In silico skin metabolism simulation of selected organic UV filters

Promieniowanie ultrafioletowe jest przyczyną wielu negatywnych zjawisk zachodzących w naszej skórze. Poprzez uszkodzenia DNA, wytwarzanie wolnych rodników, stres oksydacyjny, wywoływanie miejscowej immunosupresji skóry oraz oparzeń słonecznych powoduje powstawanie zmian przednowotworowych a w konsekwencji nowotwory: raka kolczystokomórkowego, podstawnokomórkowego i czerniaka. Promieniowanie nadfioletowe jest również głównym czynnikiem egzogennym powodującym starzenie się skóry (fotostarzenie) charakteryzujące się nadmiernym rogowaceniem oraz wysuszeniem skóry, degradacją włókien kolagenu i elastyny, występowaniem głębokich zmarszczek i bruzd oraz hiper- i hipopigmentacją. Niepożądane skutki działania promieni UV zaobserwować można szczególnie u osób korzystających z kąpieli słonecznych i/lub solariów bez zastosowania odpowiednich filtrów UV. Kosmetyki z filtrami organicznymi po zastosowaniu na skórę przechodzą w niej szereg przemian metabolicznych zanim zostaną usunięte z organizmu. Ksenobiotyki ulegają biotransformacji do związków o mniejszej lipofilowości (łatwiej rozpuszczalnych w wodzie), a tym samym szybciej usuwanych z ustroju.Celem pracy była symulacja metabolizmu skórnego wybranych organicznych filtrów UV za pomocą programu MetaSite firmy Molecular Discovery Ltd. Do badań wybrano 10 związków będących pochodnymi kwasu benzoesowego lub kwasu cynamonowego bądź też związki zawierające grupy ketonowe.Wyniki badań wskazały, że większość wyselekcjonowanych związków potencjalnie stanowi substrat dla enzymów z grupy cytochromów P450. Wszystkie wygenerowane przez program metabolity wybranych filtrów organicznych charakteryzowały się niższą lipofilowością niż związki wyjściowe, co jest zgodne z jedną z podstawowych zasad biotransformacji ksenobiotyków.

Ultra Violet Radiation causes many negative consequences to the human skin. Through DNA damage, generation of free radicals, oxidative stress, induction of local immunosuppression of the skin and sunburn, it causes premalignant conditions and consequently cancer: squamous cell carcinoma, basal cell carcinoma and melanoma. Ultraviolet is also a major exogenous factor that causes skin aging (photoaging) characterized by hyperkeratosis and dryness of the skin, degradation of collagen and elastin, deep lines, wrinkles and hyper- or hypopigmentation. The adverse effects of UV rays can be observed especially in people using sun bath and/or sun beds, particularly without appropriate UV filters.After application of cosmetics containing organic filters on the skin, the ingredients undergoes metabolic changes. Xenobiotics are biotransformed into compounds usually characterized as lower lipophilicity (are more soluble in water), thus more quickly eliminated from the organism.The purpose of this study was to simulate the skin metabolism of selected organic UV filters using MetaSite program (Molecular Discovery Ltd.). The study was conducted at 10 organic filters from 3 chemical groups: benzoic acid derivatives, cinnamic acid derivatives and compounds containing ketone group.The study’s results indicated that most of selected compound can be potentially substrates for CYP450 skin enzymes. All predicted metabolites of selected organic filters can be characterized by a lower lipophilicity than the starting compounds. This corresponds to the basic principles of the biotransformation of xenobiotics.