki pomiarów.

Rys.7. Zmiany nawilżenia naskórka po 25 min. od nałożenia preparatu oraz po kolejnych tygodniach stosowania dla emulsji  z kwasem hialuronowym.

Z analizy wyników dla emulsji o/w z kwasem hialuronowym wynika, że w istotny sposób wpływała on na wzrost stopnia nawilżenia naskórka.Podczas regularnego stosowania preparatu nawilżenie wzrastało o 29% po pierwszym tygodniu stosowania, o 23% po drugim tygodniu oraz o 44% po 3 tygodniach stosowania. Niewielki spadek nawilżenia w drugim tygodniu w stosunku do pierwszego spowodowany był zmianą warunków klimatycznych na zewnątrz- ujemne temperatury powietrza wpłynęły na pracę gruczołów łojowych, mniejsze wydzielanie sebum i szybsze parowanie wody z naskórka. Cząsteczka kwasu hialuronowego zawiera w swej budowie wolne grupy hydroksylowe, które wiążą cząsteczki wody za pomocą wiązań wodorowych. Dzięki właściwościom wiązania wody w swej strukturze kwas hialuronowy użyty nawet w niewielkich stężeniach tworzy na powierzchni naskórka film hydrofilowy, ograniczający parowanie wody, chroni przed niekorzystnym wpływem czynników zewnętrznych, w tym klimatycznych (kosmetyki z kwasem hialuronowym można stosować zimą, ponieważ nie powodują teleangiektazji). Ze względu na dużą wielkość cząsteczki kwasu hialuronowego (>100kDa) nie przechodzi on przez nieuszkodzony naskórek, w związku z czym nie dociera do faktycznego miejsca działania w skórze właściwej. 

Wpływ testowanych preparatów na natłuszczenie skóry

Testowane preparaty zawierały w swym składzie lipidy, więc poza działaniem nawilżającym wykazywały również działanie natłuszczające. Pomiaru natłuszczenia naskórka nie dokonywano po 25 minutach od nałożenia preparatu, gdyż obecny na skórze film lipofilowy zaburzyłby pomiar rzeczywistego natłuszczenia. Wynik byłby efektem odbicia na taśmie sebumetru bazy tłuszczowej kosmetyków. Wobec tego pomiary sebum zostały wykonane po 1,2,3 tygodniach testowania preparatów.

Rys.8.Wzrost sebum w ciągu 3 tygodni stosowania emulsji A nie zawierającej
               kwasu hialuronowego.

 

Zaobserwowano wzrost natłuszczenia naskórka o 14 j.u. już po pierwszym tygodniu stosowania emulsji o/w nie zawierającej kwasu hialuronowego. Po okresie 3 miesięcy wartość ta wzrosła o 21 j.u. W 2 tygodniu badań widoczny jest charakterystyczny spadek natłuszczenia do 11 j.u. spowodowany zimnem.

 

Rys.9.Wzrost sebum w ciągu 3 tygodni stosowania emulsji A z kwasem hialuronowym.

Wzrost natłuszczenia stratum corneum przedstawiał się podobnie w przypadku emulsji o/w zawierającej kwas hialuronowy. Świadczy to o wpływie lipofilowej bazy na poziom natłuszczenia. Po pierwszym tygodniu stosowania emulsji sebum wzrosło o 15 j.u., w drugim tygodniu nieznacznie spadło do 13 j.u., a następnie zdecydowanie wzrosło o 25 j.u. po 3 tygodniach aplikowania emulsji.

Wnioski

Ze względu na zbyt dużą wielkość cząsteczki kwas hialuronowy nie przenika do obszarów wodnych warstwy rogowej. W związku z tym nie zaobserwowano zależności między czasem stosowania kosmetyku, a zmniejszeniem wartości TEWL. Tworzy on natomiast hydrofilowy film na powierzchni naskórka ograniczający parowanie wody, a tym samym zwiększenie stopnia nawilżenia naskórka.Użycie tego składnika w kosmetykach nawilżających  nie powoduje więc organicznej naprawy nawilżenia skóry, a jedynie zmniejszenie TEWL poprzez stworzenie bariery ochronnej. Nie wpływa on na natłuszczenie naskórka, na który wpływ miała lipofilowa baza kremów.

 

Monika Krzyżostan

Artykuł napisany na podstawie badań własnych przeprowadzonych w Pracowni Chemii Stosowanej Wydziału Chemii Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu. Wyniki opracowano w oparciu o publikacje naukowe:

1. Jurzak M., Włodarska K., Garncarczyk A., Gojniczek K., Kwas hialuronowy- glikozaminoglikan o wielokierunkowym działaniu, Dermatologia estetyczna, vol.10(4), 2008

2. Silny W., Czarnecka-Operacz M., Hasse-Cieślińska M., Marciniak A., Olek-Hrab K. Dańczak-Pazdrowska A., Wpływ emolientu Eucerin® kojące mleczko do ciała 12% Omega na przeznaskórkową utratę wody, nawilżenie naskórka i elastyczność skóry u dzieci chorych na atopowe zapalenie skóry, Post Dermatol Alergol 2009; XXVI, 1: 8–16
3. Agache P., Mary S., Muret P., Matta A.M., Humbert P., Assessment of  the water content of the stratum corneum using a sorption- desorption test, Dermatology 202/4/01, s:308-312.