Novos Avanços na Fotoproteção 

Causas e Consequências do Fotoenvelhecimento pelo sol
Medindo os Danos Causados pelo Sol
Proteção contra os Malefícios do Sol
Novas Tecnologias de Fotoproteção
Conclusão

 

Nos últimos 30 anos ocorreu um aumento significativo na desenvolvidos. Esta tendência está obviamente relacionada com as melhoras nos cuidados médicos e na dieta nesse período. Estimou-se¹ que no ano 2000, 20% da população terão mais de 65 anos, comparado com, somente, 2% há um século atrás. Simultaneamente, graças a melhor disponibilidade de tempo livre e a possibilidade de viagens cômodas a localidades ensolaradas, as pessoas estão passando parte significativamente maior de tempo expostas ao sol. Como resultado, estão recebendo grandes doses de luz ultravioleta e infravermelho. 

A combinação destes fatores importantes levou ao aumento significativo na incidência de câncer da pele, assim como à predisposição marcante ao envelheci mento prematuro da pele. 

A combinação das mudanças na demografia das populações e no aumento da exposição ao sol gerou a necessidade significativa de produtos que farão mais que simplesmente proteger a pele do dano devido à exposição excessiva ao sol. 

 

Causas e Consequências do Envelhecimento pelo Sol 

É bem aceito que existem diferenças significantes entre os processos de envelhecimento causado pelo sol e o intrínseco. Não somente o envelhecimento pelo sol resulta em uma taxa mais rápida de envelhecimento da estrutura da pele, mas também gera processos como a degeneração da elastina em uma massa amorfa (elastose) e a destruição das fibras de colágeno na derme, que não são certamente as marcas legítimas do envelhecimento intrínseco. Adicionalmente, o envelhecimento pelo sol mostrou induzir processos inflamatórios com a liberação concomitante de mediadores como a histamina e as prostaglandinas, assim como o desenvolvimento de lesões malignas como carcinomas de célula basal e melanomas. 

É bem aceito o fato de que o envelhecimento pelo sol deve-se a um nível incontrolado de peroxidação lipídica na pele.^2-4 Esta peroxidação é causada pela geração de radicais livres durante a interação entre os fótons UV e os componentes moleculares da pele (lipídeos, proteínas). 

O principal alvo do dano dos radicais livres é a membrana celular, que contém altos níveis de lipídios insaturados. Estes lipídios transformam-se em radicais livres através de uma reação de dissociação de ligação. Então eles passam pela peroxidação lipídica⁵ através de uma série de reações onde outros radicais livres, como o superóxido singlete e os radicais hidroxila são gerados. Estes radicais livres, altamente reativos, induzem, por seu lado, à peroxidação e à polimerização em alguns dos componentes básicos da pele. Os resultados podem incluir a degeneração do colágeno e da elastina, a formação de grânulos de lipofucsina e a formação de dímeros timina-timina no DNA do núcleo da célula. 

Os eventos que seguem, relativos ao desenvolvimento do processo inflamatório gerado, incluem a liberação de metabólitos do ácido araquidônico, aumento nos níveis de prostaglandinas E₂ e alfa-F₂ e a liberação concorrente de radicais livres adicionais pelas células mast-cells (grandes células do citoplasma rico em granulações) e neutrófilos. Com isto, como consequência direta da exposição ao sol, as células da pele estão expostas a eclosões sucessivas de radicais livres a intervalos de 24 horas, levando ao tipo de dano cumulativo descrito anteriormente. 

Para agirem contra o efeito destrutivo dos radicais livres, as células da pele possuem um arsenal de captores enzimáticos e não enzimáticos de radicais livres, como catalase, superóxido dismutase, glutatião reduzido e ubiquinona, que controlam a atividade e os níveis de radicais livres na pele. 

Realmente parece que a extensão do dano causado pelos radicais livres aumenta com a idade.⁶ Isto é certamente devido ao aumento da produção de radicais livres e/ou ao declínio da capacidade do sistema antioxidante interno de reduzir os níveis de peroxidação na pele. 

Adicionalmente ao dano gerado pelos raios UVA e UVB, uma informação recente,^7,8 mostrou que os raios infravermelhos podem agravar o envelhecimento induzido pelo UV, aumentando o grau de elastose e o teor de GAG na derme. Resultados adicionais indicam que os raios infravermelhos promovem a mesma cadeia de eventos bioquímicos que ocorre pela irradiação com luz UV, incluindo a liberação do ácido araquidônico e de prostaglandinas,⁹ assim como a peroxidação dos lipídios celulares na pele. 

 

Medindo os Danos Causados pelo Sol 

Como pode ser visto desta rápida revisão das causas e consequências do envelhecimento pelo sol, há muito mais danos causados pelo sol do que o eritema e a sensação de queimadura que são percebidos pela exposição excessiva. A peroxidação de lipídeos, a liberação de mediadores inflamatórios e a extensão dos danos causados ao DNA, todos resultam em um dano significativo à pele: queima das células pelo sol, colágeno e elastina danificados, assim como o potencial de desenvolvimento de melanoma maligno ou carcinomas de célula basal. 

Para medir os danos causados pelo sol e, reciprocamente, a proteção fornecida pelos protetores solares, é necessário escolher parâmetros que reflitam as consequências fisiológicas da exposição ao sol. O eritema desenvolvido pela pele 24 horas após a exposição ao sol adequa-se a estes critérios e é o parâmetro principal utilizado na medida do fator de proteção solar (FPS) fornecido pelos filtros solares.¹⁰ 

Esta metodologia sofre, entretanto, algumas limitações: 

• A severidade da resposta da pele depende da sensibilidade ao sol, da pele de cada individuo (tipo de pele). Como resultado, pessoas com diferentes tipos de pele respondem de forma diferente aos mesmos filtros solares em condições similares de exposição ao sol. Consequentemente, as condições nas quais se desenvolverá uma queimadura solar variarão significantemente de pessoa para pessoa, elas não podem ser determinadas de forma precisa somente pelo FPS; 

• O FPS não fornece qualquer informação sobre a proteção ao dano de UVA proporcionada pelo produto. Um produto contendo filtro solar suficiente para proporcionar FPS 30 poderá não garantir qualquer proteção aos danos causados pelos raios UVA, que, como mostrado claramente, causam dano retardado e cumulativo à pele.¹¹ De fato, a presença no mercado de produtos de alto FTS que não fornecem proteção na faixa do UVA pode criar, na mente do consumidor, uma falsa sensação de segurança, caso considere que o tempo adicional que se expõe ao sol não vá causar nenhum risco à sua pele. 

Por esses motivos, as empresas cosméticas estiveram recentemente engajadas no desenvolvimento de produtos que forneçam alguma proteção na faixa UVA. Com o desenvolvimento destes produtos a indústria cosmética tem tentado desenvolver novas metodologias para definir e medir os fatores de proteção na faixa do UVA. 

Até agora não se alcançou qualquer consenso, nem qualquer técnica foi endossada oficialmente pelo FDA (Food and Drug Administration) ou pela CTIA (The Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association). Este lento progresso pode ser explicado pela dificuldade inerente de encontrar um marcador fisiológico prático para a interação UVA com a pele, um marcador que possa ser medido rotineiramente em grande número de pessoas sem infligir qualquer desconforto ou risco aos participantes do painel. 

A técnica simples evita muitas das armadilhas mencionadas no parágrafo anterior. Ela consiste na medida da quantidade de UVA absorvido por uma fina camada do produto quando espalhado sobre um modelo de pele ou sobre uma peça de epiderme humana separada previamente da derme inferior. Estes resultados não fornecem quaisquer informações sobre a proteção fisiológica fornecida pelo filtro solar incorporado ao produto, mas fornecem somente uma medida da porcentagem da luz UV absorvida pelo produto antes que atinja a pele. 

Esta técnica é utilizada em nosso laboratório para rapidamente investigar as formulações com relação a sua capacidade de proteger a pele dos raios UVA. Entretanto, nós não utilizamos estes dados para sustentar um fator de proteção UVA para nossos produtos: nós somente confiamos em métodos in vivo mais relevantes, os quais descrevemos rapidamente. 

Nossas metodologias de protótipo para avaliar a proteção UVA estão baseadas, como o método de FPS, na avaliação do eritema retardado induzido pelo UVA. Estas medidas são muito pouco práticas já que a quantidade de luz UVA necessária para gerar a dose eritemática mínima (DEM) leva a tempos de exposição exagerados que não são nunca encontrados em situações da vida normal e real. Além disto, qualquer "vazamento" de UVB do simulador solar poderá levar a resultados ilegítimos. 

Uma aproximação alternativa consiste em aumentar a sensibilidade dos participantes do painel pela aplicação de psoralenos. Isto apresenta, obviamente, problemas éticos significantes e também cria um teste não relacionado com a situação da vida real. 

Adotamos o escurecimento pigmentar imediato (EPI) causado pelo UVA como marcador de escolha em nossos laboratórios para monitorar a proteção fornecida pelos produtos contendo filtros ou protetores UVA.¹³ A principal vantagem de um método deste tipo é que a dose de UVA necessária para induzir a oxidação da melanina é fisiologicamente relevante. Entretanto, utilizando este tipo de metodologia, os coeficientes de proteção UVA medidos desta forma são bem diferentes dos valores de IPS obtidos para UVB. 

O mais alto valor de proteção para UVA que medimos até agora é de aproximadamente, 1,7 para um produto contendo um filtro UVA muito bom (dibenzoilmetano metoxi de butila). Estas diferenças em coeficientes de proteção entre as faixas UVB e UVA, se adotadas, induziriam significativa confusão na mente do consumidor. Os consumidores estão ainda lutando com a escala de FPS, sem mencionar o pobre consumidor europeu que tem que entender de duas escalas de proteção diferentes (método FPS e DIN). Devido a importância do dano causado pela UVA, nunca é demais chamar a atenção para a necessidade de um fator de proteção ao UVA universalmente aceito e este assunto deveria ser abordado de forma séria por todas as empresas cosméticas que comercializam produtos contendo fotoprotetores. 

Existem várias outras técnicas de auxilio para medir o dano causado pelo sol, em adição àquilo que foi descrito até agora neste artigo. Enquanto os métodos FPS e EPI avaliam a proteção fornecida pelos filtros solares a nível visual/clínico, a avaliação do número de células queimadas pelo sol, em uma biópsia de pele (tomada de um voluntário que sofreu anteriormente exposição à luz UV), fornece uma avaliação muito precisa dos danos causados pelo sol. Apesar desta técnica não poder ser, evidentemente, utilizada rotineiramente para medir os fatores de proteção com fins de rotulagem de produto, ela se tornou um meio útil e preciso para medir a proteção fornecida por um produto contendo alguns fotoprotetores (filtros solares ou outros) contra o dano induzido pela exposição crônica ao UVB como em níveis suberitemáticos e agudos. 

Medindo o número de células queimadas pelo sol, tanto na pele protegida quanto na não protegida, após a irradiação ao UV, é possível determinar com precisão o fator de proteção celular fornecido pelo fotoprotetor contra o dano causado pelo sol. Este método tem a vantagem de fornecer dados quantitativos do dano causado à pele por doses suberitemáticas de luz UV, o que evidentemente, não é o caso para o FPS descrito previamente. Este método está aumentando sua popularidade nos laboratórios que efetuam pesquisa dos efeitos da exposição ao UV, a longo prazo, a nível celular da exposição ao UV. 

Outro método interessante para avaliar o efeito da luz UVB sobre a pele utiliza a determinação dos metabólitos do ácido araquidônico (AA) no exsudado obtido de bolhas surgidas após irradiação com doses eritemáticas de UVB.¹⁴ Devido à correlação direta que existe entre o nível de mediadores inflamatórios, como prostaglandinas E₂ e alfa-F₂ a intensidade de reação eritematosa, esta técnica permite uma determinação mais precisa e fisiológica do efeito de vários fotoprotetores sobre a evolução dos processos inflamatórios induzidos pelo UVB. 

Nós adaptamos esta técnica in vivo a uma avaliação padrão in vitro utilizando queratinócitos humanos cultivados com cultura de células.¹⁵ Comparando a quantidade de ácido araquidônico (AA) liberada pelas células após a exposição à luz UVB com a quantidade de AA liberada, expostas nas mesmas condições sem irradiação UV, é possível quantificar o dano causado as células pelos raios UV. Adicionalmente é possível medir a eficácia de um fotoprotetor medindo-se a redução na liberação de AA pelas células que foram tratadas com o ingrediente a ser testado. Esta técnica é bem apropriada para testar novos ingredientes ativos, sejam estes filtros solares, anti-inflamatórios ou captores de radicais livres. 

Finalmente, é possível avaliar o dano causado pela luz UV a nível molecular medindo-se a quantidade de dímeros timina-timina criados nos núcleos da célula após a exposição ao sol. É claro que estas experiências podem ser efetuadas in vivo extraindo-se o DNA das células coletadas de voluntários que foram expostos ao sol e, então, medindo-se a quantidade de dímeros de timina utilizando uma enzima de excisão, como a endonuclease V.¹⁶ Nós modificamos este ensaio para utilizar o equivalente da pele viva da Organogenesis, Inc. como um substrato. Utilizando este método, nós estamos agora aptos a medir, a nível molecular, os danos causados pelo sol. 

Novamente esta técnica não pode ser utilizada na determinação rotineira dos fatores de proteção já que este exige extensa experimentação antes de produzir os dados relevantes. Estas técnicas são usadas em nosso laboratório, principalmente para obter um quadro completo da proteção fornecida por um ingrediente ativo específico após termos medido o valor do FPS: a redução no número de células queimadas pelo sol na epiderme e a redução na liberação de mediadores inflamatórios nas células. 

Somente a combinação de todas estas técnicas pode fornecer ao clinico ou ao pesquisador uma visão da eficácia completa de proteção à pele do dano solar em um tecido, a nível celular e molecular, por um ingrediente. Nós forneceremos um exemplo do tipo de informação obtida de uma combinação destas experiências em nossa discussão de novas tecnologias disponíveis para proteger a pele da luz UV. 

 

Proteção Contra os Malefícios do Sol 

A tecnologia clássica depende amplamente da absorção física ou química da luz pelos ingredientes espalhados na superfície da pele. Desenvolvimentos mais recentes proporcionam a possibilidade de proteger a pele contra os danos do UV utilizando captores de radicais livres e anti-inflamatórios que, não somente reduzem de forma significativa a importância da reação eritematosa, mas proporcionam alguma proteção real contra a peroxidação lipídica e, com isto, o envelhecimento precoce a nível celular. 

Revisões através de número bem grande de artigos foram publicadas no passado sobre filtros solares. Devido a inflexibilidade da "Monografia Provisória" durante estes últimos anos não ocorreu qualquer grande ruptura neste campo. Uma revisão muito completa dos filtros solares aprovados pelo FDA foi publicada na edição em inglês de Cosmetics & Toiletries em março de 1987,¹² entretanto, não gostaríamos de revisar aqui as mesmas informações. 

O único desenvolvimento de certa relevância desde então é o advento de melhores bloqueadores solares que encontram aplicações evidentes em bases e maquilagem. Por exemplo, uma nova versão de dióxido de titânio (TiO₂) com tamanho de partícula sensivelmente reduzido está disponível desde há pouco tempo. Sendo as partículas do material tão pequenas quanto as dimensões do comprimento de onda da luz UV, a luz UV é agora dispersada de forma mais efetiva da superfície da pele. Como esta nova forma de dióxido de titânio não deixa a pele tão branca os similares anteriores, este novo TiO₂ encontrou utilização em várias formulações cosméticas. 

Agora é comum complementar a absorbância do UV por filtros solares químicos com una pequena quantidade de TiO₂, para aumentar o valor do FPS sem afetar os atributos cosméticos do produto. A vantagem deste tipo de formulação é que permite a redução significativa da concentração dos filtros solares químicos necessária para alcançar FPS especifico. As vantagens evidentes estão relacionadas aqui, como a redução do risco de irritação ou mesmo de alergias que possam estar associadas a utilização excessiva de filtros solares químicos. Outro aspecto interessante relacionado a utilização de bloqueadores físicos é a proteção dos danos à pele causado pela radiação infravermelho (IR).¹⁷ 

A combinação dos graus específicos de dióxido de titânio e de zircônio, por exemplo, parece fornecer alguma redução na quantidade de transferência de calor dos raios solares à pele. Não somente estes raios danificam as camadas mais profundas da pele em si,¹⁷ mas a combinação do UV e do IR, como presente na luz solar natural, induz significantemente maior dano, caso estes dois tipos de raios fossem utilizados de forma independente.¹⁸ Portanto, a combinação criteriosa de filtros solares que absorvam tanto na faixa do UVA, quanto do UVB e do bloqueador físico apropriado (TiO₂, zircônio), aumenta a absorção nas faixas UVA e UVB, e proporciona uma proteção apropriada à luz emitida pelo sol. No estado atual da técnica nós não podemos proteger completamente a pele contra os danos causados pela radiação UVA e IR. É claro que este objetivo só pode ser atingido se o FDA revisar a lista de filtros solares de categoria 1 e modificar esta lista, incluindo compostos que absorvam nas regiões UVA e IR. 

 

Novas Tecnologias na Fotoproteção 

Como consequência das reações dos radicais livres durante o envelhecimento acelerado, existe grande incentivo ao estudo do potencial para controle desse processo utilizando antioxidantes e captores de radicais livres. A medida que o trabalho progride tornou-se bem claro que estes antioxidantes podem reduzir a resposta inflamatória ao UV.¹⁹ Como resultado, a aplicação tópica destas moléculas, antes da exposição ao sol, mostrou-se efetiva na redução do eritema induzido pelo UV.²⁰ 

Devido ao valor possível destes protetores solares, delineamos uma série completa de experiências para testar a atividade dos captores de radicais livres tanto in vitro como in vivo. 

O primeiro teste utiliza lipossomas de fosfatidilcolina como modelo para a membrana celular. Esta abordagem produziu dados sobre a quantidade de peróxidos de lipídios gerados nos lipossomas contendo captores de radicais livres na presença de luz UV. Utilizando esta metodologia, nós abordamos um grande número de antioxidantes e captores de radicais livres concentrando nossa atenção em uma mistura de quatro moléculas que foram capazes de eliminar a peroxidação induzida pelo UV, pelo menos neste teste (Figura 1). 

O próximo nível de avaliação monitora a liberação do ácido araquidônico (AA) pelas células epidérmicas humanas em cultura.¹⁵ Este modelo, baseado no elegante trabalho de De Leo^22,23, determina a capacidade dos captores de radicais livres inibirem a liberação de mediadores inflamatórios (AA) nas células irradiadas com a luz UV. Como discutimos anteriormente, este efeito é muito importante para reduzir a extensão da reação eritematosa na pele. A mistura de antioxidantes que inibiram completamente a peroxidação lipídica induzida pelo UV no modelo de lipossoma mostrou-se bem eficaz em reduzir a liberação de mediadores inflamatórios na cultura de células (Figura 2).

Experiências in vivo conduzidas inicialmente expunham os voluntários a várias doses de luz UVB com e sem aplicação tópica da mistura antioxidante. Foram efetuadas avaliações histológicas para determinar o número de células epidérmicas danificadas pelo UV, tanto para as amostras da pele tratada e não tratada. Os resultados mostraram claramente redução significativa no número de células epidérmicas danificadas pelo UV nas espécies tratadas com a mistura antioxidante (Figura 3). 

Experimentos adicionais foram efetuados para medir os benefícios protetores resultantes da aplicação tópica da mistura antioxidante a nível molecular. Como consequência ocorreu a redução na formação de dímeros timina-timina (T-T) no DNA nuclear. 

Os resultados mostrados na Figura 4 ilustram claramente um aumento significante no número de dímeros T-T após 12 semanas de exposição à luz UV. Estes dados indicam que a exposição crônica, a longo prazo, à luz UV resulta em aumento de mais de 8 vezes nos danos ao DNA no núcleo celular. O possível efeito de prevenção da mistura antioxidante em relação ao dano ao DNA está ilustrado na mesma figura: uma reducão de 73% na formacão de dímeros T-T foi observada nas amostras da pele pré-tratadas com a mistura de antioxidantes antes da exposição à luz UV. 

Finalmente, determinamos a eficácia total desta combinação de antioxidantes na prevenção do dano induzido pelo UV, medindo o valor do FPS de produto contendo esta mistura específica de antioxidantes, após termos previamente controlado que estas moléculas não assimilaram a luz UV diretamente. Os resultados obtidos nesta experiência demonstraram que um produto contendo qualquer filtro solar químico ou físico pode reduzir a reação eritematosa e proporcionar proteção solar se contiver a mistura apropriada de antioxidantes e de captores de radicais livres. Neste teste medimos equivalência de FPS 4 após uma aplicação da mistura antioxidante e, FPS 5 após 4 aplicações sucessivas do produto na pele. 

Estes resultados mostram que agora é possível proporcionar fotoproteção não por filtro solar, mas pela eliminação dos produtos secundários da interação da luz solar na pele, isto é, os radicais livres. O tratamento da pele com uma mistura de antioxidantes, como linoleato de vitamina E, hidroxitolueno butilado (BHT), ácido nordihidroguarético e fosfato de ascorbila e magnésio, antes da exposição ao sol, fornece à pele uma fotoproteção que deveria ser suficiente para proteger as células dos malefícios devidos à exposição suberitemática ao UV. 

Outras vantagens desta aproximação estão associadas com o desenvolvimento de novos produtos de FPS elevado. Um formulador poderá obter o FPS desejado com quantidade significativamente menor de filtro solar, especialmente se o FPS proporcionado por esta mistura de antioxidantes for adicional à proteção fornecida pelos filtros solares clássicos no produto. Como resultado, é possivel reduzir a quantidade de filtro solar de um produto em 15%, aproximadamente, e ainda obter o valor de FPS desejado. 

Esta redução na quantidade de filtros solares químicos utilizados diminuirá, evidentemente, o risco de irritação ou sensibilização do consumidor. Adicionalmente, como os antioxidantes penetram na pele para proteger as células da peroxidação induzida pelo UV, esta proteção (a qual podemos chamar fotoproteção interna) será impermeável à água assim como à esfregação, um resultado difícil de atingir com filtros solares químicos. 

Uma última importante vantagem da utilização de captores de radicais livres e antioxidantes é a ampla cobertura de proteção fornecida por estes ingredientes. Como as radiações UVA, UVB e IR geram a peroxidação de lipídios através das reações com radicais livres, está claro que a aplicação tópica dos antioxidantes reduzirá, entretanto, a extensão peroxidação lipídica gerada. 

Combinando o filtro solar químico e o bloqueador solar físico, com a capacidade dos antioxidantes e dos captores de radicais livres de proporcionar proteção a nível celular e molecular, é agora possível formular produtos que forneçam faixa mais ampla de proteção (UVB, UVA e IR), com menor risco de induzir irritação da pele (menos filtro solar) e reduzindo o dano da radiação solar que resulta no envelhecimento prematuro da pele. 

 

Conclusão 

Conforme revisado neste artigo, o dano causado pelo sol vai muito mais além da vermelhidão e do inchaço da pele observados após a exposição excessiva ao sol. O envelhecimento precoce e a alta incidência de câncer da pele são as marcas mais relevantes dos efeitos prejudiciais da exposição ao sol. Por este motivo, tornou-se necessário criar produtos cosméticos que proporcionarão, não somente proteção contra a queimadura do sol, mas que protegerão, também, a pele contra os danos traiçoeiros causados pela exposição crônica a baixos níveis de sol. 

Este tipo de ampla faixa de proteção (UVA, UVB, IR) deveria ser incorporada a grande variedade de produtos cosméticos, como cremes, loções, bases de maquilagem e mesmo batons, utilizando a tecnologia descrita neste artigo. Os captores de radicais livres e os antioxidantes descritos anteriormente proporcionarão este tipo de proteção a longo prazo e podem ser facilmente incorporados em várias formulações sem afetar as propriedades cosméticas dos produtos. 

Desde que o dano actínico da pele alcançou quase que proporções epidêmicas, tornou-se agora responsabilidade da indústria cosmética criar produtos que protegerão as pessoas dos riscos tanto da exposição aguda quanto crônica. Estes esforços deveriam ser efetuados em conjunto através de campanhas maciças de educação sobre os riscos da exposição excessiva ao sol, para aumentar a conscientização dos perigos ocultos pelo bronzeamento.

 

Este artigo foi publicado na revista Cosmetics & Toiletries (Edição em Português), 4(5): 40-45, 1992.
Publicado originalmente em Inglês em Cosmetics & Toiletries, dezembro de 1990.