Study of the influence of fractional photothermolysis and biorevitalization on skin rejuvenation in middle aged women

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Спрос пациентов на процедуры по улучшению внешнего вида и омоложению кожи остаётся традиционно высоким. Для этого существует множество методов с разным принципом действия, зачастую агрессивные с длительным периодом реабилитации.

В литературных источниках можно встретить работы, предлагающие объективную оценку результатов различных воздействий на кожу с целью омоложения. Так, например, P.A. Deglesne и соавт. [1] оценивали препараты для биоревитализации с разной концентрацией гиалуроновой кислоты. Авторы обрабатывали фибробласты человека разными препаратами in vitro и оценивали жизнеспособность фибробластов и их способность синтезировать коллаген и эластин. В работе установлено, что препараты-биоревитализанты могут, по крайней мере in vitro, эффективно модулировать фибробласты кожи человека. К подобным выводам пришли A. Palmieri и соавт. [2], которые также изучали действие препаратов гиалуроновой кислоты различной концентрации на фибробласты. Обоснована экспрессия трансформирующего фактора роста-β (transforming growth factor-β, TGF-β) после различных неинвазивных методов омоложения лица и показано, что лазерное воздействие положительно влияет на омоложение кожи через активацию фибробластов [3]. L. Hong с соавт. [4], оценивая влияние препарата гиалуроновой кислоты на процессы ранозаживления, отметили усиление секреции фактора роста эндотелия сосудов (vascular endothelial growth factor, VEGF) и снижение экспрессии TGF-β1 на ранней стадии, что уменьшало воспаление раны, улучшало регенерацию кожи и снижало риски образования рубцов. Исследование функции фибробластов человека in vitro на предмет экспрессии генов, кодирующих деградационные и синтезирующие белки, такие как металлопротеиназы (ММР-2, ММР-3), гиалуронсинтаза, десмоплакин и др., продемонстрировало усиление экспрессии некоторых генов, участвующих в деградации и организации внеклеточного матрикса, вследствие применения препарата гиалуроновой кислоты, при этом изменения зависели от времени, прошедшего после воздействия, которое было различным для деградирующих и синтезирующих белков [5].

Цели исследования ― сравнить методы работы с качеством кожи по уровню эффективности и безопасности; выяснить механизмы действия при различных методах (биоревитализация и фракционный фототермолиз посредством эрбиевого лазера).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Выполнено одноцентровое проспективное нерандомизированное исследование.

Критерии соответствия

Критерии включения: наличие возрастных изменений кожи; возрастной интервал 40–55 лет; добровольное желание участвовать в исследовании; подписанное информированное согласие с планом обследования и методом коррекции возрастных изменений кожи.

Критерии невключения: нежелание пациента принимать участие в исследовании; наличие сопутствующих соматических, а также инфекционных заболеваний в стадии декомпенсации; онкологические заболевания; беременность; период лактации.

Критерии исключения: добровольное желание пациента завершить участие в исследовании.

Условия проведения

Исследования проводились на кафедре дерматовенерологии ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Челябинск.

Описание медицинского вмешательства

Пациенты (все женщины) были разделены на две группы по 20 человек в каждой.

Участники первой группы получили процедуру биоревитализации препаратом, содержащим гиалуроновую кислоту и трегалозу (группа «Биоревитализация»). Пациенты второй группы получили процедуру фракционного фототермолиза посредством эрбиевого лазера (группа «Лазер»). Процедуры проводились однократно под местной анестезией: обрабатывалась кожа лица и правой заушной области, откуда до процедуры и по прошествии 1,5–2 мес брали фрагмент кожи методом punch-биопсии.

Иммуногистохимическим методом с помощью наборов мышиных или кроличьих моноклональных антител всем пациентам определяли объёмную плотность коллагенов I и III типов, ламинина дермы и эпидермиса, факторов роста (VEGF ― фактор роста эндотелия сосудов; FGF ― фактор роста фибробластов; TGF ― трансформирующий фактор роста; IGF ― инсулиноподобный фактор роста) в дерме и эпидермисе, интерлейкинов (interleukin, IL) 4 и 1α в дерме и эпидермисе.

Этическая экспертиза

Исследование одобрено этическим комитетом ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России (выписка из протокола заседания этического комитета № 4 от 17.05.2019).

Статистический анализ

Результаты обрабатывали с помощью компьютерной программы Statistika 19. Использованы непараметрические методы, т.к. распределение выборки, согласно критерию Колмогорова–Смирнова, не было симметричным.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

В исследовании приняли участие женщины (n=40); средний возраст 51 год.

Основные результаты исследования

В группе «Биоревитализация» при оценке уровня коллагена I и III типов выяснилось, что средняя объёмная плотность (об%) коллагена I типа увеличилась с 28,7 до 39,0 об%, что составило 26%; средняя объёмная плотность коллагена III типа увеличилась с 17,6 до 46,1 об%, что составило порядка 38%. Изменения содержания коллагенов I и III типов были статистически значимы (р <0,01). Содержание коллагена I и III типов имеет сильную положительную корреляционную связь с количеством сосудистого фактора роста (VEGF), который также после процедуры биоревитализации увеличился в среднем до 1,82 об% (значение этого фактора до процедуры составляло 0,52 об%), хотя изменение в группе было статистически незначимо.

С сосудистым фактором роста (VEGF) также сильно и положительно коррелирует содержание основного белка базальной мембраны ― ламинина. Его значение статистически значимо увеличилось с 0,96 до 2,19 об% (р <0,05). Кроме того, содержание коллагена I типа имеет сильную положительную корреляционную связь с таким показателем, как фибробластный фактор роста (FGF), который также значительно увеличивался после биоревитализации (с 0,24 до 0,59 об%).

Уровень коллагена I типа имеет сильную положительную корреляционную связь с трансформирующим фактором роста (TGF), количество которого, так же как и количество коллагена I типа, после процедуры биоревитализации увеличилось до 36,9 об% в эпидермисе и до 1,99 об% в дерме (первоначальные показатели составили 19,6 и 1,09 об% соответственно), при этом увеличение этого показателя в эпидермисе было статистически значимым.

При оценке инсулиноподобного фактора роста (IGF) отмечено увеличение его объёмной плотности после процедуры биоревитализации с 2,01 до 3,36 об% в эпидермисе, а вот в дерме, напротив, IGF снизился до 0,16 об% после процедуры по сравнению с первоначальным значением 0,3 об%. Отметим, что уровень IGF в дерме сильно и положительно коррелирует с таким фактором, как TGF эпидермиса. Все результаты представлены в табл. 1, 2.

 

Таблица 1. Изменения гистологических показателей кожи до и после процедуры биоревитализации

Table 1. Changes in histological parameters of the skin before and after the biorevitalization procedure

Показатель	Статистические показатели	Объёмная плотность показателя, об%		р
		до процедуры	после процедуры
Коллаген I типа	Медиана	28,7	39,1	<0,01
	Мода	25,3	38,6
	25/75-й процентили	23,5/28,8	38,6/40,7
Коллаген III типа	Медиана	17,7	46,1	<0,01
	Мода	32,2	45,1
	25/75-й процентили	27,9/38,1	45,1/47,8
VEGF дермы	Медиана	0,52	1,82	–
	Мода	1,34	1,51
	25/75-й процентили	0,91/2,05	1,59/1,99
Ламинин дермы	Медиана	0,96	2,19	<0,05
	Мода	1,97	2,07
	25/75-й процентили	1,6/3,11	2,07/2,43
FGF дермы	Медиана	0,24	0,59	<0,01
	Мода	0,47	0,51
	25/75-й процентили	0,33/0,56	0,51/0,63
TGF эпидермиса	Медиана	19,6	36,9	<0,01
	Мода	37,1	34,2
	25/75-й процентили	32,1/41,4	34,2/41,7
TGF дермы	Медиана	1,09	1,99	–
	Мода	3,32	3,9
	25/75-й процентили	2,3/5,57	3,9/6,22
IGF эпидермиса	Медиана	2,01	3,36	<0,01
	Мода	3,96	5,35
	25/75-й процентили	3,21/4,75	5,33/6,36
IGF дермы	Медиана	0,33	0,16	–
	Мода	1,7	1,52
	25/75-й процентили	1,15/2,16	1,52/1,93

 

Таблица 2. Корреляционные связи между показателями в группе «Биоревитализация»

Table 2. Correlations between indicators in the “Biorevitalization” group

Показатели, между которыми есть сильная положительная связь	р
Коллаген I типа ― VEGF дермы	<0,01
Коллаген III типа ― VEGF дермы	<0,05
VEGF дермы ― Ламинин	<0,05
Коллаген I типа ― FGF дермы	<0,01
Коллаген I типа ― TGF эпидермиса	<0,05
Коллаген I типа ― TGF дермы	<0,05
IGF дермы ― TGF эпидермиса	<0,05

 

В группе «Лазер» обнаружены сильные положительные корреляционные связи между показателями структуры кожи и факторами воспаления, такими как коллаген I типа и IL-4 дермы; ламинин и IL-1α эпидермиса, TGF эпидермиса, коллаген III типа и TGF дермы. Все эти показатели увеличивались: средняя объёмная плотность коллагена I типа ― с 25,3 до 27,8 об%, коллагена III типа ― с 17,7 до 25,5 об%, IL-1α дермы ― с 2,08 до 3,42 об%, IL-4 дермы ― с 0,64 до 0,71 об%, ламинина ― с 0,96 до 1,37 об%, TGF эпидермиса ― с 19,6 до 25,6 об%, TGF дермы ― с 1,09 до 1,21 об%.

Сильные корреляционные связи определялись и между структурными показателями, подобными в группе «Биоревитализация», но в меньшем количестве. Так сильно (со знаком «+») коррелирует содержание ламинина и инсулиноподобного фактора роста (IGF дермы): значения ламинина выросли с 0,96 до 1,37 об%, IGF дермы ― с 0,3 до 0,67 об%. Значения и статистическая значимость изменений этих показателей представлены в табл. 3, 4.

 

Таблица 3. Изменение показателей кожи до и после лазерного воздействия

Table 3. Changes in skin parameters before and after laser exposure

Показатель	Статистические показатели	Объёмная плотность показателя, об%		р
		до процедуры	после процедуры
Коллаген I типа	Медиана	25,3	27,8	–
	Мода	28,7	15,8
	25/75-й процентили	23,5/28,8	18,6/30,7
Коллаген III типа	Медиана	17,7	25,5	<0,05
	Мода	32,2	30,2
	25/75-й процентили	27,9/38,1	19,9/44,2
IL-1α дермы	Медиана	2,08	3,42	<0,05
	Мода	1,05	1,65
	25/75-й процентили	2,05/3,02	2,57/4,26
Ламинин дермы	Медиана	0,96	1,37	<0,05
	Мода	1,97	2,83
	25/75-й процентили	1,6/3,11	2,14/3,43
TGF эпидермиса	Медиана	19,6	25,6	<0,01
	Мода	37,1	37,7
	25/75-й процентили	32,1/41,4	34,2/41,7
TGF дермы	Медиана	1,09	1,21	<0,05
	Мода	3,32	4,42
	25/75-й процентили	2,3/5,57	3,9/6,22
IGF дермы	Медиана	0,3	0,67	<0,01
	Мода	1,7	1,58
	25/75-й процентили	1,15/2,16	1,0/1,82
IL-4 дермы	Медиана	0,64	0,71	<0,01
	Мода	0,84	0,93
	25/75-й процентили	0,64/0,97	0,73/1,04

 

Таблица 4. Корреляционные связи между показателями в группе «Лазер»

Table 4. Correlations between indicators in the Laser group

Показатели, между которыми есть сильная положительная связь	р
Коллаген I типа ― IL-4 дермы	<0,01
Коллаген III типа ― TGF дермы	<0,01
Ламинин ― IL-1α эпидермиса	<0,01
Ламинин ― TGF эпидермиса	<0,01
Ламинин ― IGF дермы	<0,01

 

ОБСУЖДЕНИЕ

При оценке изменений иммуногистохимических показателей структуры и качества кожи обнаружены значительные изменения количества коллагенов I и III типов, ламинина в сторону увеличения в обеих группах, что способствует уплотнению кожи, увеличению её упругости, улучшению её качества и внешнего вида в результате воздействия как биоревитализанта, так и фракционного фототермолиза. Однако при оценке корреляционных связей было установлено, что эти изменения в разных группах зависят от разных условий. Так, в группе «Биоревитализация» увеличение коллагенов I и III типов, ламинина дермы тесно связано с факторами роста, которые стимулируют митотическую активность клеток-предшественников фибробластов (FGF), эпидермальных клеток (TGF), клеток микрососудистого русла (VEGF). Поскольку между этими показателями связи сильные и положительные, можно сделать вывод, что улучшение качества кожи после процедуры биоревитализации идёт через стимулирующие механизмы образования новых клеток, синтеза нового коллагена, улучшения микроциркуляции, а следовательно, трофики кожи, что способствует её омоложению.

В группе «Лазер» мы также наблюдали увеличение коллагена I типа и ламинина дермы, но положительная корреляционная связь у этих показателей была не с факторами роста, а с показателями местного иммунного ответа. Проведение процедуры лазерного воздействия предполагает повреждение клеток эпидермиса, их вапоризацию и разрушение, что ведёт к естественной реакции организма ― воспалительному ответу (альтерации).

В эпидермисе после процедуры фракционного фототермолиза был значительно увеличен один из важных провоспалительных цитокинов ― IL-1α, который активирует нейтрофилы, Т- и В-лимфоциты, стимулирует синтез белков острой фазы, некоторых цитокинов (IL-2, IL-3, IL-6, TNF-α), а также IL-4, который, напротив, ограничивает синтез макрофагами IL-1α, образование высокоактивных метаболитов кислорода, азота.

Кроме интерлейкинов, в коже наблюдалось увеличение трансформирующего фактора роста (TGF). Помимо митогенной функции и функции стимуляции пролиферации, клеточной дифференцировки, TGF участвует в регуляции иммунного ответа и в целом уменьшает воспалительную реакцию через множество механизмов. По нашим данным, наблюдается положительная корреляционная связь коллагена III типа и TGF дермы, что совпадает с данными M. El-Domyati и соавт. [3], которые показали увеличение экспрессии TGF через 3 мес после воздействия эрбиевого лазера и так же отметили положительную корреляционную связь с вновь синтезированным коллагеном, на основании чего были сделаны выводы, что лазерное воздействие может положительно влиять на омоложение кожи через активацию фибробластов.

Результаты исследования изменений в коже после лазерного воздействия позволяют предположить, что уплотнение кожи, усиление дермо-эпидермального соединения происходит в результате активации регенераторных свойств кожи после термического повреждения, которое в свою очередь всегда сопровождается реакцией воспаления и тесно связано с процессами регенерации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Учитывая полученные данные, можно предположить, что обе процедуры (биоревитализация и фракционный фототермолиз посредством эрбиевого лазера) способствуют улучшению качества кожи, но через разные механизмы.

Лазерное воздействие является более агрессивной процедурой, и постпроцедурные мероприятия после лазерного воздействия должны быть акцентированы на снижение воспалительной реакции, антисептической обработке и назначении регенераторных препаратов.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при подготовке статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: Ю.В. Кудревич ― концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материалов, анализ полученных данных, написание текста; Е.К. Кузнецова ― концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материалов, анализ полученных данных; О.Р. Зиганшин ― концепция и дизайн исследования, редактирование текста, Т.А. Заяц ― сбор и обработка материалов, анализ полученных данных.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. This work was not supported by any external sources of funding.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Authors’ contribution. The authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis of literature, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work. Yu.V. Kudrevich ― concept and design of research, collection and processing of materials, analysis of the received data, writing of the text; E.K. Kuznetsova ― concept and design of research, collection and processing of materials, analysis of the received data; O.R. Ziganshin ― concept and design of research, text editing, T.A. Zayatc ― collection and processing of materials, analysis of the received data.

About the authors

Yuliya V. Kudrevich

South-Ural State Medical University

Author for correspondence.
Email: cyton@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8867-0775
SPIN-code: 2021-3627

MD, Cand. Sci. (Med.); Associate Professor

Russian Federation, Chelyabinsk

Evgeniya K. Kuznetsova

Orenburg State Medical University

Email: estroukova@ya.ru
ORCID iD: 0000-0001-8670-2828
SPIN-code: 3354-3382

MD, Cand. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Orenburg

Oleg R. Ziganshin

South-Ural State Medical University

Email: ziganshin_oleg@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8480-1427
SPIN-code: 5339-2533

MD, Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, Chelyabinsk

Tatiana A. Zayatc

South-Ural State Medical University

Email: 90583399@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9283-930X
SPIN-code: 8991-1500
Russian Federation, Chelyabinsk

References

Supplementary files