متابولیسم پوست و چگونگی آزمایش آن

متابولیسم به کل آبشار واکنشهای آنزیمی گفته می شود که یک ترکیب در اثر تعامل با زیست شناسی بدن دچار آن می شود. به طور معمول ، متابولیسم به فعالیت آنزیم های کبدی اشاره دارد که هدف آن تبدیل ترکیبات به گونه ای است که بدن قادر به دفع باشد. با این حال ، از آنجایی که بدن ما – هر عضوی ، از جمله پوست – به طور مداوم در حال تجدید است ، حاوی انواع آنزیم های متابولیکی است. این آنزیم ها برای تأثیر بر روی بسترهایی هستند که در بافت وجود دارند تا سلامت و هموستاز را حفظ کنند.

وقتی یک لایه خارجی به آنزیم ها وارد می شود ، اگر ساختار آن شبیه لایه طبیعی باشد ، احتمال تبدیل آن وجود دارد. در تولید فرآورده های دارویی ، متابولیسم بخشی کلیدی از مشخصات فارماکوکینتیک است که به اختصار ADME (جذب ، توزیع ، متابولیسم و ​​دفع) نامیده می شود. ADME جنبه های مربوط به سرنوشت یک ترکیب در ارگانیسم را تعریف می کند. ایجاد درک از متابولیسم یک ماده در بدن برای درک سمیت بالقوه آن حیاتی است. متابولیسم داروها و مواد فعال معمولاً شامل دو مرحله است. فاز اول شامل اکسیداسیون ، احیا و هیدرولیز ، معرفی یا افشای گروه های هسته دوست در ترکیب است. فاز دوم با هدف تولید مواد شیمیایی آب دوست بیشتر است که دفع راحت تری را امکان پذیر می کند. این مرحله شامل ترکیب با گروههای درون زا مانند اسید گلوکورونیک یا گلوتاتیون است. طرح فوق تأثیر بالقوه متابولیسم بر فعالیت را توصیف می کند.

از آنجا که تمرکز این ستون روی محصولات مراقبت از پوست است ، فقط بر متابولیسم پوست تأکید دارد و نه بر متابولیسم سیستمیک. به همین ترتیب ، متابولیسم کبد را که ممکن است هنگام جذب سیستمیک یک ترکیب در خون اتفاق بیفتد ، توصیف نمی کند ، اگرچه در صورت جذب ترکیب مورد نظر از طریق پوست به سیستم گردش خون ، این با استفاده از برنامه های پوستی امکان پذیر است. هنگامی که مقدار قابل توجهی از ترکیبات اعمال شده به پوست در خون جذب می شود ، باید راههای کارآمد برای خروج از بدن ، معمولاً از طریق دستگاه گوارش یا کلیه ، پیدا کند. متابولیسم کبد در این روند کمک می کند. اگر چنین دفع ممکن نباشد یا به تأخیر بیفتد ، این ترکیب ممکن است در بدن جمع شده و باعث بیماری شود. این انباشت “تجمع زیستی” نامیده می شود.

اگر ترکیبی که به پوست وارد می شود در بافتهای پوست متمرکز شده و به میزان قابل توجهی به گردش خون نفوذ نکند ، حتی اگر متابولیزه نشود و در پوست تجمع نیابد ، در نهایت ممکن است ظرف 30 روز از تجدید کل پوست در افراد سالم ، ترک شود. پوست از طریق لایه برداری با این حال ، در این دوره از زمان ، ممکن است برای پوست سمی باشد.

اگرچه پوست عضوی متخصص در متابولیسم محسوب نمی شود ، اما توانایی فعال یا سم زدایی ترکیبات اعمال شده بر روی آن را دارد. پوست شامل مسیرهای متابولیکی مشابه آنزیمهای Cytochrome P450 (CYP450) موجود در کبد است. این واکنش های اکسیداتیو ، احیا کننده و هیدرولیتیک فاز 1 و همچنین قابلیت های اتصال فاز 2 را بیان می کند. به عنوان مثال شناخته شده است که پوست می تواند استروئیدها را متابولیزه کند ، این متابولیسم در ناحیه فولیکول متمرکز شده و همچنین کرتینوسیت ها می توانند استروئیدها را متابولیزه کنند. به طور کلی تصور می شود که پوست دارای فعالیت متابولیکی است که 10٪ یا کمتر از فعالیت کبد است. اما چنین متابولیسم باید مورد به مورد مطالعه شود و ممکن است از یک ترکیب به ترکیب دیگر بسیار متفاوت باشد. علاوه بر این ، از آنجا که بسیاری از ترکیبات آرایشی برای استفاده در مناطق وسیع پوستی در نظر گرفته شده است ، در صورت ایجاد متابولیسم ، می تواند در کل تغییر شکل بیولوژیکی ترکیب مورد نظر مهم باشد.

پوست شامل انواع خانواده های آنزیمی با هدف حفظ سلامت آن است. به عنوان مثال ، این لیپازها برای تبدیل لیپیدها برای ساختن و تنظیم چربیهای بین سلولی لایه شاخی و پروتئازها جهت متابولیسم پروتئین ها برای ساخت و شکستن شبکه فیبر پوستی است. پوست همچنین حاوی آنزیم های ترشح شده از بیومن کامانسال آن است. این آنزیم ها می توانند ترکیبات اعمال شده بر روی پوست را شناسایی و متابولیزه کنند. به عنوان مثال ، کورین باکتریوم ، که در نواحی مرطوب پوست قرار دارد ، آنزیم هایی را ترشح می کند که ترشحات عرق را به ترکیبات بدبو تبدیل می کند ، در حالی که گونه های مالاسزیای پوست سر ، اجزای سبوم را به اسیدهای چرب تبدیل می کنند.

ملاحظات اصلی در تصمیم گیری برای انجام مطالعات متابولیسم پوست عبارتند از:

  • ترکیبی که روی پوست استفاده می شود یکسان است ، شبیه بستر طبیعی پوست است یا شبیه آن است.
  • ترکیب مورد نظر فعالیت خاص مشخصی را در یک مدل کشت سلولی نشان داده است که نشان داده نشده است ، یا هنگامی که روی کل بافت یا داخل بدن اعمال می شود بسیار متفاوت است.
  • شناخته شده است که این ترکیب یا خانواده شیمیایی آن متابولیسم دارند. و
  • تجزیه و تحلیل عمومی QSAR به سمت متابولیت های بالقوه اشاره می کند ، به خصوص اگر متابولیت ها سمی شناخته شوند.

تا به امروز هیچ روش معتبری برای ارزیابی متابولیسم پوست وجود ندارد ، اما چند گزینه وجود دارد. متابولیسم پوست می تواند همراه با مطالعه جذب پوست انجام شود (نگاه کنید به ستون قبلی که توصیف روش های جذب پوست است). اگر پوست مورد استفاده در این روش پوست تازه انسان است ، ممکن است تبدیل آنزیمی ایجاد شود و متابولیت ها با تجزیه و تحلیل های حساس تجزیه و تحلیل شوند. این موارد را می توان کمی کرد و اگر مقادیر قابل توجهی وجود دارد ، باید از نظر ساختار و فعالیت بالقوه آنها شناسایی شود. بدین منظور ، قرار است در انتهای آزمایش ، پوست نصب شده بر روی سلولهای نفوذی همگن شده و عصاره آن تجزیه و تحلیل شود. به طور کلی ، متابولیسم در پوست جسد یا بافت های یخ زده پوست اتفاق نمی افتد ، بنابراین پوست آزمایش شده باید تازه و از اهدا کننده زنده باشد.

شناخته شده است که مدل های آزمایش حیوانات برای متابولیسم به دلیل تفاوت قابل توجه در انواع و فعالیت های آنزیم های درگیر در متابولیسم محدود هستند و این منطقه ای است که مدل های آزمایشگاهی مبتنی بر انسان حتی در صنایعی که آزمایش حیوانات مانند صنایع دارویی را مجاز می دانند بسیار مهم است. .

مرکز اروپایی اعتبار سنجی روش های جایگزین (ECVAM) گزینه های کمی برای ایجاد داده های مربوط به متابولیسم پیشنهاد کرد. این روش ها همه به متابولیسم مربوط به کبد اشاره دارند:

  • اندامک های سلولی میکروزوم حاوی آنزیم های متابولیک.
  • سلولهای معلق کبدی ؛ و
  • مدل سلولهای کبدی انسانی سه بعدی.

مطالعه ای در توصیف متابولیسم تستوسترون در شرایط in vitro با استفاده از پوست خوک تازه و منجمد و همچنین میکروزوم های پوست انسان در سال 2014 منتشر شد. در این مقاله ، دانشمندان نتیجه گرفتند که جذب استروئید از طریق پوست یخ زده در مقایسه با پوست تازه کمتر است. با استفاده از پوست تازه بیش از 95٪ از دوز مصرفی در این مطالعه بازیابی شده و با متابولیتهای ترکیب مطابقت دارد. متابولیت ها نشان دهنده آنزیم های اکسیداتیو بودند. میکروزوم ها وزیکول هایی هستند که در آزمایشگاه از شبکه آندوپلاسمی شکسته باقی مانده سلول های مکانیکی شکسته تشکیل می شوند. این فرآیند آنزیم های سیتوکروم P450 و شبکه آندوپلاسمی قطعه قطعه شده را از هم جدا می کند. میکروزوم ها ابزاری ارزشمند برای بررسی متابولیسم ترکیبات در شرایط in vitro محسوب می شوند.

واضح است که مدل ها و روش های آزمایشی موجود برای ارزیابی متابولیسم پوست به اندازه کافی معتبر نیستند. تلاشی برای ارزیابی استفاده از ریزنمونه های پوست انسان با ضخامت کامل به عنوان یک مدل در سال 2015 در مجله The American Society of Pharmacology and Experimental Therapy (ASPET) منتشر شد. در اینجا نیز دانشمندان تشخیص دادند که فعالیت متابولیک کل پوست در مقایسه با کل کبد به طور قابل توجهی پایین تر بود ، اما مطمئناً مهم و مهم است.

آنها چندین واکنش متابولیک در پوست از جمله گلوکورونیداسیون ، سولفاته ، استیلاسیون N ، متیلاسیون کاتکول و ترکیب گلوتاتیون را نشان دادند. هنگام یخ زدگی ، پوست فعالیت گلوکورونیداسیون خود را از دست داد.

ترکیباتی که در این مطالعه متابولیسم را نشان دادند ، تریکلوزان ، ایندومتاسین ، دیکلوفناک سدیم ، ماینوکسیدیل و استرادیول بودند. یک عامل محدود کننده در استفاده از ریزنمونه های پوست از اهدا کنندگان انسانی برای مطالعه متابولیسم پوست ، تنوع زیادی بین آنها است که می تواند تحت تأثیر سن ، سبک زندگی ، قومیت و سایر عوامل باشد. در این مطالعه خاص تنوع از بستر آزمون از 1.4 تا 13.0 برابر بود.

یک نشریه مشترک 2010 توسط MatTek و Procter & Gamble تجزیه و تحلیل بیان ژن متابولیسم ها در مدل 3D Epiderm in vitro را توصیف می کند. این تیم مقایسه ای از بیان 139 ژن رمزگذار برای آنزیم های متابولیسم زنوبیوتیک را در این مدل انجام داده اند که از سلول های پوستی مشتق شده از انسان تشکیل شده است.

در این تجزیه و تحلیل ، 87٪ از ژن ها در مقایسه با پوست انسان سازگار بودند. این مشاهده به برخی شباهت ها در عملکرد متابولیک اشاره دارد. این مطالعه با مقایسه مدل های اپیدرم مشتق شده از چهار اهدا کننده انجام شد و سازگاری آن را با تنوع اهدا کنندگان نشان داد. آنزیم های بیان شده در این مدل عمدتا آنزیم های متابولیکی فاز 2 بودند که از مشخصه های متابولیسم پوست هستند.

به طور خلاصه ، در حالی که جامعه علمی موافقت می کنند که متابولیسم پوست از اهمیت برخوردار است و در برخی موارد می تواند عملکرد محصول را به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار دهد ، هیچ مسیر ارزیابی روشنی وجود ندارد. اگرچه گزینه های آزمایشی وجود دارد ، هیچ کدام تأیید نشده و به طور گسترده مورد مطالعه قرار نگرفته اند. علاوه بر این ، چنین مطالعاتی به قابلیت های تحلیلی شدید ، بالقوه پرهزینه و حساس نیاز دارند.

یک سوال اصلی که باید در زنجیره تولید محصول به آن پاسخ داده شود ، میزان ترکیبات نفوذ یافته به داخل و از طریق پوست است که در مطالعات جذب پوست منعکس شده است. اگر مقدار قابل توجهی به گردش خون نفوذ کند ، متابولیسم کبد ممکن است یک نقطه نهایی مناسب برای آزمایش باشد. اگر این ترکیب در بافت زنده پوست قرار دارد ، باید متابولیسم پوست در نظر گرفته شود. یکی از دلایل عدم یافتن ارتباط بین آزمایش های in vitro و in vivo ممکن است متابولیسم پوست باشد زیرا اگر این ترکیب در پوست متابولیزه شود ممکن است فعالیتی را نشان دهد که بسیار متفاوت از آن است که در in vitro مشاهده می شود.

مثل همیشه ، نیاز به انجام متابولیسم پوست باید به صورت موردی در ارزیابی کلی خطر تعیین شود.

منابع:

  • ژاک سی و همکاران تأثیر متابولیسم پوست در تحویل پوستی تستوسترون: ارزیابی کیفی با استفاده از مدل پوستی کوتاه مدت جدید Skin Pharmacol Physiol (2014) 188-200.
  • Manevski N. و همکاران متابولیسم فاز 2 در پوست انسان: ریزنمونه های پوستی پوشش کاملی از گلوکورونیداسیون ، سولفاته ، استیلاسیون n ، متیلاسیون کاتکول و ترکیب گلوتاتیون را نشان می دهند. ASPET 43 (2015) 26-139.
  • هو تی و دیگران بیان ژن متابولیسم زنوبیوتیک در مدل اپیدرم انسانی در اپیدرم در مقایسه با پوست انسان سم شناسی In Vitro 24 (2010) 1450-1463.


نوا دایان

مالک
دکتر ناوا دایان LLC

Nava Dayan Ph.D. صاحب دکتر ناوا دایان LLC ، یک مشاوره علوم و تحقیقات پوست و ارائه خدمات به صنایع دارویی ، آرایشی و بهداشتی و مراقبت های شخصی است. او 25 سال تجربه در بخش مراقبت از پوست ، و بیش از 150 اعتبار انتشار دارد. تلفن: 201-206-7341 پست الکترونیکی: [email protected]

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>