В коже у нас есть фибробласты, которые просто работают и синтезируют коллаген. Есть и инфраструктура — внеклеточный матрикс, состоящий в основном из коллагена и эластина. Когда матрикс повреждается из-за царапин, ожогов или ультрафиолета, образуются короткие фрагменты молекул — матрикины. Именно на количество матрикинов в коже установлен мониторинг.

По факту они связываются с рецепторами фибробластов и являются физической командой на производство нового коллагена. Пока команда поступает, коллаген синтезируется. Куски растворились-отлипли, и новые не приходят — коллаген не синтезируется.

В косметологии есть два уровня хаков:

— Сделать микроповреждение, которое вызывает довольно много команд, но при этом требует очень мало коллагена для ремонта. Тогда избыток ресурса пойдёт на что-то другое, например, на дополнительное восстановление кожи. Это микроповреждения типа лазерных шлифовок, химических пилингов, микронидлинга в косметологических кабинетах.

— Либо можно перехватить сами матрикины, отреверсить их и понять, какие части их кода отвечают за команды фибробластам.

Подозревали, что это очень короткие команды, и да — основные состоя всего из 3–6 аминокислот.

Дальше идея простая: вводим такие команды в кожу и запускаем фибробласты в нужных режимах.

Отреверсили пять базовых команд: на расслабление мышцы, прямой синтез коллагена, транспорт меди (она нужна для синтеза) и ещё тревожный триггер, который запускает весь процесс. Собственно, дальше осталось залить их в банку и продавать.

Что мы и сделали. Сейчас расскажу детали.

Что такое внеклеточный матрикс и почему кожа его постоянно ремонтирует

Кожа — это не монолитный орган, а скорее здание с несущими конструкциями. Причём здание, которое одновременно строится, ремонтируется и частично демонтируется.

Дерма в этой конструкции — основная инфраструктура. Она собрана из белков и полисахаридов: коллагена I и III типов, эластина, гиалуроновой кислоты, фибронектина, гликозаминогликанов и ещё десятка компонентов поменьше. Всё это вместе называется внеклеточным матриксом.

Почти вся антивозрастная косметология последние лет двадцать крутится вокруг одной идеи: как заставить кожу ремонтировать себя быстрее, чем она разрушается.

Фибробласты — это такие рабочие, которые постоянно в фоновом режиме занимаются ровно двумя вещами: синтезируют компоненты матрикса и параллельно запускают его же деградацию через матриксные металлопротеиназы. Это не баг, а фича — нормальный ремоделинг в рамках постоянного обновления, без которого кожа бы просто затвердела.

Проблема начинается с возрастом, когда баланс постепенно смещается в сторону деградации. Ультрафиолет ускоряет этот процесс: UVA проникает в дерму, активирует матриксные металлопротеиназы напрямую, и они начинают активнее расщеплять коллаген. Если сюда добавить хроническое воспаление, окислительный стресс, гормональные изменения, то получится классическая картина фотостарения с морщинами, дряблостью и потерей объёма.

Когда разрушение становится сигналом

Когда ферменты (те же матриксные металлопротеиназы) разрезают белки матрикса, образуются не просто мусорные фрагменты, а молекулы со специфической биологической активностью — матрикины. Термин придумала французская группа биохимиков, их лаконичное определение: «пептиды, высвобождаемые при частичном протеолизе макромолекул внеклеточного матрикса и способные регулировать активность клеток».

То есть разрушение матрикса генерирует сигнал о собственном разрушении.

Выглядит это так: матрикины связываются с рецепторами на поверхности фибробластов, в первую очередь с интегриновыми. Запускаются внутриклеточные сигнальные каскады, фибробласт получает сигнал о повреждении и активирует синтез новых компонентов: проколлагена, эластина и гиалуроновой кислоты.

Пока фрагменты есть — работа идёт. Деградировали или смылись — работа останавливается.

Есть ещё один интересный механизм. Некоторые матрикины не «вырезаются» из белка как отдельные фрагменты, а буквально раскрываются. Пока молекула внеклеточного матрикса целая, часть её сигнальных участков скрыта внутри структуры и не работает. Когда металлопротеиназа частично повреждает белок, структура меняется — скрытый участок открывается и начинает подавать сигнал клеткам.

То есть матрикин существовал внутри молекулы всегда, просто ждал распаковочку.

И ещё один момент: петля не односторонняя. Матрикины не просто сигнализируют «чини», а сами регулируют активность тех металлопротеиназ, которые их произвели. Одни усиливают деградацию (и порождают больше сигналов), другие её тормозят. Это контур обратной связи, который в здоровой коже держит баланс между разрушением и синтезом.

У молодой кожи этот цикл работает хорошо. С возрастом деградация нарастает, фрагментов становится только больше, а синтез за ними не успевает. Причина не в нехватке сигналов, а в том, что рецепторы на фибробластах теряют чувствительность, а сами фибробласты снижают продуктивность.

Отдельного внимания заслуживает то, что матрикины — это низкомолекулярные пептиды. Их маленький размер не недостаток, а функциональная особенность. Она ускоряет распределение в тканях и взаимодействие с рецепторами. Так что матрикины выгодно отличаются от высокомолекулярных сигнальных молекул (факторов роста) своей скоростью проникновения в ткани.

Реверс-инжиниринг

Если матрикины — это сигналы, возникает закономерный вопрос: можно ли их синтезировать искусственно и использовать без реального повреждения кожи?

Этим и занялась косметическая химия в 1990-х — 2000-х. Логика простая: взять природный матрикин, выделить минимальную аминокислотную последовательность, которая сохраняет активность, и воспроизвести её.

Первый крупный результат — пентапептид KTTKS (лизин-треонин-треонин-лизин-серин). Его выделили из фрагмента проколлагена I типа. По сути, пять аминокислот способны запускать производство одного из ключевых структурных белков кожи.

Проблема была одна: голый пептид плохо проникает через роговой слой кожи, который устроен так, чтобы максимально эффективно не пропускать молекулы внутрь.

У пептидов вообще есть две базовые трудности: гидрофильность (плохо проходят через липидный барьер) и размер (часто превышают порог в 500 Да, после которого трансдермальное проникновение резко ухудшается). Добавьте сюда протеазы кожи, которые разрушают пептид ещё на пути к цели.

Решение нашли простое и изящное: присоединить к пептиду жирнокислотный «хвост» — пальмитиновую кислоту. Получился пальмитоилпентапептид-4 (он же pal-KTTKS, он же Matrixyl).

С этого момента пептиды вышли из лабораторий в косметику.

В 2005 году опубликовали результаты 12-недельного двойного слепого плацебо-контролируемого испытания на 93 женщинах (возраст 35–55, европейский тип кожи).

Использовался дизайн split-face: одна половина лица — крем с pal-KTTKS, другая — контроль без пептида. К 8–12 неделям у группы с пептидом было статистически значимое уменьшение морщин и мелких линий по сравнению с плацебо как по компьютерному анализу изображений, так и по слепой оценке экспертов. Ещё один результат этого же исследования: никакого влияния на барьерные свойства кожи (трансэпидермальная потеря воды не поменялась). То есть пептид работает без нарушения кожного барьера.

Для сравнения: в более широком исследовании на 180 женщинах (8 недель) pal-KTTKS уменьшил неровности текстуры и мелкие морщины по сравнению и с плацебо, и с экстрактом босвеллии.

На молекулярном уровне картина такая: pal-KTTKS при концентрации 10 ppm за 24 часа вызвал в фибробластах 1,8-кратное увеличение экспрессии гена коллагена и 12,6-кратный рост синтазы гиалуроновой кислоты-1. При 20 ppm в течение 3 дней уже наблюдался рост содержания самого коллагена.

Но, что важно, синтетический матрикин — это не точная копия природного фрагмента. Это функциональный аналог, который активирует те же рецепторы и запускает похожие сигнальные каскады, но при этом более стабилен и медленнее разрушается. Природный матрикин живёт в коже минуты. Синтетический аналог с пальмитоиловым якорем — дольше.

Пять классов пептидов: разные команды для разных процессов

Матрикины — это только одна точка входа. Кожу можно взломать ещё в нескольких местах: через нейромышечный каскад, через дефицит меди в созревании волокон, через воспалительный фон, который разрушает матрикс параллельно с основным процессом. И для каждого такого взлома есть свой класс пептидов.

Самый большой — синтетические аналоги матрикинов, которые подают фибробластам сигнал пинать внеклеточный матрикс. Кроме пальмитоилпентапептида-4, сюда относится пальмитоилтрипептид-1 (GHK с липофильным якорем). Ещё один пример — пальмитоилтетрапептид-7, входящий в состав Matrixyl 3000: он работает не напрямую через синтез, а через подавление провоспалительных интерлейкинов, снижая воспалительный компонент разрушения матрикса.

Отдельного внимания заслуживает Syn-Coll (пальмитоилтетрапептид-5) — он имитирует тромбоспондин I и через него активирует TGF-β. В исследовании на 60 добровольцах (84 дня) он уменьшил глубину рельефа кожи в среднем на 22 мкм, а максимальные неровности — на 36 мкм.

Медные пептиды (они крутые, про них подробно писали тут). GHK-Cu — это тот же трипептид GHK, но в комплексе с ионом меди. Медь нужна для работы лизилоксидазы — фермента, который сшивает молекулы коллагена и эластина в зрелые волокна. Без меди можно синтезировать сколько угодно проколлагена, но он не станет функциональным волокном. При этом GHK-Cu — штука многозадачная. Он одновременно сигнальный пептид (активирует синтез матрикса), пептид-переносчик (доставляет медь) и регулятор ремоделирования (стимулирует матриксную металлопротеиназу 2, которая разрушает избыточный коллаген в рубцах).

У нейропептидов принципиально другой механизм: задача не зарастить, а расслабить. Ацетилгексапептид-8 (его мы тоже уже разбирали) действует через блокировку SNARE-комплекса — белкового механизма, который участвует в высвобождении нейромедиатора ацетилхолина. Чем меньше сокращений мышцы, тем слабее мимические морщины. Концептуально та же идея, что и у ботокса, только мягче и в креме. В исследовании на 10 женщинах (30 дней, 10% эмульсия, зона вокруг глаз) глубина морщин уменьшилась на ~30% в группе аргирелина против ~10% в плацебо. В другом — рандомизированное двойное слепое на китайских участниках (4 недели) показало 48,8% антиморщинной эффективности по сравнению с плацебо.

К нейропептидам также относятся пентапептид-18 (действует через опиоидные рецепторы) и Syn-Ake — синтетический аналог пептида из яда храмовой гадюки с похожим миорелаксирующим действием. По Syn-Ake — в исследовании на 45 добровольцах только он (не Argireline) показал значимые результаты по всем параметрам; лучший эффект — уменьшение морщин на лбу до 52% по параметру Rt.

Засада с доставкой для нейропептидов та же: они достигают эпидермиса, но до мышечных нервных окончаний в дерме добираются с трудом.

Пептиды-ингибиторы деградации работают не на стимуляцию синтеза, а на снижение разрушения. Блокируют металлопротеиназы или нейтрализуют свободные радикалы. Из изученных: рисовые пептиды (Colhibin) стимулируют синтез гиалуроновой кислоты; соевые олигопептиды (3–6 аминокислот) показали в рандомизированном исследовании на 21 женщине улучшение структуры дермы по сравнению с плацебо.

Почему пептиды почти всегда комбинируют

Один пептид — один сигнал. Но старение кожи — это не одна поломка, а системный сбой в нескольких процессах одновременно. Коллаген деградирует. Синтез нового не успевает. Воспалительный фон разрушает матрикс дополнительно. Мышечные сокращения создают механические морщины. Меди не хватает для нормального созревания волокон.

То есть один пептид все эти баги одновременно не закроет, отсюда — мультипептидные коктейли. Если есть пять разных аварийных систем, можно поставить пять разных аварийных сигнализаций.

При этом пептиды не просто складываются — они могут усиливать друг друга. Показательный пример: Leuphasyl в комбинации с Argireline в исследовании на 43 женщинах (28 дней) уменьшил морщины на 24,62% — против 11,64% и 16,26% по отдельности.

Как это выглядит на практике — разберём на примере нашего омолаживающего концентрата 5 peptides.

Ацетил гексапептид-8 (Argireline), пентапептид-18 (Leuphasyl) — два нейропептида-миорелаксанта, про них мы уже рассказали выше.

Ацетиларгинилтриптофилдифенилглицин (Relistase) — тетрапептид с двойным механизмом. Он ингибирует эластазу (это фермент, который расщепляет эластин) и стимулирует синтез коллагена I типа. В in vivo исследовании он выдал +14% эластичности и +15,6 упругости тканей. То есть его задача не расслабить мышцу, а защитить то, что уже есть, и запустить синтез нового.

Бис(трипептид-1) ацетат меди — медный пептид, вариант GHK-Cu. Обеспечивает медью лизилоксидазу для сшивки коллагеновых и эластиновых волокон. Без этого шага синтезированный проколлаген не превращается в функциональные волокна.

N-пролил пальмитоил трипептид-56 ацетат — сигнальный матрикин, стимулирующий синтез компонентов внеклеточного матрикса. Так как у него есть жирнокислотный хвост, то часть проблемы с доставкой через роговой слой решена.

Итого: два нейропептида давят на мимические морщины с разных сторон, один тетрапептид защищает эластин и щекочет коллаген, медный пептид закрывает вопрос созревания волокон, а сигнальный матрикин запускает синтез матрикса в целом.

Ожидать результат раньше 8–12 недель не стоит.

И что дальше?

Косметология попыталась взломать систему регенерации кожи через имитацию её собственного языка. Вместо того чтобы повреждать и запускать каскад аварийного восстановления, она научилась отправлять клеткам поддельные ремонтные запросы.

Отдельно интересно пептиды выглядят в прекондиционировании кожи перед процедурами. Есть данные, что, если использовать их за несколько недель до лазера или химического пилинга, восстановление потом идёт быстрее: фибробласты уже активированы, матрикс синтезируется бодрее, кожа проще переживает повреждение.

Получается такая подготовка площадки перед ремонтом.

И, возможно, самое любопытное сейчас происходит даже не в самих пептидах, а в системах доставки (везикулы, наночастицы и другие конструкции, которые помогают довести сигнал прямо до нужных клеток). Потому что главная проблема остаётся прежней: кожу эволюция проектировала как барьер, а не как гостеприимную мембрану для косметики.