Skin metabolism prediction of selected fragrance cosmetic ingredients

Głównym celem pracy było przeprowadzenie symulacji metabolizmu skórnego dwóch substancji zapachowych sklasyfikowanych przez amerykańską Agencję Żywności i Leków jako alergeny: geraniolu oraz eugenolu. W pracy wykorzystano program MetaSite, który umożliwia przewidywanie przemian I fazy metabolizmu związanych z reakcjami, w których uczestniczą enzymy z grupy cytochromu P450.W części teoretycznej przytoczona została definicja kosmetyków, a także ich podział na podstawowe kategorie; został tu zawarty również podział surowców zapachowych ze względu na ich pochodzenie, a także wyszczególnione zostały najczęściej stosowane w kosmetykach olejki eteryczne, wraz z opisem ich składu chemicznego, działania i zastosowania. Wskazane zostały także te substancje zapachowe zawarte w kosmetykach, które najczęściej powodują kontaktowe reakcje alergiczne. Wyniki przeprowadzonych badań metodą in silico potwierdziły, iż wyselekcjonowane związki stanowią substraty dla skórnych i wątrobowych izoform cytochromów P450. Symulacja wątrobowego metabolizmu I fazy geraniolu za pomocą programu wskazała kierunek przemian metabolicznych związku zgodny z opublikowanymi w literaturze badaniami in vitro. Jednak w przewidywaniach skórnych przemian CYP-zależnych MetaSite nie wygenerował dla żadnego z badanych związków pochodnych epoksydowych ani aldehydowych, które są uważanie za reaktywne skórne metabolity, odpowiedzialne za tworzenie kontaktowych reakcji alergicznych. Wyniki badań wskazują na konieczność weryfikacji danych uzyskanych w badaniach in silico podczas wstępnego opracowywania parametrów metabolizmu nowych cząsteczek związków chemicznych.

The main objective of this thesis is to provide skin metabolism simulation of two contact allergens, namely: geraniol and eugenol, classified by the American Food and Drug Administration – as a Standard Chemical Allergen. Therefore, in this work software MetaSite that enables prediction of CYP-dependent metabolism phase I reactions was used. In the theoretical part of this thesis the definition of cosmetics was quoted and their division into basic categories. Selected essential oils were characterized taking into account their origin, chemical composition and applications. Finally, cosmetic fragrance compounds causing most frequently contact allergic reactions were listed..The results of in silico studies confirmed that the selected compounds are substrates for the skin and liver cytochrome P450 isoforms. Simulation of geraniol hepatic metabolism indicated the similarity in the direction of Ist phase metabolism with in vitro studies. The program failed in the simulation of highly reactive skin metabolites (including epoxides and aldehydes) which are considered to be reactive geraniol and eugenol metabolites, responsible for the formation of contact allergic reactions. Therefore in silico studies needs to be verified by in vitro studied, when applied to the prediction of metabolic parameters of new cosmetic ingredient.