SUMMARY:
Tyrosinase is an enzyme that plays an important role in the formation of melanin, a pigment found in most organisms. The role of melanin is to protect the skin from ultraviolet (UV) damage by absorbing UV sunlight and removing reactive oxygen species (ROS). Various dermatological disorders result in the accumulation of an excessive level of epidermal pigmentation, resulting in dark skin (melasma). The inhibition of tyrosinase activity is key to preventing melasma and pigmentation disorders. The management of melasma is challenging and requires a long-term treatment plan. In addition to avoidance of aggravating factors like oral pills and ultraviolet exposure, topical therapy has remained the mainstay of treatment. Multiple options for topical treatment are available, of which hydroquinone (HQ) is the most commonly prescribed agent. Besides HQ, other topical agents for which varying degrees of evidence for clinical efficacy exist include arbutin, azelaic acid, kojic acid, retinoids, plants extracts… Combination therapy is the preferred mode of treatment for the synergism and reduction of untoward effects. Prolonged HQ usage may lead to untoward effects like depigmentation and exogenous ochronosis. The search for safer alternatives has given rise to the development of many newer agents, several of them from natural sources. Well-designed controlled clinical trials are needed to clarify their role in the routine management of melasma.
Key words : Melasma, Tyrosinase inhibitors, plants extracts, synthetic organic compounds, Legend Pearl Melasma Cream, SAM melasma cream
Từ khóa: Nám da, ức chế men tyrosinase, dịch chiết dược liệu, hợp chất tổng hợp hữu cơ, kem trị nám Legend Pearl, SAM melasma cream
1. Giới thiệu
Melanin là một trong những sắc tố phân bố rộng rãi, được tìm thấy trong vi khuẩn, nấm, động vật. Melanin là một polymer có cấu trúc phức tạp. Polymer được xem là hợp chất hóa học được hình thành từ rất nhiều monomer, tạo ra màu sắc khác nhau từ màu vàng đến đen. Màu da, màu tóc được xác định bởi mức độ và sự phân bố sắc tố melanin. Melanin được tiết ra bởi tế bào hắc sắc tố melanocyte phân bố trong lớp đáy biểu bì của da. Như vậy việc tăng sắc tố melanin dẫn đến làn da sẫm màu hơn.
Vai trò của melanin là bảo vệ da khỏi tia cực tím bằng cách hấp thụ các tia cực tím và loại bỏ gốc tự do (ROS). Các rối loạn da khác nhau dẫn đến sự tích tụ quá mức sắc tố da. Melanin được hình thành thông qua một loạt các phản ứng oxy hóa liên quan đến amino acid tyrosin với sự xúc tác của enzym Tyrosinase.
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều các sản phẩm mỹ phẩm, dược phẩm có tác dụng trị nám chứa các hoạt chất có khả năng ức chế tysosinase. Ngoài ra, trong công nghiệp sản xuất thực phẩm, để hạn chế sự nám vỏ rau củ quả trong quá trình bảo quản người ta cũng sử dụng các chất ức chế tyrosinase. Từ lâu, đã biết đến Hydroquinon tác dụng điều trị nám da rất mạnh, tuy nhiên nếu sử dụng dài ngày, không theo chỉ định của bác sỹ có thể gây ra nhiều tác dụng phụ nguy hiểm như sạm da vĩnh viễn, nhiễm khuẩn da… Do đó thúc đẩy nhiều nghiên cứu để phát hiện ra nhiều chất ức chế tyrosinase gồm các hoạt chất từ thiên nhiên, bán tổng hợp được sử dụng thay thế Hydroquinon cho hiệu quả như mong đợi, an toàn, ít gây tác dụng không mong muốn. Sau đây là thông tin về một số hoạt chất có tác dụng ức chế enzym tyrosinase trong điều trị nám.
2. Một số hợp chất tổng hợp hóa học có khả năng ức chế enzym tyrosinase
2.1. Hydroquinon (HQ)
Hydroquinon là một phenol dihydric với 2 dẫn xuất quan trọng: Monobenzyl và monomethyl ether hydroquinone.
HQ ức chế cạnh tranh tổng hợp melanin bằng cách ức chế các nhóm sulhydryl và hoạt động như 1 chất nền cho tyrosinase. Melanosome và melanocyte bị phá hủy bởi các gốc tự do semiquinone tạo ra trong phản ứng trên.
Nồng độ sử dụng 2-4% (nồng độ quá cao có thể gây kích ứng da). Kết hợp với Tretinoid (0,05-0,1%) và steroid (0,1% dexamethazone hoặc 1% hydrocortisone acetat). Gần đây, có sự kết hợp với 0,01% đã được sử dụng cho hiệu quả vượt trội mà không có tác dụng phụ.
Tác dụng phụ ngoại ý: tăng sắc tố da ngoại sinh, đục thủy tinh thể, giảm độ đàn hồi của da, làm chậm lành vết thương, tạo mùi khó chịu. Rối loạn sắc tố da xám đen là tác dụng phụ thường gặp khi dùng HQ ở nồng độ cao > 4% và dùng kéo dài gây sạm da vĩnh viễn. HQ có thể gây tổn thương ADN (đã được chứng minh trong mô hình chuột). Có thể gây ung thư gây lo ngại cho người sử dụng. Nhưng các nghiên cứu này dựa trên liều uống và qua đường uống, vẫn chưa có nghiên cứu lâm sàng hoặc trường hợp ung thư da liên quan đến sử dụng tại chỗ. Tuy nhiên, do tác dụng phụ và độ an toàn, HQ không được sử dụng như một thành phần của mỹ phẩm để điều trị nám da (sử dụng cần có chỉ định của bác sỹ).
2.2. Mequinol
Tên khoa học: 4-hydroxyanisole, hydroquinone monomethyl ether, là một dẫn xuất của HQ.
Cơ chế hoạt động không rõ ràng. Đóng vai trò như một chất nền cho tyrosinase, do đó ức chế sự hình thành của tiền chất melanin.
Kết hợp 2 % mequinon, 0,01% tretinoin cho hiệu quả tốt trong điều trị tàn nhang do tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Tuy nhiên, gây tác dụng phụ: hồng ban, ngứa, hoại tử, kích ứng da.
Khi kết hợp với kem chống nắng làm giảm tần suất xuất hiện tác dụng phụ.
2.3. N-acetyl-4-S-cysteaminylphenol
NCAP là một chất phenolic ức chế hoạt tính của tyrosinase bằng cách hoạt động như một chất thay thế. Nó ổn định hơn và ít gây kích ứng hơn so với HQ. Tác dụng làm mờ nám xuất hiện sau 2-4 tuần. Các nghiên cứu khác sử dụng 4% NCAP đã thấy cải thiện rõ rệt ở bệnh nhân bị nám da.
Như vậy, ta thấy các hoạt chất tổng hợp hóa học trên có tác dụng trị nám nhất định. Tuy nhiên việc sử dụng chúng cần hết sức thận trọng để giảm thiểu tác dụng không mong muốn và cần có sự chỉ định của bác sỹ.
Khoa học ngày càng phát triển, con người hướng đến nghiên cứu các hoạt chất có nguồn gốc từ thiên nhiên có khả năng ức chế tyrosinase, đem lại hiệu quả trị nám cao nhưng lại an toàn cho người sử dụng.
3. Các hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên có khả năng ức chế tyrosinase
3.1. Acid Kojic (5-hydroxy-2 hydroxymethyl-4-pyrone)
Acid Kojic (KA) là một sản phẩm được thu nhận từ các loài nấm ưa nước có nguồn gốc từ một số loài Acetobacter, Aspergillus và Penicillium.
Nó làm giảm sự tăng sắc tố bằng cách ức chế sản xuất tyrosinase tự do và cũng là một chất chống oxy hoá mạnh [8]. Kojic acid (KA) được sử dụng ở nồng độ dao động từ 1% đến 4%.
Chưa có nghiên cứu nào so sánh KA với các phương pháp điều trị khác. Tuy nhiên, vì cả KA và HQ đều là các chất ức chế tyrosinase, khi kết hợp KA và HQ cho hiệu quả tốt hơn như đã trình bày trong nghiên cứu của Lim JT, trong đó 2% acid kojic trong gel chứa 10% glycolic acid và 2% hydroquinone được so sánh với cùng một điều kiện nhưng không có acid kojic [ 9]. Như vậy, với người không đáp ứng với HQ có thể được điều trị thay thế bằng Kojic Acid.
3.2. Arbutin
Arbutin là một trong những chất được làm sáng da và giảm làm sắc tố. Arbutin là chất dẫn xuất D-glucopyranoside hydroquinone, là một hợp chất có nguồn gốc thực vật tự nhiên được tìm thấy trong các lá khô của một số loài thực vật khác nhau, bao gồm gai dầu (Arctostaphylos uva-ursi), blueberry, cranberry, và cây lê.
Một số nghiên cứu chỉ ra rằng Arbutin, ức chế hoạt động tyrosinase cả cạnh tranh nhưng ở nồng độ không gây độc tế bào một cách phụ thuộc liều trong melanocytes nuôi. [10] Nó cũng ức chế melanosome trưởng thành và ít gây độc tế bào melanocytes đến hơn hydroquinone. Mặc dù, nồng độ cao hơn có thể hiệu quả hơn, nhưng lại có nguy cơ cao hơn gây ra tăng sắc tố da.
Arbutin làm sáng da và độ an toàn cao hơn so với hydroquinone [11].
3.3. Acid Azelaic
Axit Azelaic (acid 1,7-heptanedicarboxyilic, AZA) là chuỗi acid dicarboxylic bão hòa có nguồn gốc từ vi nấm Pityrosporum ovale.
AZA có tác động một cách có chọn lọc đến cơ chế của các tế bào bạch cầu, nhưng ít nhất ảnh hưởng đến sắc tố da bình thường, tàn nhang, và lão hóa da. Hợp chất này có thể liên kết các nhóm amino và carboxyl và có thể ngăn ngừa sự tương tác của tyrosine ở vị trí hoạt động của tyrosinase và do đó hoạt động như một chất ức chế cạnh tranh.
Một thử nghiệm lâm sàng, kéo dài 24 tuần với 329 phụ nữ , đã so sánh hiệu quả của một loại kem AZA 20% với một kem HQ 4% trong điều trị sạm da. Các tác giả cho thấy không có sự khác biệt đáng kể giữa các kết quả mà 65% bệnh nhân điều trị AZA được báo cáo là đạt được kết quả tuyệt vời so với ~ 73% bệnh nhân được điều trị HQ. Axit azelaic 20% được dung nạp tốt ở những bệnh nhân được điều trị mà không có phản ứng phụ toàn thân, nhưng một số kích ứng da cục bộ, cảm giác nóng bỏng, ban đỏ, ngứa và ngứa nhẹ đã giảm từ 2 đến 4 tuần sau điều trị.
3.4. Axit Gentinic
Ester metyl của axit gentisic (2,5-dihydroxybenzoic acid, MG) là một dẫn xuất tự nhiên của gốc Gentianas có khả năng ức chế tyrosinase. Tuy nhiên methyl gentisate ít gây độc tế bào và gây đột biến hơn HQ.
3.5. Dịch chiết Sắn dây củ tròn (Pueraria candollei var. Mirifica)
Theo nhiều nghiên cứu cho thấy sắn dây củ tròn có chứa các Phytoestrogens – là các hợp chất có nguồn gốc thực vật có hoạt động sinh học tương đồng với tác dụng của estrogen và được sử dụng như các tác nhân thay thế trong liệu pháp estrogen (Malaivijitnond, 2012).
Phytoestrogens có khả năng chống oxy hóa (Lee và cộng sự, 2012, Liu và cộng sự, 2011), chống tia cực tím gây ra tổn thương da (Kitagawa và cộng sự, 2010; Widyarini, 2006), và ức chế enzym tyrosinase tạo hắc tố da gây nám da (Lin Et al., 2011).
Ngoài ra, thành phần isoflavonoid, một nhóm phụ của phytoestrogens, đã được báo cáo để tăng cường lưu thông mạch máu trong da của phụ nữ sau mãn kinh (Moraes và cộng sự, 2009).
Điều này, làm cho tác dụng điều trị nám da tăng lên đáng kể.
3.6. Aloesin từ dịch chiết Lô hội (Aloe vera L var. Chinensis (Haw) Berger)
Lô hội có chứa Aloesin là hợp chất hydroxymethyl chromone
Nó ức chế cạnh tranh chức năng của tyrosinase bằng cách ức chế hydroxyl của tyrosine tạo DOPA và oxy hóa DOPA tạo dopaquinone. Đối với các tế bào biểu mô tế bào bình thường của con người được điều trị bằng aloesin, cho thấy sự giảm hoạt động tyrosinase phụ thuộc vào liều lượng. Tính chất thân nước của hợp chất này làm giảm sự thâm nhập của aloesin. Do đó, phối hợp điều trị aloesin với arbutin đã được nghiên cứu để đánh giá các hiệu ứng hiệp đồng đối với hoạt động tyrosinase. Cả hai đều tuân theo các cơ chế hoạt động khác nhau, nơi aloesin có sự ức chế không cạnh tranh trong khi arbutin ức chế khả năng cạnh tranh. Thử nghiệm aloesin cho thấy không gây độc tế bào, làm cho nó trở thành một lựa chọn tốt để thay thế cho HQ.
3.7. Dịch chiết tảo biển
Cha và cộng sự đã thực hiện đánh giá ảnh hưởng của 43 chất chiết xuất tảo biển trên tổng hợp melanin và phát hiện ra rằng có có 1 vài chất có hoạt tính ức chế tyrosinase mạnh tương tự như acid kojic mà không gây ra bất kỳ phản ứng phụ nào. Do đó các chiết xuất này có thể được sử dụng như một thành phần trị nám trong mỹ phẩm.
3.8. Flavonoid
Flavonoids là các hợp chất polyphenolic tự nhiên có tính chống viêm, chống oxy hóa. Các flavonoid có nguồn gốc thực vật khác bao gồm catechin kết hợp với acid gallic (từ lá trà xanh), acid ellagic (từ trà xanh, bạch đàn, dâu tây …) và aloesin (từ cây lô hội) có tác dụng ức chế enzym tyrosinase.
Chiết xuất sắn dây củ tròn
Như đã nêu ở trên, dịch chiết sắn dây củ tròn chứa thành phần isoflavonoid.
Chiết xuất Hương phụ (Củ gấu) Cyperus stoloniferus Retz. Cyperaccae
– Một số thử nghiệm nghiên cứu về tác dụng của hương phụ:
+ Theo C.H.Lee và cộng sự thì dịch chiết nước từ thân rễ hương phụ có vai trò chống oxy hóa thần kinh nhờ tác dụng chống oxy hóa và dọn gốc tự do bằng mô hình dùng 6-hydroxydopamine gây bệnh parkinson ở chuột với liều 50 và 100mg/kg.
+ Theo Lê Nguyễn Thanh Nhàn (2013) đã thử tác dụng chống oxy hóa invitro của cao toàn phần và 2 chất phân lập được. Kết quả cho thấy hai hợp chất flavonoid phân lập được là eriodictyol và (+) catechin thể hiện tác dụng mạnh hơn so với cao toàn phần. Đáng chú ý hơn hợp chất (+) catechin có tác dụng oxy hóa mạnh hơn so với đối chứng dương là acid ascorbic (SC50 12,4 so với 14,5 mcg/ml) và có khả năng ức enzym tyrosinase nấm.
Chiết xuất đẳng sâm (Codonopsis javanica (Blume) Hook.f Campanulaceae)
Trong nghiên cứu của Jing-Yu he và cộng sự (2015) về chi Codonopsis họ Campanulaceae trên invivo cho thấy khả năng chống lão hóa, tăng cường miễn dịch, loại bỏ các gốc tự do và chống lipoperoxid.
Chiết xuất trà xanh (Camellia sinensis)
Chiết xuất trà xanh chứa các hợp chất polyphenolic hoạt động trên các con đường sinh hóa khác nhau do đó gây ra các hiệu ứng chống viêm, chống oxy hoá và chống ung thư. Epigallocatechin-3-gallate là thành phần chính hoạt động chứa trong trà xanh. Nghiên cứu do No và cộng sự đã chỉ ra rằng chiết xuất trà xanh gây ức chế tyrosinase nấm trên mô hình invitro, có tác dụng làm giảm sắc tố da.
Chiết xuất dâu tằm (Morus alba Moraceae)
Lá dâu tằm có hoạt tính chống tăng đường huyết. Các dẫn xuất của vỏ cây dâu tằm đã được tìm thấy có hiệu lực làm sáng da. Điều này có thể là do sự ức chế hoạt động của tyrosinase và superoxide.
IC50 (nồng độ gây ức chế 50% hoạt động của tyrosinase) là rất thấp (0,396%) so với 5,5% cho hydroquinone và 10,0% đối với các acid kojic. Tuy nhiên, thử nghiệm lâm sàng về tác dụng làm sáng da đang thiếu. Một thử nghiệm có sử dụng 1% chiết xuất dâu cho thấy không có tác dụng kích ứng da đáng kể ở 24 giờ và 28 giờ.
Chiết xuất cam thảo (Glycyrrhia Glabra)
Chiết xuất cam thảo cải thiện tình trạng nám da bằng cách phân tán melanin, ức chế tyrosinase, ức chế sinh tổng hợp melanin và ức chế hoạt tính cyclooxygenase do đó làm giảm sản xuất gốc tự do. Glabridin, flavonoid polyphenolic là thành phần chính của chiết xuất cam thảo. Các nghiên cứu đã chỉ ra glabridin có thể ngăn chặn tia cực tím B (UVB) sắc tố gây ra và tác động hiệu ứng chống viêm bằng cách ức chế anion superoxide và hoạt động cyclooxygenase.
Ngoài các dược liệu trên còn rất nhiều loại dược liệu khác đã và đang được nghiên cứu về tác dụng trị nám như: cúc hoa, rau sam, rau má,….
4. Kết luận
Hiện nay, trên thế giới, việc ứng dụng các hoạt chất có khả năng ức chế enzym tyrosinase trong sản phẩm mỹ phẩm, dược phẩm trị nám rất phổ biến. Có thể kể đến mỹ phẩm trị nám White doctor (Mỹ) chứa alpha arbutin, chiết xuất dâu tằm, cam thảo, lô hội…mỹ phẩm Achromin (Nga) chứa dịch chiết cam thảo, mỹ phẩm Sakura (Nhật) chứa chiết xuất chè xanh, đẳng sâm… Qua đó có thể thấy các sản phẩm mỹ phẩm có xu hướng hướng đến các hoạt chất có nguồn gốc thiên nhiên do an toàn với người sử dụng. Ở Việt Nam là một đất nước nhiệt đới gió mùa với thảm thực vật phong phú, được cho là một lợi thế trong việc nghiên cứu, phát triển mỹ phẩm trị nám từ thiên nhiên. Nắm bắt được điều này các nhà khoa học của Viện Nghiên Cứu và Phát Triển Sản Phẩm Thiên Nhiên (IRDOP) đã nghiên cứu, để cho ra dòng mỹ phẩm trị nám Legend Pearl và SAM chứa thành phần hoạt chất có nguồn gốc hoàn toàn từ tự nhiên như là alpha arbutin từ cây nam Việt quất kết hợp với chiết xuất dược liệu như: sắn dây củ tròn, đẳng sâm, hương phụ,… đều là những dược liệu rất phổ biến trong nước. Sự phối hợp này đã tạo ra tác dụng hiệp đồng trong việc ức chế tyrosinase, làm mờ nám nhanh chóng, hiệu quả, an toàn hơn để thay thế cho Hydroquinon trong điều trị nám da. Điều này mở ra một phương pháp trị nám an toàn, hiệu quả, kinh tế.
Tài liệu tham khảo:
Lê Nguyễn Thanh Nhàn (2013), “Nghiên cứu phân lập và thử hoạt tính chống oxy hóa của một số flavonoid từ củ gấu biển (Cyperus stoloniferus Retz.)”, Khóa luận tốt nghiệp dược Hà Nội.
Jody P. Ebanks, R. Randall Wickett, Raymond E. Boissy, “ Mechanisms Regulating Skin Pigmentation: The Rise and Fall of Complexion Coloration”, Int J Mol Sci. 2009 Sep; 10(9): 4066–4087
Findlay GH. Ochronosis following skin bleaching with hydroquinone. J Am Acad Dermatol. 1982;6:1092–3.
Nordlund JJ, Grimes PE, Ortonne JP. The safety of hydroquinone. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2006;20:781–7.
Findlay GH, Morrison JG, Simson IW. Exogenous ochronosis and pigmented colloid milium from hydroquinone bleaching creams. Br J Dermatol. 1975;93:613–22.
Tse TW. Hydroquinone for skin lightening: Safety profile, duration of use and when should we stop? J Dermatolog Treat. 2010;21:272–5.
Jimbow K. N-acetyl-4-S-cysteaminylphenol as a new type of depigmenting agent for the melanoderma of patients with melasma. Arch Dermatol. 1991;127:1528–34.
Kahn V. Effect of kojic acid on the oxidation of DL-DOPA, norepinephrine, and dopamine by mushroom tyrosinase. Pigment Cell Res. 1995;8:234–40.
Lim JT. Treatment of melasma using kojic acid in a gel containing hydroquinone and glycolic acid. Dermatol Surg. 1999;25:282–4.
Garcia A, Fulton JE., Jr The combination of glycolic acid and hydroquinone or kojic acid for the treatment of melasma and related conditions. Dermatol Surg. 1996;22:443–7.
Maeda K, Fukuda M. Arbutin: Mechanism of its depigmenting action in human melanocyte culture. J Pharmacol Exp Ther. 1996;276:765–9.
Boissy RE, Visscher M, DeLong MA. DeoxyArbutin: A novel reversible tyrosinase inhibitor with effective in vivo skin lightening potency. Exp Dermatol. 2005;14:601–8.
Debabrata Bandyopadhyay (2009), “Topical treatment of melasma”, Indian J Dermatol. 2009 Oct-Dec; 54(4): 303–309.
Jing-Yu He, Na Ma, Shu Zhu, Katsuko Komatsu, Zhi-Yuan Li, Wei-Ming Fu (2015),The genus Codonopsis (Campanulaceae): a review of phytochemistry, bioactivity and quality control”, Journal of Natural Medicines, January 2015, Volume 69, Issue 1, pp 1–21.
No JK, Soung DY, Kim YJ, Shim KH, Jun YS, Rhee SH, và cộng sự. Inhibition of tyrosinase by green tea components. Life Sci. 1999;65:PL241–6
Lee SH, Choi SY, Kim H, Hwang JS, Lee BG, Gao JJ, và cộng sự. Mulberroside F isolated from the leaves of Morus alba inhibits melanin biosynthesis. Biol Pharm Bull. 2002;25:1045–8.
Yokota T, Nishio H, Kubota Y, Mizoguchi M. The inhibitory effect of glabridin from licorice extracts on melanogenesis and inflammation. Pigment Cell Res. 1998;11:355–61.