BADANIA IN VITRO I EX VIVO WE WSPÓŁCZESNEJ KOSMETOLOGII

Klaudia Kotyńska

1 rok

studia niestacjonarne

kosmetologia

KOSMETOLOGIA

Kosmetologia jest nauką pokrewną dermatologii, a w zasadzie jej działem. Zajmuje się leczeniem różnych stanów chorobowych skóry, włosów oraz paznokci, a przede wszystkim utrzymywaniem i przywracaniem urody naszego ciała. Na przestrzeni ostatnich lat stała się nauką biologiczną uwzględniającą aspekty fizjologii skóry jako narządu, który integruje człowieka i łączy go ze środowiskiem zewnętrznym, a jednocześnie jest barierą między środowiskiem wewnętrznym i zewnętrznym. Rynek kosmetyków cały czas jest udoskonalany, konsument ma coraz większe wymagania, a także Unia Europejska wymaga od producentów zachowania pewnych standardów i norm. Dlatego są oni zobowiązani do rzetelnego wykonywania badań skuteczności działania danego preparatu. W kosmetykach pielęgnacyjnych wykorzystuje się ogromną liczbę substancji czynnych. Ich pochodzenie zazwyczaj jest bardzo różne. I każde z nich po wielu latach ulepszeń odnosi sukcesy w kosmetologii.

BADANIA IN VITRO

Badania in vitro to fundament kształtowania się dobrych kosmetyków. In vitro - tłumaczy się "w szkle" i oznacza badanie procesów życiowych w warunkach sztucznych. Stosowanie in vitro w kosmetologii jest popularne na świecie, ale wciąż niestety w Polsce stanowi wyjątek m.in. ze względu na koszty badania, które są bardzo wysokie.

Badanie substancji czynnych prowadzi się na izolowanych komórkach skóry, oceniana jest wtedy przydatność składnika do zastosowania w kosmetykach. Komórki rosnące warstwowo lub w zawiesinie pozwalają na obserwowanie zachowania komórek skóry pod wpływem substancji aktywnych w warunkach laboratoryjnych. Ważne jest by zwracać też uwagę na połączenie kilku substancji aktywnych. Może zdarzyć się tak, że kompleks substancji już w małych stężeniach działa szkodliwie na skórę, natomiast jedna z tych substancji może wykazywać korzystny wpływ na komórki skóry. Jest to bardzo ważne zastosowanie badań in vitro w kosmetologii.

W zależności od potrzeb prowadzi się hodowlę wybranych komórek skóry. Na melanocytach, czyli komórkach barwnikowych skóry ocenia się skuteczność składników rozjaśniających oraz ochronnych. Na adipocytach, czyli komórkach tłuszczowych skóry śledzi się działanie substancji wyszczuplających itp. Komórki skóry w hodowlach in vitro służą ponadto do badania poziomu uszkodzeń DNA w komórce pod wpływem czynników stresowych tj. promieniowania nadfioletowego i wolnych rodników. Komórki hoduje się w zmodyfikowanej pożywce, bardzo ubogiej w podstawowe składniki odżywcze, co sprawia, że spowolnieniu ulegają podstawowe funkcje życiowe i komórki szybko tracą zdolność do podziałów.

Testy in vitro obejmują także badania cytotoksyczności surowców kosmetycznych, poziom syntezy i aktywności komórkowych białek enzymatycznych, czynników wzrostowych oraz różnego typu związków wpływających na starzenie się skóry.

Podobne badania można prowadzić na tzw. modelach skóry. Sztuczna skóra pod względem morfologicznym poza brakiem gruczołów i naczyń krwionośnych nie różni się od skóry pobranej od pacjenta, dlatego też wykorzystuje się ją w badaniu skuteczności kosmetyków, ale także w przemyśle farmaceutycznym. Składa się z warstwy rogowej, żywej warstwy naskórka zawierającej melanocyty oraz komórki Langerhansa, odpowiedzialne za reakcje immunologiczne, a także warstwy skóry właściwej tworzonej przez fibroblasty. Na modelach skóry często bada się wpływ substancji drażniących oraz przenikalność substancji aktywnych w głąb skóry. Składniki aktywne zamyka się w specjalne nośniki opatrzone markerem za pomocą, którego można sprawdzić, jaka jest głębokość penetracji substancji i do jakiej części komórki substancja przeniknęła. Dobrym modelem do badania składników przeciwzmarszczkowych są fibroblasty skóry właściwej. W organizmie żywym skóra powiązana jest szeregiem zależności z wieloma innymi tkankami, czego nie możemy na dzień dzisiejszy, odzwierciedlić w modelu in vitro.

Obecnie w laboratoriach prowadzi się nie tylko hodowle jednego typu komórek (keratynocytów czy fibroblastów). Powstają kultury wspólne komórek tzw. kokultury np. naskórka z komórkami barwnikowymi), a także modele skóry pełnej grubości z wielowarstwowym naskórkiem, zawierającym np. melanocyty, oraz z warstwą skóry właściwej.

Z punktu widzenia kosmetologii najważniejszą częścią skóry jest naskórek. Z tego względu często stosuje się w badaniach hodowlę odtworzonego naskórka. Składa się on z takich samych warstw jak ludzki naskórek. Hodowle nabłonków służą także do badania patogenezy chorób skóry.

W Polsce takie badania in vitro kosmetyków prowadzi niestety tylko jedna firma kosmetyczna. Koszty takich badań są oczywiście wysokie, ale trzeba pamiętać, że są alternatywą dla testów prowadzonych na zwierzętach. Zgodnie z 7 poprawką do Dyrektywy Kosmetycznej, w wyznaczonych przez Unie Europejską terminach musiały ustać wszelkie testy substancji kosmetycznych na zwierzętach. Natomiast od roku 2009 (w przypadku pewnych obszarów badań) do roku 2011 ustały wszelkie testy substancji kosmetycznych na zwierzętach nawet, jeśli do tej pory nie byłyby dostępne inne metody badań.

Przykładem badań in vitro są badania, które były prowadzone nad skutecznością terapii kwasem foliowym. Badania Centrum Naukowo-Badawczego Dr Irena Eris we współpracy z Instytutem Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie wykazały, że kwas foliowy przyspieszał nawet 2-krotnie szybkość naprawy DNA komórek skóry, uszkodzonego w wyniku działania promieniowania jonizującego, a szybkość tej naprawy zależała od miejscowej dostępności kwasu foliowego oraz dawki promieniowania X. W opisywanym doświadczeniu zastosowano tzw. test kometkowy, metodę pozwalającą wykryć uszkodzenia oksydacyjne uszkodzenia wywołane UV, wiązania krzyżowe (DNA-DNA i DNA-białko) oraz pojedynczo- i podwójnoniciowe pęknięcia DNA (wywołane m.in. przez promieniowanie stosowane w radioterapii).

Kluczową rolę w rozwoju i walidacji alternatywnych metod badań odgrywa Europejskie Centrum Walidacji Metod Alternatywnych (ang.ECVAM - European Centre for the Validation of Alternative Methods). Niektóre z testów na hodowlach komórkowych uzyskały już aprobatę ECVAM.

A więc badania in vitro stwarzają możliwość:

• oceny i potwierdzenia aktywności wielu składników badanych wcześniej przez producentów,

• wyboru najlepszych z nich,

• określenia skutecznie działających stężeń,

• tworzenia najlepiej działających kompleksów składników aktywnych,

• wykluczenie połączeń działających niekorzystnie na skórę,

• bez badań in vitro, nigdy nie możemy być pewni czy skórze szkodzimy czy pomagamy.

BADANIA EX VIVO

Po etapie badań in vitro i stwierdzeniu czy dane substancje nie mają działania toksycznego i określenia ich funkcji w komórkach skóry, można tylko domniemywać, że podobnie będą działały w kosmetyku aplikowanym na skórę. Wtedy rozpoczyna się kolejny etap badań - ex vivo.

„Ex vivo” określane jest w encyklopedii jako odmianę technik in vitro, różniącą się od nich tym, że materiał biologiczny jest pozyskiwany z żywego organizmu w celu jego modyfikacji in vitro i ponownego podania z powrotem do organizmu, z którego go pozyskano.

Polegają one na ocenie działania składników, ale co najważniejsze całych, gotowych preparatów na skórę ludzką w warunkach laboratoryjnych. Skórę ludzką pobraną od pacjenta umieszcza się w naczyniu hodowlanym, po czym aplikuje się na nią gotowy preparat kosmetyczny. Pojedyncze badanie trwa od 24 godzin do 3 dni, po których oceniany jest poziom syntezy kolagenu, elastyny, laminin czy integryn. Takie badanie może być dowodem, że dane aktywne składniki odżywcze, działają na fizjologię skóry.

W biotechnologii stosuje się także kultury ex – vivo pozyskiwane ze świńskiej skóry. Nazwano to „pig skin organ culture model”. Jest to też przede wszystkim etyczna alternatywa dla testów na zwierzętach, ale co ciekawe, też modelach sztucznej skóry. Pozwala oszczędzić czas i pieniądze. W odróżnieniu od modelu skóry, PSOCM posiada naturalną strukturę, która w trakcie przeprowadzanych testów jest optymalnie reprezentowana. Właściwości uzyskanych ze świńskiej skóry kultur, a także ich wielkie podobieństwo w stosunku do ludzkiej skóry, sprawia, że są one doskonałe dla przeprowadzania na nich badań dotyczących stosowania środków kosmetycznych. PSOCM pozwala naukowcom na prowadzenie badań, które sprawdzają skuteczność działania m.in. modulatorów w pigmentacji skóry, związków o działaniu Anti – Aging, związków o działaniu antycelulitowym. Ta technologia pozwala sprawdzić także, czy dany produkt wywołuje podrażnienia, alergie czy też uczulenia. Używanie PSOCM jest w pełni zgodne z nową dyrektywą UE dotyczącą kosmetyków.

Po zakończeniu tej fazy skuteczność kosmetyku musi zostać potwierdzona w badaniach aplikacyjnych (in vivo) na skórze ochotników lub pacjentów w specjalistycznych laboratoriach badawczych, klinikach i szpitalach. Preparaty kosmetyczne stosuje się często też w stanach chorobowych, dlatego też konieczne stają się dokładniejsze badania poprzedzające wprowadzenie preparatu na rynek.

BIBLIOGRAFIA

1. Eris.I, Dębowska R.: Kwas foliowy (Folacyna) w preparatach do pielęgnacji twarzy – ocena działania witaminy na komórki skóry w badaniach in vitro. Dermatologica, Warszawa, 2003.

2. Pod red.: Noszczyk M., Kosmetologia Pielęgnacyjna i Lekarska, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2010.

3. Nowicka D. Dermatologia dla studentów kosmetologii, Górnicki Wydawnictwo Medyczne, Wrocław 2007.

4. CHEMIK 2010, 64, 2, s 74 – 79