Биологические солнцезащитные средства и ферменты репарации ДНК

Обычный солнцезащитный продукт перехватывает фотоны до того, как они дойдут до ДНК. Эта категория пытается добавить вторую ступень — восстановить или поглотить то, что прошло, — и две её половины упираются в разные препятствия.

Два диапазона, два механизма повреждения

УФ-B (280–315 нм) поглощается непосредственно основаниями ДНК. Характерные повреждения — циклобутановые пиримидиновые димеры, в которых соседние тимины или цитозины ковалентно соединяются, и 6-4-фотопродукты. И те и другие искажают спираль и останавливают репликацию и транскрипцию; мутационная подпись рака кожи отражает их напрямую.

УФ-A (315–400 нм) поглощается ДНК слабо и действует в основном косвенно, возбуждая эндогенные хромофоры, которые порождают активные формы кислорода; те окисляют гуанин до 8-оксогуанина и атакуют липиды и белки. УФ-A проникает глубже — в дерму, где разрушает сеть коллагена и эластина. Показано также, что он даёт циклобутановые димеры обходным путём, включая так называемые тёмные димеры, продолжающие образовываться часами после окончания облучения, через хемивозбуждение с участием продуктов распада меланина.

Всё это человек чинит эксцизионной репарацией нуклеотидов: распознать искажение, вырезать участок примерно в 24–32 нуклеотида, синтезировать заново, лигировать. Это многобелковый, многоступенчатый и потребляющий АТФ путь, а последствия его отказа тяжелы: наследственные дефекты, лежащие в основе пигментной ксеродермы, находятся именно в нём.

Фотолиаза — фермент, которого у нас нет

У многих бактерий, грибов, растений и неплацентарных животных есть фотолиаза — флавопротеин, обращающий пиримидиновый димер в один шаг. Она связывает повреждение, а синий свет, поглощённый её кофактором, запускает перенос электрона в димер, разрывая циклобутановое кольцо и восстанавливая оба основания. Ни вырезания, ни ресинтеза не требуется.

У плацентарных млекопитающих работающей фотолиазы нет. Косметические продукты, поставляющие её — обычно в виде экстракта Anabaena или сходного организма, доставляемого в липосомах, — тем самым добавляют ткани способность, которой у неё нет; для наружного средства это по-настоящему необычное предложение.

Препятствие — доставка, и оно то же самое, что ограничивает любой крупный наружный актив. Фотолиаза — белок примерно в 50 кДа; роговой слой ограничивает пассивное проникновение молекулами на порядок меньше, а фермент должен попасть не просто в эпидермис, а в ядро живого кератиноцита. Стандартный ответ — липосомальная инкапсуляция, и опубликованные подтверждения опираются главным образом на снижение числа димеров в биоптатах, а не на показанную доставку в ядро. Механизм реален и конкретен; неопределённость несёт транспортная стадия.

Микоспориноподобные аминокислоты и меланин

МАА — небольшие соединения циклогексенонового или циклогексениминового ряда, вырабатываемые цианобактериями, водорослями и грибами. Они сильно поглощают примерно между 310 и 362 нм и замечательно фотостабильны, поскольку рассеивают поглощённую энергию в виде тепла, а не через фотохимию, — и потому не порождают радикалов, которые при распаде дают некоторые органические фильтры.

Меланин, особенно эумеланин, — широкополосный поглотитель и перехватчик радикалов; в коже он расположен супрануклеарными шапочками, прикрывающими ядра кератиноцитов сверху.

Ни то ни другое не продаётся как солнцезащитный актив, и причина здесь регуляторная, а не научная. УФ-фильтры регулируются разрешительными списками — приложение VI Регламента ЕС 1223/2009, монография безрецептурных солнцезащитных средств FDA в США, — и вещество, не внесённое в список, применяться как фильтр не может, сколь угодно хорошо оно поглощает. Поэтому такие ингредиенты фигурируют как антиоксиданты или «активы» рядом с внесёнными фильтрами, а SPF содержащего их продукта по-прежнему обеспечивает обычная химия.