Različiti efekti kofeina

Sprovedeno na Institutu za dermatologiju, Lübeck Univerziteta, Nemačka.

Različiti efekti kofeina na dužinu vlasi, na rast i sintezu keratinocita, na faktore rasta koji regulišu ciklus dlake u folikulu muške i ženske dlake in vitro*

Hormon testosteron je važan faktor za razvoj genetskog opadanja kose, androgenetske alopecije (AGA). Enzim (5-α reduktaza) konvertuje testosteron  u dihidrotestosteron (DHT). DHT može da inicira procese koji skraćuju fazu rasta dlake usled smanjenja nivoa energije, dovodeći na taj način do opadanja kose. Folikuli dlake postepeno postaju sve manji i na kraju izumiru tako da vremenom dolazi do ćelavosti.

Kofein je jedan od najpoznatijih stimulansa na svetu i nalazi se, na primer, u kafi. Njegov stimulativni efekat proističe uglavnom iz inhibicije enzima (fosfodiesteraza), što vodi do povećanja ekspresije jedinjenja za energiju, cAMP. Energetski nivo ćelija se time povećava, podstičući rast i sintezu ćelija.

Ranije studije su pokazale da kofein neutrališe inhibitorni efekat testosterona na rast, sintezu keratinocita i rast folikula dlake kod muškaraca.

U ovoj studiji je detaljnije ispitivan efekat kofeina na ciklus dlake i na matriks dlake. Uz to, analiziran je efekat na formiranje dva ključna faktora koja regulišu rast kose (transformišući faktor rasta TGF-β2 i insulinu sličan faktor rasta IGF-1) i na keratinocite spoljašnjeg omotača folikula (ORSK) koji su izolovani iz folikula ljudske dlake. Takođe je istraživano da li postoji razlika između efekta kofeina na muške u poređenju sa folikulima ženske dlake u prisustvu testosterona.

Metoda 1: Model kulture ćelija dlake (HOCM)

Efekti kofeina i testosterona na kosu su pokazani uz pomoć modela kulture ćelija dlake (HOCM). U tu svrhu, dlake su sakupljene sa vlasišta i kultivisane u laboratorijskim uslovima.

Ispitivani su efekat samog testosterona i u kombinaciji sa različitim koncentracijama kofeina  u poređenju sa medijumom čiste kulture (kontrola).

Koncentracije kofeina (0.005%, 0.001%) koje su stimulisale rast dlake u folikulu u prisustvu testosterona u ranijim studijama su ovde takođe bile uspešne na folikulima muške dlake. Folikuli ženske dlake bili su osetljiviji na kofein od folikula muške dlake (Slika 1). Niži nivoi kofeina (0,0005%) u prisustvu testosterona su stoga bili dovoljni za stimulisanje ženskih folikula.

Oblik folikula dlake i faza ciklusa dlake (faza rasta ili mirovanja) kao i rast i sinteza (proliferacija) ćelija i programirana smrt ćelija su vizualizovani pomoću reakcije bojenja. Kofein povećava proliferaciju keratinocita i ponaša se kao antagonist testosterona.

Slika 1: Uticaj testosterona i kofeina na rast folikula kod folikula ženske dlake (HOCM)

Slika 2: Neutralisanje kofeinom negativnih efekata testosterona na anagenu stopu (stopu rasta) u folikulima muških dlaka.

Takođe je prikazano da se negativan efekat testosterona na ciklus dlake neutralizuje dodavanjem kofeina kod muških folikula (Slika 2) i takođe, do određene mere kod ženskih folikula.

Momentalno formirani glavni faktori koji regulišu rast dlake (TGF-β2 and IGF-1) su takođe mogli da se detektuju preko reakcija sa dotičnim antitelom.

Metoda 2: ORSK model

Keratinociti spoljašnjeg omotača korena (ORSK) kultivisani su sa različitim koncentracijama kofeina u poređenju sa supstancama koje podstiču rast (pozitivna kontrola: IGF-1 i minoksidil) i supstancama koje inhibiraju rast (negativna kontrola: tretinoin) i analizirana je dobijena proliferacija ćelije (Slika 3).

Sve istražene koncentracije kofeina su imale efekat podsticanja rasta u ORSK nakon 24h u poređenju sa kontrolom. Pozitivne kontrole IGF-1 i monodiksil su imale nešto niži rast. Negativna kontrola (tretinoin) nije imala efekta.

Slika 3: Pozitivni efekat kofeina na rast ćelije u ORSK modelu.

Kod folikula muške dlake, testosteron je povećao ekspresiju glavnih faktora za tranziciju folikula do faze mirovanja (poput TGF-β2). U prisustvu kofeina, formiranje ovih faktora je smanjeno do nivoa kontrolne. Kod ženskih folikula, nije uočeno povećano formiranje TGF-β2 usled testosterona.

Testosteron je smanjio formiranje IGF-1 kod muških folikula u poređenju sa kontrolom, dok je ko-kultivacija sa kofeinom povećala formiranje.  Kod folikula ženskih dlaka, efekat testosterona na formiranje IGF-1 nije bio toliko istaknut. Međutim, kultivacija sa kofeinom je dovela do uvećanog formiranja IGF-1.

Uz korišćenje istog ORSK modela, istraženo je delovanje kofeina na  neutralizaciju i zaštitu . Istražen je efekat supstanci koje podstiču opadanje kose in vivo (npr. TGF-β2, anandamid), kao i uticaj kofeina na poznate faktore rasta poput IGF-1 i KGF (faktor rasta kertionicita) na ORSK.

ORSK tretirane sa supstancama koje podstiču opadanje kose poput  TGF-β2 ili anandamida su pokazale znake fiziološke i patološke smrti ćelija. Kada su iste ćelije dodatno tretirane u periodu od 48 sati supstancama koje podstiču rast poput kofeina, IGF-1 ili KGF, ovaj efekat je neutralizovan.  Značajan zaštitni efekat pronađen je pri koncentracijama od svega 0,001% kofeina.

Genska ekspresija faktora koji regulišu rast poput TGF-β2 i IGF-1 verifikovana je u spoljašnjim (ORS) i unutrašnjim (IRS) omotačima korena nakon stimulisanja sa različitim koncentracijama kofeina u poređenju sa pozitivnim kontrolama (IGF-1, minoksidil) i negativnim kontrolama (tretinoin).

Rezultati

Ova studija je pokazala da kofein vrši stimulaciju rasta folikule dlake kod muškaraca i žena. Kofein pospešuje rast folikula dlake, produžava fazu rasta (anagenu), i stimuliše rast i sintezu keratinocita matriksa kose. Ženski folikuli dlake su pokazali veću osetljivost na kofein.

Dokazan je efekat kofeina na određene faktore rasta: kofein povećava formiranje faktora rasta IGF-1 i sprečava formiranje faktora TGF-β2 koji je odgovoran za prelaz folikula u fazu mirovanja.

Kofein neutrališe testosteronom-indukovano formiranje faktora koji podstiču opadanje kose poput TGF-β2  u muškim folikulima dlake. Kod ženskih folikula, formiranje TGF-β2 nije indukovano testosteronom, već ga smanjuje kofein. Kod oba pola, formiranje faktora rasta dlake iGF-1 uvećano je od strane kofeina. Ovi efekti su primećeni u HOCM i u ORSM.

Kratak pregled

Rezultati ovih in vitro studija prikazuju značaj kofeina na molekularnom nivou, celularnom nivou i nivou organa kose za kompleksni rast ljudske dlake. Dokazuju svojstva kofeina koja podstiču rast dlake i štite folikul dlake kod oba pola.

T. W. Fischer, E. Herczeg-Lisztes, W. Funk, D. Zillikens, T. Bíró, R. Paus, Br. J. Dermatol. 2014171, 1031-1043.

Izvorni naziv studije: Differenzielle Effekte von Coffein auf die Länge des Haarschafts, die Keratinozyten-Proliferation der Matrix und der äußeren Wurzelscheide, sowie die TGF-β2-/IGF-1-vermittelte Regulierung des Haarzyklus in männlichen und weiblichen menschlichen Haarfollikeln in vitro.