Na światowym rynku surowców kosmetycznych  pod nazwą „kolagen”  kryje się  wiele typów substancji aktywnych. Można je podzielić zarówno ze względu na rodzaj surowca wykorzystywanego do produkcji kolagenu,  jak i na technologię pozyskiwania tego białka.

 

Kolagen

 

Kolagen jest najczęściej występującym białkiem w macierzy pozakomórkowej tkanki łącznej. Jest niezbędny w procesie kształtowania ECM oraz odpowiada za jej spójność.

Do dnia dzisiejszego opisano ponad 20 typów kolagenu. 42 różne geny kolagenowe przyczyniają się do postawania 27 różnych typów kolagenu.

Każda molekuła kolagenu jest złożona z trzech łańcuchów polipeptydowych, zwanych łańcuchami α. Ze względu na rodzaj tkanki łącznej mamy do czynienia z różnymi typami kolagenu. Każdy z rodzajów może zawierać inny typ oraz charakteryzuje się różną ilością zawartego w niej kolagenu. Łańcuchy α, z których zbudowany jest kolagen mają tendencję do przyjmowania konformacji spiralnej, tworząc charakterystyczną dla kolagenu potrójną helisę. Łańcuchy α  wykazują dużą regularność-  charakterystyczną sekwencję aminokwasową (G-X-Y)n, gdzie G to glicyna, X- prolina, a Y hydroksyprolina. Obecność hydroksyprolina umożliwia wiązaniu wodorowemu zajęcie miejsca między łańcuchami α, co stabilizuje potrójna helisę.

 

Kolagen występujący w skórze

 

Skóra zawiera wiele typów kolagenu. Najbardziej powszechne to typy I, III, IV, V, VI i VII.

Typy I, III i V są obecne w  skórze właściwej, gdzie tworzą włókna kolagenowe.

Włókna wytworzone przez kolagen typu III są węższe niż tworzone przez kolagen typu I i są określane jako włókna siateczkowe (retikulinowe). Kolagen typu V nie istnieje w izolacji, lecz występuje wraz z kolagenem typu I,  tworząc rdzeń włókienek.  Kolagenu typu VI jest również obecny w skórze, lecz tworzy unikalny komponent nazywany włóknami „koralikowymi”, które otaczają wszystkie elementy strukturalne w obrębie skóry właściwej (np. komórki, naczynia krwionośne i nerwy) w celu zapewnienia ich zintegrowanej struktury. Kolagenu typu IV tworzy błonę podstawną, która oddziela skórę właściwą od naskórka. Typ VII kolagenu  to włókienka kotwiczące w błonie podstawnej naskórka, które mają na celu łączenia skóry właściwej z błoną podstawną.

Wszystkie wymienione powyżej typy kolagenu mogą występować w postaci natywnej w preparatach kolagenowych wytwarzanych ze skór zwierzęcych, pod warunkiem, iż proces ekstrakcji nie uszkodził tego białka. Odpowiedzią na to, czy dany preparat zawiera kolagen, może być ustalenie wagi molekularnej lub rozmiaru cząsteczek wchodzących w jego skład. Kolagen jest relatywnie dużą cząsteczką, to (z definicji) potrójny prawoskrętny heliks o masie ok. 300 kDa, średnicy 1,5 nm i długości 280 nm. Proces agregacji powoduje powstanie włókna kolagenowgo o średnicy ok. 500 nm. Dla porównania: peptydy to poliaminokwasy o masie cząsteczkowej mniejszej od 5-10 kDa,  średnia masa cząsteczkowa aminokwasu wynosi 115 Da.

Produkty kolagenowe są pozyskiwane również z kości. W kościach znajduje się przede wszystkim kolagen typu I (ok. 90%). Poza kolagenem typu I w kościach występują także małe ilości kolagenu typu II, III, V, VI, IX, X, XII, XIV i XXV.

Kolagen typu I występujący w kościach jest kodowany przez te same geny, co kolagen typu I występujący w skórze. Kolageny tych samych typów pozyskiwane ze skór i kości  różnią się jednak znacznie z powodu modyfikacji posttranslacyjnych.

 

Transdermalność

 

Teoretycznie kolagen jest cząsteczką zbyt dużą by przeniknąć w głąb skóry, jednak temperatura denaturacji kolagenu kręgowców mieści się w zakresie od +5 do +50 ºC (Privalov, 1982). Dla ssaków jest to około 40, dla ryb poniżej 30 stopni Celsjusza.

Średnia ważona temperatura powierzchni skóry człowieka mieści się jednak w granicach 32-34°C. Kolagen o temperaturze denaturacji poniżej tej wartości powinien więc rozpadać się na aminokwasy i/lub peptydy pod wpływem kontaktu z ludzką skórą. Wynik tego rozpadu zależy oczywiście m.in. od typu kolagenu, który owej denaturacji uległ.

Skuteczność działania na skórę człowieka aminokwasów i peptydów wchodzących w skład takiego produktu zależy od zawartości (rodzaju i ilości peptydów oraz aminokwasów) po rozpadzie oraz od ewentualnego współdziałania produktów tego procesu.

Zupełnie inaczej jest w przypadku hydrolizatów kolagenowych.

 

Hydrolizaty kolagenowe

 

Proces hydrolizy jest procesem rozrywania wiązań chemicznych z przyłączeniem wody w obecności katalizatorów. Hydrolizaty kolagenowe nie zawierają więc w swoim składzie żadnego z typów kolagenu. W ich składzie znajdują się aminokwasy i peptydy kolagenowe. Hydrolizaty zawierają wszystkie aminokwasy tworzące kolagen.

Na rynku dostępnych jest wiele hydrolizatów kolagenu. Różnią się one jednak znacząco przede wszystkim pod względem jakości.

Wysokiej jakości hydrolizowany kolagen może posiadać doskonałe właściwości fizykochemiczne, organoleptyczne, nie mieć smaku ani zapachu. Warto też zwrócić uwagę na rozpuszczalność poszczególnych preparatów. Często, mimo zapewnień producentów, hydrolizaty nie rozpuszczają się w wodzie.

Na wysoką jakość hydrolizatu wskazuje również rozkład masy cząsteczkowej danego preparatu. Warto więc poprosić producenta o udostępnienie profilu chromatograficznego (chromatogramu), który daje dużą wiedzę na temat jakości hydrolizatu oraz jego zawartości.. Dzięki chromatogramowi jesteśmy w stanie ocenić jakość samego procesu hydrolizy. Im „węższy” jest wykres tym większa selekcja i dokładność procesu a tym samym pewność, iż w składzie preparatu znajdują się cząstki o tych masach, na które wskazuje specyfikacja. Oczywiście do wyboru mamy szereg substancji, o masach molekularnych odpowiadających odpowiednim aminokwasom lub peptydom (najczęściej w zakresie <2 do 6 kDa).

Na rynku spotykane są również substancje zwane „mikro-kolagenem”. Mikro- kolagen to termin marketingowy, którym nazywane są różne oligopeptydy (więc również nie cząsteczka kolagenu żadnego z typów), pozyskane syntetycznie z natywnego kolagenu oraz stabilizowane (zazwyczaj) poprzez dodanie cząsteczek tłuszczowych. Są to więc opatentowane przez firmy biotechnologiczne peptydy, otrzymywane sztucznie w wyniku syntezy chemicznej. Mimo to ich działanie na skórę jest zazwyczaj dobrze udokumentowane i bezsprzeczne.

Niekiedy można spotkać się z terminem  „kolagen roślinny”. Powszechnie wiadomym jest fakt, iż kolagen jest białkiem jedynie pochodzenia zwierzęcego. „Kolagen roślinny” jest więc nazwą o znaczeniu umownym i oznacza ekstensyny.  Są one białkami strukturalnymi (bogatymi w hydroksyprolinę) występującymi w ścianie komórkowej roślin, odkrytymi przez Dereka TA Lamporta na Uniwersytecie w Cambridge.

Poza zawartością hydroksyproliny, kolagen roślinny nie zawiera żadnego innego aminokwasy czy peptydu pochodzenia kolagenowego.

Jak wynika z mojego podsumowania, jedynym komponentem kosmetycznym zawierającym cząsteczkę kolagenu jest „kolagen natywny”. Pozostałe substancje zawierają białka kolagenowe; aminokwasy bądź peptydy pochodzenia kolagenowego.

Czym innym jest temat zakresu, skuteczności i sposobu działania tych substancji na skórę, który jest bardzo różny. Zależy bowiem od  konkretnej substancji i trudno jakkolwiek podsumować ten temat bez wskazania konkretnych produktów.

Celem artykułu była próba  sporządzenie skrótu, sprawozdania, przekroju tematu „kolagenu”, jako oferty dostępnej na światowym rynku oraz jej zróżnicowanie pod względem właściwości biochemicznych i biofizycznych oraz jakości samego produktu, a nie odpowiedz na pytanie który z tych środków najlepiej (i czy w ogóle) działa na skórę.

 

autor: Olimpia Baranowska, Prezes Zarządu IOC sp. z o.o.

Artykuł ukazał się w kwartalniku „Świat Przemysłu Kosmetycznego” Wydawnictwa FARMACOM e-wydanie do pobrania 3/2012 na : www.farmacom.com.pl