Cutaneous metabolism of selected compounds used in anti-aging preparations with the use of in silico methods.

Każda substancja wchodząca w interakcję z organizmem żywym podlega szeregowi przekształceń zaliczanych do przemian metabolicznych. Głównym miejscem tych przemian w organizmie ludzkim jest wątroba, jednak procesy te zachodzić mogą także w m. in. skórze, co ma szczególne znaczenie w przypadku substancji stosowanych na skórę, między innymi składników preparatów kosmetycznych.Ksenobiotyki wchodzą w kontakt ze skórą i są metabolizowane przez szereg enzymów do związków charakteryzujących się zazwyczaj mniejszą lipofilowością, dzięki czemu wykazują lepszą rozpuszczalność w wodzie, co ułatwia ich wydalenie z organizmu. Najważniejszą grupę enzymów zaangażowanych w procesy metabolizmu stanowią cytochromy P450. Celem niniejszej pracy była symulacja metabolizmu skórnego oraz wątrobowego wybranych przedstawicieli α- i β- hydroksykwasów posiadających lipofilowy układ pierścienia aromatycznego, której dokonano metodą in silico za pomocą programu MetaSite, uwzględniającego trójwymiarową strukturę cytochromu oraz substratu. Program ten przewiduje przemiany cząsteczek zachodzące wyłącznie pod wpływem poszczególnych izoform cytochromu P450. Symulację przeprowadzono w celu określenia prawdopodobieństwa przekształcenia cząsteczek hydroksykwasów oraz wyznaczenia struktur ich hipotetycznych metabolitów. Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, iż wybrani przedstawiciele hydroksykwasów posiadający w swojej cząsteczce ugrupowanie aromatyczne stanowią substrat dla izoform cytochromów P450. Należy się zatem spodziewać, że podlegają one metabolizmowi skórnemu. Wszystkie sugerowane przez program struktury metabolitów wykazywały niższą lipofilowość od związków wyjściowych, co zgodne jest z podstawowymi zasadami metabolizmu.

Every substance which interacts with a living organism is subject to a number of transformations classified as metabolism. The main location of these processes in the human body is the liver, but they can also occur in other organs, i.e. in the skin. This fact is especially important in the case of substances topically applied on the skin, including ingredients of cosmetics. Xenobiotics come into contact with the skin and are metabolized by a series of enzymes to compounds generally characterized by a lower lipophilicity, so they usually show better solubility in water. This, in turn, facilitates their removal from the body. The most important group of enzymes involved in metabolic processes are cytochromes P450.The purpose of this study was to simulate the skin and liver metabolism of selected representatives α- and β-hydroxy acids possessing lipophilic aromatic ring moiety. The study was conducted with the use of in silico method, namely MetaSite program. The program takes into account the three-dimensional structure of cytochrome and substrate. This program simulates the transformation of xenobiotics considering their interaction with various cytochrome P450 isoforms. The simulation was carried out to determine the likelihood of conversion of hydroxy acids molecules and to determine the structures of their hypothetical metabolites.The results of this study indicate that the selected agents of hydroxy acids having an aromatic group in its molecule might be considered as a substrate for cytochrome P450 isoforms. They should be expected to be subject to skin metabolism. All metabolite structures suggested by the program showed lower lipophilicity than the the starting compounds, which is consistent with the basic principles of metabolism.