Aleksander V. Troitskii, Cand. of Sci. (Med.), Leading Researcher, Head of the Laboratory of Biocompatible Nanoparticles, Nanomaterials and Targeted Delivery Facilities at the Research Institute of Experimental and Clinical Medicine,
2 Timakova str., Novosibirsk, 630060
Tatyana N. Bystrova, Researcher of the Laboratory of Biocompatible Nanoparticles, Nanomaterials, and Targeted Delivery Systems,
2 Timakova str., Novosibirsk, 630060
Kristina A. Rozhkova, Researcher,
55 Fabrichnaya str., Novosibirsk, 630007
Natalya N. Mamontova, Researcher,
55 Fabrichnaya str., Novosibirsk, 630007
Введение. В настоящее время поиск фармакологических средств с антивозрастной (anti-age) активностью является одним из самых популярных направлений в медицине, косметологии и нутрициологии. При этом основной акцент в исследованиях направлен на оценку anti-age-активности природных соединений, в частности полисахаридов, с широким спектром биологической активности и высокой безопасностью за счет отсутствия побочных эффектов, характерных для большинства синтетических препаратов. Из природных полисахаридов хитозан является самым перспективным средством с антивозрастной активностью.
Цель работы. Оценить anti-age-активность и эффективность низкомолекулярного хитозана (50 кДа).
Материалы и методы. Исследование антивозрастных эффектов низкомолекулярного хитозана выполнено на двух моделях in vivo. Первой была галактозная модель ускоренного старения аутбредных нелинейных мышей-самцов ICR (CD-1). Мышей разделили на опытную и контрольную группы. Животным обеих групп ежедневно в течение 4 недель вводили галактозу в высокой дозе. Мышей контрольной группы поили обычной водой, а опытной в качестве питья давали водный раствор (0,1%) низкомолекулярного хитозана. Через 4 недели оценивали гистологические изменения в печени, коже и семенниках мышей. Вторая модель исследования anti-age-эффектов низкомолекулярного хитозана предполагала его внутрикожное введение интактным мышам, а именно аутбредным нелинейным самцам ICR (CD-1), разделенным на опытную и контрольную группы. Животным контрольной группы ежедневно в течение 5 дней внутрикожно вводили 10 мкл физиологического раствора, а опытной – 0,1%-й раствор низкомолекулярного хитозана. Через 8 дней оценивали гистологические изменения в коже с морфометрическим анализом.
Результаты. Проведенные исследования показали, что низкомолекулярный хитозан обладает выраженной антивозрастной активностью при энтеральном введении на галактозной модели ускоренного старения и при внутрикожных инъекциях 0,1%-го водного раствора. Энтеральное введение мышам низкомолекулярного хитозана позволяет компенсировать метаболические изменения в тканях при поступлении галактозы в больших дозах. При этом такая компенсация негативного влияния гипергалактоземии наблюдается для всех морфометрических показателей: толщины дермы, объемной плотности сальных желез и клеток Лейдига, деструкции в печени, высоты герминогенного эпителия в семенных канальцах. Наиболее вероятный механизм anti-age-активности низкомолекулярного хитозана при внутрикожных инъекциях ассоциирован с активацией естественных физиологических механизмов самообновления кожи, которые в значительной степени связаны с активностью тканевых макрофагов, продуцирующих комплекс противовоспалительных цитокинов и тканевых протеиназ, в том числе эластаз и коллагеназ.
Заключение. Низкомолекулярный хитозан можно рассматривать не только как фармакологическое средство стимуляции регенераторно-пластических процессов в коже, но и как эффективный антивозрастной биологически активный компонент для косметических композиций, которые могут применяться не только накожно, но и в виде внутрикожных инъекций, включая введение с помощью мезороллеров.
Background. Currently, the search for pharmacological agents with anti-aging activity is one of the most popular areas in medicine, cosmetology and nutrition. Moreover, the main focus of research is aimed at evaluating the anti-aging activity of natural compounds, in particular polysaccharides, which combine not only a wide range of biological activity, but also high safety due to the absence of side effects typical of most synthetic drugs. Among natural polysaccharides, chitosan is the most promising agent with anti-aging activity.
Objective. To evaluate the anti-aging activity and effectiveness of low molecular weight chitosan (50 kDa).
Materials and methods. The anti-aging effects of low molecular weight chitosan were studied using two in vivo models: 1. The galactose model of accelerated aging in mice. Outbred nonlinear male ICR (CD-1) mice were used for the study. The mice were divided into two groups: experimental and сontrol. Mice from both groups were administered high doses of galactose daily for 4 weeks. Mice from the control group drank regular water, while mice from the experimental group drank a 0.1% aqueous solution of low molecular weight chitosan (50 kDa). Histological changes in the liver, skin, and testes of mice were assessed after 4 weeks. 2. A study of the anti-aging effects of low molecular weight chitosan administered intradermally to intact mice. Outbred nonlinear male ICR mice (CD-1) were used for the study. The mice were divided into two groups: "Experimental" and "Control." Mice from the control group received 5 intradermal injections of 10 μl of saline daily for 5 days, while mice from the experimental group were similarly administered a 0.1% solution of low molecular weight chitosan. Histological changes in the skin were assessed with morphometric analysis after 8 days.
Results. The conducted studies demonstrated that low-molecular-weight chitosan (50 kDa) exhibits pronounced anti-aging activity when administered enterally in a galactose-accelerated aging model and with intradermal injections of a 0.1% aqueous solution. Enteral administration of low-molecular-weight chitosan (50 kDa) to mice compensates for metabolic changes in tissues caused by high doses of galactose. This compensation for the negative impact of hypergalactosemia is observed for all morphometric parameters: dermal thickness, sebaceous gland and Leydig cell volume density, liver destruction, and germ cell epithelium height in the seminiferous tubules. The most likely mechanism for the anti-aging activity of low-molecular-weight chitosan following intradermal injection is related to the activation of natural physiological mechanisms of skin self-renewal, which are largely associated with the activity of tissue macrophages producing a complex of anti-inflammatory cytokines and tissue proteinases, including elastase and collagenases.
Conclusion. Low-molecular-weight chitosan can be considered not only as a pharmacological agent for stimulating regenerative and plastic processes in the skin but also as an effective anti-aging biologically active component for cosmetic compositions. Moreover, such cosmetic compositions can be used not only topically but also by intradermal injection, including administration using mesorollers.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.