Исследование ранозаживляющих и фотозащитных свойств гелевой композиции на модели ультрафиолетовой эритемы

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты исследования фотопротекторных и ранозаживляющих свойств меланина, выделенного из каштана конского (Aesculus Hippocastanum L). Разработана рецептура фотозащитного гидрофильного геля и проверены фотозащитные свойства на модели ультрафиолетовой эритемы.

ABSTRACT

The article presents the results of the study of wound-healing photoprotective properties, melanin isolated from horse chestnut (Aesculus Hippocastanum L). A formulation of a photoprotective hydrophilic gel and the photoprotective properties were tested on a model of ultraviolet erythema.

Ключевые слова: поглощение, ультрафиолетовое излучение, фотозащитные свойства, фотопротекторные свойства, эритема.

Keywords: absorption, ultraviolet radiation, photoprotective properties, erythema.

Актуальность проблемы. (Введение)

В последние годы проблема защиты кожи от негативных эффектов ультрафиолетового излучения (солнечный ожог, фотодерматиты, канцерогенез, фотостарение, фотоаллергии, кератоконъюктивиты) становится все более актуальной. [1-4]. Поэтому целесообразным является поиск и изучение новых фотозащитных средств. Ультрафиолетовое облучение (УФО) кожи сопровождается ответной реакцией в виде эритемы, которая представляет собой воспаление кожи, возникающее через 3-12 часов после интенсивного облучения ультрафиолетовыми лучами (в основном средневолновыми). Покраснение имеет четкие границы и ровный красно-фиолетовый цвет, сопровождающееся болезненностью, отечностью, повышением температуры кожи. Выраженность ультрафиолетовой эритемы кожи зависит от многих причин: длины волны УФ-излучения (наиболее выражена при длине волны 297 нм, при воздействии УФ-лучами-254 нм возникает «коротковолновая», быстро угасающая, появляющаяся через 1,5-2 ч. эритема); длительности, интенсивности и непрерывности воздействия, времени года [5].

Для защиты от ультрафиолетового излучения разработаны SPF-системы, предложенные и рассчитанные методом Mansur J.S [6], которые предназначены для защиты от УФ-В-излучения (280-315 нм), обусловливающего моментальное покраснение кожи.

SPF — это способность солнцезащитного средства отодвигать сроки возникновения эритемы, вызванной солнечными лучами (внешний признак повреждения кожи, главным образом обусловлен УФ-В-облучением). SPF определяется технически как доза солнечного излучения, необходимая для появления минимально выраженной эритемы, разделенная на количество энергии, требующейся для появления такой же эритемы на незащищенной коже. Теоретически, человек, наносящий на кожу средство с SPF, может находиться в условиях контакта с прямыми солнечными лучами в 10 раз дольше, и при этом на коже не будет отмечаться видимая эритематозная реакция. [7,8].

Целью настоящего исследования явилось изучение фотозащитного действия гелевой композиции, в состав которой входит меланин, выделенный из каштана конского, на модели ультрафиолетовой эритемы

Объекты и методы

Объектами исследования явились меланин, выделенный из шелухи семечек подсолнуха методом щелочной экстракции [9] в качестве препарата сравнения  и  меланин, выделенный новым методом из плодов конского каштана (Aesculus Hippocastanum L), разработанным авторами [10].

Методом УФ- спектроскопии на сканирующем спектрофотометре UV/Vis Perkin (США) определили фотопротекторные свойства меланинов, выделенных из растительного сырья. Сухой порошок меланина растворяли в воде и определяли светопоглощение в диапазоне 220-400 нм, при концентрации растворов меланина 0,03% и 0,05%.

Фотозащитные свойства гелевых композиций изучали на модели острого экссудативного воспаления – УФ-эритемы [11]. Уровень повреждающего действия оценивали по интенсивности и длительности эритемной реакции. Исследуемый гель наносили на поврежденный участок кожи за 1 час до и через 2 часа после облучения, а затем ежедневно вплоть до исчезновения эритемы.

Опыты были проведены на морских свинках массой 340- 450 г, преимущественно белого цвета, обоего пола. Воспаление вызывали ультрафиолетовым облучением (УФ-лампы мощностью 60 ватт, длиной волны 253,7 н). Расстояние от лампы до морской свинки составило 20см. Длительность облучения составляла 20 мин. За 24 часа до опыта у животных выстригали и депилировали участок спинной поверхности, на которую перед облучением накладывали трафарет (2х2 см). Раны формировались на 3 сутки, после чего начинали лечение.  Образцы гелей с концентрацией меланина из конского каштана 0,01%, 0,03%, 0,05% и основа геля без меланина применяли местно ежедневно 1 раз в сутки до полного исчезновения эритемы.

Для характеристики воспалительного процесса исследовали следующие показатели: кожную температуру, местные изменения (цвет и вид кожи), по изменению площади ран, по размеру эритемы, сроку очищения и полного заживления ран и скорости заживления ран.

Результаты

Ранее авторами, из кожуры зрелых плодов конского каштана, выделен и охарактеризован коричневый пигмент, который относятся к меланинам [10]. Исследование фотопротекторных свойств раствора меланина проводили методом УФ- спектроскопии, для сравнения были исследованы образцы меланина, выделенного из шелухи подсолнечника [9] с концентрациями 0,03 и 0,05%.

Изучение фотопротекторных свойств меланина из плодов конского каштана показало, что исследуемый объект интенсивно поглощает излучение во всех диапазонах УФ и видимой областей спектра. Активно поглощая УФ-излучение, данный пигмент эффективно ингибируют УФ-индуцированное перекисное окисление липидов.   Фотопротекторная активность меланина определяется эффективным поглощением в ультрафиолетовой области спектра (УФ = 280-400 нм;).  На рисунке 1 представлены электронные спектры поглощения растворов меланина разной концентрации.

Рисунок 1. Электронный спектр растворов меланина из конского каштана 1 с концентрацией меланина- 0,05%, раствор меланина из каштана конского 2- 0,03%, 3- меланин из шелухи подсолнечника -0,05%, 4- меланин из шелухи подсолнечника – 0,03%

Из рис. 1 видно, что все объекты исследования поглощают УФ С лучи (200-310 нм), являющиеся наиболее жесткими для организма [11]. Из рисунка видно, что раствор меланина с концентрацией 0,05%, выделенного из конского каштана, проявляет наиболее сильные фотопротекторные свойства, поглощая лучи с длиной волны 310 нм, которые вызывают фотодерматит кожи. Меланин, выделенный из шелухи подсолнечника также проявляет фотопротекторные свойства, слабее, чем конского каштана при частоте поглощения 290 нм. Таким образом, исходя из данных исследований, раствор меланина в концентрации 0,05% можно рекомендовать в качестве фотопротектора в гелевой композиции.

Ранее авторами разработана технология получения фотозащитного гелевого средства и проведены его доклинические испытания. [12].

Меланин, выделенный из конского каштана, был введён в состав опытных образцов гидрофильного геля и проверено его фотозащитное действие, на модели ультрафиолетовой эритемы.

В состав гелевой композиции входят %

Меланин                             0,03– 0,05

Диметилсульфооксид       5 – 10

Карбопол                            0,5 - 1,0

Триэтаноламин                  0,3-0,8

Метилпарабен                    0,05-0,1

Вода очищенная                до 100

Предлагаемое соотношение действующих и вспомогательных веществ является оптимальным, найдено экспериментально и обеспечивает получение необходимого качества препарата и его терапевтическое действие.

В таблице 1 приведены данные УФ-облучения кожи морских свинок, леченных исследуемыми препаратами до и после облучения с различными концентрациями меланина

Таблица 1.

Изучение фотопротекторного действия гелей с различной концентрацией меланина на модели ультрофиолетовой эритемы у морских свинок

*Р < 0,01 по отношению к контролю

Из данных таблицы 1 видно, что УФ-облучение морских свинок при заданных параметрах вызывает четкую кожную реакцию. На первые сутки после облучения у всех контрольных животных появилась выраженная гиперемия, отек тканей и в последствии повреждение кожных покровов с образованием грубой геморрагической корки на 3-и сутки эксперимента. У контрольных животных в первые сутки после облучения повышается температура кожи на 1,5^оС-2,0С. Максимальная площадь ожога наблюдалась на 2-3-е сутки, когда наступает некроз клеток эпителия. На 7-14е сутки наблюдения мы наблюдали постепенное уменьшение площади ожога с 7,5±0,6 см² до 4,9±0,3 см². В дальнейшем поверхность ран постепенно затягивалась, полное заживление произошло на 25-30 сутки. На месте кожного дефекта образовался полноценный регенерат с шерстяным покровом.

Изучение динамики развития дерматита, вызванного ультрафиолетом, показало, что у всех животных в зоне нанесения экспериментальных гелей отмечалось более позднее (с задержкой в среднем на 12,4 ± 1,3 часа) развитие и степень выраженности эритемы. У животных экспериментальных групп была выявлена эритема небольших размеров, ран и ожогов не наблюдалось, температура кожи не повышалась. Эритема имела четкие границы и ровно красно-фиолетовый цвет, максимальная яркость эритемы наблюдалась на 2-3 е сутки. К 3-4-му дню эпидермис утолщался и начиналось обратное развитие эритемы - она исчезает, эпидермис слущивается, отслаивается, и на месте эритемы появляется слабовыраженная нестойкая пигментация. Ее следует рассматривать не как исход эритемы, а как самостоятельный феномен.  При этом у опытных животных с 3 по 7 сутки после УФ облучения площадь эритемы уменьшилась при аппликации основой с 8,8±0,5 до 6,0±0,2 см², гелем с концентрацией меланина 0,01% с 2,4±0,1 до 0,9±0,01 см²    гель с концентрацией 0,03% с 1,6±0,02 до 0,05±0,01 см²., при нанесении геля с концентрацией меланина 0.05% после облучения была небольшая эритема, которая  полностью прошла на 7 сутки.

Результаты данных исследований показывают, что гель с концентрацией меланина 0,05% обладает комплексным лечебно-профилактическим фотозащитным действием, способствует уменьшению тяжести кожных проявлений патологического процесса после УФ-облучения. Устраняет эритему, зуд, жжение, шелушение и инфильтрацию в очагах поражения, нормализует температуру кожи, восстанавливает исходные параметры кожного покрова.

Преимуществом фотозащитной гелевой композиции является то, она создан на растительной основе, сочетает в себе несколько активностей, является безопасным средством.

ВЫВОДЫ

1. УФ спектофотометрическим методом показано, что меланин из плодов конского каштана (Aesculus Hippocastanum L), обладает хорошими фотопротекторными свойствами и поглощает УФ с лучи при 310 нм,  и является потенциальным фотопротектором для косметического применения.
2. Исследование гелевых композиций методом ультрафиолетовой эритемы показало, что гель с концентрацией 0,05% меланина, выделенного из конского каштана, обладает способностью защищать кожные покровы от УФ излучения, и может применяться для профилактики солнечных ожогов и лечения фотодерматозов.

Список литературы:
1. Ю.Белинский В.А., Гараджа М.П., Меженная Л.М., Незваль Е.И. Ультрафиолетовая радиация солнца и неба. Изд-во Московского ун-та. 1968. 228 с.
2. И.Белуха У.К. Фотодерматозы. Ташкент, 1988. - С. 30-35.
3. Некоторые иммунологические и биохимические аспекты фотодерматозов / У. К. Белуха, З. М. Абидова, М. С. Бидраты, М. Ф. Шопина // Вестн. дерматологии и венерологии. — 1986. — № 7. — С.40–45.
4. More B.H., Sakharwade S.N., Tembhurne S.V., Sakarkar D.M., Evaluation of Sunscreen activity of Cream containing Leaves Extract of Butea monosperma for Topical application, Int. J Res Cosm Sci, 2013; 3(1): 1-6.
5. 5 Розин А. Фотозащитные средства в косметике. М.: ЦНИИТЭИ Пищепром. 1978. 27 с.
6. Mansur JS, Breder MNR, Manusur MCA, Azulay RD. Determinacao do fato de potecao sola po espectrofotometrica. An. Bras. Dermatol. 1986; 61: 121-124.
7. More B.H., Sakharwade S.N., Tembhurne S.V., Sakarkar D.M., Evaluation of Sunscreen activity of Cream containing Leaves Extract of Butea monosperma for Topical application, Int. J Res Cosm Sci, 2013; 3(1): 1-6.
8. Sayre RM, Agin PP, Levee GJ, Marlowe E. A., Comparison of in vivo and in vitro testing of sun screening formulas. Photochemistry and Photobiology 1979; 29(3): 559-566.
9. Н.В Грачева, В.Ф.Желтобрюхов Способ получения меланина из лузги подсолнечника и исследование его антиоксидантной активности/ Вестник технич. Университета 2016 г, т18, № 15
10. А.В. Филатова, А.С. Тураев, Д.Т. Джурабаев. Способ получения водорастворимого меланина из конского каштана Заявка на патент № F АР 20190091 от 23.05.2019
11. Цуров А.Б., Цурова М.Б., Абакумов А.В., Иригов А.А. Ультрафиолетовое повреждение кожи у крыс как модель для скрининговой оценки протекторных свойств лекарственных препаратов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 5-1. – С. 78-79;
12. А.В. Филатова, А.С. Тураев, Д.Т. Джурабаев Средство для лечения фотодерматита и фотодерматозов” Заявка на патент № I АР 20180228 от 25.05.2018 г “