Открытия, которые изменят мир к лучшему

В.А. Аверьянова, к.б.н.

Новая модель кожи: найдена причина появления морщин

The prospects – and consequences – of ageing are of concern to us all, especially when considering the likelihood of developing wrinkles. They are not only a hallmark of ageing but also play a fundamental role in how we physically interact with many products and devices, from moisturizer cream and make up to razor and the fabrics of our clothes.

Перспектива старения и его видимые проявления вызывают озабоченность у всех, особенно если речь идет о морщинах. Морщины – это не только проявление возраста, они отражение взаимодействия людей с окружающими их продуктами и устройствами, начиная от увлажняющего крема и заканчивая бритвой или тканью, из которой сделана одежда.

Содержание влаги в коже человека играет важную роль в развитии морщин, особенно поверхностных, которые могут стать намного глубже, больше и заметнее, когда самый внешний слой кожи – роговой, состоящий из 10–20 микрометров мертвых клеток, – становится сухим. Это может легко случиться при уменьшении влажности окружающего воздуха, например в отапливаемом помещении или при дальнем перелете.

Разработка инновационных и эффективных решений для профилактики и лечения морщин в прошлом в основном была сосредоточена на биохимических подходах (например, крем). Теперь исследователи из Университета Саутгемптона и Университета Кейптауна в Южной Африке, работая с коллегами из Университета Стэнфорда в США, взглянули на причины появления морщин, применив биомеханический подход.

Ученые разработали ряд количественных компьютерных моделей для создания трехмерных характеристик морщин. По мнению авторов, такие модели могут помочь как академическим ученым, так и практикам выявить условия, вызывающие появление определенного типа микроморщин. Используя данные, полученные в результате изучения этих моделей, в ближайшее время промышленность может начать разработку инновационных профилактических и долгосрочных решений, которые помогут задержать и смягчить последствия старения кожи.

«Внешний слой кожи человека в основном состоит из мертвых клеток, связанных липидами, – говорит д-р Жорж Лимберт, специалист по математическому моделированию в биофизике, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Soft Matter. – Помимо очень важной физиологической функции биохимического барьера, этот очень тонкий слой играет ключевую роль в определении характеристик микроморщин кожи даже у молодых людей.

По мере снижения относительной влажности этот внешний роговой слой кожи становится сухим и более жестким. Когда это происходит, микроморщины на поверхности кожи, вызванные работой лицевых мышц, например во время улыбки, становятся намного глубже, больше и, следовательно, заметнее. Это может произойти в течение нескольких часов, поэтому самое быстрое реагирование – это обеспечить надлежащую увлажненность кожи, чтобы свести к минимуму возникновение микроморщин.

Однако теперь у нас есть количественные компьютерные модели, которые помогут ученым глубже понять, как возникают определенные типы морщин на коже, и поэтому мы можем использовать эти знания для разработки инновационных профилактических и лечебных решений, которые позволят задерживать и смягчать последствия старения, видимые на коже. Основополагающие механические принципы, которые обуславливают морфологию и структуру морщин, необходимы для оценки и в конечном счете для прогнозирования того, как стареющая кожа взаимодействует с окружающей средой. Это также позволяет получить фундаментальные сведения о физиологии и биофизике кожи в норме, при различных заболеваниях и при старении.

Источник: https://www.sciencedaily.com

Botaneco: надежный метод тестирования SPF солнцезащитных рецептур с натуральными ингредиентами

Spectrophotometric measurement of sun protection factor (SPF) for oleosome-based sun care products correlates with US FDA guidance for in vivo SPF testing.

Botaneco изучает новые подходы к оценке SPF солнцезащитных рецептур, содержащих натуральные ингредиенты, такие как олеосомы. Цель этих исследований – создание более надежной по сравнению с существующими методики скрининга SPF in vitro на основе спектрофотометрии.

«Наша цель – найти простой, быстрый и надежный метод in vitro для проверки SPF-формул, содержащих органические УФ-фильтры и натуральные ингредиенты, – говорит Соо Ин Ян, научный сотрудник Botaneco. – Независимо от того, какой анализ принят в лаборатории, он должен быть воспроизводимым in vivo в соответствии с протоколом US FDA. Спектрофотометрия – один из таких методов».

Исследование, которое опубликовано в рецензируемом журнале по косметической дерматологии J Cosmet Dermatol., показывает, как спектрофотометрическое измерение органических УФ-фильтров, внедренных в полностью натуральные олеосомы сафлора, коррелирует с тестированием SPF in vivo [1]. В частности, авторы работы наблюдали высокую корреляцию для моделей продуктов с SPF 30. Они сравнили данные спектрофотометрии и двухпредметного клинического измерения in vivo, результаты которого были дополнительно подтверждены последующим исследованием SPF с участием 10 добровольцев.

«Среднее значение SPF при тестировании in vivo было 31,98. Спектрофотометрически было получено эквивалентное значение SPF 31,19. Это показывает, что средние значения SPF, полученные in vivo и с помощью спектрофотометрических измерений, статистически идентичны, подтверждая, что спектрофотометрический метод является надежным и сопоставимым с результатами тестирования SPF in vivo», – отмечает Соо Ин Ян.

Рост использования натуральных ингредиентов меняет способ работы продуктов. Натуральные ингредиенты часто ведут себя в рецептурах иначе, чем синтетические ингредиенты, и могут влиять на традиционные стандарты и протоколы тестирования.

«Некоторые типы тестирования могут неточно отражать сложные функциональные возможности натуральных ингредиентов. Например, в случае с олеосомами – небольшими органеллами, похожими на маленькие капсулы, в которых запасаются масла в семенах масличных культур, – говорит Кэти Миш, менеджер по маркетингу Botaneco. – Альтернативные протоколы тестирования in vitro, такие как спектрофотометрия, иллюстрируют уникальную функциональность, которую сложные натуральные ингредиенты, подобные олеосомам, приносят в косметику».

Компания Botaneco со штаб-квартирой в Калгари, Альберта, старается улучшить свойства и эффективность продуктов личной гигиены, используя высокофункциональные компоненты масличных культур. Благодаря разработанному ею мягкому способу экстракции, который может идти без использования дробления семян, нагревания и традиционных химических экстрагентов, Botaneco устойчиво использует олеосомы и белки сафлора и рапса, добавляя их в косметические продукты в первоначальном естественном состоянии. Новый Центр повышения квалификации в Нью-Джерси (США) служит ресурсом для оптимизации устойчивых технологий в сфере личной гигиены.

Источник

Reliable and simple spectrophotometric determination of sun protection factor: A case study using organic UV filter-based sunscreen products. J Cosmet Dermatol. 2017; 00:1–5

Пептиды позволяют обходиться без пломб

Small peptide domains derived from native protein amelogenin can be utilized to construct a mineral layer on damaged human enamel in vitro. The newly formed mineralized layer exhibited integration with the underlying enamel as evident by cross-sectional imaging. The peptide-guided remineralization approach sets the foundation for future development of biomimetic products and treatments for dental health care.

Ученые предложили способ ускорить восстановление зубной эмали с помощью пептидов. Белые пятна на зубной эмали – это самое раннее проявление деминерализации и кариеса. Если их не лечить, кариес начнет прогрессировать, в результате могут потребоваться сложные восстановительные процедуры или даже удаление зубов, если повреждены соединительная и костная ткани. Нынешние способы лечения кариеса недостаточны. Для лечения деминерализации зубной эмали необходимо создать функциональный минеральный микрослой, который полностью интегрирован в молекулярную структуру зуба и будет служить для восстановления поврежденной эмали.

Авторы исследования, опубликованного в ACS Biomaterials Science & Engineering, уверены, что им удалось разработать эффективный подход для создания подобного микрослоя, который может пригодиться для противодействия кариесу. Это реминерализация зубной эмали с использованием пептидов – безопасный, простой в применении и эффективный метод, который можно применять самостоятельно без назначения врача.

Идея медиков основывается на изучении работы амелогенина – человеческого белка, играющего важную роль в формировании эмали. На основе амелогенина ученым удалось создать соединения, способные стимулировать естественную минерализацию тканей зуба. Авторы исследования проводили реминерализацию зубной эмали в шести группах шестью разными способами. В первой группе не было никакой обработки, во второй применяли только Ca2+ и PO43-, в третьей – реминерализацию проводили с помощью 1100 ppm фтора (F), в четвертой – с помощью 20 000 ppm F, в пятой – с помощью 1100 ppm F и пептида и в шестой – только с помощью пептида. В то время как обычно используемая в домашних зубных пастах концентрация фтора 1100 ppm не обеспечивала депозиции фтора, концентрация 20 000 ppm, которая используется в ходе стоматологической обработки зубной эмали (зубной лак, например), вела к образованию наночастиц фторида кальция на поверхности зубов. Фтор в сочетании с пептидом частично откладывался на поверхности зубов в виде фторапатита. Среди всех шести групп только пептид приводил к образованию довольно плотного и толстого (10 μm) слоя, содержащего HAp-минерал и напоминающего структуру здоровой эмали.

Это исследование демонстрирует, что небольшие пептидные домены, полученные из нативного белка амелогенина, могут быть использованы для создания минерального слоя на поврежденной эмали человека in vitro. Недавно сформированный минерализованный слой показал интеграцию с эмалью основы, что видно на поперечном сечении. Подход, основанный на пептидной реминерализации, закладывает основу для будущих разработок биомиметических продуктов и новых методов стоматологического лечения.

Авторы надеются включить как итог своих исследований такие белки в состав зубных паст, гелей, растворов, созданных как для личного использования, так и для применения в системе общественного здравоохранения. Технология может стать ежедневно применяемым инструментом для улучшения состояния эмали.

Источник

Sami Dogan, Hanson Fong, Deniz T. Yucesoy, Timothee Cousin, Carolyn Gresswell, Sefa Dag, Greg Huang, and Mehmet Sarikaya Biomimetic Tooth Repair: Amelogenin-Derived Peptide Enables in Vitro Remineralization of Human Enamel. ACS Biomater. Sci. Eng., Article ASAP, March 9, 2018

Макрофаги – хранители татуировок

Researchers in France have discovered that, though a tattoo may be forever, the skin cells that carry the tattoo pigment are not. Instead, the researchers say, the cells can pass on the pigment to new cells when they die. The study, which will be published March 6 in the Journal of Experimental Medicine, suggests ways to improve the ability of laser surgery to remove unwanted tattoos.

Исследователи из Франции задумались над тем, что, хотя «татуировка – это навсегда», клетки кожи, которые несут пигмент, тем не менее, не вечны. Ученые заинтересовались этим и выяснили, что клетки, несущие тату-пигмент, когда умирают, могут передавать пигмент в новые клетки. Данное исследование было опубликовано в марте в журнале Experimental Medicine.

Рис. 1 Зеленый пигмент татуировки поглощается дермальными макрофагами (слева). Пигмент высвобождается, когда эти клетки убиты (в центре), но через 90 дней он обнаруживается в новых макрофагах, которые заменили старые (справа)

На протяжении многих лет считалось, что пигмент в татуированной коже окрашивает фибробласты дермального слоя. Однако в последнее время возникло предположение, что пигмент татуировки поглощают макрофаги – специализированные иммунные клетки, которые находятся в дерме и притягиваются к ране, нанесенной иглой. Функция макрофагов – поглощать патогены и части умерших клеток, поэтому данное предположение выглядит логично. В любом случае предполагается, что клетка, несущая пигмент, живет вечно, что позволяет татуировке быть более или менее постоянной.

Команда исследователей, возглавляемая Сандрин Анри и Бернардом Малиссеном, на специальной линии генетически модифицированных мышей показала, что при уничтожении макрофагов, находящихся в дерме и некоторых других тканях, в течение следующих нескольких недель эти клетки заменяются новыми макрофагами, происходящими из клеток-предшественников, известных как моноциты.

Исследователи обнаружили, что дермальные макрофаги были единственным типом клеток, который захватывал пигмент, когда они татуировали хвосты мышей. Однако, когда макрофаги были убиты, татуировки не изменились. Было показано, что мертвые макрофаги выделяют пигмент вовне, откуда в течение следующих недель, прежде чем он сможет рассеяться, его захватывают новые макрофаги, полученные из моноцитов.

Этот цикл захвата, высвобождения и повторного захвата пигмента в татуированной коже происходит постоянно, даже если макрофаги не уничтожаются единовременно. Исследователи перенесли часть татуированной кожи с одной мыши на другую и обнаружили через шесть недель, что большинство макрофагов, несущих пигмент, – это уже макрофаги реципиента, а не животного-донора.

«Мы думаем, что, когда пигментированные макрофаги умирают, соседние макрофаги поглощают выделившийся пигмент и эта динамика способствует сохранению стабильного внешнего вида татуировок в течение длительного времени», – объясняет Анри. Ученые считают, что полученные ими сведения будут полезны для более эффективного удаления нежелательных татуировок.

Источник

Anna Baranska, Alaa Shawket, Mabel Jouve, Myriam Baratin, Camille Malosse, Odessa Voluzan, Thien-Phong Vu Manh, Frédéric Fiore, Marc Bajénoff, Philippe Benaroch, Marc Dalod, Marie Malissen, Sandrine Henri, Bernard Malissen. Unveiling skin macrophage dynamics explains both tattoo persistence and strenuous removal. The Journal of Experimental Medicine, 2018; DOI: 10.1084/jem.20171608

Бактерии тонкого кишечника способствуют лучшему поглощению жиров

A new study – one of a few to concentrate on microbes in the upper gastrointestinal tract – shows how the typical calorie-dense western diet can induce expansion of microbes that promote the digestion and absorption of high-fat foods. Over time, the steady presence of these microbes can lead to over-nutrition and obesity.

«Диета с высоким содержанием жиров способствует росту микробов, которые усиливают переваривание и абсорбцию липидов», – к такому выводу пришли ученые из Медицинского университета Чикаго. Их исследование – одно из немногих, посвященных изучению микроорганизмов, обитающих в тонком кишечнике. Большинство же подобных работ сосредоточено на обитателях толстого кишечника. Проведя ряд экспериментов на мышах, ученые пришли к выводу, что типичная высококалорийная западная диета может стимулировать увеличение количества микробов, способствующих перевариванию и поглощению продуктов с высоким содержанием жира. Со временем устойчивое присутствие этих микробов может привести к избыточному питанию и ожирению.

Исследования показали, что эти бактерии могут размножиться в тонком кишечнике за 24–48 часов в ответ на потребление продуктов с высоким содержанием жиров. Они облегчают синтез и секрецию липолитических пищеварительных ферментов в тонкую кишку, что позволяет быстро переваривать высококалорийную пищу. Одновременно микробы выделяют биологически активные соединения, которые стимулируют всасывающие клетки кишечника, способствуют абсорбции и транспортировке жира.

«Эти бактерии – часть организованной серии событий, которые делают липидную абсорбцию более эффективной, – отмечает старший автор исследования Евгений Б. Чанг. – Именно в тонком кишечнике переваривается и поглощается большинство витаминов и других микроэлементов, в этих процессах активно участвует микробиом. Наше исследование – одно из первых, показывающих, что специфические микробы тонкой кишки непосредственно регулируют как переваривание, так и абсорбцию липидов, – добавил он. – Это может быть очень важно для профилактики и лечения ожирения и сердечно-сосудистых заболеваний».

Результаты исследования опубликованы в апреле 2018 года в журнале Cell Host & Microbe. Ученым удалось показать, что по крайней мере у мышей диета с высоким содержанием жиров может глубоко изменить микробный состав тонкой кишки. Высококалорийная пища привлекает в тонкую кишку специфические бактериальные штаммы. Эти микробы способствуют тому, чтобы хозяин мог эффективно переваривать продукты с высоким содержанием жиров и усваивать жиры.

«Наиболее важный вывод в целом – привычная многим ежедневная диета оказывает глубокое влияние на изобилие и тип бактерий, обитающих в кишечнике. Эти микробы непосредственно влияют на метаболизм и склонность набирать вес на определенной диете. Эта работа имеет важные последствия для разработки подходов к борьбе с ожирением», – заключают авторы. Такая борьба может включать в себя либо уменьшение численности или активности некоторых микробов, которые способствуют поглощению жира, либо увеличение обилия микробов, которые могут препятствовать поглощению жиров, для чего эффективно использовать пребиотики, пробиотики и постбиотики (соединения или метаболиты, полученные из бактерий).

Источник

Kristina Martinez-Guryn, Nathaniel Hubert, Katya Frazier, Saskia Urlass, Mark W. Musch, Patricia Ojeda, Joseph F. Pierre, Jun Miyoshi, Timothy J. Sontag, Candace M. Cham, Catherine A. Reardon, Vanessa Leone, Eugene B. Chang. Small Intestine Microbiota Regulate Host Digestive and Absorptive Adaptive Responses to Dietary Lipids. Cell Host & Microbe, 2018; 23 (4): 458 DOI: 10.1016/j.chom.2018.03.011

Полезные бактерии кожи защищают от рака

Science continues to peel away layers of the skin microbiome to reveal its protective properties. Researchers now report on a potential new role for some bacteria on the skin: protecting against cancer.

Рис. 2 S. epidermidis, растущий на агаре. Было показано, что штамм S. epidermidis продуцирует молекулу, которая убивает раковые клетки и ингибирует развитие опухолей кожи у мышей. UC San Diego Health

Наука продолжает постепенно открывать все новые и новые значения микробиома кожи. В исследовании, опубликованном в феврале в Science Advance, ученые Калифорнийского университета сообщили о новой возможной роли некоторых бактерий, обитающих на нашей коже, – защите от рака.

«Мы идентифицировали штамм Staphylococcus epidermidis, встречающийся на здоровой коже человека, который проявляет избирательную способность ингибировать рост некоторых видов рака, – говорит Ричард Галло, руководитель группы исследователей. – Этот уникальный штамм бактерий кожи синтезирует химическое вещество, которое убивает несколько типов раковых клеток, но, по-видимому, не токсично для нормальных клеток».

Команда обнаружила, что определенный штамм S. epidermidis продуцирует 6-N-гидроксиаминопурин (6-HAP). Было показано, что, если обитающие на коже мышей S. epidermidis не обладали способностью синтезировать 6-HAP, после воздействия УФ-лучей на их коже образовывалось много опухолей, чего не наблюдали у мышей со штаммом S. epidermidis, продуцирующим 6-HAP.

У мышей, получавших внутривенные инъекции 6-HAP каждые 48 часов в течение двух недель, не наблюдалось явных токсических эффектов, но при пересадке им меланомы размер опухоли подавлялся более чем на 50% по сравнению с контролем.

«Ученые находят все больше доказательств того, что микробиом кожи является важным элементом здоровья человека. На самом деле мы ранее сообщали, что некоторые бактерии на нашей коже вырабатывают антимикробные пептиды, которые защищают от патогенных бактерий, таких как Staphylococcus aureus», – добавляет Ричард Галло.

S. epidermidis также служит человеку защитой от некоторых форм рака, однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, как синтезируется 6-HAP, можно ли его использовать для профилактики рака и увеличивается ли риск развития рака при отсутствии 6-HAP.

Источник

Teruaki Nakatsuji, Tiffany H. Chen, Anna M. Butcher, Lynnie L. Trzoss, Sang-Jip Nam, Karina T. Shirakawa, Wei Zhou, Julia Oh, Michael Otto, William Fenical, Richard L. Gallo. A commensal strain of Staphylococcus epidermidis protects against skin neoplasia. Science Advances, 2018; 4 (2): eaao4502 DOI: 10.1126/sciadv.aao4502

Почему для кожи характерны сезонные изменения

A new British Journal of Dermatology study provides information that may help explain why many people experience eczema and dry skin in the winter.

В тестах, проведенных на коже 80 добровольцев, было показано, что количество продуктов распада важного для поддержания барьерной функции кожи белка – филлагрина – в коже рук и щек зимой и летом различно. Также отмечены изменения морфологии корнеоцитов, клеток наружного слоя эпидермиса кожи.

«Это исследование ясно показывает, что на кожный барьер влияют климатические и сезонные изменения. Дети и взрослые, живущие в северных широтах, часто страдают от покраснения щек зимой, а у некоторых даже могут развиться атопическая экзема и розацеа, – говорит доктор Джейкоб Тиссен из Копенгагенского университета в Дании. – Используя высокое увеличение, мы показываем, что клетки кожи сокращаются, уменьшаются в размерах от потери влаги, и, следовательно, характеристики поверхности меняются. Важная для людей информация заключается в том, что они должны защищать свою кожу с помощью эмолентов зимой и солнцезащитных кремов летом.

Нина Гоад из Британской ассоциации дерматологов также отмечает: «Известно, что влажность может влиять на структуру кожи и индуцировать кожные заболевания, такие как экзема, а влажность колеблется в зависимости от сезона. Зимой кожа подвержена влиянию быстро изменяющейся температуры: в помещении тепло, а на улице холодно. Это может действовать на капилляры, а длительное воздействие влажной погоды плохо отражается на барьерной функции кожи. Исследование датских ученых интересно, поскольку оно проливает свет на причины сезонных изменений кожи на клеточном уровне. Дерматологи часто встречаются с сезонными проблемами кожи, поэтому важны любые исследования, которые улучшают наше понимание кожных заболеваний и способов их лечения и профилактики».

Источник

K.A. Engebretsen, S. Kezic, C. Riethmüller, J. Franz, I. Jakasa, A. Hedengran, A. Linneberg, J.D. Johansen, J.P. Thyssen. Changes in filaggrin degradation products and corneocyte surface texture by season. British Journal of Dermatology, 2018; DOI: 10.1111/bjd.16150

Поделитесь этой публикацией с коллегами и друзьями Источник: № 04 (202) май 2018

Добавить комментарий