Могут ли карнозин и его аналоги замедлить старение кожи?

АНАТОЛИЙ ДЕЕВ,

Российский Государственный Медицинский Университет, Москва

МАРК БАБИЖАЕВ,

Innovative Vision Products, Inc.,USA

Информация об авторах: Деев Анатолий Иванович, кандидат биологических наук, доцент кафедр биофизики (Российский государственный медицинский университет) и кафедры психологии раннего детства (Московский городской психолого-педагогический университет).

Область профессиональных интересов: медицинская биофизика, геронтология, возрастная физиология.

Информация об авторах: Бабижаев Марк Аркадьевич, кандидат биологических наук, исполнительный директор фирмы Innovative Vision Products (США).

Область профессиональных интересов: применение биологически активных пептидов в офтальмологии и косметологии.

Can carnosine and its analogues delay the skin aging?

ANATOLY IVANOVICH DEYEV

Russian State Medical University, Moscow

MARK ARKAD'EVICH BABIZHAYEV

Innovative Vision Products, Delaware USA

The carnosine and carnosine related compounds are well-known dipeptide consisting of β-alanine and histidine. It is normally made in the human body and found at high level in brain the eye of the lens, and skeletal muscle tissue. In laboratory studies, it has been demonstrated that carnosine has the ability to protect cells against oxidative stress as well as to increase their resistance toward functional exhaustion and accumulation of senile features. Physiological concentration of carnosine (20-30 mM) in standard media prolong the in-vitro life span of human fibroblast cells and strongly reduce the normal features of senescence. Carnosine has the remarkable ability to rejuvenate cells approaching senescence. Studies show that carnosine is effective against such forms of protein modification as oxidation, carbonylation, cross-linking, glycation and advanced glycation endproduct formation. The aging processes - cellular senescence, protein carbonylation and proteasomal decline - play leading roles in the changes that aging brings to the skin. Carnosine is the only agent that has shown multi-modal protective effects against protein degradation and cellular senescence .

Карнозин и родственные ему соединения являются хорошо известными дипептидами, состоящими из β-аланина и гистидина. Они синтезируются в норме в теле человека и содержатся в высокой концентрации в мозгу, хрусталике глаза и скелетной мускулатуре. В условиях эксперимента было показано, что карнозин обладает способностью защищать клетки против окислительного стресса, а также увеличивать их резистентность к функциональному истощению и накоплению возрастных изменений. Физиологические концентрации карнозина (20-30 мМ) в стандартных средах культуры клеток удлиняли in vitro продолжительность жизни фибробластов человека и значительно снижали проявления старения клеток. Карнозин обладает замечательной способностью омоложения клеток, приближающихся к старению. Исследования показали, что карнозин эффективен против таких форм модификации белков как окисление, карбонилирование, образование поперечных сшивок, гликирование и образование конечных гликозилированных продуктов. Такие процессы, сопровождающие старение, как старение клеток, карбонилирование белков и снижение активности протеосом, играют ключевую роль в возрастных изменениях стареющей кожи. Карнозин обладает уникальным мультимодальным защитным эффектом против деградации белков и старения клеток.

Введение

Удивительному дипептиду карнозину пошел 104 год со дня открытия. Биохимики отметили столетний юбилей этого вещества, посвятив ему целый номер журнала 'Биохимия' (2000г., т.65, ?7) и обширную монографию 'Карнозин' [1], геронтологи обнадежили человечество тем, что N-ацетилкарнозин может задерживать развитие катаракты [2], косметологи обратили внимание на ранозаживляющие свойства карнозина [3]. Несмотря на почтенный возраст, удивительный дипептид не стареет и преподносит ученым новые загадки и сюрпризы. О новых аспектах физиологической активности карнозина и его производных важных для косметологии пойдет речь в данной статье.

Карнозин и его аналоги входят в большое семейство гистидинсодержащих дипептидов (ГСД). Полипотентность действия ГСД, проявляющаяся в многообразии их терапевтических эффектов, таких как противовоспалительный (лечение полиартритов, заживление кожных ран), бактериостатический, иммуномодулирующий (подавление анафилактической реакции), регуляторный (регуляция функции надпочечников, антистрессорное действие), антиоксидантный (радиозащитное действие, лечение катаракты) и других. Такой широкий диапазон действия ГСД позволяет считать, что эти соединения играют ключевую роль в управлении гомеостатическими процессами в организме [3].

Последние годы прошедшего тысячелетия ознаменовались новым всплеском интереса к ГСД в связи с их геропротекторными свойствами т.е. способностью задерживать старение, а точнее заметно усмирять разрушительную силу времени в отношении 'кирпичиков' нашего организма белков, фосфолипидов и ДНК, а также построенных из них 'блоков' - клеток.

Как и почему стареют клетки?

Живые системы легко обводят время вокруг пальца с помощью деления. Казалось бы потенциал деления бесконечен, были бы в достаточном количестве энергия и стройматериалы для поддержания пластического обмена и, конечно, сохранялись бы неповрежденными 'чертежи' нашего тела, записанные в коде ДНК. Однако примерно с тридцатилетнего возраста мы начинаем ощущать неумолимый ход часов жизни, проявляющейся в постепенной утрате функциональных способностей в среднем со скоростью 0,8% в год. Еще в 1825 г. английский статистик Б. Гомперц обнаружил, что вероятность смерти человека после 30 лет удваивается каждые 8 лет. Что же вызывает этот естественный спад? Геронтологи предложили множество гипотез старения, акцентирующих внимание на различных аспектах этого многогранного процесса. Но главный парадокс старения состоял в том, что большинство клеток нашего организма, кроме нервных, некоторых мышечных и хрусталика, заменяются на протяжении жизни новыми. Однако постоянное обновление клеток не делает организм более молодым.

Разгадку этого парадокса предложил патриарх современной геронтологии Леонард Хейфлик, открывший предел деления клеточных линий, который впоследствии получил название 'предел Хейфлика' [4,5]. На культуре фибробластов Л.Хейфлик и П.Мурхед показали существование предела продолжительности жизни, равное примерно 50-70 делениям. Клетки как-будто бы имели встроенные часы, которые отсчитывали деления. Ограниченная продолжительность жизни культивируемых клеток присуща не только фибробластам, но и клеткам других видов тканей, включая кожу, печень и гладкую мускулатуру. Л.Хейфлик предположил, что продолжительность роста клеточных линий вполне может соответствовать границе продолжительности жизни человека.

Гипотеза строения клеточных часов была предложена советским ученым А.М.Оловниковым и получила название 'маргинотомии (от лат. marginalis - краевой, tome - сечение) [6]. Суть этой гипотезы состоит в том, что при каждом делении клетки ее ДНК укорачивается на конце, это ограничивает пролиферативный потенциал клеток и, очевидно, является тем "счетчиком" числа делений и, соответственно продолжительности жизни клетки в культуре. Таким образом, отпущенная клетке продолжительность жизни отмеряется длиной концевого участка ДНК, получившего название теломеры. Открытие в 1985 г. теломеразы - фермента, который достраивал укороченную теломеру в половых клетках и клетках опухолей, обеспечивая их бессмертие, вдохнуло новую жизнь в гипотезу Оловникова. Перед геронтологией встала новая проблема как сохранить, а может быть даже удлинить теломеру. Во многих лабораториях мира стали испытывать различные соединения в надежде, что существуют вещества способные продлить срок жизни клеток и задержать их старение, но удача улыбнулась австралийцам.

Пептид, продлевающий клетке жизнь