Basic HTML Version
36
vol. 1 / 1 / 2012 / Kosmetologia Estetyczna
Wprowadzenie
Witamina C stymuluje powstawanie kolagenu. Odpo-
wiada za elastyczność i jędrność skóry. Spadek zasobów
kwasu L-askorbinowego poniżej 300 mg powoduje poja-
wienie się typowych objawów szkorbutu. Przewlekłe nie-
dobory kwasu askorbinowego mogą również potęgować
powstawanie zmian miażdżycowych i nowotworowych [1].
Witamina C wykazuje właściwości redukujące – jest
silnym przeciwutleniaczem. Reaguje z wolnymi rodnika-
mi, dzięki czemu może zapobiegać chorobom nowotwo-
rowym i opóźniać procesy starzenia. Przeprowadzone na
zwierzętach badania dostarczają silnych argumentów na
korzyść stosowania dużych dawek kwasu askorbinowego
w leczeniu nowotworów, także u ludzi. Witamina C sto-
sowana w dużych dawkach uniemożliwia przekształcenie
się w nitrozoaminy azotynów i azotanów znajdujących się
głównie w wędlinach. Większość nitrozoamin ma dzia-
łanie rakotwórcze i może powodować raka żołądka lub
nowotworu złośliwego jelit.
W preparatach kosmetycznych witamina C odgry-
wa rolę czynnika chroniącego przed promieniowaniem
UVB i UVA. Zmniejsza rumień i reakcję zapalną po zbyt
intensywnym naświetlaniu. Jest stosowana do pielęgna-
cji skóry po zabiegu dermabrazji laserowej. Wspomaga
transport mikroelementów do włosów, co sprzyja ich
rozwojowi. Dodanie witaminy C do kosmetyków zawiera-
jących witaminę E wzmacnia jej antyutleniające właści-
wości, dzięki czemu hamuje procesy starzenia się skóry.
Nie ma ona jednak możliwości wnikania w lipidowe war-
stwy naskórka i wpływania na syntezę kolagenu w skó-
rze właściwej. Aby umożliwić przenikanie witaminy C
przez skórę, wprowadza się ją do liposomów. Żeby osią-
gnąć większą skuteczność działania, stężenie witaminy
C powinno być jak największe (5% i więcej), co jest trud-
ne ze względu na to, że witamina C należy do najmniej
trwałych witamin. W roztworach wodnych łatwo ulega
rozkładowi pod wpływem wielu czynników, takich jak:
temperatura, podwyższone pH, obecność tlenu oraz nie-
których metali. Stosowane do konserwowania warzyw
i owoców środki antyseptyczne, a także niektóre leki, jak
aspiryna, sulfonamidy i pochodne barbiturowe, niszczą
kwas askorbinowy.
Metyloglioksal (MGO) jest podstawowym składnikiem
olejków i miodu Manuka, odpowiedzialnym za przeciw-
zapalne, przeciwgrzybiczne i antybakteryjne właściwości
kosmetyków zawierających te preparaty. Jest skuteczny
w walce z trądzikiem. Zawartość tego składnika jest naj-
powszechniejszą miarą aktywności biologicznej produk-
tów z nowozelandzkiego drzewa Manuka [2]. Uważa się, że
aktywność wykazują produkty o zawartości 100 mg na kg
lub więcej. Miód zawierający ponad 400 mg metylogliok-
salu na kilogram wagi (MGO400+) przyspiesza rozwój
korzystnych bakterii w jelitach i hamuje rozwój bakterii
chorobotwórczych [3]. Olejek z drzewa Manuka jest wy-
jątkowo silnym antyseptykiem. Ocenia się, że działa on
nawet pięć razy silniej niż penicylina. Działanie przeciw-
grzybiczne i antyseptyczne jest ponad dziesięciokrotnie
mocniejsze od fenolu. Miód Manuka osłabia działanie
bakterii na zainfekowanych ranach, ma właściwości ła-
mania funkcji obronnych bakterii przeciw antybiotykom.
W badaniach
in vitro
wykazano, że metyloglioksal ha-
muje procesy glikolizy i mitochondrialne procesy oddy-
chania tkanek i komórek rakowych, natomiast nie wpły-
wa na zdrowe tkanki i komórki, co może być podstawą do
stwierdzenia, że może on pełnić funkcję silnego środka
przeciwnowotworowego [4].
W pracach Szent-Georgyi ze współpracownikami [5, 6]
pokazano, że MGO rzeczywiście wykazuje silne działanie
antykancerogenne i hamujące wzrost nowotworów. Rów-
nocześnie stwierdzono, że dodatek witaminy C bardzo
wspomaga aktywność MGO, stabilizuje jego działanie [7].
Metyloglioksal, podobnie jak witamina C, jest substan-
cją dość nietrwałą i równie łatwo jest usuwana z organi-
zmu. Badanie synergizmu działania tych związków wy-
daje się interesujące i bardzo istotne z punktu widzenia
ich medycznego wykorzystania. Możliwe, że wzajemne
oddziaływanie zwiększa stabilność obu związków. Bada-
nia eksperymentalne wykonane za pomocą spektroskopii
elektronowej pozwoliły postawić hipotezę, że synergizm
ten wynikać może z tworzenia się kompleksów z wiąza-
niem wodorowym między substancjami. Wykazano, że pa-
smo wzbudzenia elektronowego MGO ulega batochromo-
wemu przesunięciu ze wzrostem nadmiarowego stężenia
witaminy C [8]. Znaleziono, że stała równowagi tworzenia
kompleksu jest stosunkowo duża (8 * 10 ³ dm³ mol
-
¹ ).
Cel
Celem pracy jest teoretyczne zbadanie mechanizmu
takiego oddziaływania związków chemicznych za po-
mocą metod chemii obliczeniowej. Badaniu poddano
strukturę i energię powstałego kompleksu oraz energię
jego poszczególnych składników. Pozwala to oszacować
względną stabilności poszczególnych form kompleksów.
Zbadano także wpływ cząsteczek wody (w obliczeniach
wprowadzano od 1 do 5 cząsteczek), ich liczby oraz miej-
sca przyłączenia na stabilizację kompleksu. W modelo-
waniu biologicznych efektów oddziaływania obu czą-
steczek między sobą konieczne było uwzględnienie
wpływu otoczenia zbliżonego do występującego w pły-
nach fizjologicznych.
Obliczenia wykonano w ramach teorii DFT (
Density
Functional Theory
) na poziomie B3LYP/6-31G (d,p) za po-
mocą pakietu programów Gaussian [9]. Zastosowana me-
toda funkcjonału gęstości (DFT) jest dużo szybsza w obli-
czeniach niż teoretycznie bardziej poprawna metoda MP2,
ponieważ część obliczeń jest wykonywana nie w ścisłym
reżimie
ab initio
–
zawiera efektywny opis korelacji elek-
tronowej w tak zwanym funkcjonale korelacyjno-wy-
miennym. W literaturze stwierdzono jednak, że struk-
tura kompleksów z wiązaniem wodorowym uzyskana tą
metodą dobrze oddaje wyniki eksperymentalne i wyniki
obliczeń
ab initio
, tam gdzie porównanie było możliwe.
Wyniki obliczeń
i dyskusja
Obie substancje mają kilka centrów oddziaływań kwa-
sowo-zasadowych, dlatego w obliczeniach uwzględniano
wiele wariantów struktury powstających kompleksów.
Metyloglioksal (2-okso-propanal, aldehyd pirowino-
wy) rys. 1 – ma dwie grupy karbonylowe; jest zarówno
aldehydem, jak i ketonem. W organizmie jest wytwarza-
ny jako produkt pośredni kilku szlaków metabolicznych.