Kolor skóry jest zdeterminowany ilością, rozmieszczeniem i rodzajem melaniny, czyli pigmentu wytwarzanego w tzw. procesie melanogenezy. Syntetyzowany jest on w specjalnych komórkach pigmentowych. Jego prekursorem jest tyrozyna – aminokwas, który przekształcany jest w kilkuetapowej syntezie. Proces tworzenia melaniny ma charakter enzymatycznochemiczny, przy czym w pierwszym etapie melanogenezy pośredniczy enzym - tyrozynaza, stanowiący kluczowy układ katalizujący dwie pierwsze jej reakcje (rys. 1).
 

    Rys. 1. Schemat syntezy melaniny

    Melanina, stanowiąca mieszaninę feo- i eumelaniny, jest tworzona w melanosomach, transportowana do melanocytów, a stamtąd do komórek skóry. Ich nazwa stanowi zlepek dwóch greckich słów: melanos – czarny i kytos – komórka. Nadmierna produkcja barwnika, nieprawidłowe oraz nierównomierne jego rozmieszczenie wpływa na powstające przebarwienia skóry, które stanowią poważny problem estetyczny. Plamy pigmentacyjne najczęściej tworzą się w naskórku, jednak zdarzają się także przebarwienia skóry właściwej, jak również ich postać mieszana.

Składniki wybielające
    Na rynku surowców kosmetycznych dostępny jest cały szereg związków mających właściwości depigmentacyjne. Są wśród nich między innymi pochodne hydrochinonu, inhibitory tyrozynazy i melaniny, a także różnego rodzaju ekstrakty roślinne i rozjaśniacze optyczne. Przeglądu najważniejszych substancji dokonano w dalszej części artykułu.

Hydrochinon i jego pochodne
    Do najstarszych i przez długi okres najczęściej wykorzystywanych surowców tego segmentu należał hydrochinon. Jego nazwa kojarzona jest z faktem, iż często pozyskiwany jest on na drodze redukcji chinonu. Związek ten jest jednak układem naturalnym, szeroko rozpowszechnionym w przyrodzie. W naturze występuje zarówno w stanie wolnym, jak i w postaci β-glukozydu, znanego jako arbutyna.
    Hydrochinon uznawany jest za jeden z najbardziej skutecznych surowców o działaniu wybielającym. W wyrobach kosmetycznych jest on praktycznie stosowany od 1936 roku, przy czym początkowo wprowadzano go wyłącznie do receptur preparatów do włosów. Jego wykorzystanie jako czynnika depigmentacyjnego skóry datuje się na początek lat sześćdziesiątych dwudziestego wieku.
    Surowiec ten zaliczany do grupy fenoli charakteryzuje się silnymi właściwościami redukującymi. W preparatach wybielających do skóry działa on ograniczając poprzez blokowanie tyrozynazy, proces melanogenezy. Stosowany w stężeniach nieprzekraczających 2% wykazuje dobrą skuteczność w stosunku do różnego rodzaju plam pigmentacyjnych, nie powodując jednocześnie odbarwiania zdrowej skóry. Ponadto preparaty rozjaśniające o tej zawartości związku rzadko powodują odczyny alergiczne.
    Coraz częściej można jednak spotkać informacje podważające bezpieczeństwo jego stosowania. Prowadzone badania na szczepach Salmonelli sugerują, iż hydrochinon może powodować mutacje, jak również zmiany kancerogenne.
    Jako efekt uboczny działania hydrochinonu wymieniana jest także tzw. ochronoza (łac. ochronosis) rzadka, genetycznie uwarunkowana choroba polegająca na enzymatycznym defekcie metabolicznym w szlaku przemian tyrozyny. Stosowanie tego surowca przez długi czas może powodować w miejscach aplikacji zamiast oczekiwanego rozjaśnienia, przyciemnienie skóry.
    Z powodu nasilających się niekorzystnych informacji na temat hydrochinonu od 2001 roku w krajach UE zakazano jego stosowania w preparatach kosmetycznych przeznaczonych do pielęgnacji skóry. Pośród składników kosmetyków o działaniu depigmentacyjnym często nadal pojawiają się natomiast jego pochodne. Szczególnie chętnie wykorzystywana jest arbutyna (INCI: Arbutin), β-glikozyd hydrochinonu, którego produktem rozkładu w środowisku zasadowym (pH> 7,5) jest właśnie wymieniony związek.
    Warto zwrócić uwagę na fakt, iż w preparatach kosmetycznych stosowana jest zarówno arbutyna, jak i ekstrakty z roślin ją zawierających, które są jednak mniej od niej efektywne. Dużą zawartość tego związku wykryto między innymi w liściach bergeni Bergenia crassifolia i Bergenia cordifolia oraz grusz Pirus communis. Jej obecność stwierdzono także w liściach mącznicy lekarskiej (Arctostaphylos uva ursi), jak również borówki brusznicy (Vaccinium vitis idea).
    Nieustannie trwające poszukiwania bezpiecznej alternatywy dla hydrochinonu doprowadziły do kolejnej jego pochodnej – deoksyarbutyny [INCI: Deoxyarbutin]. Badania aktywności tego związku w dużej części dotyczyły procesu melanogenezy i były prowadzone w odniesieniu zarówno do hydrochinonu, jak i arbutyny. Uzyskane wyniki potwierdziły zbliżoną aktywność w stosunku do tyrozynazy wszystkich trzech surowców. Jednak w przypadku dwóch wcześniej stosowanych już w kosmetyce układów odnotowano pod wpływem promieni UVA ich zwiększoną cytotoksyczność. Podobnego efektu nie obserwowano natomiast dla deoksyarbutyny. Ponadto związek ten zmniejszał ekspresję tyrozynazy, co nie było obserwowane w przypadku dwóch pozostałych badanych surowców. Prowadzone badania potwierdzają, że w przypadku rozjaśniania skóry może on stać się bezpieczną i efektywną alternatywą dla hydrochinonu.

Inhibitory tyrozynazy
    Istotną grupę środków wybielających określanych mianem inhibitorów tyrozynazy stanowią związki chelatujące i związany z tym enzymem jon miedziowy. Działanie to wpływa w istotny sposób na ograniczenie jego katalitycznej aktywności, co w konsekwencji przekłada się na ilość tworzonego w procesie melanogenezy barwnika.

W rozjaśniających preparatach kosmetycznych stosowana jest m.in. arbutyna. Dużą zawartość tego związku wykryto między innymi w liściach bergeni Bergenia crassifolia i Bergenia cordifolia.

Kwasy
    Ważnym przedstawicielem tej grupy surowców jest kwas kojowy (INCI: Koijc Acid). Związek ten wytwarzany jest przez kilka gatunków grzybów, zwłaszcza Aspergillus oryzae, które w Japonii noszą wspólną nazwę „Koji”. Jest to produkt uboczny pozyskiwany w procesie fermentacji słodu ryżowego podczas produkcji japońskiego napoju alkoholowego – sake.
    Kwas kojowy cechuje zdolność penetracji przez barierę warstwy rogowej skóry, co odgrywa istotną rolę w wyrobach kosmetycznych. Związek ten blokuje aktywność tyrozynazy, dzięki czemu zapobiega nadmiernej pigmentacji skóry. Jest surowcem o udowodnionym klinicznie działaniu odbarwiającym. Cechują go właściwości antybakteryjne i przeciwgrzybiczne, a także działanie antyrodnikowe.
    Po raz pierwszy został zastosowany jako składnik wybielający w 1998 roku w Japonii i od tego czasu stał się jednym z częściej wykorzystywanych surowców w preparatach do rozjaśniania skóry.
    Efektywność kwasu kojowego może być traktowana jako powolna. Wizualne efekty obserwowane są najczęściej dopiero po 2-3 miesiącach systematycznego stosowania preparatów na jego bazie. Warto jednak zwrócić uwagę na fakt, iż związek ten nie powoduje żadnych skutków ubocznych, nawet w czasie dłuższego stosowania na skórę.
    Produkty zawierające w składzie kwas kojowy, najczęściej w stężeniu 3-6%, nie tylko rozjaśniają plamy barwnikowe, ale także nawilżają skórę i w widoczny sposób ją wygładzają.
    Oprócz kosmetyków surowiec ten znajduje szerokie zastosowanie w żywności, w której wykorzystywany jest w celu ochrony jej przed zmianą zabarwienia w procesie tzw. enzymatycznego brunatnienia.
    Czynnikiem chelatującym jony miedzi niezbędne do aktywowania tyrozynazy jest także kwas glukonowy [INCI: Gluconic Acid]. Z powodu swoich właściwości związek ten chętnie jest wykorzystywany jako dodatek do preparatów tego segmentu, ponieważ poza wybielaniem cechuje go działanie złuszczające, co w znaczący sposób zwiększa jego efektywność.
    Pośród składników kosmetyków rozjaśniających skórę można spotkać także kwas azelainowy [INCI: Azelaic Acid], który w tego typu wyrobach stosowany jest od początku lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku. Układ ten działa jako konkurencyjny inhibitor tyrozynazy, hamując melanogenezę przede wszystkim w pobudzonych melanocytach. W preparatach kosmetycznych może być on stosowany nawet w ilości 20% niejednokrotnie zastępując w nich hydrochinon. Związek ten wyróżnia się także działaniem przeciwzapalnym, przeciwłojotokowym, hamuje między innymi rozwój bakterii Propionibacterium acnes i Staphyloccocus epidermidis. Z tego też powodu chętnie jest wykorzystywany w niwelowaniu przebarwień potrądzikowych. 
    Podobne efekty można uzyskać, wykorzystując także pochodne kwasu azelainowego, między innymi azeloglicynę (INCI: Potassium Azeloyl Diglycinate).

Pochodna chromanu
    Nowym układem, który pojawił się w ostatnim czasie na rynku kosmetyków wybielających, jest pochodna chromanu (INCI: Dimethylmethoxy Chromanyl Palmitate). Związek ten, który działa poprzez hamowanie aktywności tyrozynazy, został przetestowany pod kątem skuteczności i bezpieczeństwa stosowania. Prowadzone badania potwierdziły, że spełnia on wszystkie pożądane cechy środka depigmentacyjnego. Cechuje się on zarówno in vitro, jak i in vivo, dobrą skutecznością rozjaśniania skóry. Ma całkowicie bezpieczny profil. W odróżnieniu od innych komponentów rozjaśniających jego stosowaniu nie towarzyszy działanie drażniące, uczulające czy cytotoksyczność w stosunku do melanocytów. Cechuje go ponadto działanie promieniochronne. Wykazuje także dobrą stabilność w preparatach kosmetycznych. Związek ten stosowany w kosmetykach reguluje proces syntezy melaniny, wpływa na jej równomierne rozmieszczenie w skórze, efektywnie rozjaśnia przebarwienia różnego pochodzenia i zapobiega powstawaniu nowych.
    Ciekawą grupę związków rokujących duże nadzieje związane z efektem wybielania skóry stanowią także tetrahydrokurkuminoidy (THC). Komponenty te są efektywnymi inhibitorami tyrozynazy, dzięki czemu ograniczają proces melanogenezy, zapewniając jasny, jednolity koloryt skórze. THC ogranicza formowanie pod wpływem promieni UVB ciemniejszego dimeru tyminy, a także zapobiega aktywacji pod ich wpływem białek w naskórku, zabezpieczając skórę przed poparzeniami słonecznymi.

Inhibitory melaniny
    W preparatach rozjaśniających wykorzystuje się również substancje znane jako inhibitory melaniny, które przekształcają się w konkurencyjnej reakcji z dopachinonem, tworząc bezbarwne produkty. Najczęściej wymieniany tu jest 2,2-etylenoditiodietanol (INCI: Ditiooktandiol].
    Coraz częściej pojawia się tu także alkohol p-hydroxybenzylowy [INCI: Hydroxybenzyl Alcohol], który w prowadzonych badaniach wydaje się być obiecującym i bezpiecznym środkiem do wybielania skóry. Jest on bowiem składnikiem o niskiej toksyczności, efektywnym w hamowaniu syntezy melaniny. Praktycznie nie wywiera wpływu na ekspresję genów.
    W kosmetykach depigmentacyjnych swoje miejsce znalazły także czynniki powodujące redukcję niezbędnego do syntezy melaniny DOPA-chinonu do DOPA, przez co ograniczają w znaczący sposób proces jej tworzenia. Efektywnym przedstawicielem tego segmentu związków jest kwas askorbinowy, czyli witamina C [INCI: Ascorbic Acid].

 Ekstrakty roślinne
    Ważnymi składnikami preparatów do rozjaśniania skóry są również ekstrakty roślinne, których działanie nie jest związane z obecnością hydrochinonu. I tak na przykład do chętnie wykorzystywanych surowców tego typu należy wyciąg Mitracarpus scaber z rodziny marzanowatych, zawierający pośród składników harounoside, który jest „konkurentem” dla tyrozyny. Dzięki jego obecności surowiec pozyskany na bazie tej rośliny efektywnie blokuje syntezę melaniny. Cechuje go ponadto działanie przeciwbakteryjne i przeciwgrzybiczne.
    Do składników o charakterze depigmentacyjnym zaliczany jest także ekstrakt z lukrecji (Glycyrrhiza glabra). W przypadku tego układu ograniczenie syntezy melaniny ściśle związane jest z obecnością występujących w nim izoflawonoidów. Szczególnie aktywnym komponentem jest tu glabrydyna, która została zidentyfikowana jako silny inhibitor tyrozynazy. Jej skuteczność jest kilkanaście razy silniejsza niż kwasu kojowego, a także znacząco przewyższa efektywność arbutyny.
    Stosunkowo niedawno wyizolowano kolejny składnik specyficzny dla tej rośliny. Jest nim glyasperin C charakteryzujący się dwukrotnie większą aktywnością niż glabradyna. Ekstrakt lukrecji jest dobrze tolerowany, łatwo penetruje w głąb skóry. Dodatkowo ma on właściwości przeciwzapalne i przyspieszające proces ziarninowania.
    Kolejne układy cenione jako potencjalne źródło polifenoli stanowią ekstrakty roślin gatunku Morus. Nośnikiem ich są korzenie, które zawierają wiele bardzo silnych inhibitorów tyrozynazy, między innymi oxyresveratrol. Ich obecność stwierdzono również w liściach i łodygach rośliny. Surowce na ich bazie wykorzystywane są jako nietoksyczne, naturalne środki, o wysokim potencjale wybielającym. Swoje miejsce w preparatach znalazły także kwasy owocowe czy enzymy (wyciąg ananasa, ogórka, banana, papai). Oferta surowców zaliczanych do tego segmentu jest systematycznie poszerzana. I tak np. do dotychczas stosowanych ekstraktów dołączyły nowe, między innymi pozyskiwane z owoców Pyracantha fortuneana, korzenia perełkowca japońskiego (Sophora japonica), wilczomlecza groszkowego (Euphorbia lathyris L.), ciemiężycy (Veratrum), bielunia surmikwiatu (Datura metel L.), owoców liściokwiatu garbnikowego popularnie nazywanego amlą (Phyllantus emblica,) czy też grzyba sosnowego (Tricholoma matsutake).

Rozjaśniacze optyczne

    Alternatywą dla osób, które nie chcą stosować typowych substancji rozjaśniających skórę lub przy ich pomocy efekty nie są satysfakcjonujące, stają się coraz częściej preparaty kosmetyczne zawierające w recepturze tzw. rozjaśniacze optyczne, zapewniające możliwość wizualnego niwelowania niedoskonałości skóry.
    Przykładem tego typu surowców może być komponent zawierający czynnik fluorescencyjny połączony z mikroporowatym nylonem-12 i zamknięty otoczką półprzezroczystego polimeru. Zawarty w układzie związek fluorescencyjny absorbuje niewidzialne światło z zakresu UV i re-emituje je jako rozproszone światło widzialne, które oświetlając skórę wizualnie zmniejsza nierówności jej zabarwienia i inne defekty. Podobną funkcję w preparacie pełnią niektóre pigmenty funkcjonalne, np. silikon pokryty ditlenkiem tytanu i tritlenkiem żelaza, którego cząsteczki mają w odróżnieniu od tradycyjnych układów kulisty kształt. Struktura ta pozwala na takie odbicie i rozproszenie światła, które również zapewnia efekt optycznej redukcji defektów skóry.

Literatura:
1. Hang T., Int.J.Mol.Sci., 2009,10: 2440-2475.
2. Byeong Gi Ch. i inni, patent 2002046616, 2002, CA 142:204188.
3. Kornhauser A. i inni, Journal of Dermatological Science, 2009, 55: 10-17.
4. Korkmaz N., Cengiz E.J., Unlu E., Uysal E., Yanar M., Environmental Toxicology and Pharmacology, 2009, 28: 198-205.
5. Wu L., Chang L., Chen S., Fan N., Ho J., Food Scienece and Technology, 2009, 42: 1513-1519.
6. Sung-Won J. i inni, patent KR 200375004 27, 2003, CA 142:11257.
7. Kim H.J., Seo S.H., Lee B.G., Lee Y.S., Planta Med. 2005, 71: 785- 787.
8. Hyeon Wook Ch. i inni, patent 2003039509, 2003, CA 142:266279.
9. Hermanns J.F., Petit L., Martalo O., Piérard-Franchimont C., Cauwenbergh G., Girard GE. Dermatology, 2000, 201: 118-122.
10. Smith D., DiNicola K., Gruber J.V., Personal care, 2010, 9: 99- 101.

Autor:dr inż. Magdalena Sikora, Politechnika Łódzka

Artykuł został opublikowany w magazynie "Przemysł Kosmetyczny" nr 1/2012

Źródło fot.: www.photogenica.pl