Влияние дизоксирибонуклеотидов на процесс инфламэйджинга

Дезоксирибонуклеотиды (DNA) и полидезоксирибонуклеотиды (PDRN) состоят из нуклеотидов – фрагментов ДНК с низкомолекулярной массой, от 50 до 1500 кДа, которые в основном извлекаются из сперматозоидов лососевых и осетровых пород рыб.

В 60–70-х годах XX века был осуществлен синтез отдельных нуклеотидов для лекарственных средств, предназначенных для лечения ран, применяемых как иммуностимулятор. В 1986 году PDRN впервые были применены для лечения поражений, вызванных аварией на Чернобыльской АЭС. В 90-х годах лекарственные средства на основе PDRN усовершенствовали за счет синтеза определенных отрезков полимерной цепи. В 2009 году началось их использование в реконструктивной хирургии: был получен патент на композицию на основе PDRN, предназначенную для введения в сустав, для лечения костно-суставных заболеваний. Совместное применение PDRN и материала для остеопротезирования способствовало более скорому и эффективному восстановлению костной ткани.

PDRN сегодня также активно используются в косметологии в качестве комплекса полидезоксирибонуклеиновых кислот, которые помогают омоложению и оздоровлению клеток кожи и подкожных структур на клеточном уровне. Однако данное использование показало себя эффективным при инъекционном введении. Между тем при наружном применении PDRN сами по себе способны проникать в незначительном количестве через эпидермис. Совместное использование PDRN в комплексе с DNA-Na (натриевая соль дезоксирибонуклеиновой кислоты) показали свою эффективность при наружном применении.

1. Введение

Дезоксирибонуклеотиды (DNA) и полидезоксирибонуклеотиды (PDRN) состоят из нуклеотидов – фрагментов ДНК с низкомолекулярной массой, от 50 до 1500 кДа, которые в основном извлекаются из сперматозоидов лососевых и осетровых пород рыб.

В 60–70-х годах XX века был осуществлен синтез отдельных нуклеотидов для лекарственных средств, предназначенных для лечения ран, применяемых как иммуностимулятор. В 1986 году PDRN впервые были применены для лечения поражений, вызванных аварией на Чернобыльской АЭС. В 90-х годах лекарственные средства на основе PDRN усовершенствовали за счет синтеза определенных отрезков полимерной цепи. В 2009 году началось их использование в реконструктивной хирургии: был получен патент на композицию на основе PDRN, предназначенную для введения в сустав, для лечения костно-суставных заболеваний. Совместное применение PDRN и материала для остеопротезирования способствовало более скорому и эффективному восстановлению костной ткани.

PDRN сегодня также активно используются в косметологии в качестве комплекса полидезоксирибонуклеиновых кислот, которые помогают омоложению и оздоровлению клеток кожи и подкожных структур на клеточном уровне. Однако данное использование показало себя эффективным при инъекционном введении. Между тем при наружном применении PDRN сами по себе способны проникать в незначительном количестве через эпидермис. Совместное использование PDRN в комплексе с DNA-Na (натриевая соль дезоксирибонуклеиновой кислоты) показали свою эффективность при наружном применении.

2. Влияние дезоксирибонуклеотидов на процесс инфламэйджинга

Inflammation – воспаление, aging – старение. Союз этих терминов обозначает возрастные изменения, связанные с воспалительным процессом, протекающим в клетках организма. Известно, что с возрастом концентрация медиаторов воспаления обычно возрастает даже в отсутствие острой инфекции или других видов физиологического стресса. При старении индуцируется непрерывное повышение экспрессии провоспалительных медиаторов ввиду возрастного дисбаланса процессов окисления и восстановления. Вероятнее всего, оно обусловлено ослаблением систем защиты от окислительного разложения и увеличением производства активных форм кислорода, таких как перекись водорода (H2O2) и реактивный оксид азота (NO). Этот дисбаланс, приводящий к слабо выраженному хроническому системному воспалению, известен как инфламэйджинг (inflammaging). Процесс протекает без ярко выраженных маркеров, т. е. каскад воспалительных реакций, ведущий к старению, имеет хронический, вялотекущий и бессимптомный характер и проходит на клеточном уровне. Повышенный уровень противовоспалительных цитокинов, удваивающихся с возрастом, считается основным показателем инфламэйджинга [1].

Исследования показали, что причинами возникновения внутриклеточного воспаления являются следующие.

• Стресс. Как один из инструментов иммунитета, провоцирует сильнейший ответ в молодом организме и слабо выражен у взрослых. Это доказывает, что стресс со временем приводит к ослаблению реакций организма, а значит, и к воспалениям на клеточном уровне.
• Окислительные процессы. Существует тесная связь между окислительным стрессом и инфламэйджингом. Высокое содержание цитокинов приводит к возникновению хронического воспаления в клетках кожи и к возрастным заболеваниям. Повреждение ДНК вызывает противовоспалительные реакции цитокинов.
• Процесс аутофагии. Удаляет из клеток вредные вещества для поддержания гомеостаза и нормального обмена веществ.
• Старение стволовых клеток. Является клеточной основой старения, а хроническое воспаление, в свою очередь, вызывает старение стволовых клеток.

Воспаление является неизбежным первым шагом в процессе заживления ран и тесно связано с образованием рубцов, а также сопровождает любой процесс хронического состояния, например перманентную эритему при розацеа. Современная наука позволила создавать наружные средства с высоким процентом PDRN и DNA, выделяя их из молок лососевых и осетровых пород рыб.

Стоит сказать отдельно об уникальных качествах каждого компонента. Натриевая соль дезоксирибонуклеиновой кислоты эукариотического происхождения с молекулярной массой до 500 кДа получена из молок лосося, стерляди. Получаемая для косметологического применения DNA-Na эталонно – трансдермального размера, состоит из разрезаемых по специальной технологии макромолекул нативной DNA (имеют размер в 250–500 кДа), что позволяет им беспрепятственно проникать как сквозь верхние слои кожи, так и сквозь клеточную мембрану клеток кожи – фибробластов. Ионы натрия, прикрепленные к таким нарезанным молекулам DNA в процессе их выделения из осетровых и лососевых клеток, способствуют наиболее легкому проникновению внутрь клетки путем пиноцитоза и эндоцитоза через ее мембрану, являясь лучшим в природе индуктором этих процессов.

Для наглядности представим два бассейна с шариками разного размера. В первом – шарики от 50 до 2000 нм, и это будут PDRN, во втором – только однокалиберные по 500 нм. В чем же отличия этих компонентов? Разнокалиберные компоненты PDRN в зависимости от размера молекулы занимают соответствующий слой, в результате диффундируют в ткань и влияют на репаративный потенциал кожи. DNA, имея одинаковый диаметр молекул, проникают в один слой кожи, создают депо и обладают накопительным эффектом. Таким образом, компоненты выполняют разные по механизму действия, но оба эффективны в комплексной коррекции, как в дерматологии, так и в косметологии.

В исследовании Woonhyeok Jeong et al. (2017) сообщается, что инъекционное введение дезоксирибонуклеотидных полимеров, извлекаемых из молок лососевых рыб и содержащих дезоксирибонуклеотидные полимеры с 50–2000 парами азотистых оснований, снижает содержание провоспалительных медиаторов, таких как фактор некроза опухоли альфа (TNF-α), интерлейкин-6 (IL-6). Механизм действия полимеров, как полагают, обусловлен их способностью замещать поврежденные азотистые основания ДНК- и РНК-молекул, поэтому PDRN первоначально были описаны как стимулирующие тканевые ремонт-агенты, восстанавливающие клеточные повреждения, взаимодействуя с пуринергическим рецептором А2 и ускоряя дифференцировку фибробластов. Кроме того, PDRN оказывают противовоспалительное действие, ингибируя дегрануляцию тучных клеток и воспалительные цитокины [1].

Молекулы DNA-Na получены классическим способом выделения ДНК, обеспечивающим им чистоту и стерильность, полное отсутствие каких-либо бактерий, микробов [2]. Молекулы DNA-Na не подвергаются шоковым воздействиям как низких, так и высоких температур в процессе выделения и консервации, сохраняют свою биологическую «живую» структуру. Полученные таким образом молекулы DNA-Na запускают процесс деления фибробластов кожи, всё более замедляющиеся с возрастом. Они являются праймером, затравкой для фибробласта – короткой цепочкой нуклеотидов, необходимой для инициации его деления. Состоят из одинаковых с ДНК человека оснований – азотистого основания, дезоксирибозы и фосфатной группы, стимулируя клеточное деление.

Клинические исследования и эффективность DNA-Na

Исследовали, улучшают ли молекулы DNA-Na рост клеток первичных фибробластов человека. С этой целью фибробласты культивировали в отсутствие или в присутствии DNA-Na. Микроскопия пропускающего света показала, что клетки в обеих группах казались здоровыми, удлиненными и в основном веретенообразными, но клетки в группе с DNA-Na были значительно более плотно упакованы, чем в контрольных образцах.

Эти результаты были подтверждены установленными анализами жизнеспособности. Решили сначала использовать МТТ-тест, хорошо зарекомендовавший себя анализ, основанный на сведении к нерастворимому и цветному формазану. Как только МТТ добавляли в лунки, в цитоплазме клетки образовывался синий осадок – как следствие их дыхательной активности. Этот осадок выявил большее количество клеток в лунках с добавленным к фибробластам молекулам DNA-Na.

Клетки также подсчитывали с помощью Coulter Counter через 96 часов и одну неделю культивирования от стимуляции их DNA-Na. Число клеток было значительно выше в присутствии DNA-Na.

Регулярное применение косметических средств с DNA-Na позволяет добиться значительного повышения эластичности кожи, ее естественной увлажненности, разгладить образовавшиеся с возрастом морщины, справиться с проблемами кожи (псориаз, экзема, розацеа, сухость), вызванными негативным воздействием окружающей среды, в кратчайший срок убрать последствия ожога, в т. ч. солнечного, заживить повреждения кожи без образования шрамов и рубцов.

Оценим репаративный потенциал DNA-Na, выполнив скретч-анализ in vitro. После того как поверхность лунки была поцарапана наконечником пипетки, тем самым освобождая клетки от ингибирования контакта, клетки контролировались по мере того, как они преодолевали разрыв. Хотя, как и ожидалось, клетки в обеих группах начали размножаться и заполнять поцарапанную область, к 96 часу культуры от стимуляции клетки в группе, обработанной DNA-Na, заняли площадь значительно больше, чем контрольные клетки, что побудило провести дальнейшее исследование регенеративного потенциала DNA-Na in vivo (примечание: в течение эксперимента in vivo, в период клинического наблюдения, эритемы, отека и эшара в когортах подопытных мышей в любое экспериментальное время (24, 48 и 72 часа, одна неделя и две недели) не было).

Гистологический анализ образцов кожи через 2 недели после процедуры показал, что раны заживали без осложнений во всех группах. Однако обильная грануляционная ткань наблюдалась в контрольной группе. Края поражения всё еще были видны, а вновь образованная ткань была занята большим воспалительным инфильтратом. Область заживления была заметно более узкой в группе гиалуроновой кислоты, особенно в средней части, где сокращение ткани уменьшило грануляционную ткань до тонкой полосы, констеллированной уменьшенным, но видимым воспалительным инфильтратом. Заживление тканей находилось на еще более продвинутой стадии у животных, получавших DNA-Na, где рана почти полностью исчезла, а два заживляющих края были плотно сопоставлены, с редкими воспалительными клетками. Обильная популяция фиброзного бласта нормального вида также была видна в ране.

Затем окрашивание Sirius Red использовалось для раскрытия отложений внеклеточного матрикса внутри и вокруг раны. Поляризованные световые наблюдения использовались для дальнейшего улучшения внешнего вида плетеных фибрилл коллагена в тканях. В контрольной раневой ткани не было видно собранных зрелых фибрилл, которая выглядела в виде черного зазора, разделяющего края раны при поляризованном свете. Аналогичным образом усиление сигнала наблюдалось на полях ран, обработанных гиалуроновой кислотой, где откладывался новый матрикс, и, хотя разрыв в этой группе был значительно меньше, чем в контрольной группе, коллагеново-пустотная область все еще была видна. Напротив, края раны появились в контакте в ранах, обработанных DNA-Na, и непрерывность внеклеточного матрикса, по-видимому, была восстановлена. Только полоса усиления сигнала была видимой вдоль линии раны, а поляризованный свет подтвердил все еще относительную незрелость ткани в той области, где фибриллы были еще лишь частично организованы.

Результаты исследований [2] показывают, что DNA-Na усиливают рост фибробластов и их жизнеспособность in vitro. Наблюдается значительное увеличение клеток в обработанных лунках с фибробластами и заживление ран in vitro, измеренное с помощью анализа царапин. Интересно, что результаты также показывают, что DNA-Na значительно стимулировал выработку коллагена 1a1 и коллагена 3a1, двух важных изоформ коллагена. Первая и более распространенная форма, коллаген 1a1, является преобладающей изоформой в зрелых тканях, тогда как коллаген 3a1 высоко экспрессируется во время заживления ран и заменяется коллагеном 1a1 по мере заживления. Увеличение выработки коллагена может указывать на содействие естественному восстановлению тканей, что является клинически важным. Однако возможной проблемой увеличения выработки коллагена является опасность фактически содействию фиброзу, клинической ситуации, когда физиологическая структура ткани нарушается избытком коллагена, что приводит к функциональным и морфологическим проблемам. Чтобы выяснить это, проведены эксперименты in vivo, сравнив эффект DNA-Na с эффектом гиалуроновой кислоты, кожного наполнителя, широко используемого в эстетической медицине, в хорошо зарекомендовавшей себя модели дорсального подкожного мешочка у мышей. Влияние DNA-Na на экспрессию коллагена действительно видно при гистологическом анализе, поскольку поляризованный анализ света образцов Sirius Red показал, что ткани, обработанные DNA-Na, представляют собой зрелую матрицу с хорошо организованными коллагеновыми волокнами, в отличие от контрольной группы и группы, получавшей гиалуроновую кислоту. Таким образом, исследование на животных подтвердило, что DNA-Na не только создают среду, благоприятствующую отложению коллагена, но и косвенно способствуют его быстрому восстановлению, не проявляя признаков фиброза.

Опасность: Продукты на основе DNA-Na и PDRN предназначены исключительно для наружного применения в косметологии. Не использовать для инъекций. Рекомендуется консультация специалиста перед началом применения.