ERAF aktivitāte 2.1.1.1. „Atbalsts zinātnei un pētniecībai”

Projekta nosaukums: „Profilaktisku ādas atjaunināšanos veicinošu polisaharīdu un glikoproteīnu preparātu ieguve no augiem un sēnēm, to izmantošana higiēnas un kosmētikas receptūru izstrādei”

Projekta Vienošanās Nr. 2010/0295/2DP/2.1.1.1.0/10/APIA/VIAA/134

Īstenošanas termiņš: 1.12.2010. – 30.11.2013

Pētāmās tēmas aktualitāte

Kosmētikas un higiēnas preču tirgū pieaug bioloģiski aktīvu dabas vielu saturošu kompozīciju, t.s. biokosmētikas vai cosmeceuticals, piedāvājums un to tirgus apjoms Eiropā ar katru gadu pieaug. Latvijas uzņēmumi spēj ieņemt vietu šajā tirgū, par ko liecina jaunu produktu sortimenta un eksporta pieaugums. Biokosmētikas tirgus lielāko daļu veido ādas novecošanu kavējošie vai atjaunināšanos veicinošie līdzekļi, kuriem pasaules tirgū paredz būtisku apgrozījuma pieaugumu salīdzinot ar citām kosmētikas produktu grupām.

Atšķirībā no parastās kosmētikas, biokosmētikas produktiem ne tikai jāpierāda nekaitīgums, bet arī jāpamato pozitīvā iedarbība. Šobrīd nav definētas vienotas prasības biokosmētikai, taču nav šaubu, ka tās iedarbības standartizācija tuvākajos gados kļūs arvien aktuālāks jautājums. Lielākās firmas marketingā jau izmanto atsauces uz zinātniskiem pētījumiem un vairāku kompāniju gadījumā zinātniskās literatūras datubāzēs atrodamas vairāk nekā 400 publikācijas, kurās pētījumi veikti šo kompāniju interesēs, taču tajā pašā laikā atsevišķu ražotāju ar lielu tirgus daļu reklāmu zinātnisko pamatotību patērētāju tiesību aizsardzības institūcijas Eiropā ir  apšaubījušas, dēļ nepietiekami pamatotas iedarbības efektivitātes.

Pieejamie biokosmētikas produkti nepiedāvā lielu izvēli sastāva ziņā, galvenie aktīvie komponenti ir antioksidanti vai šūnu enerģētisko metabolismu stabilizējošie koenzīmi. Lielākā daļa ādas novecošanās cēloņu paliek ārpus to iedarbības spektra. 

Latvijas ražotājiem ir pieejamas daudzveidīgas vietējās izcelsmes dabasvielas, kurus izmantojot var palielināt kosmētikas iedarbīgumu un radīt jaunus unikālus preparātus. Konkurētspējīgu produktu izveidei nepieciešams identificēt aktīvos savienojumus un pierādīt to efektivitāti. Jaunu kosmētikas produktu izstrādi kavē arī no vietējiem resursiem iegūstamo bioloģiski aktīvu vielu attīrīšanas metožu nepilnības, kuras nepieciešams novērst. Latvijas Universitātes zinātniekiem ir nepieciešamās teorētiskās iestrādes, kompetence un pieredze sadarbībā ar uzņēmējiem, lai atrisinātu šo uzdevumu.

Ādas novecošanās procesu intensīvi pēta. Šūnu līmenī to veicina: (i) aktīvās skābekļa formas, kuras rodas dažādu vides faktoru, arī UV starojuma iedarbībā; (ii) mehānisku bojājumu, arī infekciju izraisīti mikroiekaisumi; (iii) samazināta antioksidantu koncentrācija un oksidatīvo stresu neitralizējošo enzīmu aktivitāte; (iv) mitohondriju matabolisma traucējumi; (v) starpšūnu matriksa proteīnu sintēzes traucējumi, to modifikācija un degradācija; (vi) šūnu membrānu caurlaidības izmaiņas; (vii) šūnu nespēja dalīties un atjaunot ādas struktūru, neraugoties uz cilmes šūnu klātbūtni; (viii) DNS replikācijas un telomerāžu aktivitātes samazināšanās, mutāciju biežuma pieaugums.

Ādu atjauninošu dabas vielu meklējumus un biokosmētikas līdzekļu izveidi kavē piemērotu, vienkāršu un lētu eksperimentālu modeļu trūkums. Eiropas Komisijas direktīvas 76/78/EEK grozījumi direktīvā 2003/15/EK nosaka, ka izmantot dzīvniekus gatavu kosmētisko līdzekļu pētījumos aizliegts no 11.09.2004., kosmētisko līdzekļu sastāvdaļu pētījumos – no 11.03.2009., bet specifiskos toksisku efektu pētījumos – no 11.03.2013. ES ir validētas kosmētikas toksiskuma testēšanas metodes šūnu kultūrās un ādas modeļos, bet nav metodes kosmētikas pozitīvās iedarbības pierādīšanai. Šobrīd Latvijā kosmētikas iedarbības vērtējums ir iegūstams tikai dermatologu uzraudzītos izmēģinājumos ar brīvprātīgajiem. Tikai retos gadījumos ir raksturota šo vielu iedarbības efektivitāte atkarībā no koncentrācijas un kombinācijā ar citām vielām kosmētiskajā līdzeklī.

Projekta mērķis.

Projekta mērķis – jaunu ādas kopšanas līdzekļu ar novecošanās aizkavējošām īpašībām izstrāde. Bioloģiski aktīvo dabas vielu izdalīšana un raksturošana, izmantojot jaunizveidotas in vitro testēšanas sistēmas, efektivitātes ādas novecošanās aizkavēšanā pierādīšanai

Projekta rezultātā būtiski tiks uzlabotas bioloģiski aktīvo vielu izdalīšanas, attīrīšanas un stabilizēšanas metodes, ļaujot iegūt attīrītas frakcijas, kuras nesatur nevēlamus blakusproduktus un samazinot aktivitātes un vēlamo īpašību zudumu attīrīšanas procesā.

Projekta ietvaros izstrādātās bioloģiski aktīvās vielu efektivitātes testēšanas sistēmas atšķirībā no tirgū pieejamajām kosmētikas sastāvdaļu negatīvās iedarbības noteikšanai paredzētajām sistēmām, ļaus iegūt kosmētikas produktu izstrādē nepieciešamo informāciju par efektivitāti. Šobrīd tirgū nav pieejamas testēšanas sistēmas, kas ļauj, neizmantojot dzīvniekus un neveicot pētījumus ar brīvprātīgajiem dermatologa klātbūtnē, noteikt atsevišķu produktu komponentu un to kompozīdiju efektivitāti uz konkrētu novecošanās mehānismu inhibēšanu. Būtiski, ka jaunās izveidotās testēšanas sistēmas būs iespējams izmantot arī plašākām diagnostikas vajadzībām. 

Pētniecības aktivitātes projekta ietvaros

1) Kosmētikas ražošanā izmantojamu iespējami izmantojamu sēņu un augu polisaharīdus saturošu savienojumu frakciju iegūšana un raksturošana.

2) Testsistēmu izveide bioloģiski aktīvo vielu ietekmes uz infekciju un mutāciju ierobežošanu pārbaudei.

3) Testsistēmu izveide bioloģiski aktīvo vielu ietekmes uz membrānu integritāti un šūnu izturība pret oksidatīvo stresu izvērtēšanai.

4) Testsistēmu izveide šūnu novecošanās izmaiņu vērtēšanai DNS trešējās un ceturtējās struktūras līmenī.

5) Testsistēmu izveide ādas reģenerācijas procesu veicināšanas pārbaudēm.

6) No augiem un sēnēm iegūstamu bioloģiski aktīvu savienojumu atlase, izmantošanai ādas novecošanos aizkavējošā kosmētikā.

7) Izvēlēto bioloģiski aktīvo savienojumu ādas atjaunināšnas īpašību raksturojums kosmētikā izmantojamu kompozīciju sastāvā.

8) Izvēlēto un testsistēmās in vitro pārbaudīto bioloģiski aktīvo dabas vielu pārbaude in vivo dermatologa uzraudzībā.

Projekta īstenošanā piesaistītais zinātniskais personāls

Projekta vadītājs: Dr.biol., prof. Indriķis Muižnieks

Pētnieki:

      Dr.biol Vizma Nikolajeva

      Dr.biol. Natālija Matjuškova

      Dr.biol., prof. Aleksandrs Rapoports

      Mag.biol. Zaiga Petriņa

      Mag.biol. Dzintra Zaļā

      Mag.biol. Gaļina Makarenkova

Projekta koordinatore: Anna Ramata-Stunda

Kontakti:
anna.ramata-stunda@lu.lv,
indriķis.muižnieks@lu.lv

Projekta pētniecības aktualitātes

2011.gadā iegūtie pētniecības rezultāti

Iegūtas atšķirīgas bazidiomicētu L.edodes, Cantharellus, Agaricus un G.lucidum polisaharīdu frakcijas un micēlijsēnes Penicillium glikoproteīnu frakcijas. Veikta ekstrakcijas un frakcionēšanas metožu optimizācija. Iegūtās frakcijas analizētas izmantojot FTIR spektroskopiju.

Veikta antimikrobiālās aktivitātes novērtēšana iegūtajām bazidiomicētu frakcijām kā arī dažādu Sphagnum sugu un Oxycoccus palustris ekstraktiem. Starp Sphagnum sugu un ar dažādām ekstrakcijas metodēm iegūtiem O.palustris ekstraktiem identificēti ekstrakti ar augstu efektivitāti infekciju ierobežošanā.

Ir izstrādāts protokols, lai novērtētu bioloģiski aktīvu sēņu un augu ekstraktu efektivitāti šūnu aizsargāšanai pret oksidatīvo stresu. Novērtēšanas sistēma ietver gan fluorescentu iezīmju izmantošanu, gan mitohondriju membrānu potenciāla izmaiņu novērtēšanu ar plūsmas citometrijas metodi. Paralēli aizsardzības pret oksidatīvo stresu novērtēšana uzsākta, gan raugu, gan zīdītāju šūnu testsistēmās.

Lai novērtētu bioloģiski aktīvu ekstraktu iedarbību DNS līmeni, izveidots protokols Comet testa izmantošanai gan Drosophila testsistēmai, gan zīdītāju šūnu testsistēmai. Izveidots gēnu panelis karstuma šoka proteīnu un apoptozes marķiergēnu ekspresijas izmaiņu novērtēšanai.

Uzsākta dažādu zīdītāju šūnām raksturīgu citokīnu un augšanas faktoru gēnu ekspresijas un proteīnu sekrēcijas izmaiņu novērtēšana dažādu sēņu polisaharīdu un glikoproteīnu frakciju klātbūtnē. Izveidota divpakāpju sistēma, lai in vitro novērtētu bioloģiski aktīvo frakciju pastarpinātu ietekmi uz ādas šūnu proliferāciju un augšanas faktoru ekspresiju.