Растению не повезло с архитектурой. Оно всю жизнь стоит на одном месте и получает всё, что светит сверху. Вместе с солнцем, которое нужно для фотосинтеза, приходит ультрафиолет, который бьёт по молекулам. Уйти в тень нельзя, поэтому остаётся защищаться химией. Растительная химия любит многофункциональность: одна молекула может участвовать сразу в нескольких процессах.

Феруловая кислота как раз из таких многостаночников. В растении она помогает укреплять клеточную стенку, поглощает ультрафиолет и гасит свободные радикалы. Потом человек достал её из растения и положил в косметику.

Посмотрим, какие из её профессий пережили переезд.

Три профессии

Феруловая кислота живёт в клеточных стенках и сшивает полисахариды между собой и с лигнином. Стенка получается жёстче, примерно как бетон с арматурой.

Считалось, что фенольные кислоты в стенках злаков связаны в основном с лигнином, то есть сидят там, где клетки уже одревеснели. Но исследователи взяли тонкие срезы стеблей райграса и посмотрели на них под ультрафиолетом. После обработки щёлочью, которая отрывает фенольные кислоты от стенки, характерное свечение почти исчезло. А тест на лигнин оказался отрицательным. Получалось, что феруловая кислота связана не просто с одревесневшими участками, а непосредственно с полисахаридами клеточной стенки.

Дальше стало понятно, как она их укрепляет. Феруловые остатки могут окисляться и соединяться друг с другом. Получаются димеры, то есть мостики между соседними цепочками полисахаридов. Запускать этот процесс может не только фермент, но и ультрафиолет.

В её структуре есть цепочка двойных связей, которая позволяет поглощать энергию ультрафиолетового излучения. Поэтому в плотных тканях вроде листьев и семян она может работать как своеобразный светофильтр, принимая часть УФ-энергии на себя.

Третья профессия — антиоксидант, здесь история интереснее.

Где он спрятан

Феруловую кислоту выделили из смолы растения ферулы в 1866 году, синтезировали в лаборатории в 1925-м, а к 1992-му её строение знали досконально. Казалось бы, изучена вдоль и поперёк. Но химик Эрнст Граф заметил странность. Учёные знали, сколько этой кислоты в растениях, что с ней делают микробы и где её используют, а механизм её антиоксидантного действия оставался не до конца понятен.

Первая версия была связана с железом.

Оно ускоряет окисление и помогает образовываться самым агрессивным радикалам, а у феруловой кислоты есть подходящие химические группы. Логично было предположить, что она защищает, связывая железо. Но когда Граф добавил к раствору кислоты трёхвалентное железо, вместо растворимого комплекса выпал осадок. К тому же железо быстро окисляло саму кислоту.

Осталась версия попроще.

Дело в OH-группе, где как раз находится нужный водород. Граф сравнил феруловую кислоту с похожими молекулами. У кофейной кислоты OH-групп на одну больше, и она работала примерно в тысячу раз лучше. У коричной кислоты таких групп нет совсем, и она почти ничего не делала. А если OH-группу феруловой кислоты закрыть химически, её защитное действие резко слабело. Похоже, что почти вся антиоксидантная сила затаилась в этом маленьком фрагменте.

Феруловая кислота отдаёт радикалу водород и сама превращается в радикал. Но он получается необычно вялым: не рвётся в драку и не передаёт эстафету дальше. Скорее всего, он столкнётся с таким же тюфяком, и они обезвредят друг друга.

Для растения это удобно: одна и та же молекула одновременно и укрепляет, и защищает от стресса. Но если перенести феруловую кислоту в косметику, возникает проблема.

Дорога в кожу

Феруловую кислоту можно получить из пищи, но рассчитывать на неё как на способ защитить кожу изнутри не стоит. Она всасывается в основном в толстой кишке, где микробы освобождают её из связанной с клетчаткой формы, а потом печень превращает её в другие соединения.

Поэтому для косметики логичнее наносить её непосредственно на кожу.

Вот только феруловая кислота не слишком хорошо растворяется в воде и неохотно преодолевает барьеры. Просто положить много вещества в обычный водный крем не получится: растворимость и проникновение будут ограничивать результат.

Но это можно обойти.

Молекулу можно, например, поместить в циклодекстрины — кольцевые структуры из сахаров, внутри которых она лучше растворяется. Или немного изменить саму молекулу, превратив её в производное.

Насколько форма влияет на результат, показал опыт на меланоцитах человека. Это клетки кожи, которые производят пигмент. После облучения UVB этиловый эфир феруловой кислоты защищал клетки лучше исходной молекулы: при одной из исследованных концентраций он полностью предотвращал их гибель, тогда как обычная феруловая кислота при большей дозе давала лишь частичную защиту.

Правда, всё это происходило в чашке, а не на людях.

Support your local team

Ультрафиолет запускает в коже окислительный стресс, а тот повреждает ДНК, белки и липиды. Один из главных антиоксидантов кожи — витамин C, ему помогает витамин E. Исследователи взяли 15% L-аскорбиновой кислоты и 1% витамина E. Такая комбинация уже работала заметно лучше отдельных компонентов.

Но смесь быстро окислялась и портилась.

Исследователи перебрали разные антиоксиданты и остановились на феруловой кислоте. В концентрации 0,5% она после месяца при 45 °C сохраняла больше 90% витамина C и весь витамин E.

Отдельный пост про антиоксиданты — вот же он, положили.

То есть сначала феруловая кислота выглядела здесь почти как технический сотрудник: помогает стабилизировать других, но оказалось, что она делает больше.

На коже поросят смесь витаминов C и E давала примерно четырёхкратную защиту от УФ-повреждения. После добавления 0,5% феруловой кислоты защита выросла примерно до восьмикратной. По повреждению ДНК картина была похожей: при совместном применении всех трёх компонентов следов повреждения оставалось намного меньше.

Причём это не выглядело просто как эффект дополнительного солнцезащитного фильтра. Исследователи меняли количество нанесённой смеси, а степень защиты при этом существенно не менялась. Значит, дело, скорее всего, не только в способности феруловой кислоты поглощать УФ, а в её антиоксидантной работе и взаимодействии с витаминами.

Дальше смесь проверили уже на людях: в небольших исследованиях она уменьшала покраснение и количество повреждённых УФ клеток, а также ослабляла воспалительный ответ кожи.

Что по фотостарению?

Ультрафиолет повреждает кожу не только напрямую. После облучения клетки начинают производить больше матриксных металлопротеиназ — ММП-2 и ММП-9. Эти ферменты работают как молекулярные ножницы: расщепляют белки внеклеточного матрикса, в том числе коллаген. Поэтому чем активнее такие «ножницы», тем больше предпосылок для фотостарения.

Феруловая кислота и здесь показала интересный результат. В эксперименте на безволосых мышах её наносили на кожу после облучения UVB — то есть проверяли не способность не пустить ультрафиолет внутрь, а влияние на последствия облучения. Количество ММП-2 снизилось примерно на 37%, а ММП-9 — примерно на 83%.

Стали выяснять, почему так происходит.

Первая версия: кислота мешает клеткам производить ферменты. Но количество мРНК ММП-2 и ММП-9 после УФ росло одинаково и с кислотой, и без неё. На уровне генов она ничего не меняет.

Исследователи проверили другую версию — путь mTOR, который активируется после УФ-облучения. Феруловая кислота действительно его подавляла, но искусственная блокировка этого пути сама по себе не изменила уровень ММП.

Зато сработала третья версия. Если заблокировать протеасому — клеточную систему, которая утилизирует ненужные белки, — феруловая кислота перестаёт снижать количество ММП-2 и ММП-9.

То есть одна из возможных схем выглядит так: она не мешает клетке произвести ферменты, а помогает ей быстрее избавиться от уже готовых.

Осветляет ли она?

Феруловую кислоту часто записывают в осветляющие компоненты, и учёные, конечно, решили это проверить. Меланин собирается из тирозина, и ключевой фермент этого процесса — тирозиназа. Если её затормозить, пигмента станет меньше.

Исследователи сравнили феруловую и кофейную кислоты на клетках мышиной меланомы B16, которые производят меланин даже в чашке. Феруловая кислота снизила количество меланина на 27,4%, кофейная — на 24,4%. Для сравнения, гидрохинон, использованный как эталон, дал 47,6%. То есть эффект у феруловой кислоты был, но до классического мощного осветляющего компонента ей было далеко.

В пробирке картина выглядела намного красивее. На очищенной тирозиназе феруловая кислота подавляла активность фермента на 98,2%, тогда как кофейная — всего на 15,7%. По данным этого эксперимента, молекула может связываться с тирозиназой и мешать ей работать.

Но клетка — не пробирка, а кожа — не клеточная культура.

На людях был, например, такой эксперимент: 20 женщин с фотостарением прошли восемь еженедельных пилингов с 14%-й феруловой кислотой. После курса кожа стала светлее, уменьшилось покраснение и выросла увлажнённость. Но эффект распределялся неравномерно, а через месяц на части участков пигментация уже возвращалась. Кроме того, отдельной плацебо-группы не было, а все участницы использовали SPF 50. Поэтому часть результата могла быть связана просто с защитой от солнца.

Выходит, в производство меланина феруловая кислота вмешиваться умеет, по крайней мере, в клетках и на ферментах.

Мы положили её в две банки

У нас есть сыворотка с витамином C. В составе две стабильные формы витамина C (аскорбил глюкозид и аскорбил пальмитат), токоферил ацетат (форма витамина E) и феруловая кислота. По набору это родственник той самой тройки из опыта на поросятах, но не копия: там брали 15% L-аскорбиновой кислоты. Есть омолаживающая пилинг-сыворотка Peptide Renewal (и Slow Flow в коллабе с The Blueprint). Здесь феруловая кислота работает вместе с молочной кислотой и отшелушивающим пептидом (гексаноил дипептид-3 норлейцин).

В общем, растение придумало феруловую кислоту, чтобы укреплять собственные стенки и переживать солнечный свет. В коже она пошла по другому карьерному треку. Звездой солнцезащиты не стала, мощным отбеливателем — тоже, зато неплохо переквалифицировалась в специалиста по окислительному стрессу.

Наши лучшие посты: 2022 год для производства. Как мы перегрузили производство из‑за нейронки. Интенсив‑регенерация. Что есть, чтобы коже стало плохо. Органика — не значит экологичность. Клонирование растений. УФ для кожи. Гель Thermo‑Intensive и жопа на глагне. Кто живёт у вас на лице. Коллаген. Ботокс.

А если вам интересно, как мы разрабатываем новые средства, или вы хотите с нами пообщаться, то заглядывайте в телеграм‑канал с хрониками нашей уютной лаборатории.