4 курс / Дерматовенерология / Эстетическая медицина

Изучение физиологической роли кремния и цинка в составе инъекционных гидрогелей гиалуроновой кислоты

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1О РОЛИ КРЕМНИЯ И ЦИНКА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Кремний относится к микроэлементам – уникальной группе неорганических соединений, которые в микроколичествах (микрограммах) способны значительно влиять на протекание фундаментальных биологических процессов в организме человека, таких как клеточное деление, апоптоз, иммуногенез, окислительно-восстановительные превращения и др. В земной коре относящийся к группе металлоидов кремний (обычно в форме оксидов – SiO2 и его производных) – второй по массе элемент после кислорода. В организме человека он локализуется в костях, ногтях, волосах, кожном эпидермисе и дерме. Концентрация кремния в крови примерно такая же, как и цинка, но в отличие от цинка и большинства других микроэлементов-металлов кремний

В. Хабаров, кандидат химических наук, директор АНО «Научно-исследовательский центр гиалуроновой кислоты»

И.Жукова, врач-дерматовенеролог, кандидат медицинских наук, главный редактор журнала «Эстетическая медицина»

И.Кветной, доктор медицинских наук, заведующий отделом патоморфологии НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта

Москва, Санкт-Петербург, Россия

не взаимодействует с белками кровотока или цитоплазмы.

В развитых странах человек получает с пищей около 20–50 мг кремния в день, из которых 50% поступает из воды и напитков. Биодоступность (усвояемость) природных производных кремния из пищи не превышает 50%, при этом большая его часть (40%) выводится с мочой через 5–6 часов после потребления [1].

Минимально необходимое для жизнедеятельности человеческого организма количество кремния трудно определить экспериментально, поэтому оно не установлено. В соответствии с современной классификацией микроэлементов, кремний по жизненной необходимости пока относят к условно эссенциальным элементам [2]. Как у животных, так и у человека соединения кремния с кислородом важны для поддержания структурной целостности хрящей, волос, ногтей, эпидермиса, синтеза коллагена, костной минерализации.

Постепенно проясняется физиологическая роль кремния и на молекулярно-клеточном уровне. Его соединения стабилизируют клеточный цитоскелет и цитоплазматические мембраны, что способствует росту и дифференцировке клеток [3, 4]. Это означает, что должны существовать молекулярные механизмы транспорта соединений кремния в клетках и в целом по организму. Такие транспортные молекулы давно обнаружены у растений и водорослей, но до недавнего времени не были известны у высших организмов.

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Лишь в работе 2015 года впервые сообщили, что у человека такими транспортными молекулами служат акваглицеропорины (aquaglyceroporins, AQP) [5] и, возможно, некоторые полисахариды, в частности гиалуроновая кислота [6].

Наиболее биодоступное для человека и животных соединение кремния – ортокремниевая кислота (H4SiO4) – растворима в воде только при низких концентрациях. Чтобы исключить ее полимеризацию при более высоких концентрациях, используют стабилизирующие агенты. Так, в частности, получают холинхлоридстабилизированную ортокремниевую кислоту (Сh-OSA) или ее натриевые и калиевые силикаты (М2SiO3, где M=Na, K) [7]. Употребление

впищу Сh-OSA тормозит возрастную деградацию хрящей и ослабляет болевые симптомы остеоартрита [4]. Имеются указания, что кремний препятствует накоплению в мозге соединений алюминия (которые относятся к нейротоксинам) и оказывает положительное действие на пациентов с болезнью Альцгеймера [8]. Нейропротекторная способность кремния может также быть связана с его участием

впроцессах разложения свободных окислительных радикалов, что было продемонстрировано в опытах с перекисью водорода [9].

Интерес к кремнию давно существует со стороны медицинской и косметической дерматологии, диетологии. Тем не менее серьезных клинических испытаний по безопасности для организма высоких пероральных доз соединений кремния не проводили [10]. Одно из редких примеров таких исследований показало, что употребление небольшой группой добровольцев 600 мг/сут препарата COL-OSA (стабилизированной коллагеном ортокремниевой кислоты) стимулировало омоложение кожи [11].

Кремний органического происхождения, часто называемый силанолом (Silanol), в течение нескольких десятилетий используют в виде добавок в кремы для ослабления негативного воздействия на кожу ультрафиолетового излучения. Предполагается, что силанол образует через водородные связи электростатическое взаимодействие со структурами внеклеточного матрикса.

Кпроизводным силанола относят ортогидроксибензоат (orthohydroxybenzoate), карбоксиметил-тео- филлин-алгинат (carboxymethyl theophylline alginate),

аскорбат, ацетилтирозин, лактат натрия и маннуронат (mannuronate). Все эти субстанции оказывают различное воздействие на кожу. Их причисляют к категории изделий медицинского назначения или биодобавкам. Один из таких препаратов на основе силанола – проходящий доклинические испытания RRS® Silisorg. Его разработчики сообщают о

25-кратном увеличении активности гена и белка гиалуронансинтетазы HAS2, 5-кратном увеличении синтеза коллагена III типа и 2,5-кратном увеличении синтеза эластина в культуре фибробластов уже через 24 часа после добавления к ней в концентрации 1 мг/мл [12].

Другой препарат на основе силанола – монометилсиланетриол (Monomethylsilanetriol, MMST) –

подвергается в организме метаболизму (деметилированию и гидроксилированию) с образованием Si(OH)4. В течение нескольких десятилетий его используют перорально для укрепления соединительных тканей и костей, хотя формально никогда не было представлено никаких доказательств его безопасности in vivo при длительном применении [13].

Для медицинской промышленности перспективен выпуск перевязочных материалов, содержащих молекулярные комплексы хитозана с кремнием. Такие соединения, как показали опыты in vitro и in vivo, способствуют пролиферации фибробластов, увеличивая синтез коллагена и ускоряя процесс заживления ран. Происходит это, возможно, за счет выделения из них ионов кремния, которые инициируют повышенную секрецию факторов роста, в особенности TGF-β. В плане регенерации тканей новое направление открывают разработки нанопластырей с соединениями кремния [14].

Цинк – второй по содержанию металл в человеческом организме после железа. История изучения его биологической роли продолжается уже более 100 лет. Сейчас известны более полутора тысяч цинксодержащих белков, в том числе три сотни ферментов всех классов. Ученые, занимающиеся биоинформатикой, в частности расшифровкой генома человека, отмечают, что 10% наших белков – почти четыре тысячи – должны содержать в своем составе цинк. В составе ферментов и факторов транскрипции цинк вовлечен во все основные процессы в клетке [2]. На ее поверхности он регулирует действие кальциевых каналов.

Недостаток цинка в организме приводит к дисбалансу механизмов оксидативного стресса и накоплению свободных радикалов, что особенно важно для кожных покровов, где сосредоточена почти половина общего количества этого микроэлемента. Постепенно проясняется роль цинка в старении. Одна из его функций связана с аутофагией – сложным каскадом катаболических процессов, который использует клетка для обновления своих структур [6]. Вторая функция имеет отношение к процессу постепенного укорочения концов хромосом – теломер. Результаты недавних клинических исследований на пожилых людях указывают, что увеличенное

потребление цинка способствует замедлению укорочения теломер [14а].

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Цель работы

Как было отмечено выше, исследование влияния кремния на кожный покров проводилось и проводится двумя методами – его пероральным введением и атопическим наложением изделий, содержащих кремний. В обоих случаях (особенно у людей пожилого возраста) наблюдалось улучшение состояния кожи. Биохимические (на молекулярном уровне) причины получения такого эффекта остаются практически неизвестными, хотя высказано предположение, что кремний участвует в активации гидроксилирующих ферментов [10]. Логично предположить, что эффект омоложения кожи может быть связан с замедлением процессов естественного старения, на которые оказывают влияние кремний-

ицинксодержащие препараты.

Внастоящей работе было исследовано совместное влияние кремний- и цинксодержащей форм инъекционного гиалуронового гидрогеля на активность группы белков-биомаркеров, которые с некоторой степенью достоверности можно связать с клеточным старением. Под биомаркерами старения подразумевают физиологические состояния

ибиологические субстанции, в том числе белковой природы, активность (концентрация) которых подвержена изменениям, связанным с развитием (накоплением) основных патофизиологических слагаемых процесса старения [15, 16].

За последние 15 лет развитие методов иммуногистохимии позволило вывести на новый уровень поиск и валидацию новых биохимических, молеку- лярно-генетических биомаркеров старения человека [17–24]. Идеальным биомаркером была бы единственная эндогенная (синтезируемая в организме) субстанция, концентрация которой достоверно отражала бы нарастание связанных со старением процессов, например ухудшение физиологических

имеханоэластических свойств дермы. Однако процессы старения слишком сложны и индивидуальны, чтобы такой универсальный параметр существовал, поэтому на практике при физиологической интерпретации молекулярно-биологических данных приходится опираться на пул различных биомаркеров [25, 26]. Соответственно, измеряемых параметров должно быть много, и чем их больше, тем более объ-

ективную оценку влияния тех или иных препаратов на протекание процессов старения можно получить.

Материалы и методы исследования

Динамику экспрессии клетками кожи биомаркеров изучали методом иммуногистохимии (иммунофлуоресцентного анализа). Объектом исследования был операционный материал, полученный от 48-летней пациентки при пластической операции круговой подтяжки лица. Экспериментальными материалами служили операционные образцы (биоптаты) кожи человека с предварительно введенными препаратами гиалуроновой кислоты. Состав исследуемых материалов:

–образец №1 («Скинопро») – гиалуроновая кислота – 0,8%, силикат натрия – 0,0025%, хлористый цинк – 0,0025%;

–образец №2 («Мезовайз кремний») – гиалуроновая кислота – 0,6%, глицин – 0,3%, пролин – 0,3%, лизин – 0,3%, силикат натрия – 0,0025%;

–образец №3 – интактная кожа (образец для сравнения).

Введение гиалуронановых гидрогелей осуществляли в ходе стандартной процедуры биоревитализации – по 4 инъекции через каждые 14 дней.

Для иммуногистохимического исследования (ИГХ) использовали первичные моноклональные

антитела к следующим белкам: Ki-67, Collagen I, Collagen III, TGF-β, Klotho, кальретикулин, p53, АР-1, Sirt-1. В качестве контроля проводили иммунофлуоресцентную реакцию без использования первичных антител. Специфичность антител подтверждали

вконтрольных экспериментах. Оценку иммунофлуоресцентной реакции проводили на конфокальном лазерном сканирующем микроскопе Olympus FlueView1000 (Olympus, Япония) с использованием программы Morphology 5.0 («Видеотест», Россия). В каждом случае анализировали 5 полей зрения при увеличении х400. Измеряли относительную площадь экспрессии (количество), которую рассчитывали как отношение площади, занимаемой иммунопозитивными клетками, к общей площади клеток

вполе зрения и выражали в процентах как для маркеров с цитоплазматическим, так и с ядерным окрашиванием.

3 РЕЗУЛЬТАТЫ

На рисунке 1 представлены результаты сравнения показателей относительной площади экспрессии

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

маркеров (Collagen I, Collagen III, Кi-67, Klotho, р53, кальретикулина, АР-1, TGF-β и Sirt1) в образцах кожи человека.

Рассмотрим полученные для каждого маркера результаты в свете их известной физиологической роли.

Нарушение гомеостаза коллагенового матрикса дермы – отличительная характеристика стареющей кожи. После обработки кремнийсодержащим гиалуронановым гидрогелем в образце №2 наблюдался бурный, почти в 7 раз, рост количества Collagen III (по сравнению с его количеством в интактной коже). Это согласуется с данными об увеличении синтеза коллагенов активированными или новыми фибробластами [27].

Увеличение количества белка Ki-67 в образце №2 (почти в 5 раз по сравнению с его количеством в контрольном образце) может указывать на то, что рост содержания коллагена III типа in vivo будет продолжаться еще какое-то время (пока не завершится рост клеточной популяции). Это связано с тем, что Ki-67 (негистоновый ядерный белок) регистрируется только в активно пролиферирующих клетках [28],

что делает его превосходным маркером для оценки активности клеточной пролиферации.

Присутствие кремния в гидрогеле ( образец №2) практически не влияет на синтез коллагена I типа, но совместное присутствие в гидрогеле ионов кремния и цинка (образец №1) приводит к тому, что его количество увеличивается почти в 3 раза.

Обнаруженное при сравнении с контролем снижение в опытных образцах содержания транскрипционного фактора АР-1 (2,5-кратное в образце №1 и 50%-ное в образце №2) может указывать на значительное замедление экспрессии генов, которые кодируют ферменты-металлопротеиназы (ММР-1 и ММР-3), разрушающие матриксные фибриллы коллагена дермы. Известно, что индуцированный фотостарением рост активности АР-1 приводит к уменьшению синтеза проколлагенов I и III типов [27].

Содержание трансформирующего фактора роста TGF-β в образце №2 было в 4,5 раза, а в образце №1 в 3,5 раза выше, чем в контрольном (интактной коже). TGF-β активирует многочисленные внутриклеточные реакции, в том числе усиливает действие ферментов, необходимых для синтеза аминокислот

серина и глицина – исходного материала для биосинтеза белков внеклеточного матрикса, включая коллагены III–IV типов и фибронектина [29]. Таким образом, TGF-β играет важную роль в процессе заживления ран и ослаблении воспалительных реакций. В силу разнообразия его функций TGF-β не относят к «первой линии» маркеров старения, но связь его активности с активностью других биомаркеров клеточного старения отмечена экспериментально [30, 31].

Выбранный нами в качестве биомаркера белок Klotho – это трансмембранный белок, способный замедлять старение организма. На модели мышей было показано, что искусственно повышенная по сравнению с нормой активность гена белка Klotho приводила к увеличению продолжительности жизни животных на 20–30% [32]. Klotho замедлял клеточное старение в первичных фибробластах и эндотелиальных клетках человека, а потеря его активности приводила к развитию фенотипа преждевременного старения [33, 34]. В ядре клетки Klotho подавлял активность генов белков группы WNT – одних из главных генов-триггеров процесса саморазрушения и истощения клеток, что напрямую связано со старением тканей [35]. С возрастом в организме отмечается значительное снижение синтеза белка Klotho, что приводит, в частности, к мускульной дистрофии и вносит существенный вклад в развитие атрофии кожи [34, 35]. В настоящее время Klotho рассматривают как важнейшую терапевтическую мишень, воздействие на которую потенциально сможет замедлить процессы старения человека. Как видно из рисунка 1, содержание белка Klotho в дерме после обработки кожи кремнийсодержащим гиалуронановым гидрогелем (образец №2) было почти в 4 раза выше, чем в контроле, и почти в 7 раз (!) выше после ее обработки гелем с совместным присутствием кремния и цинка («Скинопро»).

Выбранный нами в качестве биомаркера белок кальретикулин участвует в регуляции активности ионов кальция. В эндоплазматическом ретикулуме кальретикулин связывается белками неправильной структуры, не позволяя им переместиться в аппарат Гольджи. Тем самым он предохраняет клетки и организм в целом от преждевременного старения [36, 37]. В образце №2 количество кальретикулина оказалось на 20% выше, чем в контроле (интактной коже).

Относящиеся к семейству деацетилаз белки сиртуины (Sirt) обнаружены у многих живых организмов от бактерий до млекопитающих, причем их активность отмечена во всех органах. После того как активность белка Sirt2 впервые была ассоцииро-

вана с продолжительностью деления клеток дрожжей, сиртуины привлекли внимание исследователей, изучающих процессы старения. Искусственное повышение уровня определенных сиртуинов в организме предположительно может увеличивать продолжительность жизни и у млекопитающих [38]. Сиртуин Sirt1 человека высокогомологичен с дрожжевым сиртуином Sirt2. Он подавляет активность про-воспалительного фактора NF-kB [39] и способствует росту костной ткани [40]. Sirt1 – активный регулятор метаболизма жиров, а значит, влияет и на состояние подкожной жировой клетчатки [41]. В данном исследовании относительная площадь экспрессии белка Sirt1 в образцах №1 и №2 была в 8–12 раз выше, чем в контроле.

Выбранный в качестве биомаркера белок р53 – многофункциональный транскрипционный фактор, защищающий клетки при повреждении геномной ДНК. В норме минимальное, содержание белка р53 быстро возрастает при воздействии на клетку ДНК-повреждающих факторов, приостанавливая клеточный цикл и активируя гены белков, «заживляющих» повреждения. При невозможности репарации повреждений р53 активирует программу апоптоза (самоуничтожения) поврежденных клеток [42]. Это предотвращает накопление приводящих к раку мутаций в клеточной популяции и обеспечивает ее генетическую стабильность. Как видно из рисунка 1, содержание белка р53 в дерме после обработки кожи кремнийсодержащим гиалуронановым гидрогелем оказалось примерно в 3 раза выше, чем в контроле (неповрежденной коже).

4 ВЫВОДЫ

Совокупная оценка изменения состояния (относительной площади экспрессии) выбранных биомаркеров позволяет сделать вывод об активации гидрогелем гиалуронана с ионами кремния молекулярных процессов, улучшающих состояние кожи и значительно замедляющих протекание процессов старения. А совместное присутствие в гидрогеле ионов кремния и цинка (в изделии «Скинопро») в ряде случаев приводит к еще большему (синергетическому) эффекту.

ЛИТЕРАТУРА

1.Nielsen F. Update on the possible nutritional importance of silicon. J Trace Elem Med Biol, 2014;28(4):379–82.

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.Кудрин АВ, Громова ОА. Микроэлементы в иммунологии и онкологии. – М.: ГЭОТАР-мед, 2007.

3.Martin K. Silicon: the health benefits of a metalloid. Met Ions Life Sci, 2013;13:451–73.

4.Götz W, Tobiasch E, Witzleben S, et al. Effects of Silicon Compounds on Biomineralization, Osteogenesis and Hard Tissue Formation. Pharmaceutics, 2019;11(3).

5.Garneau A, Carpentier G, Marcoux A, et al. Aquaporins Mediate Silicon Transport in Humans. (2015). PLoS One, 2015;10(8):e0136149.

6.Хабаров ВН, Бойков ПЯ. Биохимия гиалуроновой кислоты. – М.: Тисо-принт, 2016

7.Jurkić L, Cepanec I, Pavelić S, et al. Biological and therapeutic effects of ortho-silicic acid and some orthosilicic acid-releasing compounds: New perspectives for therapy. Nutr Metab (Lond), 2013;10(1):2.

8.Davenward S, Bentham P, Wright J, et al. Siliconrich mineral water as a non-invasive test of the ‘aluminumhypothesis’ in Alzheimer’s disease.

J Alzheimers Dis, 2013;33:423–30.

9.Garcimartin A, Merino J, Gonz lez M, et al. Organic silicon protects human neuroblastoma SH-SY5Y cells against hydrogen peroxide effects. BMC Complement Altern Med, 2014;14:384.

10.Ara jo L, Addor F, Campos P. Use of silicon for skin and hair care: an approach of chemical forms available and efficacy. Ann Bras Dermatol, 2016;91(3):331.

11.Petersen Vitello Kalil C, Campos V, Cignachi S, et al. Evaluation of cutaneous rejuvenation associated with the use of ortho-silicic acid stabilized by hydrolyzed marine collagen. J Dermatol, 2018;17(5):814–20.

12.Deglesne P, Arroyo R, Fidalgo LJ, et al. In vitro study of RRS® Silisorg CE Class III medical device composed of silanol: effect on human skin fibroblasts and its clinical use. Med Devices, 2018;11:313.

13.Jugdaohsingh R, Hui M, Anderson S, et al. The silicon supplement ‹Monomethylsilanetriol› is safe and increases the body pool of silicon in healthy pre-menopausal women. Nutr Metab (Lond), 2013;10(1):37.

14.Gaharwar A, Cross L, Peak C, et al. 2D Nanoclay for Biomedical Applications: Regenerative Medicine,

Therapeutic Delivery and Additive Manufacturing. Adv Mater, 2019;31(23):e1900332.

14а .Sharif R, Thomas P, Zalewski P, et al. Zinc supplementation influences genomic stability biomarkers, antioxidant activity and zinc transporter genes in an elderly Australian population with low zinc status. Mol Nutr Food Res, 2015;59(6):1200–12.

15.Фоменко А, Баранова А, Митницкий А и др. Биомаркеры старения человека. – СПб.: Европейский дом, 2016.

16.Смирнова ИО, Кветной ИМ, Князькин ИВ и др. Нейроиммуноэндокринология кожи и молекулярные маркеры ее старения. – СПб.: ДЕАН, 2005.

17.Ivanov A, Pawlikowski J, Manoharan I, et al. Lysosome mediated processing of chromatin in senescence. J Cell Biol, 2013;202:129–43.

18.Xia X, Chen W, McDermott J, et al. Molecular and phenotypic biomarkers of aging. F1000 Res, 2017;6:860.

19.Bai X. Biomarkers of Aging. Adv Exp Med Biol, 2018;1086:217–34.

20.Matjusaitis M, Chin G, Sarnoski E, et al. Biomarkers to identify and isolate senescent cells. Ageing Res Rev, 2016;29:1–12.

21.Wang A, Dreesen O. Biomarkers of Cellular Senescence and Skin Aging. Front Genet, 2018;9:247.

22.Toutfaire M, Bauwens E, Debacq-Chainiaux F. The impact of cellular senescence in skin ageing: A notion of mosaic and therapeutic strategies. Biochem Pharmacol, 2017;142:1–12.

23.Yoon J, Kim Y, Kwon S, et al. Senescent fibroblasts drive ageing pigmentation: A potential therapeutic target for senile lentigo. Theranostics, 2018;8(17):4620–32.

24.Velarde M, Demaria M. Targeting Senescent Cells: Possible Implications for Delaying Skin Aging: A MiniReview. Gerontology, 2016;62(5):513–8.

25.Sharpless NE, Sherr CJ. Forging a signature of in vivo senescence. Nat Rev Cancer, 2015;15:397–408.

26.McHugh D, Gil J. Senescence and aging: Causes, consequences, and therapeutic avenues. J Cell Biol, 2018;217(1):65–77.

27.Хабаров ВН. Коллаген в косметической дерматологии. – М.: ГЭОТАР-мед, 2018.

28.Miller I, Min M, Yang C, et al. Ki67 is a Graded Rather than a Binary Marker of Proliferation versus Quiescence. Cell Rep, 2018;24(5):1105–12e5.

29.Nigdelioglu R, Hamanaka R, Meliton A, et al. TGFPromotes de novo Serine Synthesis for Collagen Production. J Biol Chem, 2016;291:27239–51.

30.Fisher G, Shao Y, He T, et al. Reduction of fibroblast size/mechanical force down-regulates TGFtype II receptor: implications for human skin aging. Aging Cell, 2016;15(1):67–76.

31.Sureshbabu A, Muhsin SA, Choi ME. TGFsignaling in the kidney: profibrotic and protective effects. Am J Physiol Renal Physiol, 2016;310(7):F596–F606.

32.Kurusu H, Yamamoto M, Clark J, et al. Suppression of aging in mice by hormone Klotho. Science, 2005;309 (5742):1829–33.

33.Bian A, Neyra J, Zhan M, et al. Klotho, stem cells, and aging. Clin Interv Aging, 2015;10:1233–43.

34.Ullah M, Sun Z. Klotho Deficiency Accelerates Stem Cells Aging by Impairing Telomerase Activity. J Gerontol Biol Med Sci, 2019;74(9):1396–1407.

35.Ahrens H, Huettemeister J, Schmidt M, et al. Klotho expression is a prerequisite for proper muscle stem cell function and regeneration of skeletal muscle. Skelet Muscle, 2018;8(1):20.

36.Yang Y, Ma F, Liu Z, et al. The ER-localized Ca2+-binding protein calreticulin couples ER stress to autophagy by associating with microtubule-associated protein 1A/1B light chain 3. J Biol Chem, 2019;294(3):772–82.

37.Hong C, Qiu X, Li Y, et al. Functional analysis of recombinant calreticulin fragment 39-272: implications for immunobiological activities of calreticulin in health and disease. J Immunol, 2010;185(8):4561–69.

38.Mitchell S, Martin-Montalvo A, Mercken E. The SIRT1 activator SRT1720 extends lifespan and improves health of mice fed a standard diet. Cell Rep, 2014;6(5):836–43.

39.Kauppinen A, Suuronen T, Ojala J, et al. Antagonistic crosstalk between NF-κB and SIRT1 in the regulation of inflammation and metabolic disorders. Cell Signal, 2013;25(10):1939–48.

40.Zainabadi K, Liu C, Caldwell A, et al. SIRT1 is a positive regulator of in vivo bone mass and a therapeutic target for osteoporosis. PLoS One, 2017;12(9):e0185236.

41.Chen G, Li X. The decreased SIRT1 level may account for the lipid profile in chronic kidney disease. J Biol Res (Thessalon), 2019;26:9.

42.Kruiswijk F, Labuschagne C, Vousden K. P53 in survival, death and metabolic health: a lifeguard with a licenсe to kill. Nat Rev Molec Cell Biol, 2015;16(7):393–405.

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

● Отраслевые новости ● Обучение ● Каталог участников

Дерматологам

икосметологам

Специалистам аnti-age медицины

Пластическим

хирургам

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ческого минерального состава кости, а в диафизах (теле кости) до 7% [5].

Кости свода и лицевого отдела черепа в отличие от костей осевого скелета и конечностей в своем развитии минуют стадию хряща. На месте соединительной ткани (на стадии перепончатого черепа) возникают точки окостенения, вокруг которых начинает откладываться костная ткань. Они хорошо заметы у детей и сохраняются у женских черепов (например, в виде лобных бугров), а остатки соединительной ткани присутствуют между костями в виде родничков у новорожденных или швов у взрослых. Последовательность зарастания швов черепа помогает в определении возраста человека [6].

Установлено, что в процессе взросления не все кости черепа растут с одинаковой скоростью. Наиболее быстро своих «взрослых» размеров достигают челюсти, что, очевидно, связано с лучшим их кровоснабжением и функцией жевания. Напомним, что вышеупомянутые одонтогенные кости имеют происхождение, отличное от происхождения других костей лицевого скелета, – они являются производными первой жаберной дуги, тогда как остальные развиваются из мозгового пузыря (точнее, из нервного гребня переднего мозгового пузыря) и первичной кишки [6]. В детстве челюсти расширяются, что позволяет развиваться постоянным зубам, растущим паралельно с находящимися в них молочными. С выпадением последних связано уменьшение обьема альвеолярных отростков / краев челюстей, поэтому логично предположить, что выпадение зубов может быть фактором, способствующим началу резорбции костной ткани в этих областях.

Со временем морфология костной ткани меняется, и кости младенца значительно отличаются по клеточному и минеральному составу от аналогичных структур взростлого человека. У взрослых людей в костях преобладают неорганические вещества, которые делают их крепкими, а количество органики уменьшается, из-за чего они становятся хрупкими, кроме того, в костной ткани взрослых понижается содержание воды – кости «высыхают» [5].

3КОСТНЫЕ СТРУКТУРЫ ЛИЦЕВОГО ОТДЕЛА ЧЕРЕПА И ИХ СТАРЕНИЕ

Костные структуры лицевого отдела черепа наследуют семейные черты и возрастные особенности. Имеются и гендерные отличия.

Так, у мужчин кости черепа толще и более рельефны, что объясняется повышенной массой жеватель-

ных мышц и мышц, связанных с поддержанием вертикального положения головы. У них более мощная нижняя челюсть, чем у женщин, хорошо выражены подбородочные бугры, а сам подбородок часто квадратный (рис. 2а). Височные линии теменной кости и скуловые дуги, к которым крепятся жевательные мышцы, толще. Выйные линии и наружный затылочный выступ более развиты для приложения lig. nuchae (выйной связки), сосцевидный отросток толще, более выражен супрамастоидный гребень. Но наибольшее отличие мужских черепов от женских – наличие у них развитых надборовных дуг и низких квадратных глазниц с утолщенным и закругленным надглазничным краем.

У женщин череп более легкий и изящный. Его развитие заканчивается раньше, чем у мужчин, поэтому сохраняются педоморфные черты. Мозговой отдел черепа шире, чем лицевой, и анфас женский череп имеет очертания треугольника с вершиной, напраленной вниз (рис. 2б). Чешуя лобной кости у женщин стоит вертикально, а лобные бугры сохраняются, что считается красивым, т.к. напоминает лоб ребенка. Глабелла и надбровные дуги не выражены, глазницы высокие и объемные, их края заострены, что, как считается, способствует лучшему периферическому зрению. Женский затылок гладкий и круглый. Места прикрепления мышц сглажены [6–9].

Рис. 2. Мужской (а) и женский (б) черепа [10]. Пояснения в тексте

Старение костей лицевого черепа

Впервые возрастные изменения костей лицевого черепа были подробно изучены нашим соотечественником антропологом и морфологом М.М. Герасимовым, который разработал и в 1949 году опубликовал методику восстановления лица по черепу [9]. На основании сотен образцов трупных материалов им были составлены справочные таблицы, содержащие сведения о толщине мягких и кост-

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ных тканей в разных зонах лицевого скелета черепа с учетом гендерных, возрастных и этнических особенностей. Этими таблицами и по сей день пользуются криминалисты и антропологи всего мира.

М.М. Герасимов выяснил и экспериментально подтвердил, что толщина, вид и рельеф кожных покровов на черепе напрямую зависят от рельефа кости и ее структуры. Он установил, что инволюция мягких покровов лица у обоих полов в значительной степени связана с деформацией скелета, прежде всего альвеолярной части челюстей, и с очертаниями скуловых костей. У мужчин изначально кости черепа толще и массивнее, что связано, как было указано выше, с более развитой жевательной мускулатурой. После потери зубов у пожилых мужчин он отмечал редукцию всего жевательного аппарата (рис. 3).

Рис. 3. Резкое изменение формы верхней и нижней челюсти при выпадении зубов (по данным М.М. Герасимова), очевидно, связанное с недоступностью в те годы стоматологической помощи и несовершенством техники протезирования. Обращает на себя внимание и увеличение с возрастом размеров грушевидного отверстия [11]

Альвеолярные края верхней и нижней челюстей обращаются внутрь. Ветви нижней челюсти становятся тоньше, челюстной угол более тупым, вследствие чего происходит выступание подбородка вперед и вверх. Сглаживается носолобный рельеф, уплощается глабелла. Возрастная деформация верхней челюсти сопровождается отступанием назад скуловых костей и углублением «собачьей ямки».

Изменение лицевого скелета приводит к изменениям в мягких тканях: параллельно с опусканием кончика носа увеличивается глубина носогубной

складки, мягкие части щек как бы опадают. В прямой зависимости от редукции челюстей и истончения скуловых костей находится и опускание (дряблость) щек. У женщин после 45 лет происходит увеличение рельефа костей, что нередко придает лицу пожилых женщин некоторые мужеподобные черты, но основной скелет лица меняется мало, и общий характер женского облика сохраняется [9].

Сегодня установлено, что процессы старения не только костей лицевого отдела черепа, но и мягких тканей у мужчин начинаются примерно с 25-летнего возраста, но происходят они более медленно, чем у женщин, у которых процесс старения «запускается» со снижением уровня выработки половых гормонов, которое наступает до менупаузы – в возрасте 45–50 лет. При этом следует отметить идентичность возрастных изменений у лиц обеих полов [5].

D. Kahn и R. Shaw (2007) [12] сообщают, что по мере старения человека кости лица теряют объем

иуменьшаются в размере. Авторы выявили связанные со старением изменения в костных элементах лица, изучив трехмерные снимки лиц 30 мужчин

и30 женщин, которые представляли три возрастные категории – 25–44, 45–64 года и старше 65 лет. Сравнив снимки молодых и пожилых людей, они обратили внимание на значительную потерю объема лица у пожилых. Эти изменения особенно заметны в центре лица и вокруг носа. Авторы писали: «Когда мы думаем о старении, то обычно считаем, что кожа становится дряблой и увеличивается количество жира. Обычно мы – пластические хирурги – просто все это оттягиваем назад и вырезаем немного кожи, чтобы натянуть ее получше. Мысль о резорбции (рассасывании) костей нам и в голову не приходила» [12].

Известный пластический хирург и исследователь B. Mendelson с соавт. (2008) установили, что структурные компоненты лица соединены в единое целое на нескольких уровнях. Изменения, которые происходят в одной структуре, оказывают влияние на другие структуры, и по мере старения трансформация даже в одном компоненте произведет кумулятивный эффект. Степень изменений, связанных со старением, далеко не ясна – возникают ли морщины вторично при потере объема костной или жировой ткани или из-за ослабления связочного аппарата, или они – результат сочетания обоих факторов [13].

По утверждению S. Standring с соавт. (2016) [6], старение традиционно связывают с наличием морщин. В действительности оно начинается рано вследствие перестройки верхней и нижней челюстей при появлении постоянных зубов в 6–7 лет, что влечет за собой каскад вторичных изме-