Активность тирозиназы в исследованиях косметических ингредиентов: как интерпретировать данные с точки зрения разработки рецептур

При рассмотрении активных ингредиентов, связанных с пигментацией, данные по ингибированию тирозиназы обычно являются одним из первых, что можно найти в техническом пакете поставщика. Легко понять, почему. Тирозиназа непосредственно участвует в синтезе меланина, а тестирование активности фермента обеспечивает относительно простой способ сравнения различных ингредиентов на ранних этапах исследований.

Для скрининга ингредиентов эта информация полезна. Но в практической разработке косметики обсуждение обычно выходит за рамки самого значения ингибирования.

Эти вопросы часто определяют, может ли ингредиент перейти от лабораторных исследований к коммерческому продукту.

Тирозиназа и ее роль в синтезе меланина

Тирозиназа — это содержащий медь фермент, расположенный внутри меланосом меланоцитов. Он участвует в ранних реакциях меланогенеза:

Эти этапы инициируют образование меланина. После образования дофахинона другие белки, включая тирозиназа-связанный белок 1 (TRP-1) и допахромовая таутомераза (TRP-2/DCT), участвуют в более поздних стадиях образования пигмента.

Поскольку тирозиназа действует в начале этого пути, она стала распространенной мишенью в исследованиях пигментации. Однако биологический процесс более сложен, чем одна ферментативная реакция. Меланоциты реагируют на множество факторов, включая УФ-излучение, окислительный стресс, воспалительные сигналы и общение с окружающими клетками.

Что на самом деле говорит анализ тирозиназы?

В исследованиях косметических ингредиентов анализы тирозиназы в основном используются в качестве инструмента первичного скрининга. Основной вопрос: Может ли это соединение снизить активность тирозиназы в выбранных условиях испытаний? Ответ может помочь исследователям решить, стоит ли проводить дальнейшие исследования.

Однако результат необходимо интерпретировать осторожно. Данные по активности тирозиназы могут варьироваться в зависимости от:

• Источник фермента
• Концентрация субстрата
• Условия реакции
• Растворитель
• Метод тестирования

Тирозиназа грибов часто используется, потому что метод удобен и воспроизводим. В то же время это все еще упрощенная модель. Человеческие меланоциты включают клеточную регуляцию, процессы транспорта и взаимодействия, которые не могут быть полностью представлены очищенной ферментной системой. Именно поэтому два ингредиента с одинаковыми результатами ингибирования ферментов могут вести себя по-разному в клеточных исследованиях или готовых составах.

Регуляция тирозиназы помимо прямого ингибирования фермента

На активность тирозиназы также влияют вышестоящие сигнальные пути. Один из часто изучаемых путей:

MITF (транскрипционный фактор микрофтальмии) регулирует экспрессию генов, связанных с меланогенезом, включая тирозиназу. С точки зрения исследования ингредиентов, это создает различные возможности.

Некоторые ингредиенты в основном взаимодействуют с самой активностью тирозиназы. Другие могут влиять на сигналы, которые влияют на экспрессию тирозиназы. Некоторые материалы изучаются из-за их влияния на окислительный стресс или воспалительные реакции, связанные с активностью меланоцитов. Эти механизмы не взаимозаменяемы. Для команд R&D понимание механизма помогает определить, какие методы оценки являются подходящими.

Разница между результатами ферментативного анализа и эффективностью формулы

Часто наблюдается при разработке рецептур, что лабораторная активность не всегда напрямую транслируется в эффективность продукта.

Тестовая система контролируется. Косметическая формула — нет.

Как только активный ингредиент попадает в рецептуру, он должен работать с множеством других компонентов. Общие соображения включают:

• Растворимость
• Распределение фаз
• pH среды
• Температура обработки
• Взаимодействие с другими активными ингредиентами
• Условия упаковки

Например, ингредиент может демонстрировать интересное ингибирование тирозиназы, но иметь ограниченное практическое применение из-за трудности растворения. Другой ингредиент может обладать хорошей биологической активностью, но требовать дополнительной защиты из-за чувствительности к окислению.

Вопрос для разработчиков рецептур заключается не только в том, проявляет ли ингредиент активность. Вопрос в том, может ли эта активность быть сохранена в стабильной системе продукта.

Соображения по стабильности для активных ингредиентов, влияющих на пигментацию

Для ингредиентов, связанных с пигментацией, оценка стабильности обычно проводится параллельно с биологическим тестированием. Несколько факторов часто требуют внимания:

При выборе ингредиента информация о стабильности часто так же важна, как и данные об активности. Материал с хорошими лабораторными показателями, но плохой стабильностью может создать трудности на более поздних этапах разработки рецептуры.

Почему исследователи смотрят за пределы тирозиназы

Современные исследования пигментации включают больше, чем прямое ингибирование фермента. Одна из причин заключается в том, что на меланоциты влияет их окружающая среда. УФ-излучение может увеличить реактивные формы кислорода (ROS), которые могут влиять на сигнальные пути меланоцитов и выработку пигмента. Из-за этой связи антиоксидантные свойства часто изучаются вместе с механизмами, связанными с пигментацией.

Однако химические анализы антиоксидантов не следует переинтерпретировать. Сильный результат DPPH или ABTS показывает антиоксидантную способность в определенных условиях. Это не объясняет напрямую, как ингредиент регулирует меланогенез в биологических системах.

Воспалительные пути — еще одна область, связанная с пигментацией. После воспалительного стресса активность меланоцитов может увеличиваться и способствовать поствоспалительной гиперпигментации (PIH).

Поэтому многие исследователи теперь оценивают ингредиенты, связанные с пигментацией, с разных точек зрения:

Практический подход к оценке ингредиентов, связанных с тирозиназой

Ингибирование тирозиназы остается ценной информацией в исследованиях косметических ингредиентов. Оно дает раннее представление о возможной биологической активности и помогает сравнивать различные материалы. Но опытные исследователи обычно объединяют несколько видов доказательств, прежде чем принимать решения:

• Данные об активности ферментов
• Клеточные исследования
• Совместимость с рецептурой
• Тестирование стабильности
• Доказательства применения

Единичный лабораторный результат редко объясняет полное поведение ингредиента. Для команд R&D в косметической отрасли более полезным вопросом является не просто: «Ингибирует ли этот ингредиент тирозиназу?» А:

Тирозиназа остается важной отправной точкой в исследованиях пигментации. Ее реальная ценность становится яснее, когда активность фермента рассматривается вместе с наукой о рецептурах и требованиями практического применения.

Ссылки

1. Слушание В. Дж. Биогенез пигментных гранул: чувствительный способ регуляции функции меланоцитов. Журнал дерматологических наук. 2005.
2. Lin JY, Fisher DE. Биология меланоцитов и пигментация кожи. Природа. 2007.
3. Slominski A, Tobin DJ, Shibahara S, Wortsman J. Пигментация меланином в коже млекопитающих и ее гормональная регуляция. Физиологические обзоры. 2004.
4. D’Mello SAN, Finlay GJ, Baguley BC, Askarian-Amiri ME. Сигнальные пути в меланогенезе. International Journal of Molecular Sciences. 2016.
5. Videira IFDS, Moura DFL, Magina S. Механизмы, регулирующие меланогенез. Бразильские дерматологические анналы. 2013.