{"id":48991,"date":"2021-02-26T00:00:00","date_gmt":"2021-02-25T23:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/biorius.com\/cosmetic-news\/peptide-und-proteine-in-kosmetika-teil-2-sicherheitsaspekte\/"},"modified":"2025-01-13T10:09:06","modified_gmt":"2025-01-13T09:09:06","slug":"peptide-und-proteine-in-kosmetika-teil-2-sicherheitsaspekte","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/biorius.com\/de\/cosmetic-news\/peptide-und-proteine-in-kosmetika-teil-2-sicherheitsaspekte\/","title":{"rendered":"Peptide und Proteine in Kosmetika – Teil 2 (Sicherheitsaspekte)"},"content":{"rendered":" \n

Einf\u00fchrung<\/h2> \n \n
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Im vorangegangenen Teil wurde hervorgehoben, dass Peptide und Proteine interessante kosmetische Inhaltsstoffe sind, vor allem wegen ihrer Anti-Aging-Aktivit\u00e4t. Es gibt bereits eine F\u00fclle von kosmetischen Rohstoffen auf Peptidbasis auf dem Markt, und weitere werden st\u00e4ndig erforscht.<\/p> \n \n

Bislang bezieht sich die Regulierung dieser Inhaltsstoffe vor allem auf ihre Herkunft (sie m\u00fcssen synthetisch hergestellt oder extrahiert werden, d\u00fcrfen aber nicht aus menschlichen Zellen oder anderen Organismen stammen) und auf Werbeaussagen. Meistens sind diese Behauptungen nicht leichtsinnig, sondern mit einer ausgepr\u00e4gten physiologischen Aktivit\u00e4t verbunden, die oft von Nebenwirkungen begleitet wird, die untersucht werden m\u00fcssen. In diesem Teil werden die Sicherheitsaspekte von Peptiden und Proteinen er\u00f6rtert sowie einige allgemeine Regeln, die sicherstellen, dass das Risiko f\u00fcr die menschliche Gesundheit bei der Entwicklung oder Verwendung neuer Peptide und Proteine in kosmetischen Rohstoffen und Produkten begrenzt ist.<\/p> \n \n

Inhaltsstoffe der n\u00e4chsten Generation gegen\u00fcber denen der vorherigen Generation<\/strong><\/h2> \n \n

Aufgrund ihrer potenziellen Bioaktivit\u00e4t sind Peptide und Proteine seit Jahren Gegenstand intensiver medizinischer Forschung. Aspekte ihrer Eigenschaften und ihrer Sicherheit k\u00f6nnen daher abgeleitet und mit chemisch definierten kleinen Molek\u00fclen verglichen werden. Dies gilt auch f\u00fcr Kosmetika, da viele der seit Jahrzehnten verwendeten Inhaltsstoffe chemisch definierte kleine Molek\u00fcle sind (Niacinamid, Retinol usw.), w\u00e4hrend die n\u00e4chste Generation von Peptiden und Proteinen (Wachstumsfaktoren, Kollagenuntereinheiten usw.) noch nicht so weit ist.<\/p> \n \n

Tabelle 1: Vergleich des Profils zwischen kleinen Molek\u00fclen und Peptiden und Proteinen<\/p> \n \n

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Wie Sie oben sehen, haben Peptide und Proteine eine Reihe von Eigenschaften, die im Vergleich zu kleinen Molek\u00fclen f\u00fcr ein besseres Sicherheitsprofil von Vorteil sind. So hat die pharmazeutische Forschung herausgefunden, dass Peptid- und Proteinmedikamente ein besseres Sicherheitsprofil haben und besser vertr\u00e4glich sind als ihre traditionellen niedermolekularen Vorg\u00e4nger. Dies ist auf den schnellen Metabolismus und die geringere Stabilit\u00e4t zur\u00fcckzuf\u00fchren, die zu einer geringeren Bioverf\u00fcgbarkeit f\u00fchren, w\u00e4hrend gleichzeitig weniger Off-Target-Effekte auftreten.<\/p> \n \n

In einem kosmetischen Bereich f\u00fchrt diese geringere Bioverf\u00fcgbarkeit zu einem geringeren Sicherheitsrisiko. Die Begr\u00fcndung daf\u00fcr ist das zentrale Dogma der Toxikologie: “Die Dosis macht das Gift” – Paracelsus 1500, der als der Pate der Toxikologie gilt. Die Eigenschaften, die zu einer geringeren Toxizit\u00e4t von Peptiden und Proteinen im Vergleich zu kleinen Molek\u00fclen f\u00fchren, werden im Folgenden f\u00fcr jeden toxikologischen Endpunkt er\u00f6rtert. Viele dieser Endpunkte bilden die Grundlage f\u00fcr die toxikologische Bewertung eines jeden Inhaltsstoffs.<\/p> \n \n

Absorption, Verteilung, Metabolismus und Ausscheidung<\/strong><\/h2> \n \n
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Absorption, Verteilung, Metabolismus und Ausscheidung (oder ADME) sind die wichtigsten Prozesse, die die Exposition gegen\u00fcber exogenen Substanzen bestimmen. Bei Kosmetika ist dies vor allem auf die dermale Absorption zur\u00fcckzuf\u00fchren, da Kosmetika in der Regel \u00fcber die Haut aufgetragen werden und die Haut eine wichtige Barriere f\u00fcr exogene Substanzen darstellt.<\/p> \n \n

Die Haut besteht aus verschiedenen Schichten. Die oberste Schicht ist das Stratum corneum, das aus dicht gepackten keratinisierten Zellen besteht, die als wichtige Barriere f\u00fcr das Eindringen gro\u00dfer und\/oder hydrophiler Substanzen dienen.<\/p> \n \n

Peptide haben in der Regel ein hohes bis sehr hohes Molekulargewicht und sind bei physiologischem pH-Wert typischerweise geladen, was sie hydrophil macht und somit zu ihrer schlechten passiven Hautpermeation beitr\u00e4gt. Dar\u00fcber hinaus enthalten Peptide mehrere Amidbindungen (als Donor- und Akzeptorgruppen f\u00fcr Wasserstoffbr\u00fcckenbindungen), die ihre Diffusion durch die Haut beeintr\u00e4chtigen k\u00f6nnen.<\/p> \n \n

Ein weiterer Aspekt, der Beachtung verdient, ist der Stoffwechsel und die proteolytische Aktivit\u00e4t der Haut, die f\u00fcr die transkutane Verabreichung von Peptiden von Bedeutung sein k\u00f6nnen. Die Haut enth\u00e4lt Enzymsysteme, die mit denen in anderen Geweben, z.B. der Leber, vergleichbar sind. Endogene Enzyme wie Deaminasen, Esterasen und Aminopeptidasen sind in allen Kompartimenten der Haut zu finden und k\u00f6nnen zum schnellen Metabolismus von Peptiden und Proteinen beitragen, bevor sie in den systemischen Kreislauf gelangen, vorausgesetzt, diese Peptide und Proteine konnten die Hornschicht \u00fcberhaupt erst einmal passieren.<\/p> \n \n

Aufgrund der Gr\u00f6\u00dfe dieser Molek\u00fcle und der metabolischen Kapazit\u00e4t der Haut stellt die Haut eine bedeutende Barriere f\u00fcr Peptide und Proteine dar, was zu einer begrenzten systemischen Exposition f\u00fchrt. Ein Beispiel, das dies am besten zeigt, ist vielleicht Pentapeptid-4 (KTTKS), das, obwohl es ein Peptid mit nur 5 Aminos\u00e4uren ist, weder in der Rezeptorfl\u00fcssigkeit noch in einer der Hautschichten (Stratum corneum, Epidermis und Dermis) in haarloser M\u00e4usehaut vorkommt (Choi et al., 2014).<\/p> \n \n

Phototoxizit\u00e4t<\/h2> \n \n
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Das Potenzial f\u00fcr Phototoxizit\u00e4t kann anhand von In-silico-Parametern<\/em> ermittelt werden. Zum einen kann der Extinktionskoeffizient – die F\u00e4higkeit einer Substanz, Licht zu absorbieren – als Hinweis auf ein potenzielles Risiko verwendet werden. So gelten beispielsweise Stoffe mit einem Extinktionskoeffizienten von weniger als 1 000 L mol-1 <\/sup> cm-1<\/sup> als weniger phototoxisch, da es unwahrscheinlich ist, dass dieses niedrige Niveau der Lichtabsorption sch\u00e4dlich ist (Henry et al., 2009). Diese Meinung wird auch von der IHC (International Conference on Harmonisation, 2013) und der Europ\u00e4ischen Arzneimittelagentur (European Medicines Agency, 2011) geteilt.<\/p> \n \n

Speziell f\u00fcr Peptide und Proteine gibt es eine Reihe von webbasierten Tools, die auf der Grundlage des Vorhandenseins von Tyrosin-, Tryptophan- und Cysteinresten – Aminos\u00e4uren, die bekannterma\u00dfen Licht absorbieren – Extinktionskoeffizienten vorhersagen k\u00f6nnen. So kann eine Begrenzung der Tyrosin-, Tryptophan- und Cysteinreste den Extinktionskoeffizienten des Proteins oder Peptids radikal begrenzen und damit das Risiko der Phototoxizit\u00e4t verringern.<\/p> \n \n

Genotoxizit\u00e4t<\/h2> \n \n
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Im Allgemeinen wird nicht erwartet, dass Peptide und Proteine potenziell genotoxisch sind. In einer seiner Richtlinien (ICH S6(R1)) stellt der ICH (International Council for Harmonization of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use) fest: “Es ist nicht zu erwarten, dass diese Substanzen (Peptide\/Proteine) direkt mit DNA oder anderem chromosomalen Material interagieren<\/em>” (International Conference on Harmonisation, 2011). Dies wurde auch durch andere Studien best\u00e4tigt, in denen 78 Proteine auf Genotoxizit\u00e4t getestet wurden, wobei nur vier davon reproduzierbare genotoxische Wirkungen hervorzurufen schienen.<\/p> \n \n

Die Aktivit\u00e4t eines dieser Peptide wurde auf sein Verbindungsmolek\u00fcl zur\u00fcckgef\u00fchrt, w\u00e4hrend f\u00fcr die \u00fcbrigen 3 Peptide au\u00dfer einer potenziellen enzymatischen\/hormonellen Aktivit\u00e4t keine klare Begr\u00fcndung gefunden werden konnte. In der Tat kam man zu dem Schluss, dass elektrophile Reaktionen f\u00fcr ein ‘durchschnittliches’ Protein nur schwer vorstellbar sind (Gocke et al., 1999).<\/p> \n \n

Dies zeigt jedoch, dass den Produktionsprozessen, die zur Herstellung dieser Peptide und Proteine verwendet werden, gro\u00dfe Aufmerksamkeit geschenkt werden sollte, da einige Reagenzien genotoxisch sein k\u00f6nnen und Reinigungsschritte in die Produktionsprozesse integriert werden m\u00fcssen, um die Verschleppung potenzieller Nebenprodukte in das Rohmaterial zu begrenzen.<\/p> \n \n

Sensibilisierung<\/h2> \n \n
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Die wichtigste Art der Sensibilisierung f\u00fcr kosmetische Produkte ist die Kontaktdermatitis, die als Typ 4-Sensibilisierung eingestuft wird und an der haupts\u00e4chlich T-Zellen beteiligt sind. Es ist allgemein anerkannt, dass Hautsensibilisatoren elektrophil sind und mit nukleophilen Gruppen auf Proteinen wie Cystein- und Lysineinheiten reagieren k\u00f6nnen.<\/p> \n \n

Ein weiterer wichtiger Mechanismus basiert auf freien Radikalreaktionen (Roberts et al., 2012). Da beide Arten von Reaktionen bei dem untersuchten Peptid unwahrscheinlich sind und die Absorption einer solchen Verbindung voraussichtlich gering sein wird, wird das Risiko einer Hautsensibilisierung als gering eingestuft.<\/p> \n \n

Da jedoch viele in Lebensmitteln enthaltene Proteine und Peptide auch als Allergene dienen, sollten Proteine und Peptide, die in Kosmetika verwendet werden, auf diese Art von Allergenit\u00e4t gepr\u00fcft werden. Insbesondere die unmittelbare \u00dcberempfindlichkeit, wie Allergie und Anaphylaxie, beruht auf anderen Mechanismen als die Kontaktdermatitis.<\/p> \n \n

Bei einer Sensibilisierung vom Typ 1 sind die Effektorzellen meist Antik\u00f6rper produzierende Zellen wie Mastzellen und IgE-Antik\u00f6rper. Aus den wissenschaftlichen Stellungnahmen des SCCS und des CIR zu hydrolysierten Weizenproteinen geht jedoch hervor, dass Peptide mit einem Molekulargewicht unter 3,5 kDa eine geringe Sensibilisierungskapazit\u00e4t haben (SCCS, 2014). Damit eine Sensibilisierungsreaktion vom Typ 1 auftritt, muss ein Allergen zwei IgE-Antik\u00f6rper binden. Daher muss ein Allergen mindestens zwei IgE-Bindungsstellen mit einer L\u00e4nge von jeweils mindestens 15 Aminos\u00e4uren enthalten. Dies bedeutet, dass die Mindestgr\u00f6\u00dfe f\u00fcr Proteinallergene etwa 30 Aminos\u00e4uren betr\u00e4gt (Huby, 2000).<\/p> \n \n

Potenzielle Gefahr f\u00fcr die menschliche Gesundheit<\/strong><\/h2> \n \n
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Ausgehend von dem oben Gesagten k\u00f6nnte man annehmen, dass Peptide und Proteine keine signifikanten toxikologischen Profile aufweisen, was jedoch falsch w\u00e4re. In der Tat k\u00f6nnen Peptide und Proteine eine Gefahr f\u00fcr die menschliche Gesundheit darstellen, die durch die Bioverf\u00fcgbarkeit und eine \u00fcbertriebene Pharmakologie bedingt ist. So werden beispielsweise Proteine in Form von Rezeptoren und Enzymen als funktionelle Einheit betrachtet, die die normalen K\u00f6rperfunktionen erm\u00f6glicht. Das Gleiche gilt f\u00fcr Peptide, die Signalmolek\u00fcle enthalten. Wenn also durch eine erh\u00f6hte oder verringerte Aktivit\u00e4t ein Ungleichgewicht in der Hom\u00f6ostase entsteht, k\u00f6nnte dies zu negativen Auswirkungen f\u00fchren. Die Identifizierung solcher “\u00fcbertriebener pharmakologischer” Ereignisse ist jedoch bei den derzeitigen Sicherheitstests nicht einfach.<\/p> \n \n

Um eine potenzielle Gefahr f\u00fcr die menschliche Gesundheit zu erkennen, und angesichts der Tatsache, dass Proteine und Peptide eine Kaskade von biologischen Ereignissen ausl\u00f6sen k\u00f6nnen, die zu einer nachteiligen Wirkung f\u00fchren k\u00f6nnen, ist ein ganzheitlicher Ansatz erforderlich. Man k\u00f6nnte sich vorstellen, dass Omics-Technologien der n\u00e4chsten Generation dabei eine gro\u00dfe Hilfe w\u00e4ren. Kurz gesagt, diese Technologien erm\u00f6glichen einen umfassenden \u00dcberblick \u00fcber molekulare Ereignisse auf Gen- und Proteinebene. Sobald ein Netzwerk betroffener Gene und\/oder Proteine identifiziert ist, k\u00f6nnen diese mit molekularen Wirkmechanismen in Verbindung gebracht werden, von denen bekannt ist, dass sie sch\u00e4dliche Auswirkungen auf die Gesundheit haben. Dies steht im Einklang mit dem Adverse Outcomes Pathway (AOP)-Ansatz, bei dem sch\u00e4dliche Auswirkungen auf die Gesundheit aus molekularen ausl\u00f6senden Ereignissen vorhergesagt werden, ein Ansatz, der in der regulatorischen Toxikologie stark an Bedeutung gewinnt. Um dies erfolgreich umzusetzen, m\u00fcssen die F\u00e4higkeiten in diesen Bereichen ausgebaut werden, wobei gleichzeitig sichergestellt werden muss, dass die Tests nicht zu kostspielig sind. Dar\u00fcber hinaus wurden einige AOPs bereits entwickelt und validiert, w\u00e4hrend sich andere in verschiedenen Stadien der Akzeptanz und Entwicklung befinden. In der Tat ist noch viel Arbeit n\u00f6tig, um toxikologische Molekularwege als AOPs abzubilden. Da eine Gef\u00e4hrdung der menschlichen Gesundheit mit diesen Ans\u00e4tzen noch nicht ohne weiteres festgestellt werden kann, wird die Unsicherheit durch die Gew\u00e4hrleistung der begrenzten Bioverf\u00fcgbarkeit dieser kosmetischen Inhaltsstoffe gesteuert.<\/p> \n \n

Fazit<\/h2> \n \n
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Wie oben beschrieben, profitieren Peptide und Proteine von einer Reihe von Eigenschaften, die das Gesundheitsrisiko begrenzen k\u00f6nnten. Diese Eigenschaften sind besonders wichtig im Hinblick auf das Verbot von Tierversuchen f\u00fcr kosmetische Inhaltsstoffe. Um diese Eigenschaften beizubehalten, sollten jedoch wesentliche \u00c4nderungen an diesen Zutaten vermieden werden. Dazu geh\u00f6ren in K\u00fcrze:<\/p> \n \n

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  • Keine umfangreiche Modifikation, um die Absorption signifikant zu erh\u00f6hen – dies dient der Aufrechterhaltung des zentralen Dogmas der Toxikologie: begrenzte Exposition = begrenztes Risiko<\/li> \n
  • Begrenzte Modifikationen an Aminos\u00e4uren – es wird davon ausgegangen, dass nat\u00fcrliche Aminos\u00e4uren weder genotoxisch, noch karzinogen oder reproduktionstoxisch sind, da sie schnell metabolisiert werden.<\/li> \n
  • Begrenzen Sie die Menge an Tyrosin-, Tryptophan- und Cysteinr\u00fcckst\u00e4nden – Begrenzen Sie das Potenzial f\u00fcr Phototoxizit\u00e4t<\/li> \n
  • Aufnahme von Reinigungsschritten in den Produktionsprozess – um die Verschleppung von potenziell gef\u00e4hrlichen Verunreinigungen zu begrenzen<\/li> \n<\/ul> \n \n

    Diese \u00dcberlegungen sind wichtig angesichts des Verbots von Tierversuchen f\u00fcr kosmetische Inhaltsstoffe, bei denen Toxikologen auf andere Daten und Instrumente als die traditionellen toxikologischen Tierversuche zur\u00fcckgreifen m\u00fcssen. Wie bereits in Teil I erw\u00e4hnt, werden Kosmetika und Arzneimittel au\u00dferdem anhand ihres Verwendungszwecks unterschieden, der in erster Linie von ihren Angaben bestimmt wird. Auf der Grundlage des Handbuchs der Arbeitsgruppe f\u00fcr kosmetische Mittel zu Borderline-Produkten werden Substanzen, die physiologische Funktionen wiederherstellen, korrigieren oder modifizieren, indem sie pharmakologische Wirkungen aus\u00fcben, jedoch “aufgrund ihrer Aufmachung” (also wie oben beschrieben) oder “aufgrund ihrer Funktion” identifiziert. Letzteres wird “unter Ber\u00fccksichtigung aller Eigenschaften des Produkts, einschlie\u00dflich Absorption, Konzentration, Verabreichungsweg, H\u00e4ufigkeit der Anwendung, Anwendungsort und Grad der Penetration” bewertet. Daher ist es wichtig zu verstehen, wie die Eigenschaften von Peptiden und Proteinen zusammenwirken, um toxikologische Profile zu erstellen und zu bestimmen, ob es sich bei einem Inhaltsstoff um ein Medikament oder ein Kosmetikum handelt.<\/p> \n \n

    Referenzen<\/h2> \n \n

    Choi, Y.L., Park, E.J., Kim, E., Na, D.H., and Shin, Y.H. (2014). Dermale Stabilit\u00e4t und in vitro Hautpermeation von Kollagen-Pentapeptiden (KTTKS und Palmitoyl-KTTKS). Biomol. Ther. 22<\/em>, 321-327.<\/p> \n \n

    Europ\u00e4ische Arzneimittel-Agentur (2011). Fragen und Antworten zum ‘Hinweis zur Anleitung von Fotosicherheitstests’.<\/p> \n \n

    Gocke, E., Albertini, S., Brendler-Schwaab, S., M\u00fcller, L., Suter, W., und W\u00fcrgler, F.E. (1999). Genotoxizit\u00e4tstests f\u00fcr biotechnologisch hergestellte Produkte: Bericht einer GUM-Arbeitsgruppe. Mutat. Res. – Rev. Mutat. Res. 436<\/em>, 137-156.<\/p> \n \n

    Henry, B., Foti, C., und Alsante, K. (2009). K\u00f6nnen Daten zur Lichtabsorption und Photostabilit\u00e4t verwendet werden, um die Risiken der Photosicherheit eines neuen Arzneimittelmolek\u00fcls f\u00fcr Patienten zu bewerten? J. Photochem. Photobiol. B Biol. 96<\/em>, 57-62.<\/p> \n \n

    Huby, R.D.J. (2000). Warum sind manche Proteine Allergene? Toxicol. Sci. 55<\/em>, 235-246.<\/p> \n \n

    Internationale Konferenz \u00fcber Harmonisierung (2011). Pr\u00e4klinische Sicherheitsbewertung von biotechnologisch hergestellten Arzneimitteln.<\/p> \n \n

    Internationale Konferenz \u00fcber Harmonisierung (2013). Bewertung der Fotosicherheit von Arzneimitteln.<\/p> \n \n

    Roberts, D.W., Basketter, D., Kimber, I., White, J., McFadden, J., und White, I.R. (2012). Natriummetabisulfit als Kontaktallergen – ein Beispiel f\u00fcr einen seltenen chemischen Mechanismus zur Proteinmodifikation. Kontaktdermatitis 66<\/em>, 123-127. SCCS (2014). Stellungnahme zu hydrolysierten Weizenproteinen.<\/p> \n \n

    Dieser Artikel wurde von Dr. Boris Krivoshiev, ehemaliger leitender Toxikologe, w\u00e4hrend seiner Zeit bei BIORIUS geschrieben.<\/p> \n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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