การประเมินประสิทธิภาพการกระตุ้นคอลลาเจนชนิดที่ 1 ในแบบจำลองผิวหนังมนุษย์นอกร่างกาย (Ex-Vivo Human Skin Models)
อุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์ดูแลผิวที่มีการแข่งขันสูง การสร้างความน่าเชื่อถือและความแตกต่างเป็นสิ่งสำคัญ แบบจำลองผิวหนังมนุษย์นอกร่างกาย (Ex-Vivo Human Skin Models) ได้รับการยอมรับว่าเป็นเครื่องมือที่มีศักยภาพในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพและความปลอดภัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการประเมินการกระตุ้นคอลลาเจนชนิดที่ 1 ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญต่อสุขภาพและความอ่อนเยาว์ของผิว
สำหรับเจ้าของแบรนด์ การใช้แบบจำลอง Ex-Vivo ช่วยให้สามารถนำเสนอข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่น่าเชื่อถือ โรงงานผู้ผลิตสามารถใช้แบบจำลองนี้ในการปรับปรุงสูตรผลิตภัณฑ์และควบคุมคุณภาพ นักวิจัยสามารถใช้แบบจำลอง Ex-Vivo เพื่อศึกษาผลกระทบของสารออกฤทธิ์ในสภาพแวดล้อมที่ใกล้เคียงกับผิวหนังมนุษย์
การประเมินการกระตุ้นคอลลาเจนชนิดที่ 1 (Type I Collagen Stimulation) ในแบบจำลอง Ex-Vivo
คอลลาเจนชนิดที่ 1 (Type I Collagen) เป็นโปรตีนโครงสร้างที่มีปริมาณมากที่สุดในชั้นหนังแท้ของมนุษย์ และเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ให้ความแข็งแรง ความหนาแน่น และความยืดหยุ่นแก่ผิวหนัง การสังเคราะห์คอลลาเจนชนิดที่ 1 โดยเซลล์ Fibroblasts จะลดลงตามอายุที่เพิ่มขึ้น และยังถูกทำลายเพิ่มขึ้นจากปัจจัยภายนอก เช่น รังสียูวี และมลภาวะ รวมถึงกระบวนการภายใน เช่น Glycation และการเพิ่มขึ้นของเอนไซม์ Matrix Metalloproteinases (MMPs) ซึ่งย่อยสลายคอลลาเจน การลดลงของคอลลาเจนชนิดที่ 1 นี้เป็นสาเหตุหลักของการเกิดริ้วรอย ความหย่อนคล้อย และการสูญเสียความเต่งตึงของผิวหนัง
ผลิตภัณฑ์สำหรับใช้ภายนอกหลายชนิดได้รับการพัฒนาขึ้นโดยมีเป้าหมายเพื่อกระตุ้นการสังเคราะห์คอลลาเจนชนิดที่ 1 หรือลดการสลายตัวของคอลลาเจน กลไกการออกฤทธิ์อาจรวมถึง:
- การส่งสัญญาณผ่าน Growth Factors: สารบางชนิด เช่น เปปไทด์ หรือสารสกัดที่มี Growth Factors สามารถกระตุ้น Fibroblasts ให้เพิ่มการผลิตคอลลาเจนได้
- การลดการทำงานของ MMPs: สารต้านอนุมูลอิสระหรือสารต้านการอักเสบบางชนิดสามารถยับยั้งการทำงานหรือการแสดงออกของ MMPs ซึ่งช่วยชะลอการสลายตัวของคอลลาเจนที่มีอยู่
- การเป็น Cofactor ในการสังเคราะห์คอลลาเจน: วิตามินซี (Ascorbic Acid) เป็น Cofactor ที่จำเป็นสำหรับเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์และการเชื่อมขวางของคอลลาเจน
- การปรับปรุงสภาพแวดล้อมของเซลล์: สารที่ให้ความชุ่มชื้นหรือปรับปรุงการทำงานของเซลล์อาจส่งผลทางอ้อมต่อการสังเคราะห์คอลลาเจน
การทดสอบประสิทธิภาพการกระตุ้นคอลลาเจนชนิดที่ 1
ห้องปฏิบัติการเรามีรับบริการทดสอบที่หลากหลายวิธี โดยการทดสอบแบบ Ex-Vivo เรามีบริการทดสอบ ดังนี้
1.วิธีการย้อมสี (Staining Methods) สำหรับการตรวจวัดคอลลาเจนชนิดที่ 1
การประเมินการเปลี่ยนแปลงของคอลลาเจนในเนื้อเยื่อผิวหนัง Ex-Vivo อาศัยเทคนิคทางจุลพยาธิวิทยา (Histological Techniques) และเทคนิค Immunohistochemistry/Immunofluorescence เพื่อทำให้สามารถมองเห็นและวัดปริมาณคอลลาเจนได้ วิธีการย้อมสีที่นิยมใช้ในการศึกษาเหล่านี้ ได้แก่:
- Masson’s Trichrome Staining:
- หลักการ: เป็นวิธีการย้อมสีแบบหลายสี (Polychrome) ที่ใช้สีย้อมหลายชนิดเพื่อแยกแยะองค์ประกอบต่างๆ ของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน โดยทั่วไปจะย้อมเส้นใยคอลลาเจนเป็นสีน้ำเงินหรือเขียว, ไซโทพลาซึมของเซลล์ กล้ามเนื้อ และเคราตินเป็นสีแดง, และนิวเคลียสของเซลล์เป็นสีดำหรือน้ำเงินเข้ม
- การประยุกต์ใช้: นิยมใช้เพื่อประเมินความหนาแน่นและการกระจายตัวโดยรวมของเส้นใยคอลลาเจนในชั้นหนังแท้ของชิ้นเนื้อ Ex-Vivo ก่อนและหลังการรักษาด้วยสารทดสอบ การเพิ่มขึ้นของพื้นที่สีน้ำเงิน/เขียวในชั้นหนังแท้บ่งชี้ถึงการสะสมหรือการสังเคราะห์คอลลาเจนที่เพิ่มขึ้น
- Immunohistochemistry (IHC) / Immunofluorescence (IF):
- หลักการ: เป็นเทคนิคที่อาศัยความจำเพาะของปฏิกิริยาระหว่างแอนติเจน (โปรตีนเป้าหมาย เช่น คอลลาเจนชนิดที่ 1) และแอนติบอดี แอนติบอดีปฐมภูมิ (Primary Antibody) จะจับกับคอลลาเจนชนิดที่ 1 อย่างจำเพาะ จากนั้นแอนติบอดีทุติยภูมิ (Secondary Antibody) ที่ติดฉลากด้วยเอนไซม์ (สำหรับ IHC) หรือสารเรืองแสง (Fluorophore) (สำหรับ IF) จะจับกับแอนติบอดีปฐมภูมิ ทำให้สามารถมองเห็นตำแหน่งและการแสดงออกของคอลลาเจนชนิดที่ 1 ได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์
- การประยุกต์ใช้: ใช้เพื่อตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของโปรตีนคอลลาเจนชนิดที่ 1 โดยเฉพาะหลังจากการรักษาด้วยสารทดสอบในแบบจำลอง Ex-Vivo สามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับผลกระทบของสารต่อการสังเคราะห์โปรตีนเป้าหมายได้โดยตรง
2.เทคนิค ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) สำหรับการตรวจวัดคอลลาเจนชนิดที่ 1
- การวัดโปรคอลลาเจนเปปไทด์ (Procollagen Peptides – PICP/PINP): หลักการที่สำคัญคือ การวัดระดับ Procollagen Type I C-peptide (PICP) หรือ N-peptide (PINP) ในอาหารเลี้ยงเซลล์ (culture medium) ด้วยวิธี ELISA เปปไทด์เหล่านี้ถูกตัดออกจากโมเลกุลโปรคอลลาเจนในระหว่างการสังเคราะห์คอลลาเจนชนิดที่ 1 ใหม่ ดังนั้น ระดับของเปปไทด์เหล่านี้จึงสะท้อนถึง อัตราการสังเคราะห์ คอลลาเจนชนิดที่ 1 ที่เกิดขึ้นใหม่โดยเซลล์ในเนื้อเยื่อ เทคนิคนี้ถูกกล่าวถึงว่าใช้ในการเพาะเลี้ยงเซลล์ไฟโบรบลาสต์ (fibroblast cultures) และมีศักยภาพที่จะใช้กับแบบจำลองผิวหนังนอกร่างกายได้
- การวัดคอลลาเจนชนิดที่ 1 โดยตรง: มีความเป็นไปได้ที่จะวัดปริมาณคอลลาเจนชนิดที่ 1 ที่เจริญเต็มที่ (Mature Collagen Type I) หรือโปรคอลลาเจนโดยตรงในสารสกัดจากเนื้อเยื่อ (tissue extracts/homogenates) ด้วย ELISA วิธีนี้จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณคอลลาเจนที่ สะสม อยู่ในเนื้อเยื่อ แต่ต้องอาศัยการสกัดโปรตีนออกจากเนื้อเยื่อก่อน
การประเมินประสิทธิภาพการกระตุ้นคอลลาเจนชนิดที่ 1 ในแบบจำลองผิวหนังมนุษย์นอกร่างกาย (Ex-Vivo Human Skin Models): ตัวอย่างที่เหมาะสม
คอลลาเจนชนิดที่ 1 เป็นโปรตีนโครงสร้างหลักในผิวหนังชั้นหนังแท้ มีบทบาทสำคัญในการให้ความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความเต่งตึงแก่ผิว เมื่ออายุมากขึ้นหรือเผชิญปัจจัยทำลายผิว เช่น แสงแดด (ซึ่งรุนแรงในเขตร้อน) การสร้างคอลลาเจนจะลดลงและมีการสลายเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดริ้วรอยและความหย่อนคล้อย การกระตุ้นการสร้างคอลลาเจนชนิดที่ 1 จึงเป็นเป้าหมายสำคัญของผลิตภัณฑ์ชะลอวัยและยกกระชับผิว
แบบจำลองผิวหนังมนุษย์ Ex-Vivo เป็นระบบที่ยังคงคุณสมบัติทางชีววิทยาและโครงสร้างของผิวหนังมนุษย์ไว้ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาผลของสารต่างๆ ต่อกระบวนการสร้างคอลลาเจน การทดสอบนี้ช่วยให้สามารถประเมินว่าผลิตภัณฑ์หรือสารออกฤทธิ์สามารถเพิ่มการผลิตคอลลาเจนชนิดที่ 1 โดยเซลล์ผิวหนัง (ไฟโบรบลาสต์) ได้จริงหรือไม่ โดยอาจวัดได้จากปริมาณโปรตีนคอลลาเจนที่เพิ่มขึ้น หรือสารตั้งต้นในการสร้างคอลลาเจน (เช่น Procollagen I)
ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ สารออกฤทธิ์ และยา (สำหรับใช้ภายนอก) ที่เหมาะสมกับการทดสอบนี้:
1.ผลิตภัณฑ์ (Products):
- ผลิตภัณฑ์ลดเลือนริ้วรอยและยกกระชับ: ครีม เซรั่ม หรือมาสก์ที่เน้นการฟื้นฟูความหนาแน่นและความยืดหยุ่นของผิว
2.สารออกฤทธิ์ (Active Ingredients):
- เปปไทด์ (Peptides): โดยเฉพาะ Signal Peptides ที่สามารถส่งสัญญาณไปยังไฟโบรบลาสต์ให้สังเคราะห์คอลลาเจนชนิดที่ 1 มากขึ้น
- เรตินอยด์ (Retinoids): เช่น เรตินอล เรตินาล หรืออนุพันธ์ ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถกระตุ้นการสร้างคอลลาเจนได้
- วิตามินซี (Ascorbic Acid) และอนุพันธ์: มีบทบาทสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์คอลลาเจน
- สารสกัดจากพืช/สมุนไพร: บางชนิดมีสารกลุ่มฟลาโวนอยด์หรือโพลีฟีนอลที่แสดงฤทธิ์กระตุ้นการสร้างคอลลาเจนในงานวิจัยเบื้องต้น
- Growth Factors บางชนิด: อาจช่วยกระตุ้นการทำงานของไฟโบรบลาสต์และการสร้างคอลลาเจน
3.ยาใช้ภายนอก (Topical Medicine)
Literature:
- Jones, C. F. E., Di Cio, S., Connelly, J. T., & Gautrot, J. E. (2022). Design of an Integrated Microvascularized Human Skin-on-a-Chip Tissue Equivalent Model. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 10, 915702.
- Suhail, S., Sardashti, N., Jaiswal, D., Rudraiah, S., Misra, M., Kumbar, S., & Kumar, S. (2019). Engineered Skin Tissue Equivalents for Product Evaluation and Therapeutic Applications. Biotechnol J, 14(7), e1900022.
- Jeong, S., Yoon, S., Kim, S., Kim, J., Park, K., Kim, H., … & Chung, H. (2020). Anti-Wrinkle Benefits of Peptides Complex Stimulating Skin Basement Membrane Proteins Expression. Int J Mol Sci, 21(1), 73.
- Namchantra, K., Wongwanakul, R., & Klinngam, W. (2025). Effects of Culture Medium-Based and Topical Anti-Pollution Treatments on PM-Induced Skin Damage Using a Human Ex Vivo Model. Cosmetics, 12(2), 64.