Czym są enzymy?

Ludzki metabolizm to precyzyjnie dostrojony system obsługiwany i utrzymywany w równowadze przez różne reakcje chemiczne. Enzymy są katalizatorami poszczególnych reakcji, czyli odpowiadają za ich przyspieszanie. Nieprawidłowości w ich działaniu powodują deregulacje, które mają również konsekwencje dla skóry.

Enzymy można przedstawić jako pułapki, w których znikają precyzyjnie dopasowane substraty w postaci cząsteczek lub ich części. Dalej są one zatrzymywane, zmieniane chemicznie, a następnie ponownie uwalniane. W przeciwieństwie do konwencjonalnych reakcji chemicznych, cały proces zachodzi przy minimalnym nakładzie energii. Dlatego mówimy o reakcjach biochemicznych i biokatalizatorach.

Niektóre enzymy są wysoce wyspecjalizowane i przekształcają tylko określone substancje, podczas gdy inne zajmują się całą klasą substancji. Liczba enzymów sięga prawdopodobnie tysięcy. Do tego dochodzą enzymy mikrobiomu skórnego na powierzchni skóry. Mikrobiom ten jest zdominowany przez gronkowce i bakterie Cutibacterium i przyczynia się do tworzenia kwaśnego płaszcza skóry.

Jak działają enzymy w organizmie człowieka?

Wydajność enzymów jest zwiększana lub zmniejszana poprzez ich aktywację, namnażanie, degradację lub hamowanie w zależności od warunków. Dzieje się to poprzez bodźce endogenne lub egzogenne, fizyczne lub chemiczne. Na przykład enzym tyrozynaza, który jest odpowiedzialny za tworzenie ochronnej melaniny, jest aktywowany przez promieniowanie słoneczne UV i może być hamowany przez fosforan askorbylu (ester witaminy C) z miejscowo stosowanego serum.

Enzymy, w których nazwie obecny jest przyrostek „…aza”, składają się głównie ze struktur białkowych. W zależności od rodzaju wywoływanej reakcji biochemicznej rozróżnia się różne klasy enzymów:

• Oksydoreduktazy odpowiadają za utlenianie i redukcję. Przykład: katalaza redukuje nadtlenek wodoru do wody.
• Transferazy przenoszą grupy funkcyjne jednej substancji na inną. Przykład: acylotransferazy przenoszą reszty kwasów tłuszczowych za pomocą koenzymu A. Uczestniczą w degradacji kwasów tłuszczowych poprzez ß-oksydację.
• Hydrolazy rozkładają cząsteczki za pomocą wody, jak np. estry na alkohole i kwasy (esterazy) lub mocznik na amoniak i dwutlenek węgla (ureaza).
• Liazy rozszczepiają wiązania lub całe cząsteczki. Przykład: fumaraza w naturalnym cyklu kwasu cytrynowego w organizmie przekształca kwas fumarowy w kwas jabłkowy.
• Izomerazy zmieniają strukturę sferyczną cząsteczek. Przykład: epimeraza przenosi galaktozę (cukier śluzowy) na glukozę.
• Ligazy łączą ze sobą dwie cząsteczki, jak np. kwas asparaginowy reaguje z amoniakiem na asparaginę.

Wśród enzymów istnieją enzymy uniwersalne, które mogą katalizować kilka reakcji i dlatego nie można ich zakwalifikować do jednej klasy enzymów. Istnieją jednak wyspecjalizowane enzymy, takie jak na przykład hydrolazy, które odrywają pojedynczy aminokwas białka, a także fragmenty składające się z 2, 3 lub więcej aminokwasów. Enzymy te, zwane także proteazami, proteinazami lub peptydazami, odgrywają istotną rolę w zdrowej, ale także w zaburzonej skórze. W tym kontekście należy sobie uświadomić, że homeostaza, czyli inaczej mówiąc równowaga wszystkich procesów zachodzących w skórze nie jest procesem statycznym, ale stale zmieniającym się.

Rola enzymów w trądziku różowatym i atopowym zapaleniu skóry.

Zawsze, gdy dochodzi do opóźnienia między procesami tworzenia a degradacją, homeostaza zostaje zaburzona.

W przebiegu trądziku różowatego skóra próbując się bronić, rozpoczyna syntezę peptydów przeciwdrobnoustrojowych (AMP), w szczególności katelicydyn. Niestety proteazy endogenne dużo szybciej degradują te dobroczynne peptydy, więc obrona przeciwdrobnoustrojowa skóry jest niewystarczająca. W konsekwencji drobnoustroje chorobotwórcze wymykają się spod kontroli i uszkadzają komórki skóry przy pomocy własnych proteaz. Konsekwencją tego jest reakcja zapalna.

Podobna sytuacja ma miejsce w skórze atopowej. Infekcjom i aktywności egzogennych proteaz sprzyja fakt, że zarówno produkcja filagryny, jak i bariera skórna są zaburzone, co jeszcze jest potęgowane przez świąd i obsesyjne drapanie skóry przez chorych.

W obu przypadkach, trądziku różowatego i skóry atopowej, korzystne mogą być egzogenne inhibitory proteaz, jak na przykład kwasy bosweliowe z kadzidłowca w postaci wodnych nanodyspersji (Boswellia Nanoparticles). Zaburzenia bariery skórnej wynikają również z nadmiernej higieny i mogą być główną przyczyną grzybic stóp. Patogenne grzyby drożdżowe, takie jak candida albicans, wspomagane przez proteazy, niszczą warstwę rogową skóry. Dlatego osoby z atopowym zapaleniem skóry powinny unikać częstego mycia i moczenia skóry.

Wpływ enzymów na barierę skórną

Tworzenie Naturalnego Czynnika Nawilżającego (NMF) jest wynikiem działania endogennych proteaz. Degradując białka, wpływają one na tworzenie się mieszaniny aminokwasów, które kontrolują nawilżenie skóry i równowagę osmotyczną, ale także odpowiadają za mechanizmy obronne przed egzogennymi rodnikami. Niedobory NMF i bariery skórnej powodują suchość skóry i zwiększoną przeznaskórkową utratę wody (TEWL). Wysoki TEWL oznacza zwiększoną przepuszczalność bariery skórnej, co z kolei ułatwia przenikanie drobnoustrojów z zewnątrz.

Ponieważ wszystkie enzymy pracują ramię w ramię i nieustannie wymieniają różne substancje, jeden niedobór enzymu w łańcuchu reakcji ma już wpływ na cały metabolizm i funkcjonowanie skóry. W wielu przypadkach atopii, metabolizm niezbędnych kwasów omega-6 jest zaburzony z powodu nieprawidłowego działania delta-6-desaturazy. Enzym ten przekształca kwas linolowy w kwas gamma linolenowy. W przypadku nieprawidłowego działania brakujący kwas gamma-linolenowy można zastąpić miejscowo w postaci oleju z wiesiołka (Evening Primrose Oil Nanoparticles) lub oleju z ogórecznika.

W wątrobie delta-6- i delta-5-desaturaza oraz elongaza, przekształcają kwas linolowy w kwas arachidonowy (sekwencja omega-6), oraz kwas alfa-linolenowego w kwas eikozapentaenowy (sekwencja omega-3). Oba są buforowane w fosfolipidach (lipidach błonowych).

Aplikowane na skórę trójglicerydy (w postaci olejów roślinnych) degradowane są przez esterazy (lipazy, należące do hydrolaz). W procesie tym eliminowane są kwasy tłuszczowe i powstają diglicerydy, monoglicerydy i wreszcie gliceryna. Z tego powodu trójglicerydy są odpowiednimi biodegradowalnymi, fizjologicznymi substancjami do pielęgnacji płaszcza lipidowego i kwasowego skóry.

Ciekawostka:

Degradacja glicerydów płaszcza lipidowego skóry przez esterazy jest odczuwalna podczas tarcia świeżych ziemniaków „gołymi rękami” (bez użycia rękawic kuchennych). W trakcie tego procesu ręce stają się coraz bardziej szorstkie.

Wpływ enzymów na utlenianie i redukcję

Jeśli kwasami tłuszczowymi aplikowanymi na skórę są kwas linolowy, alfa- i gamma linolenowy, to należąca do oksydoreduktaz naskórkowa 15-lipoksygenaza (15-LOX) utlenia je do nienasyconych hydroksykwasów tłuszczowych o właściwościach przeciwzapalnych.

Właśnie dla wzmocnienia tego procesu: kwas 13-hydroksy-9,11-oktadekadienoinowy (13-HODE) powstaje z kwasu linolowego, kwas 13-hydroksy-6,9,11-oktadekatrienoinowy (13-HOTrEg) z kwasu gamma linolenowego, a kwas 13-hydroksy-9,11,15-oktadekatrienoinowy (13-HOTrE) z kwasu alfa-linolenowego. Ten ostatni wymieniony odpowiada za doskonałe działanie przeciwzapalne oleju lnianego (Linseed Oil Nanoparticles), który dawniej był częstym składnikiem opatrunków na oparzenia. Olej z nasion kiwi (Kiwi Seed Oil Nanoparticles) ma jeszcze większą zawartość kwasu alfa-linolenowego, stąd jego działanie jest podobne. Obecnie w dermaviduals® oba oleje stosuje się w postaci wodnych nanodyspersji do uzupełniającej pielęgnacji skóry z rumieniem słonecznym.

Niezbędne kwasy tłuszczowe mogą być stosowane w pielęgnacji skóry w stanach zapalnych – ze względu na wrażliwość na tlen atmosferyczny najlepiej stosować je wieczorem.

Wspomniana wyżej zawierająca miedź i tworząca melaninę tyrozynaza jest również oksydoreduktazą o wrażliwej reakcji na różne czynniki redukujące. Oprócz pochodnych witaminy C enzym ten hamowany jest również przez polifenole, a więc flawonoidy i izoflawonoidy (fitohormony, np. Isoflavone Serum) występujące w wyciągach ziołowych, przez co pigmentacja skóry jest utrudniona.

W skórze pacjentów z bielactwem stwierdza się zwiększone stężenie nadtlenku wodoru. Jednym z czynników jest niewystarczająca funkcja naturalnej katalazy (enzym reduktazy) skóry, która redukuje nadtlenek wodoru do wody. Nadtlenek wodoru utrudnia tworzenie melaniny.

Rola enzymów w starzeniu się skóry

Elastyczność i jędrność skóry oraz tkanki łącznej skóry zmniejsza się stopniowo wraz z wiekiem. Ponieważ enzymy regulują powstawanie i degradację kolagenu, istotne jest, aby procesy tworzenia były aktywowane, a proteazy degradujące, czyli metaloproteinazy macierzy (kolagenazy) hamowane.

W mediach dostępne są różne opracowania dotyczące odpowiednich substancji aktywnych hamujących metaloproteinazy. Większość z nich opiera się jednak na badaniach in-vitro i krótkotrwałych obserwacjach. Warto zadać sobie pytania dotyczące stałych wyników in-vivo, długotrwałych efektów i ich realnego znaczenia. Należy zdawać sobie sprawę, że metaloproteinazy macierzy są aktywowane przy dużym narażeniu skóry na promieniowanie UV. Unikanie nadmiernej ekspozycji na słońce samo w sobie jest już skutecznym środkiem przeciwstarzeniowym.

Inhibitory proteaz, takie jak kwasy bosweliowe (Boswellia Nanoparticles), są odpowiednimi substancjami czynnymi w leczeniu rumienia słonecznego. Ważnym kofaktorem dla tworzenia kolagenu jest kwas askorbinowy, który w produktach do pielęgnacji skóry najlepiej jest stosować w postaci jego estru (Vitamin C Liposome Concentrate), ponieważ ma on zdolność przechodzenia przez barierę skórną.

Innymi istotnymi kofaktorami enzymatycznymi są:

• witamina B2 (ryboflawina),
• nikotynamid (niacyna),
• kwas pantotenowy (składnik koenzymu A),
• biotyna,
• kwas foliowy.

D-pantenol (D-panthenol), czyli prekursor kwasu pantotenowego jest stosowany przeciw rumieniowi i dla poprawy nawilżenia skóry. Niacyna (Vitamin B Liposome Concentrate) ma działanie regenerujące i przeciwzapalne. Koenzym Q10 (Coenzyme Q10 Nanoparticles) odgrywa rolę w tworzeniu adenozynotrójfosforanu (ATP), który dostarcza energii dla wszystkich czynności komórkowych.

Źródło: https://www.dermaviduals.com/english/publications/problem-skin/skin-enzymes-and-enzyme-defects.html 
Tłumaczenie: Magda Komorowska