PROTEZIONE DALLE RADIAZIONI SOLARI 1
L energia che il sole esprime è dispensata sotto forma di radiazioni elettromagnetiche. Lo spettro solare che raggiunge la superficie della terra rappresenta una piccola frazione dell energia emessa dal sole: ciò avviene per la presenza dell atmosfera ed in particolare dello strato di ozono (O 3 ) nella stratosfera. Questo fondamentale agente fotoprotettivo agisce essenzialmente come filtro che assorbe le radiazioni al di sotto dei 285 nm. 2
Nella fascia relativa alle radiazioni ultraviolette (100-400 nm) si distinguono tre regioni: 1. UV-C region (100-290 nm): radiazioni molto energiche incompatibili con qualsiasi forma di vita (germicidal region) 2. UV-B region (290-320 nm): radiazioni responsabili dell insorgenza di eritemi e di scottature solari (erythemal region) 3. UV-A region (320-400 nm): radiazioni responsabili dell iniziale processo di abbronzatura della pelle 3
Tali radiazioni presentano un diverso potere penetrante nei confronti dei diversi strati della pelle: 1. UV-C (290-100 nm): molto intensi ma presentano scarso potere penetrante nei confronti della pelle 2. UV-B (320-290 nm): di media intensità e di discreto potere penetrante nei confronti della pelle 3. UV-A (400-320 nm): poco intensi ma dotati di notevole potere penetrante nei confronti della pelle 4
Effetti positivi delle radiazioni UV Sintesi di vitamina D Azione antisettica e antibatterica Azione benefica verso alcune malattie della pelle (eczema, dermatiti, acne.) Fotosintesi della melanina Sudorazione con produzione di acido urocanico (dotato di attività filtrante solare) Liberazione di sostanze antiossidanti, vasoattive e filtranti 5
Effetti biologici provocati dagli UV-B sulla pelle 1. Ipercheratosi 2. Disidratazione epidermica 3. Eritema solare (scottatura o processo infiammatorio) 4. Invecchiamento prematuro della pelle 5. Tumore cutaneo 6. Reazioni di fotosensibilizzazione (nei soggetti predisposti) 7. Diminuzione delle capacità immunologiche della pelle Effetti biologici provocati dagli UV-A sulla pelle 1. Invecchiamento prematuro della pelle 2. Tumore cutaneo (???) 3. Reazioni di fotosensitività (fototossicità e fotoallergia) 4. Potenziamento degli effetti biologici dovuti agli UV-B 5. Danni al DNA 6
UVB/UVAII UVAI DNA diretta DNA indiretta + RL
Invecchiamento cutaneo Elastosi. Ispessimento ed ingiallimento della pelle Collagenosi. Alterazione delle fibre di collagene del derma Rughe. Solchi cutanei (minore elasticità della pelle e riduzione delle fibre collagene) Lentigo solari. Macchie di colore scure che compaiono sulle superfici cutanee più esposte al sole 8
Pigmentazione Ci sono due tipi di pigmentazione: Immediata Causata da raggi UVA che ossidano i precursori incolori della melanina Colorazione blu-grigia UVA dose dipendente Più evidente nei fototipi III e IV Transiente, scompare dopo alcune ore Non conferisce protezione contro i raggi UV Abbronzatura (principalmente UVB) Uno dei più efficienti meccanismi di protezione La pelle abbronzata ha un fattore di protezione compreso fra 3 e 6 Dovuta alla stimolazione dei melanociti da parte delle radiazioni UVB (in misura minore anche delle UVA) 9
In dermatologia, il fototipo di una persona è determinato dalla qualità e dalla quantità di melanina presente in condizioni basali nella sua pelle. Esso indica le reazioni della pelle all'esposizione alla radiazione ultravioletta ed il tipo di abbronzatura che è possibile ottenere. 10
Fototipo I. Soggetti con carnagione molto chiara, spessissimo con efelidi, capelli di colore biondo o rosso, occhi chiari. Questo tipo di pelle è molto sensibile, e sviluppa un eritema evidente ad ogni esposizione al sole non protetta. La reazione ai raggi ultravioletti è elevatissima, con grave rischio di danni permanenti. L'abbronzatura resta molto lieve o del tutto inesistente. Fototipo II. Soggetti con carnagione chiara, spesso con efelidi, capelli di colore biondo scuro o castano chiaro, occhi chiari o scuri. Questo tipo di pelle è delicato e tende a scottarsi facilmente soprattutto con i colpi di sole. L'abbronzatura è leggera e conferisce alla carnagione un colorito dorato. Fototipo III. È il tipo più frequente. Soggetti con carnagione bruno-chiara, capelli di colore castano, occhi chiari o scuri. Questo tipo di pelle può scottarsi in seguito a colpi di sole. L'abbronzatura risulta pronunciata ed omogenea 11
Fototipo IV. Soggetti con carnagione olivastra o scura, capelli di colore castano scuro o nero, occhi scuri. Questo tipo di pelle è poco sensibile e reagisce raramente ai colpi di sole. L'abbronzatura risulta intensa. Fototipo V. Soggetti con carnagione bruno-olivastra, capelli neri, occhi scuri. Questo tipo di pelle non reagisce mai all'esposizione al sole. L'abbronzatura risulta molto marcata. Fototipo VI. Soggetti con carnagione nera, capelli neri, occhi scuri. È il fototipo della razza nera. Non vi è differenza di coloratura in base all'esposizione alla luce solare. 12
Meccanismi di difesa della pelle da eccessiva esposizione a radiazioni solari sudorazione (aumenta il potere riflettete della cute) adattamento chimico (incremento di radical scavenger: tocoferoli, carotenidi, SOD) Produzione di acido urocanico Aumento della mitosi cellulare (ipercheratosi) Melanogenesi 13
Produzione di acido urocanico L energia proveniente dalle radiazioni UV-B viene utilizzata per la conversione dell acido urocanico dalla sua forma trans alla forma cis 14
Ipercheratosi Legenda N = nucleo LG = granuli lamellari BM = membrana basale KH = granuli di cheratoialina 15
Melanogenesi Produzione di una macromolecola complessa (MELANINA) dotata di spiccate proprietà assorbenti nei confronti delle radiazioni UV Melanine Le melanine si presentano in diverse forme tra cui: Dai melanociti i melanosomi vengono trasferiti (per fagocitosi) nei cheratinociti e da questi la melanina viene trasportata fino allo strato corneo -L eumelanina: pigmento di colore variante dal rosso-bruno al nero, frequente nella razza negroide e caucasica -La feomelanina: pigmento con colorazione dal giallo al rosso frequente in individui di razza celtica 16
Melanogenesi Le differenze nel colore della pelle, per le singole razze, sono dovute: al diverso grado di attività dei melanociti alla natura della melanina prodotta Avvenuto il trasferimento dei melanosomi dai melanociti ai cheratinociti, questi si raggruppano a forma di cappa sopra il nucleo (fenomeno capping) proteggendo così il materiale genetico della cellula. Nella razza negroide i melanosomi, oltre ad essere più grandi e maturi in quantità maggiore, sono trasferiti come unità nei cheratinociti, non sono digeribili e quindi non degradano, ritrovandosi intatti anche nello parte superficiale della cute (corneo), a formare uno strato continuo che assorbe gli UV. Questo diverso destino esprime chiaramente i tipi di pigmentazione propri delle razze. 17
Biosintesi della melanina 18
i raggi UV-B causano un aumento dei melanosomi nello strato malpighiano dell'epidermide e, inoltre, agiscono sull enzima tirosinasi, un metallo-enzima contenente rame. I raggi UV-B agiscono sulla tirosinasi riducendone il gruppo sulfidrile. che non riesce più a chelare il rame, e l enzima tirosinasi è così attivato. La tirosinasi, in presenza di ossigeno, ossidrila la tiroxina (pidrossifenilalanina) e la trasforma in DOPA (3,4-diidrossifenilalanina). Una ulteriore ossidazione per ossigenazione porta alla formazione di dopachinone. A questo stadio la biosintesi si differenzia per feomelanine e eumelanine. Le feomelanine si formano per combinazione del dopachinone con cisteina da una parte, e per reazione del dopachinone con glutatione dall'altra. La combinazione con il glutatione è poi seguita da idrolisi enzimatica della molecola di dopaglutatione, a opera di peptidasi e - glutamiltransferasi. Si ottiene così benzotiazina alanina, della quale sono costituiti feomelanine e tricocromi. Le eumelanine passano invece attraverso ciclizzazioni e polimerizzazioni partendo dal dopachinone che ciclizza a formare leucodopacromo (acido 5,6- diidrossindolo-2-carbossilico) che diventa a sua volta dopacromo. Per riduzione catalizzata da sali di zinco, si ha la formazione di 5,6- diidrossindolo; questo si ossida a indolo-5,6-chinone che polimerizza diventando tirosin-melanina. In conclusione, la melanina è costituita per il 50% dal polimero dell'indolochinone, per il resto da dopachinone, dopacromo e da complessi di proteine dette melanoproteine. 19
Biosintesi della melanina La biosintesi della melanina è innescata da radiazioni UV-B che attivano l enzima tirosinasi. Le radiazioni UV-A che hanno un maggior potere penetrante contribuiscono alla maturazione dei melanosomi già presenti. E possibile a tal proposito riscontrare all interno dei melanociti, melanosomi a diversi stadi di maturazione: 20
Filtri solari Sono sostanze chimiche impiegate per proteggere la pelle dall eccessiva esposizione alle radiazioni solari. Si distinguono in: 1. Agenti di protezione fisica: Sostanze chimiche che tendono a riflettere o disperdere le radiazioni ultraviolette pericolose 2. Sostanze chimiche assorbenti: agiscono assorbendo le radiazioni UV pericolose rendendole inattive o innocue 21
ALLEGATO VI REGOLAMENTO (CE) n. 1223/2009 22
Agenti di protezione fisica total block Riflettono e disperdono le radiazioni incidenti -Carbonato di magnesio - Biossido di titanio - Ossido di zinco - Talco - Caolino - Stearato di zinco - Ossido di magnesio - Ossido di alluminio - Idrossido di alluminio La loro efficacia è correlata allo spessore dello strato di rivestimento sulla pelle e alle capacità coprenti. 23
Sostanze chimiche ad azione filtrante - Paramminobenzoati - Salicilati - Cinnamati - derivati del benzofenone - Antranilati - Ecc. 24
Caratteristiche delle sostanze chimiche filtranti Essi devono: assorbire radiazioni nella regione UV compresa tra 280 e 360 nm avere bassa o nessuna idrosolubilità essere compatibili con altri eventuali componenti essere privi di azione irritante, sensibilizzante e tossica mantenere inalterata la loro efficacia per almeno 4 ore non decolorare e/o macchiare i vestiti, non produrre odori indesiderati non essere costosi 25
Paramminobenzoati Solido solubile in H2O Sensibile ai solventi Interagisce con le materie prime cosmetiche Può causare irritazione Liquido insolubile in H2O Debolmente sensibile ai solventi Bassissima reattività verso le materie prime cosmetiche e la pelle 26
Salicilati Basso SPF In combinazione con altri filtri 27
Cinnamati 28
Derivati del benzofenone 29
VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA Tossicità acuta, subcronica, cronica orale e topica (foto)irritazione cutanea oculare Sensibilizzazione Teratogenicità (foto)mutagenicità (foto)genotossicità (foto)citotossicità (foto)carcinogenicità Assorbimento percutaneo farmacocinetica
Il fattore di protezione solare La funzione dei filtri solari è quella di assorbire le radiazioni UV, proteggendo la pelle dagli effetti di una eccessiva esposizione alle radiazioni solari. Il livello di protezione può essere modificato variando il tipo e la concentrazione di filtro solare utilizzato nel prodotto cosmetico. L efficacia protettiva di un prodotto cosmetico nei confronti delle radiazioni UV-B viene determinato mediante il cosiddetto fattore di protezione solare (sun protection factor SPF): SPF MED in presenza MED in assenza del filtro solare di filtro solare La MED, o Minima Dose Eritematogena, è definita coma la quantità di radiazioni UV-B necessaria a provocare il primo arrossamento visibile della pelle. 31
Determinazione sperimentale del SPF (UVB) siti non trattati 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 controllo prodotto L SPF indica di quante volte il prodotto cosmetico aumenta il valore della MED caratteristica dell individuo. Protocollo Esposizione di siti cutanei (1 cm 2 ) a radiazioni UVB provenienti da lampada artificiale La prima serie di applicazioni viene effettuata su siti non trattati La seconda serie su siti trattati con un prodotto di riferimento (controllo) L ultima serie di applicazioni viene effettuata su siti trattati con il prodotto da testare I tempi di esposizione aumentano del 25% dal sito 1 al sito 4 32 Dopo 24 ore si determina la MED
Valori di SPF Il valore di SPF per un solare è dato dal valore medio di una distribuzione logaritmica di valori di SPF determinati sperimentalmente in un numero di volontari sani (n=20) Un total sunblock, per esempio, è un prodotto con un SPF pari o addirittura superiore a 15 33
Determinazione sperimentale del SPF (UVA) Si utilizza la determinazione della minima dose pigmentogena (MPD) cioè la quantità di energia necessaria a produrre pigmentazione superficiale. Per valutare questo parametro si sfrutta l effetto Meierosky: la capacità delle UVA di imbrunire (maturare) la melanina presente nella cute. È un effetto di breve durata (circa 48 ore) che permette di avere una abbronzatura dopo l esposizione alla lampada UVA. Procedimento simile a UVB ma si valuta l intensità della pigmentazione ottenuta. Il valore ottenuto rappresenta la capacità protettiva del prodotto cosmetico nei confronti delle radiazioni UVA.
Skin whitening Agenti schiarenti 35
Ogni anno in tutto il mondo si spendono circa 85 milioni di dollari per l acquisto di skin whitening products I principali acquirenti sono orientali e persone di colore 36
Meccanismo d azione degli agenti schiarenti Gli agenti schiarenti agiscono sulla produzione e sul metabolismo della melanina nella pelle inibendo la produzione di melanina nei melanociti, promuovendo la degradazione della melanina e mediante un meccanismo di tossicità selettiva nei confronti dei melanociti. I principali agenti impiegati nei cosmetici ad azione depigmentante sono: -Arbutina -Acido kojico -Vitamina C e derivati Essi agiscono inibendo la produzione di melanina nei melanociti e non danno luogo ad alcuno fenomeno di tossicità. 37
Arbutina Arbutina è il nome comune impiegato per definire l idrossichinone- -D-glucopiranoside L arbutina controlla la produzione di melanina nei melanociti agendo da inibitore competitivo dell enzima tirosinasi 38
Acido kojico L acido kojico è un -pirone ed è prodotto principalmente dalla fermentazione microbica di batteri del genere aspergillus e penicillum L acido kojico controlla la produzione di melanina nei melanociti agendo da inibitore competitivo dell enzima tirosinasi 39
Vitamina C e derivati Il meccanismo d azione della vitamina C e dei suoi derivati è duplice: 1. Riducono la produzione del dopachinone nella sintesi di melanina 2. Producono una sensibile variazione (schiarimento) della colorazione della melanina. 40