Skin aging, Reducing sugars และ Antioxidants

I Reducing sugars กับ skin aging

Reducing sugar ทำปฏิกิริยาโดยไม่ใช้เอนไซม์กับหมู่อะมิโนอิสระในโปรตีน ทำให้เกิดกระบวนการ browning ในอาหาร และกระบวนการ aging ในโปรตีนที่มีอายุอย่างคอลลาเจนและผลึกเลนส์ในดวงตา

Aging เกิดจากปัจจัยหลายอย่างแต่ที่สำคัญได้แก่

• การเกิด oxidative stress เกี่ยวข้องกับการเกิด reactive oxygen species (ROS) หรือพวกอนุมูลอิสระนั่นเอง (มี 3 ประเภท ได้แก่ superoxide, hydroxyl และ peroxide)

ROS อาจมาจากสภาพแวดล้อมภายนอก (มลภาวะ) หรือจากระบวนการเมตาบอลิซึมในร่างกาย

 Sugar ทำปฏิกิริยากับ ROS ได้ในทันทีและเกิดผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษและไม่เสถียร

ผลของ ROS ก่อให้เกิด เซลส์เป็นพิษ ไม่มีการสร้างพอลิเมอร์โมเลกุลยักษ์ เปลี่ยนแปลงโครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีนทั้งในเซลส์และนอกเซลส์ (คอลลาเจน อิแลสติน)

• การเกิด carbonyl derivatives

เมื่ออายุมากขึ้นร่างกายต่อต้านการเกิดออกซิเดชันได้น้อยลงร่างกายจึงถูกรุกรานจาก oxidative stress ง่ายขึ้น oxidative stress ทำให้เกิดสารประกอบคาร์บอนิล หรือ carbonyl derivatives จากการที่ ROS เข้าทำปฏิกิริยาที่ซับซ้อนมากและยังไม่กระจ่างชัด

Carbonyl derivatives ที่เกิดขึ้นเป็นโมเลกุลเล็ก ๆ แต่ว่องไวต่อปฏิกิริยาเคมีมากจัดเป็น ROS เช่นกัน และถือเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้ aging process ดำเนินต่อไปอย่างไม่รู้จบ และขยายวงกว้างออกไป

Carbonyl derivatives ที่ว่องไวทำให้เกิด co-protein (โปรตีนที่มีหมู่คาร์บอนิล) จากการเข้ารวมตัวกับ structural protein, lipoprotein, enzyme และ DNA ทำให้การทำงานของสิ่งเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไป ขั้นตอนของปฏิกิริยาที่เกิดเรียกรวม ๆ ว่า glycation reaction

Glycation Reaction คือปฏิกิริยาระหว่าง reducing sugar หรือโมเลกุลอื่น ๆ ที่มีหมู่คาร์บอนิลกับหมู่อะมิโนอิสระของโปรตีน ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ผิดปกติ เรียกว่า advanced glycation endproducts  หรือ AGEs ซึ่งเป็นโปรตีนที่โมเลกุลไขว้พันกันไปมา (cross-linked protein)

AGEs เป็นพิษต่อเซลส์อย่างยิ่ง เพราะมันมีพันธะคู่จำนวนมากซึ่งจะเข้าทำปฏิกิริยากับเนื้อเยื่อต่าง ๆ แบบไม่ผันกลับ ทำให้เนื้อเยื่อศูนย์เสียการทำหน้าที่ของมัน

ปฏิกิริยา glycation มี 3 แบบ

• Direct glycation : น้ำตาลเข้าไปโจมตี protein substrate โดยตรง โดยไม่มี intermediate เกิดขึ้น ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาคือ co-proteins และ AGEs
• Glycooxidation : co-protein และ AGEs เกิดผ่านผลิตภัณฑ์ที่น้ำตาลถูกออกซิไดซ์
• Pseudo-glycation หรือ lipid oxidation : co-protein และ AGEs เกิดจาก carbonyl derivative ที่มาจากปฏิกิริยาออกซิไดซ์ polysaturated fatty acid

การเกิดโมเลกุลไขว้พันกัน  ปรากฎการณ์นี้พบในเนื้อเยื่อที่มีอายุ เกิดการเกี่ยวพันของสายโซ่โมเลกุลยักษ์ในโปรตีนหรือดีเอ็นเอ ก่อให้เกิดความผิดปกติ

Carbonyl derivatives   จะมีส่วนเกี่ยวข้องกับการเกิดการไขว้พันของโปรตีนโดยการเกิดปฏิกิริยาเช่น ปฏิกิริยาระหว่างแอลดีไฮด์ ซึ่งเป็นพิษหรือ co-protein กับส่วนของไลซีนในโปรตีนปกติ นำไปสู่ชราภาพ

ผิวชรา

ผิวหนังเหี่ยวย่นเพราะเกิดความเสียหายขึ้นกับโปรตีนและดีเอ็นเอ ซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและกายภาพ หรือจากผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษ เช่น co-protein และ cross-linked macromolecule ดังที่กล่าวข้างต้น ซึ่งเป็นการเกิดแบบไม่ผันกลับ ทำให้ผิวหนังกระดำกระด่าง มีจุดสีต่าง ๆ เทา เหลือง แดง เป็นต้น หลอดเลือดโป่ง และผิวบางลง

II Antioxidation

สารต่อต้านออกซิเดชัน (antioxidant) ช่วยชลอความชราด้วยการเข้าไประงับการทำงานของ ROS, carbonyl derivative ที่ว่องไว, AGEs และป้องกันไม่ให้โมเลกุลยักษ์เกิดการไขว้พันกัน

สารต่อต้านออกซิเดชันมีความสามารถรับอิเล็กตรอนได้ดีและเมื่อรับแล้วยังเสถียรอยู่ได้ระยะหนึ่ง จึงช่วยระงับปฏิกิริยาลูกโซ่ของสารอนุมูลอิสระ หรือ ROS หรือ carbonyl derivatives และ AGEs ได้ดี ผลิตภัณฑ์ที่ได้ไม่เป็นพิษแก่ร่างกาย สารต่อต้านออกซเดชั่นอาจมีอยู่แล้วในร่างกาย หรือรับประทานเสริมเข้าไป เช่น ผิวหนังมีไวตามินอี (tocopheral) อยู่แล้ว มันรับอิเล็กตรอนจาก ROS หรือ carbonyl derivatives แล้วมีเวลาอยู่ระยะหนึ่งก่อนที่มันจะรับอิเล็กตรอนจากอากาศเพื่อทำให้มันมีอิเล็กตรอนคู่และเสถียร และกลับไปทำหน้าที่เป็นสารต่อต้านออกซิเดชันในผิวหนังต่อไปได้อีก

มีนักโภชนาการที่เชื่อว่าสารต่อต้านออกซิเดชันในอาหารเสริมทำหน้าที่แตกต่างกันจึงมีการใช้สารเหล่านี้แบบรวบ ๆ เช่น

• Green tea extract ให้ epigallocatechin ซึ่งเป็น polyphenol
• Beta carotene
• Vitamin C
• Vitamin E
• N-acetyl cysteine -กรดอะมิโนช่วยร่างกายในการสังเคราะห์ glutathione ซึ่งเป็น antioxidant ที่สำคัญสุด ๆ ในการป้องกันตับและร่างกายเมื่อได้รับสารเคมีที่เป็นพิษ
• Ginkgo biloba extract
• Berry extract
• Grape seed extract
• เกลือแร่ selenium ช่วยเสริมระบบภูมิคุ้มกันการทำงานของหัวใจ ต่อมไทรอยด์และตับ เป็นองค์ประกอบของ glutathione peroxidase ซึ่งเป็นหนึ่งในเอนไซม์ที่ช่วยในเรื่องการลดพิษ (detoxification)