Przeciwutleniacze

Przeciwutleniacze (antyutleniacze, antyoksydanty, zmiatacze wolnych rodników) chronią kosmetyki przed degradacją spowodowaną:

czynnikami fizycznymi

światłem

podwyższoną temperaturą

oraz chemicznymi

tlenem z powietrza

rodnikami, jonorodnikami

WOLNY RODNIK - jest to atom (lub cząsteczka) zdolny do samodzielnego istnienia, mający jeden lub więcej ..........1..........elektronów (na orbicie walencyjnej)

Wolne rodniki:

na ogół są bardzo reaktywne - dążą do sparowania elektronów poprzez pozbycie się nadmiarowego elektronu lub przyłączenie elektronu od innej cząsteczki; zazwyczaj szybko wchodzą w reakcje z wieloma różnymi cząsteczkami

Najczęściej występującymi reaktywnymi formami tlenu są:

tlen singletowy

ozon

anionorodnik ponadtlenkowy

Wyjątkowo aktywnym rodnikiem jest rodnik ...........2........

Równie ważny jest nadtlenek wodoru, który odgrywa istotną rolę w procesach oksydacyjnych prowadzących do powstawania wolnych rodników

Tworzenie się rodników w ustroju jest konsekwencją oddychania tlenowego

Pełna redukcja 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

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

Triglicerydy (tłuszcze) roślinne i zwierzęce, które wchodzą w skład kosmetyków, reagują z tlenem już w temperaturze pokojowej. Reakcję inicjuje światło oraz śladowe ilości ...........3.......... (np. żelaza Fe), wchodzących w reakcje oksydoredukcyjne powiązane z transferem elektronów

Inicjowany światłem proces autooksydacji rozpoczyna się od homogennego rozerwania wiązania i powstania dwóch rodników z niesparowanymi elektronami

Niesparowane elektrony są reaktywne chemicznie, dlatego rodniki alkilowe mogą w reakcji z tlenem z powietrza pod wpływem światła (hv) tworzyć ............4...........alkilowe, które, rozpadając się, inicjują łańcuchową reakcję z ponownym udziałem wyjściowych substancji:

Pod wpływem kationów metali ciężkich, powstający w kaskadzie powyższych reakcji nadtlenek wodoru H2O2 produkuje aktywne rodniki ......5...........

Podobnie w reakcjach kationów żelaza Fe+2 i Fe+3 z wodoronadtlenkami ROOH, tworzą się reaktywne rodniki alkoksylowe OR· i alkiloperoksylowe OOR·

Powstałe rodniki OH·, OR·, OOR· inicjują lawinowo narastającą reakcję rodnikową, w wyniku której tłuszcze ulegają degradacji

Zadaniem antyutleniaczy jest opóźnienie procesu degradacji, który prowadzi do starzenia się kosmetyków podczas ich przechowywania i użytkowania

Podobne reakcje, w których uczestniczą nie tylko lipidy, ale również fosfolipidy, kwasy nukleinowe i enzymy, zachodzą w organizmie i są odpowiedzialne za jego starzenie oraz powstawanie zmian nowotworowych wskutek niszczenia materiału genetycznego komórek

Dlatego dezaktywacja (zmiatanie) wolnych rodników jest procesem nie tylko istotnym dla przedłużania fizykochemicznej trwałości kosmetyków, ale również dla opóźnienia procesów starzenia oraz zapobiegania chorobom nowotworowym

Endogenne rodniki są inaktywowane przez odpowiednie układy enzymatyczne

pierwszą zaporą dla produktów niepełnej redukcji cząsteczki tlenu są .................6........ nadtlenkowe, przekształcające anionorodniki ponadtlenkowe w nadtlenek wodoru i tlen cząsteczkowy

utworzony nadtlenek wodoru jest rozkładany następnie przez katalazy i peroksydazy na wodę i tlen

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

rozpuszczalny w tłuszczach tokoferol, czyli witaminę E

witaminę C

β-karoten (prowitamina A)

glutation

cysteinę

koenzym 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

Ze względu na sposób działania, przeciwutleniacze dzielimy na:

samoistne (podstawowe)

synergistyczne

kompleksujące

Osobną klasę tworzą inhibitory lipooksygenazy, które wykazują działanie przeciwutleniające, nie będąc jednocześnie zmiataczami wolnych rodników

Przeciwutleniacze samoistne

Przeciwutleniacze samoistne (podstawowe) bezpośrednio dezaktywują wolne rodniki.

Do najważniejszych należą m.in.:

witamina C

tokoferole (witamina E)

tokotrienole

pochodne tert-butylofenolu

polifenole

kwasy: ursolowy, oleanolowy i liponowy

resweratrol

acetylo-L-kamityna

2,6-di-tert-butylo-4-metylofenol (BHT) - przeciwutleniacz rozpuszczalny w tłuszczach, nierozpuszczalny w wodzie

stosowany w stężeniach 0,005-0,01% do konserwowania preparatów kosmetycznych na bazie tłuszczów roślinnych i zwierzęcych

3-tert-butylo-4-metoksyfenol (BHA), rozpuszczalny w alkoholach - dopuszczalne stężenie to 0,01-0,02%

tert-butylohydrochinon — 0,01-0,05%

Rzędowość atomów węgla

Wyróżnia się cztery możliwe stopnie podstawienia atomu węgla alkilem: 1° (pierwszorzędowy), 2° (drugorzędowy), 3° (trzeciorzędowych) oraz 4° (czwartorzędowy

Symbol R jest stosowany w chemii organicznej do oznaczania dowolnej grupy organicznej (metylowej, etylowej, propylowej lub innej). Używa się go, gdy nie jest potrzebne dokładne sprecyzowanie grupy organicznej.

Acetylo-L-karnityna i kwas R-α-liponowy - należą do quasiwitamin

zaburzenia pamięci pojawiające się z wiekiem można powiązać m.in. z dysfunkcją mitochondriów w neuronach, substancje te przywracają sprawność motoryczną i pamięciową obniżoną z wiekiem

Substancje przeciwstarzeniowe - możliwe zastosowanie do leczenia choroby Alzheimera,

choroby Parkinsona, cukrzycy typu II

Witamina C - kwas askorbowy, kwas askorbinowy

stosowana jest jako przeciwutleniacz pod nazwą: Ascorin, Catavin C, Cebion, Redoxon, Vitacin w stężeniu 0,05%

Witamina C nie rozpuszcza się w tłuszczach

stosowana jest do stabilizacji faz ..............7..........

fazy hydrofobowe stabilizowane są rozpuszczalnym w tłuszczach estrem kwasu palmitynowego i witaminy C - palmitynianem ...........8...........

Atyoksydantami są także produkty chemicznej modyfikacji cząsteczki witaminy C

substancje takie praktycznie są pozbawione aktywności witaminowej

Kwas oleanolowy i ...........9.......... - triterpeny obecne m.in. w kolczastej lianie Uncaria tomentosa (Vilcacora, koci pazur) - silne przeciwutleniacze

Kwas ursolowy wykazuje ponadto bardzo silne właściwości antyproliferacyjne, indukuje ...........10...........w ludzkich nowotworowych liniach komórkowych

Kwas oleanolowy i ursolowy działają też:

cytostatycznie

hepatoprotekcyjnie

immunomodulująco

moczopędnie

przeciwzapalnie (działanie silniejsze od indometacyny),

hipoglikemizująco

uspokajająco

przeciwpierwotniakowo, przeciwwirusowo przeciwcholestatycznie, przeciwhistaminowo, przeciwwrzodowo

Kwas ursolowy jest też aktywnym związkiem hamującym mutagenezę wywołaną aflatoksyną

Tokoferole i tokotrienole - występują w formie α, β, γ, δ związków, różnią się liczbą i położeniem grup metylowych

Tokotrienole (grupa wit. E) różnią się od tokoferoli obecnością trzech wiązań.............11......... w części łańcuchowej

Tokoferole

najsilniejsze działanie przeciwutleniające wykazuje a-tokoferol identyfikowany z witaminą E

stosowany jest w formie wyciągów z ...........12.........zbóż jako przeciwutleniacz (Redoxogran) w preparatach zawierających witaminę A lub nienasycone kwasy tłuszczowe

Aktywność biologiczna tokoferolu związana jest m.in. z właściwością łatwego reagowania tej witaminy z endogennymi rodnikami - chroni biomolekuły przed niszczącym je atakiem rodników rodników liponadtlenkowych, a zwłaszcza niezwykle reaktywnych rodników hydroksylowych

Tokotrienole

stosuje się w formie ekstraktu z oleju palmowego

jedne z najsilniej działających przeciwutleniaczy - wykazują działanie antykosydacyjne 60-krotnie silniejsze od witaminy E

szybciej wnikają do komórek skóry niż witamina E

chronią błony komórkowe przed promieniowaniem UV

neutralizują rodniki aktywne nowotworowo

działają antyalergicznie

przeciwzapalnie

silnie stymulują odnowę kolagenu, co opóźnia procesy starzenia skóry

Przeciwutleniacze synergistyczne

Synergizm - zjawisko wzajemnego wzmocnienia działania kilku substancji wtedy, gdy występują razem w danym środowisku

Przeciwutleniacze synergistyczne to kombinacja dwóch lub więcej substancji, które współdziałają w procesie zmiatania wolnych rodników

Witamina E (a-tokoferol) absorbuje wolne rodniki hydroksylowe

dwie cząsteczki witaminy E połączonej z wolnym rodnikiem reagują z jedną cząsteczką witaminy C (kwas askorbowy), dając kwas dehydroaskorbowy z jednoczesną regeneracją witaminy E.

Ponieważ reakcja utleniania witaminy C do kwasu dehydroaskorbowego jest reakcją odwracalną, zregenerowane witaminy E i C ponownie wchodzą w reakcje z wolnymi rodnikami

Galusan propylu

ciało stałe t.t. 150° C, słabo rozpuszczalne w wodzie, lepiej w alkoholach

działa synergistycznie ze związkami ...13............(wiążącymi) kationy metali ciężkich

stosowany jw stężeniach 0,005-0,01%; wada - wywoływanie żółknięcia preparatów kosmetycznych, szczególnie pod wpływem kationów metali ciężkich.

stosowany w produktach spożywczych może powodować uczulenia (E310)

Estry kwasu galusowego i alkoholi wyższych są rozpuszczalne w tłuszczach - rozpuszczalność rośnie wraz z ilością atomów węgla w cząsteczce alkoholu

posiadają aktywność przeciwgrzybiczą

wzmagają działanie antyutlenianiające BHA

Przeciwutleniacze kompleksujące

Przeciwutleniacze kompleksujące wiążą (chelatują) kationy metali ciężkich w niedysocjujące kompleksy

wpływa to na spowolnienie procesów oksydacyjnych inicjowanych przez światło oraz śladowe ilości metali, np. żelaza Fe, które proces ten katalizują

Kwas wersenowy - kwas etylenodiaminotetraoctowy (EDTA)

stosowany jest w formie soli -

..................14...........trisodowego

wersenianu tetrasodowego

Sole kwasu wersenowego stosowane są jednocześnie jako konserwanty mydeł i substancje zmiękczające wodę - EDTA kompleksuje kationy Ca+2 i Mg+2

Podobną budowę i zastosowanie ma kwas pentatowy - stosowany pod nazwą DTPA.

Pochodne kwasu fosfonowego - HPO(OH)2 stosowane są jako:

antyutleniacze

regulatory twardości wapniowej wody

substancje hamujące tworzenie kamienia nazębnego

Tymi pochodnymi są:

(trifosfonometylo)-amina

kwas 1-hydroksy-etano-1,1-difosfonowy (EHDP)

Inhibitory lipooksygenazy

Inhibitory lipoksygenazy spowalniają lub blokują katalityczne przekształcenie nienasyconych łańcuchów alkilowych w nadtlenki ........15......... - substancje antyutleniające, które nie są zmiataczami wolnych rodników

Lipooksygenazy - enzymy katalizujące przyłączenie tlenu w pozycjach 5, 12 i 15 kwasu arachidonowego powodując powstawanie hydroperoksydów

5-lipooksygenaza wytwarza 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)

Kwas nordihydrogwajaretynowy ............16.... -

inhibitor lipooksygenazy stosowany jako przeciwutleniacz w kosmetykach i produktach spożywczych

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

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)

jest składnikiem preparatów kosmetycznych łagodzących podrażnienia skóry głowy, wzmacniającym włosy i pobudzającym podziały ich komórek macierzystych

pochodne kwasu ursolowego 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)

Kwasy ..............17............(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 obecne są gumy, żywice, olejki eteryczne oraz kwasy bosweliowe

Oczyszczony ekstrakt tej wydzieliny jest używany w wielu preparatach ziołowych (farmaceutykach i kosmetykach) ze względu na obecność tych kwasów.

Kwasy bosweliowe są inhibitorami 5-lipooksygenazy, która jest odpowiedzialna za przemiany kwasu arachidonowego do czynników pozapalnych - leukotrienów

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

---