Стабільність хімічного складу одна із найважливіших і обов’язкових умов нормального функціонування організму. Тому виявлення порушень в обміні макро- та мікро-елементів і їх корекція є важливим та перспективним напрямом сучасної косметології та медицини. В останні роки суттєво посилився інтерес до кальцію як засобу профілактики та нормалізації різних патологічних станів організму загалом та шкіри зокрема.
Біологічна роль кальцію
Кальцій – один із найпоширеніших елементів живої матерії. За відносним вмістом в організмі ссавців він поступається лише водню, вуглецю, азоту, кисню та натрію. У ході еволюції живої матерії саме кальцій був обраний Природою як посередник і регулятор різних функцій і метаболічних реакцій клітин.
Організм дорослого в нормі містить приблизно 1000 г кальцію, з них 99% зосереджено в кістках скелета та близько 1% – у складі всіх органів, тканин та біологічних рідин. Саме ця невелика кількість кальцію дуже впливає на функціонування практично всіх органів і систем організму.
Біологічні функції кальцію винятково складні та різноманітні. Через значні запаси кальцію в скелеті його можна віднести до макроелементів. Однак на рівні клітини його концентрація не перевищує 10-7М, що дозволяє зарахувати його до мікроелементів.
Виділяють такі найважливіші функції:
- Входить до складу скелету, зубів, нігтів, волосся. Кісткова тканина, крім опорної функції, відіграє роль депо кальцію та фосфору, звідки організм витягує їх при недостатньому надходженні з їжею;
- Забезпечує передачу нервового збудження, з чим пов’язані робота головного мозку, пам’ять, ритмічність серцевих скорочень, тонус кровоносних судин, реакція та працездатність скелетних та гладких м’язів внутрішніх органів;
- Регулює проникність клітинних мембран всіх органів та тканин, що одна із найважливіших властивостей кальцію;
- Регулює внутрішньоклітинні процеси. Кальцій є активатором багатьох ферментативних систем, бере участь у процесах утворення енергії, у синтезі РНК та ДНК;
- Бере участь у процесах зсідання крові, контролюючи всі етапи процесу;
- Бере участь у підтримці стабільності внутрішнього середовища (осмотичний тиск у рідинах організму, іонна рівновага);
- Активує лімфоцити, перешкоджає вивільненню медіаторів алергічного запалення;
- Регулює продукцію та вивільнення гормонів та нейромедіаторів. Впливає на секреторну активність травних та ендокринних залоз;
- Сприяє підтримці здорового стану шкіри, перешкоджає передчасному старінню.
Кальцій – внутрішньоклітинний регулятор
Концентрація іонів кальцію в цитоплазмі клітин надзвичайно мала і становить близько 10-7 М, у міжклітинній рідині концентрація Са2+ приблизно 10-3 М. Тобто співвідношення позаклітинного та внутрішньоклітинного вільного кальцію становить приблизно 1:10000. Саме завдяки такому високому градієнту концентрацій іон кальцію відіграє ключову роль у життєдіяльності практично всіх живих організмів, виступаючи як універсальний внутрішньоклітинний регулятор.
Різке збільшення вмісту кальцію у клітині відбувається при відкритті кальцієвих каналів або внутрішньоклітинних кальцієвих депо. Внутрішньо- та позаклітинні сигнали можуть призводити до короткочасного збільшення концентрації Са2+ у клітині у 5-10 разів.
У відповідь відбувається лавиноподібна активація численних ферментативних систем і клітина адекватно реагує на сигнал. Усередині клітини кальцій взаємодіє зі спеціальними Са-зв’язуючими білками. На сьогоднішній день їх відомо близько 100. Са-зв’язуючі білки беруть участь у регуляції клітинного циклу, впливають на активність різних ферментів, транспорт іонів кальцію, стан цитоскелета, регулюють транскрипцію та апоптоз (програмовану загибель клітини). Частина Са-зв’язуючих білків може секретуватися назовні клітини. У позаклітинному просторі такі білки виступають як фактори росту, впливають на хемотаксис, а також взаємодіють із компонентами позаклітинного матриксу.
Після припинення дії зовнішнього сигналу системи насосів кальцієвих знижують концентрацію кальцію в цитоплазмі до вихідного рівня і готують клітину до сприйняття нового сигналу. У клітині існує багато систем швидкого видалення Са2+, які повертають клітину в неактивований стан:
- У зовнішній плазматичній мембрані розташовані Са-АТФ-ази, своєрідні насоси, що викачують Са2+ проти концентрації градієнта з клітини в зовнішнє середовище;
- Спеціальний Са2+/Na+обмінник;
- У мітохондріях існує транспортна система, що перекачує кальцій з цитоплазми всередину матриксу мітохондрій. Мітохондрії – клітинні органели, що мають найбільшу ємність по відношенню до іонів кальцію.
Обмін кальцію та його регуляція
Внутрішньоклітинний обмін кальцію тісно взаємопов’язаний із його позаклітинним рівнем, який також ретельно контролюється в організмі. Концентрація Са2+ у плазмі здорових людей становить приблизно 2,5 мМ. Кальцій плазми крові представлений у вигляді:
- Незв’язаного, іонізованого кальцію – близько 50%;
- Іонів кальцію, з’єднаних з білками, головним чином, з альбуміном-45%;
- Комплексів з іншими іонами (цитрати, сульфати, фосфати, карбонати) – 5%.
Таким чином, майже половина кальцію сироватки в нормі перебуває в іонізованому стані. Саме вільний Са2+ є регулятором різноманітних внутрішньоклітинних процесів. Концентрація Са2+ у плазмі регулюється з високою точністю: зміна її лише на 1% приводить у дію гомеостатичні механізми, що відновлюють рівновагу. Основними регуляторами обміну Са2+ у крові є паратгормон, вітамін D та кальцитонін.
Паратгормон секретується паращитовидними залозами у відповідь на зниження вмісту в плазмі незв’язаного кальцію шляхом мобілізації його з кісткового “депо”. Протилежний ефект на обмін кальцію має гормон щитовидної залози — кальцитонін, який сприяє переходу кальцію з плазми крові в кісткову тканину. Вітамін D бере участь в абсорбції кальцію з кишечника та полегшує відкладення його в кістках. Крім того, на метаболізм кальцію певний вплив мають і інші гормони: глюкокортикоїди, гормони щитовидної залози, гормон росту, інсулін та естрогени.
Другою групою факторів, що регулюють обмін кальцію в шкірі, є полі- та пірофосфати. Це речовини, які відносяться до продуктів нормального метаболізму АТФ у клітинах. З віком у клітинах значно знижується продукція АТФ і, як наслідок, зменшується утворення полі- та пірофосфатів, що в результаті призводить до порушень кальцієвого обміну, відкладення його нерозчинних солей у м’яких тканинах та порушення тканинних функцій.
Потреба організму людини у кальції
Найбільше значення кальцій має у дитинстві, похилому віці, у період вагітності. Підвищену потребу в кальції організм відчуває при стресах, фізичних та психічних навантаженнях, у період відновлення після операцій та травм.
Добова потреба організму кальцію (близько 800 мг) зазвичай покривається з допомогою надходження їжі. Біозасвоюваність кальцію із харчових продуктів становить 25-40%. Майже половина кальцію шляхом активного транспорту всмоктується в основному у верхніх відділах тонкого кишечника.
Основні джерела кальцію – молоко, молочні продукти (сир, тверді сири), риба, яйця. Майже 80% всієї потреби людини у кальції задовольняється молочними продуктами. Серед овочів та фруктів високим вмістом кальцію відрізняються зелені овочі (броколі), квасоля, хрін, зелень петрушки, цибуля, урюк та курага, яблука, сушені персики, груші, солодкий мигдаль. Одним із джерел кальцію є питна вода (в 1 літрі до 350-500 мг). З питною водою надходить 10-30% кальцію.
Біодоступність кальцію покращують кисломолочні продукти, знижують її – харчові волокна, алкоголь, кофеїн, надлишок жирів. Препарати вітаміну D сприяють всмоктуванню кальцію.
Кальцій та шкіра
Кальція у шкірі значно більша, ніж у плазмі крові. Найбільша його концентрація знаходиться у клітинах епідермісу, де він регулює синтез ліпідів, секрецію пластинчастих тілець, відновлення бар’єрної функції епідермісу. У ліпідних шарах шкірного бар’єру кальцій відіграє роль «зшиваючого агента», що сприяє їх щільнішій будові, а також підтримує сталість вологоутримуючої функції шкіри. Крім того, кальцій є одним із ключових регуляторів процесу кератинізації: низька його концентрація стимулює проліферацію кератиноцитів, висока – посилює диференціацію.
Кальцій бере участь у себорегуляції: при його дефіциті шкіра стає сухою, підвищується чутливість до дії факторів довкілля. Знижений рівень кальцію виявлено у хворих на екзему та псоріаз. Кальцій сприяють збереженню цілісності колагенових та еластинових волокон, підтримуючи природну антиоксидантну систему організму. Вікові зміни організму впливають на вміст кальцію в різних шарах епідермісу та можуть бути причиною порушення кальцієвого балансу у шкірі. У нормі кальцій розподіляється рівномірно переважають у всіх шарах епідермісу крім гранулярного шару, де його концентрація підвищена. В епідермісі людей похилого віку кальцій знаходиться переважно в клітинах базального і шиповидного шарів у вигляді нерозчинних солей. У дермі зрілої шкіри кальцій розташовується нерівномірно, утворюючи мікроконгломерати. Кількість нерозчинних солей кальцію в шкірі збільшується з віком і досягає свого піку до 65-70 років, що є одним із факторів втрати еластичності та появи зморшок.
Отже, із збільшенням віку підвищується ступінь накопичення солей кальцію у шкірі. Цей процес поряд з іншими несприятливими факторами сприяє її старінню. Тому один із можливих шляхів профілактики передчасного старіння шкіри – це регуляція обміну кальцію в ній на клітинному рівні.
Для отримання кальційрегулюючого ефекту до складу косметичних засобів вводять такі сполуки: ксидифон, кальцію метіонінат, пантетонат, пангамат, цитрат, лактат та ін. Сприятливу дію на шкіру мають термальні води, що містять солі кальцію.
Декілька прикладів кальційвмісних косметичних засобів для обличчя:
- ACADEMIE Крем, що омолоджує з пептидами, кальцієм і вітаміном С;
- PHYTOMER Крем-енергетик для сяйва з кальцієм;
- THALAC Крем інтенсивне харчування (з кальцієм);
- +ACTIVE Концентрат ущільнюючий для зрілої шкіри з ліпопептидами та кальцієм;
- L´OREAL Age Re-Perfect Pro-Calcium;
- LANCOME Platineum Hydroxy-Calcium RestoringCream.
Серед професійних програм з’єднання кальцію представлені в антивіковій програмі Vitamy від HISTOMER.
Наиболее перспективные компоненты, регулирующие обмен кальция
Ксидіфон – представник групи бісфосфонатів, аналог неорганічного пірофосфату. Перешкоджає накопиченню в шкірі малорозчинних солей кальцію, стабілізує клітинні мембрани, вбудовуючись у їхні ліпідні структури та регулює мінеральний обмін на рівні клітини. Перевагою ксидифону в порівнянні з природним регулятором кальцієвого обміну (пірофосфатом) є його стійкість до ферментативного гідролізу. В організмі людини немає ферментів, що руйнують цей бісфосфонат, що дозволяє отримати регулюючий ефект на обмін кальцію навіть при невеликих дозах препарату. Кальційрегулююча дія ксидифону підтверджена клінічними тестами. Підсилюють дію ксидифону вітамін D2 та бурштинову кислоту. Використання ксидифону та інших аналогічних сполук у складі косметичних засобів запатентовано московським Інститутом фармацевтичних реактивів “РЕФАРМ”. Інститутом розроблено цілу низку професійних косметичних засобів ТМ РЕФАРМ, наприклад, креми «Антикс», «Ксенія».
CalciumAlfa® – комплекс розроблений та запатентований HistoLab лабораторією (Швейцарія) та є провідним компонентом програми для тіла Vitamy від HISTOMER. CalciumAlfa® заснований на синергетичному союзі двох молекулярних форм кальцію – кальційальфагідроксиметіонінат та кальцій пантотенату. Здатний швидко акумулюватися шкірою та відновлювати процеси життєдіяльності клітин, що забезпечує максимально повне засвоєння кальцію.
Ефект застосування комплексу є сукупною дією його компонентів:
- Кальція альфа-гідроксі-метіонін регулює синтез колагену та еластину, дезактивує вільні радикали, бере участь у відновленні ДНК, захищає та зберігає клітини від вікових змін.
- Кальція пантотенат підтримує клітинні комунікації, нормалізує внутрішньоклітинний мінеральний обмін, сприяє регенерації клітин шкіри, активізує низку ферментативних систем. А також регулює обмін фосфоліпідів у шкірі, посилює вологоутримуючу здатність шкіри, перешкоджає передчасному старінню.
Враховуючи високу енерговитратність процесів обміну кальцію CalciumAlfa® застосовується в комплексі з вітамінами групи В (В1, В2, В3, В5), які беруть участь у виробленні енергії у клітині.
Кальцій та старіння шкіри - висновки
Активність регуляторних механізмів обміну кальцію із віком поступово знижується. За деякими даними, порушення процесів засвоєння кальцію до 40 років спостерігається у 50% людей, до 60 років – у 90%.
Вікові зміни, незбалансована дієта, прийом деяких лікарських засобів (антибіотики, оральні контрацептиви) призводить до дефіциту кальцію в шкірі, що може бути причиною:
- зниження щільності шкіри
- порушення мікроциркуляції
- затримки рідини
- виснаження колагенових та еластинових волокон
- нерівної поверхні шкіри та передчасного старіння
- сухості та зневоднення
Одним із перспективних напрямків антивікового догляду за шкірою може розглядатися застосування косметичних засобів з кальційрегулюючим ефектом. Косметичні рецептури, які нормалізують обмін кальцію, здатні реально покращити стан шкіри, допомагаючи продовжити її молодість.
Les Nouvelles Esthetiques Україна
Наталія Кіщенко
Біохімік, провізор-косметолог.
Керівник інформаційного відділу компанії ІнтерКосметик Груп
