Исследование anti-age эффективности низкомолекулярного хитозана

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.

1. Guan G., Azad M. A. K., Lin Y., Kim S. W., Tian Y., Liu G., Wang H. Biological Effects and Applications of Chitosan and Chito-Oligosaccharides. Front. Physiol. 2019; 10: 516. DOI: 10.3389/fphys.2019.00516.

2. Ahmadi F., Oveisi Z., Samani S. M., Amoozgar Z. Chitosan based hydrogels: characteristics and pharmaceutical applications. Res Pharm Sci. 2015; 10 (1): 1-16. PMID: 26430453; PMCID: PMC4578208.

3. Chen Xionglin, Cao Xiaoming, Jiang He, Che Xiangxin, Xu Xiaoyuan, Ma Baicheng, Zhang Jie, Huang Tao. SIKVAV-Modified Chitosan Hydrogel as a Skin Substitutes for Wound Closure in Mice. Molecules. 2018; 23: 2611. 10.3390/molecules23102611.

4. Ahmed Madni, Rozina Kousar, Naveera Naeem, Fazli Wahid. Recent advancements in applications of chitosan-based biomaterials for skin tissue engineering. Journal of Bioresources and Bioproducts. 2021; 1 (6): 11-25. ISSN 2369-9698. https://doi.org/10.1016/j.jobab.2021.01.002.

5. Pelegrino M. T., Seabra A. B. Chitosan-Based Nanomaterials for Skin Regeneration. AIMS Medical Science 2017; 4 (3): 352-381. DOI: 10.3934/medsci.2017.3.352.

6. Hirschberg V. Skin and obesity in childhood: an update. AIMS Medical Science. 2021; 8 (4): 311-323. DOI: 10.3934/medsci.2021026.

7. Breder J. S. C., et al. Enhancement of cellular activity in hyperglycemic mice dermal wounds dressed with chitosan-alginate membranes. Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 2020; 53 (1): e8621. http://dx.doi.org/10.1590/1414-431X20198621.

8. Ahmed S., Ahmad M., Jayachandran M., Qureshi M. A., Ikram S., et al. Chitosan Based Dressings for Wound Care. Immunochem Immunopathol. 2015; 1: 106. DOI: 10.4172/2469-9756.1000106.

9. Gingras M., Paradis I., Berthod F. Nerve regeneration in a collagenchitosan tissue-engineered skin transplanted on nude mice. Biomaterials. 2003; 24 (9): 1653-1661. DOI: 10.1016/s0142-9612(02)00572-0. PMID: 12559825.

10. Zhou, Xueqin, et al. Effect of Low Molecular Weight Chitosans on Drug Permeation through Mouse Skin: 1. Transdermal Delivery of Baicalin. Journal of Pharmaceutical Sciences. Vol. 99, Issue 7, 2991-2998. doi.org/10.1002/jps.22063.

11. Rejinold N. S., Choi G., Choy J. H. Chitosan hybrids for cosmeceutical applications in skin, hair and dental care: an update. Emergent mater. 2021; 4, 1125-1142. https://doi.org/10.1007/s42247-021-00280-9.

12. Sionkowska A., Kaczmarek B., Michalska M., Lewandowska K., Grabska S. Preparation and characterization of collagen/chitosan/hyaluronic acid thin films for application in hair care cosmetics. Pure and Applied Chemistry. 2017; 12 (89): 1829-1839. https://doi.org/10.1515/pac-2017-0314.

13. Da-In Choi, et al. Development of Anti-aging Cosmetics Using Chitosan/ γ-Cyclodextrin/Fucoidan Nanoparticles (Nanogel) Based on the Drug Delivery System. Asian J Beauty Cosmetol. 2023; 21 (3): 441-452. Published online: September 26, 2023. https:/doi.org/10.20402/ajbc.2023.0065.

14. Kulka K., Sionkowska A. Chitosan Based Materials in Cosmetic Applications: A Review. Molecules. 2023; 28 (4): 1817. https://doi.org/10.3390/molecules28041817.

15. Parameshwaran K., Irwin M. H., Steliou K., Pinkert C. A. D-Galactose Effectiveness in Modeling Aging and Therapeutic Antioxidant Treatment in Mice. Rejuvenation Research. 2010; 13 (6): 729-735. DOI: 10.1089/rej.2010.1020.

16. Imerb N., Thonusin C., Pratchayasakul W., et al. D-galactose-induced aging aggravates obesity-induced bone dyshomeostasis. Sci Rep. 2022; 12: 8580. https://doi.org/10.1038/s41598-022-12206-4.

17. Yang J., He Y., Zou J., et al. Effect of Polygonum Multiflorum Thunb on liver fatty acid content in aging mice induced by D-galactose. Lipids Health Dis. 2019; 18: 128. https://doi.org/10.1186/s12944-019-1055-y.

18. Ahangarpour A., Oroojan A. A., Heidari H. Effects of Exendin-4 on Male Reproductive Parameters of D-Galactose Induced Aging Mouse Model. World J Mens Health. 2014; 32 (3): 176-183. https://doi.org/10.5534/wjmh.2014.32.3.176.

19. Kong S.-Z., Li J.-C., Li S.-D., Liao M.-N., Li C.-P., Zheng P.-J., Guo M.-H., Tan W.-X., Zheng Z.-H., Hu Z. Anti-Aging Effect of Chitosan Oligosaccharide on d-Galactose-Induced Subacute Aging in Mice. Mar. Drugs. 2018; 16: 181. https://doi.org/10.3390/md16060181.

20. Shen H. H., Zhang X. Y., Liu N., et al. Chitosan alleviates ovarian aging by enhancing macrophage phagocyte-mediated tissue homeostasis. Immun Ageing 2024; 21: 10. https://doi.org/10.1186/s12979-024-00412-9.

21. Troitsky A. V., et al. Study on the "Anti-Age" Effectiveness of Low Molecular Weight Chitosan. Acta Scientific Medical Sciences. 2024; 8 (12): 142-149. DOI: 10.31080/ASMS.2024.08.1977.