Наукова косметологія, перебуваючи у постійному пошуку альтернативних технологій омолодження, відкрила нову групу субстанцій, що встигла заявити про себе на ринку – стовбурові клітини рослин. Рослинні стовбурові клітини мають ряд переваг, що дозволяє прогнозувати велике майбутнє їх застосування у складі косметичних засобів. Вони довели свою ефективність усунення слідів часу, а також у корекції інших проблем шкіри.
Джерела стовбурових клітин рослин
На відміну від тварин рослини ростуть і утворюють нові клітини протягом усього життя. Зростання їх забезпечується меристемами – обмеженими ділянками тканин, які постійно зберігають ембріональний стан. Мерістеми (освітні тканини) – знаходяться в рослині у певних місцях, у точках росту або зонах росту, наприклад, на верхівці пагона та на кінчику кореня. Основною функцією зон зростання є активний поділ та породження нових клітин. Клітини, що виникають з меристем, ростуть і диференціюються в постійні тканини. Вони визначають зростання стебел і коренів, загоєння ушкоджень. У меристемі зосереджено клітини, здатні до необмеженого поділу протягом усього життя рослини, а це десятки, сотні і навіть тисячі років. Такі клітини називають ініціальними. Саме з клітин меристеми різних рослин одержують стовбурові клітини. Клітини рослин, які використовуються сьогодні у косметиці, правильніше називати не стовбуровими, а меристемальними.
Для стовбурових клітин рослин характерний асиметричний поділ. Це означає, що й нащадки можуть мати різну долю – або залишатися стовбуровими (тотипотентними), чи піддаватися диференціювання. Тотипотентність означає, що надалі з неї може розвинутись будь-яка клітина рослинного організму.
Стовбурові клітини рослин несуть всю інформацію про майбутній організм і мають молекулярний потенціал для забезпечення його розвитку. Маючи унікальний концентрат виключно активних речовин та інтенсивний внутрішньоклітинний обмін, стовбурові клітини рослин мають найпотужніший життєвий потенціал і практично необмежені регенеративні можливості.
Біохімічні особливості стовбурових клітин рослин
Обмінні процеси недиференційованих тканин рослин (меристем) значно відрізняються від усіх інших тканин. Основні біохімічні процеси спрямовані на збереження генетичної інформації та безперебійність процесу поділу, а також на максимальний захист від шкідливих факторів навколишнього середовища. Цим пояснюється синтез та накопичення високих концентрацій речовин, які зустрічаються виключно у стовбурових клітинах, а в зрілих тканинах або відсутні, або зустрічаються у слідових кількостях.
Клітини меристем багаті нуклеїновими та амінокислотами, вітамінами та мінералами (кофакторами), ферментами та антиоксидантами, енергоємними сполуками та компонентами дихальних систем. Присутні в стовбурових клітинах і фітогормони, які в незначних кількостях мають регуляторний вплив, координують фізіологічні процеси та відіграють провідну роль в адаптації рослин до умов середовища. Відомі такі групи фітогормонів: ауксини, гібереліни, цитокініни, брассиноліди, жасмонати, поліаміни, пептиди. Важливою рисою меристем є присутність у них високих концентрацій рибонуклеїнових кислот (РНК), роль яких винятково важлива у процесі поділу, у підтримці клітинних комунікацій, синхронізації функціонування клітин. Виявлено, що одна з функцій ауксинів – активація ферментів РНК-полімераз, які контролюють синтез РНК у стовбурових клітинах, а представник класу цитокінінів – кінетин – перешкоджає виникненню дефектів у РНК при їх збиранні. Крім того, доведено, що кінетин, основна функція якого уповільнення процесів старіння у рослин, у людини виконують ту саму функцію. Слід зазначити, що в стовбурових клітинах рослин знайдено речовини, які зустрічаються і в організмі людини, наприклад: антиоксидантні ферменти (супероксиддисмутаза, глутатіонпероксидаза, каталаза), що нейтралізують вільні радикали як рослин, так і людини; компоненти системи цитохрому, які у людському організмі забезпечують клітинне дихання; учасники сигнальних шляхів (G-білки, мітогенактивовані протеїнкінази (МАРК), які визначають ріст, розподіл та старіння людських клітин; білки-шаперони, що впливають на просторову організацію білкових молекул та ін.
Способи отримання стовбурових клітин рослин
Необхідно підкреслити, що клітинна маса – рослинні клітини цілком – у косметичних засобах не використовується. Використовують лише активні інгредієнти стовбурових клітин рослин, екстракти яких можна отримати двома способами.
Пряме екстрагування із зон активного росту рослин
Для цього бруньки, пагони, коріння і проростки збирають ранньою весною, коли рослини мають максимальний енергетичний потенціал. Зібраний матеріал очищають, подрібнюють і поміщають у водно-спиртову або водно-гліцеринову суміш. Отримані таким чином екстракти мають особливу цінність, оскільки зберігається комплекс активних компонентів у їхньому природному поєднанні. Однак, цей спосіб занадто витратний і трудомісткий, і не придатний для виробництва.
Біотехнологічний синтез
Цей спосіб отримання екстрактів має свої складності, що робить кінцевий продукт досить дорогим. Калусні клітини поза організмом ростуть хаотично, в процесі культивування поступово втрачають здатність до регенерації, є генетично нестабільними (число та «якість» хромосом у них може сильно відрізнятися), гетерогенні за віком. І головне, кожному за виду рослин доводиться підбирати свої, особливі умови культивування. Це уповільнює роботу з розширення переліку культур недиференційованих клітин рослин.
Завдяки біотехнологічному методу можна отримувати екстракти рослинних стовбурових клітин із заздалегідь заданими властивостями і чітко визначеною кількістю активних речовин. Культивуючи рослинні стовбурові клітини в захищених і строго контрольованих умовах, вдається домогтися виробництва цих речовин зі значною біологічною активністю. Штучні умови культивування дозволяють отримувати стовбуровий матеріал з дуже рідкісних рослин, наприклад, високогірного едельвейсу або глибоководних арктичних водоростей, витягуючи необхідну кількість сировини з невеликих фрагментів рослин, і при цьому зберігати навколишнє середовище.
Стовбурові клітини тварин і рослин - схожість та відмінності
Незважаючи на значні відмінності фізіології тварин та рослин, вони тісно взаємопов’язані та мають багато точок дотику. Ряд біохімічних процесів тварин і рослин базуються на загальних механізмах, активні компоненти подібні до будови і виконують однакові функції.
Порівнюючи тварини та рослинні клітини слід виділити ряд загальних рис та принципових відмінностей:
Чим подібні:
- Тварини та рослинні стовбурові клітини є недиференційованими. Це загальна властивість, характерна для тваринного та рослинного світу. Надалі, еволюціонуючи, ці клітини дають початок спеціалізованим тканинам, причому диференціація багато в чому залежить від оточення, в якому клітина знаходиться.
- Рослинні та тваринні клітини діляться асиметрично, утворюючи два типи клітин: одні залишаються стовбуровими, інші стають на шлях диференціації.
- Рослинні та тваринні стовбурові клітини синтезують специфічні речовини, що відрізняють їх від усіх інших клітин організму. Експериментально встановлено, що багато активних компонентів, які у стовбурових клітинах містяться у значних концентраціях, у диференційованих тканинах виявляються лише у слідових кількостях.
Чим відрізняються:
- На відміну від стовбурових клітин тварин і людини всі рослинні стовбурові клітини здатні диференціюватися в будь-яку з клітин рослини, тобто мають тотипотентність. У тварин і людини тотипотентність (можливість перетворюватися на будь-які види клітин, і тим самим створювати цілий організм) характерна тільки для клітин ембріона в перші кілька поділів зиготи. Згодом у людському організмі залишаються мультипотентні стовбурові клітини, що створюють спеціалізовані клітинні лінії декількох типів (наприклад, кровотворні або клітини жирової тканини) і уніпотентні стовбурові клітини, що відтворюють лише один тип диференційованих клітин.
- Друга важлива відмінність. Багато клітин дорослих рослин у відповідь на пошкодження здатні рухатися «назад у минуле», тобто втрачати свою спеціалізацію та повертатися у недиференційований стан. Цим пояснюється властиве рослинам вегетативне розмноження. У тварин така можливість донедавна взагалі заперечувалася.
Активні компоненти стовбурових клітин рослин
У кожної рослини стовбурові клітини мають свої властивості.
Едельвейс (Leontopodium alpinum) виробив безліч захисних механізмів, необхідні виживання в екстремальних кліматичних та екологічних умовах. Наукові дослідження підтвердили наявність у рослинах потужних антиоксидантів та інших речовин із протизапальними та цитопротективними властивостями. Стовбурові клітини едельвейсу цінні вмістом у них леонтоподових кислот А, В і хлорної кислоти, що виявляють антигіалуронідазну та антиколагеназну активність, а також 3,5-дикаффелоілхінової кислоти, що має сильну антиоксидантну дію.
Центелла азіатська (Centella asiatica) виявляють виражену антиоксидантну активність, містять кафеоілхінові кислоти, що допомагають прибирати запалення, підвищувати тонус шкіри та кровоносних судин. Механізм дії заснований на здатності значно пригнічувати продукцію TNF-α цитокіну, що бере участь у запуску запальної реакції, та оксиду азоту (NO), сигнальної молекули, що викликає розслаблення судин.
Бузок звичайний (Syringa Vulgaris L.), здатний безпосередньо впливати на мітохондрії клітин шкіри людини, виступаючи як потужний біоактиватор, і оновлювати глибокі шари дерми, завдяки речовині, що міститься в них, з сильним відновлюючим і антиоксидантним ефектом — вербаскозиду. Вербаскозид — фенілпропаноїдний глікозид (глікозид кавової кислоти) має значну протизапальну активність, оскільки викликає дозозалежне зниження експресії прозапальних цитокінів у первинних культурах людських кератиноцитів. Крім того, вербаскозид захищає клітини від окислювального ушкодження в ході запальної реакції, інгібуючи викид активних форм кисню з лейкоцитів та хелатуючи іони заліза. В результаті наукових досліджень було виявлено, що металокомплекси природних поліфенолів, особливо вербаскозид Fe2+, здатні помітно відбілювати шкіру. Прямий відбілюючий ефект здійснюється за рахунок зв’язування іонів заліза, необхідних для роботи тирозинази (відбувається її пригнічення і переривається процес меланогенезу); опосередкований за рахунок вираженої антиоксидантної дії, що захищає від УФ-випромінювання. Крім високої антирадикальної та освітлювальної активності, вербаскозид відрізняється здатністю підвищувати стійкість клітин та тканин до нестачі кисню, володіючи помітним антигіпоксичним ефектом. Вербаскозид також потужно пригнічує зростання дріжджів Malassezia furfur. Продукт, отриманий із клітин бузку, ефективний проти 5a-редуктази – ферменту, що бере участь у виробництві шкірного сала і, отже, сприяє скороченню всіх видів вугрових уражень.
Гарденія жасминоподібна (Gardenia Jasminoides) завдяки високій концентрації ферулової кислоти виявляють антиоксидантні властивості. Експериментально доведено, що культура клітин жасминоподібної гарденії має надзвичайно високу здатність боротися з процесом старіння «колагенової системи», надаючи потрійну дію: ефективно стимулює синтез нового колагену та гіалуронової кислоти, інгібує активність ферменту колагенази, знижує деградацію колагенових волокон. Стовбурові клітини гарденії відновлюють складну рівновагу компонентів позаклітинного матриксу, підтримують функціонування фібробластів, знижує секрецію металопротеїназ ММП1, що руйнують колагенові волокна. Використання стовбурових клітин гарденії жасминоподібної дозволяє здійснити комплексний підхід до послаблення прогресивної атрофії дерми, що супроводжує старіння шкіри.
Дуб черешковий (Quercus Robur), бук лісовий (Fagus Sylvatica), акація сенегальська (Acacia Senegal) – внаслідок прямого впливу на мітохондрії стимулюють клітинне дихання, підтримують енергетичний баланс, захищають ДНК від пошкоджень та сприяють повній біоревіталізації шкіри.
Швейцарська яблуня. Відновлюють стовбурові клітини шкіри, стимулюють процеси регенерації, зменшують і запобігають появі ознак старіння, борються зі зморшками. Біофлавоноїди яблука – потужні антиоксиданти – захищають шкіру від несприятливих впливів навколишнього середовища, відновлюють її еластичність та пружність, а також підтримують систему кровообігу та зміцнюють стінки судин.
Морський фенхель (Crithmum Maritimum) мають глобальну захисну дію по відношенню до епідермісу. Забезпечує захист клітин від окислювального стресу, зберігає здоров’я та молодість шкіри, нормалізує процеси оновлення епідермісу, покращує зовнішній вигляд та гідратацію шкіри. Мають анти-тирозиназну (освітлюючу) і омолоджуючу дію, зміцнюють дермо-епідермальне зчеплення, підвищують тургор шкіри.
Будлея Давид (Buddleja Davidii) активно борються з фотостарінням шкіри, роблять зморшки менш помітними, покращують клітинне дихання та життєву силу мітохондрій. Мають потужну антиоксидантну дію, попереджають зневоднення і втрату еластичності та шкіри.
Арганія (Argania Spinosa). Рослина росте у складних кліматичних умовах, що змушує її виробляти унікальні механізми захисту та репарації. Останні дослідження показали, що культура стовбурових клітин арганії пожвавлює стовбурові клітини дерми, прискорює регенераційні процеси шкіри, активізує роботу фібробластів, синтез колагену, що веде до розгладжування шкіри та сприяє процесу омолодження.
Томат (Solánum lycopérsicum) спеціалізуються на захисті клітин від окислювального стресу, захищають цілісність ядерної ДНК клітини від пошкоджень важкими металами, а також активують гени, що відповідають за відновлення ДНК та її захист.
Червоний виноград (Vitis Vinifera) завдяки потужним антиоксидантним властивостям зміцнюють стовбурові клітини шкіри, підтримують їх життєвий цикл та захищають від ушкоджень.
Вплив стовбурових клітин рослин на шкіру
Рослинні стовбурові клітини мають високу біологічну активність щодо клітин шкіри людини. У косметичні засоби їх вводять також передачі біоенергетичного потенціалу, властивого проростку у фазу активного зростання рослини.
Як діють екстракти стовбурових клітин рослин, введені у космецевтичні препарати? Основа благотворної дії рослинних меристем – це детоксикація, яку вони запускають на молекулярно-клітинному рівні та ефективне виведення токсинів, що вже утворилися, з організму.
Компоненти екстрактів з антиокислювальними властивостями переривають ланцюгові реакції перекисного окислення ліпідів клітинних мембран, тим самим забезпечують збереження їхньої бар’єрної, транспортної та сигнальної функцій. Коригуються багато патологічних зрушень у клітинних програмах, оптимізується синтез колагену, еластину та глікозаміногпіканів. Речовини-хелатори важких металів захищають функції життєво важливих ферментів. Білки-шаперони виправляють порушене укладання білкових молекул. Присутність факторів росту (кінетин) сприяє покращенню тургору, зникненню дрібних та зменшенню великих зморшок. В результаті поліпшення роботи мітохондрій активізується клітинна оксигенація. Крім того, рослинні стовбурові клітини мають властивість уповільнювати хронологічне старіння дермальних та епідермальних клітин шкіри,захищати клітини ДНК від окислення вільними радикалами та забезпечувати видиме оздоровлення шкіри.
Найчастіше екстракти стовбурових клітин застосовують у антивікових програмах. Косметика для старшого віку має бути особливо ефективною, адже в цьому випадку йдеться не про профілактику, а про дієву боротьбу з проявами старіння. Одна з головних надій сучасної anti-age медицини – стовбурові клітини рослин із їх практично необмеженим регенеративним потенціалом.
Унікальність рослинних стовбурових клітин полягає в тому, що вони впливають відразу на кілька причин старіння шкіри, таких як окислювальний стрес, накопичення «молекулярних помилок», інтоксикація клітин. Вони підвищують стійкість шкіри до УФ-випромінювання та інших негативних факторів, відновлюють здатність старіючих стовбурових клітин людини формувати багатошаровий епідерміс. З віком стовбурові клітини людини знижують швидкість свого поділу та гірше відповідають на стимуляцію. Низька активність стовбурових клітин призводить до того, що оновлення тканин сповільнюється, у них починають накопичуватись дефекти. Наприклад, у волокнах колагену з’являються так звані зшивки, через що знижуються пружність і еластичність шкіри, на обличчі з’являються ознаки птозу. Експерименти показали, що екстракти стовбурових клітин рослин здатні стимулювати поділ стовбурових клітин шкіри людини, можуть підвищувати ефективність регенерації та швидкість оновлення клітин зрілої шкіри. Це не тільки дозволяє досягати омолоджувального ефекту, але й значно підвищує ефективність таких процедур, як пілінги, дермабразія та лазерне шліфування. заснованих на стимуляції поновлення шкіри.
Наприклад, при нанесенні екстракту стовбурових клітин едельвейсу на поверхню шкіри в зоні навколо очей після 20 днів його застосування зареєстровано зменшення глибини контурних зморшок на 15%. Під впливом стовбурових клітин яблука на 80% збільшується кількість власних стовбурових клітин у людини приблизно в 7 разів більше клітин виживає після опромінення УФ-променями. Ці та інші приклади та успішний досвід застосування у різних країнах дозволили використовувати стовбурові клітини рослин для створення різних anti-age-засобів.
Рослинні стволові клітини – це реальне досягнення сучасної біотехнології, яке успішно використовується при розробці косметики інтенсивної дії.
Стовбурові клітини рослин - висновки
Використання у складі косметичних засобів рослинних стовбурових клітин – дуже перспективний напрямок з кількох точок зору:
- Всі продукти цієї категорії безпечні – не містять пестицидів, важких металів та інших отруйних речовин;
- Доступні – немає сезонної та кліматичної залежності, а також існує можливість отримання рослинного матеріалу рідкісних рослин;
- Гарантовані за чистотою та стандартизованістю. Сучасні технології дозволяють отримувати екстракт із чітко визначеною кількістю активних речовин та значною біологічною активністю.
Для виробників косметики важливими аргументами на користь застосування екстрактів меристем є величезний потенціал, прихований у стовбурових клітинах рослин, їх гіпоалергенність, передбачуваність результату та етичність. Величезні можливості рослинних стовбурових клітин дозволяють перейти від «косметології догляду» до «косметології відродження».
