Glicosaminoglicanos e a Pele
Ácido Hialurônico
Uso em Cosméticos
Considerações Finais

 

 

 

Cerca de um sexto do corpo humano consiste em espaços entre as células, preenchidos pela matriz extracelular, gel transparente e hidratado, composto por proteoglicanos e glicoproteínas adesivas que mantém aderidas as células, fibras e macromoléculas da matriz extracelular. Os proteoglicanos são compostos de glicosaminoglicanos (GAGs) ligados a proteínas, sendo o ácido hialurônico (AH) um dos principais GAGs presentes na matriz. O AH é um polissacarídeo ubíquo da matriz extracelular presente em altas concentrações no tecidos conjuntivos e se apresenta como um polímero de alto peso molecular composto por uma repetição de unidades dissacarídicas. Estima-se que 50% do total de AH presente no organismo se encontre na pele, onde desenvolve importantes funções como proteção, estabilização da estrutura, absorção de choques e hidratação. Tais funções são devido à capacidade desse polissacarídeo de se ligar à água e formar uma matriz gelificada ou viscoelástica. Com importantes propriedades físico-químicas e biológicas, o AH desperta interesse para sua aplicação em formulações cosméticas e terapêuticas.

 

 

O objetivo do presente trabalho é fazer uma revisão sobre as características gerais do AH e de suas aplicações em formulações de uso cosmético e terapêutico. Revisaram-se as propriedades hidratantes e antioxidantes do AH, além de aplicações como o tratamento de queratose actínica através de géis de AH contendo diclofenaco, o tratamento da dor associada a osteoartrite de joelho e a promoção da cicatrização de lesões.

 

GLICOSAMINOGLICANOS E A PELE

A matriz extracelular, também conhecida como sistema fundamental ou interstício do tecido conjuntivo (Figura 1), apresenta-se como um gel hidratado e transparente que preenche o espaço entre as células e as fibras do conjuntivo, constituindo uma barreira à penetração de microorganismos e um veículo para a passagem de células, moléculas hidrossolúveis e íons diversos.1 Cerca de um sexto do corpo humano consiste em espaços entre as células, preenchidos por esta matriz,2 formada principalmente por proteoglicanos e glicoproteínas adesivas, estas últimas assim denominadas por que participam da aderência entre as células, fibras e macromoléculas da matriz extracelular1 (Figura 1).

f1.png

Os proteoglicanos são macromoléculas constituídas por glicosaminoglicanos (GAGs) sulfatados ligados covalentemente a proteínas. Uma molécula de proteoglicano apresenta estrutura similar a uma escova de limpar frascos, com a parte central protéica (cerne protéico) e os GAGs como os pêlos da escova1 (Figura 2).

f2.png

 

Os GAGs são polímeros lineares (não ramificados) de alto peso molecular formados por uma seqüência de unidades dissacarídicas, estas constituídas por um ácido urônico e uma hexosamina. O ácido urônico dos GAGs é representado pelo ácido glicurônico e a hexosamina pela glicosamina ou galactosamina. Os principais GAGs são o ácido hialurônico (AH), o sulfato de dermatana, o sulfato de queratana, o sulfato de condroitina e o sulfato de heparana. Os GAGs sulfatados se combinam covalentemente com proteínas para formar os proteoglicanos. O único GAG não sulfatado é o AH, que apresenta a peculiaridade de não se ligar covalentemente com as proteínas, embora possa participar de agregados dos quais participam moléculas protéicas, podendo se ligar através de proteínas ligantes a até 200 proteoglicanos para formar uma grande molécula de agrecana (Figura 3), que mantém a rigidez da matriz dos tecidos cartilaginosos por interagir com as fibras colágenas através dos GAGs. Os GAGs costumavam ser denominados mucopolissacarídeos, designação não mais utilizada, embora as doenças resultantes de defeitos no metabolismo dos GAGs continuem sendo chamadas mucopolissacaridoses.1

f3.png

 

ÁCIDO HIALURÔNICO

Características gerais

O AH foi descoberto por Meyer e Palmer em 1934 no humor vítreo de olho de gado. O nome AH deriva do tecido onde foi primeiramente encontrado (hyaloid = vítreo) e de um de seus açúcares constituintes, o ácido urônico.7 É um polissacarídeo freqüentemente referido como “hialuronan” por existir na forma de poliânion e não na forma ácida livre. Porém, o nome AH, é bastante utilizado na área farmacêutica.8

O AH é um componente ubíquo na matriz extracelular presente em altas concentrações na pele, córnea e articulações. O AH da pele é sintetizado primariamente pelos fibroblastos da derme e por queratinócitos da epiderme8 na membrana plasmática dessas células.9

Com a idade, ocorre decréscimo do conteúdo de AH na pele devido à redução na síntese de AH e à recompartimentalização da epiderme para a derme. Tais alterações promovem a depleção de AH resultando em pele mais delgada e envelhecida e menos hidratada.10


Estrutura

A estrutura química do AH (Figura 4) foi primeiramente determinada por Weissman e Meyer em 1954.11 A molécula se apresenta como um polímero linear e não-ramificado,12-13 de alto peso molecular (~106 Da),14-15 composto por uma repetição de 200 a 30000 unidades dissacarídicas.15-16 O dissacarídeo consiste em N-acetil-D-glucosamina (GlcNAc) e ácido-D-glicurônico (GlcA) unidos por ligações b1,4. Os dissacarídeos estão unidos através de ligações b1,3 para formar a cadeia de AH.8,12

f4.png

Propriedades

O AH existe juntamente com centros protéicos aos quais os outros GAGs estão ligados17 (Figura 3). A propriedade mais importante destes centros protéicos é a habilidade de ligar água e induzir os proteoglicanos a se tornarem hidratados de forma a produzir uma matriz gelificada, que pode sofrer alterações no volume e na compressibilidade.18

O AH apresenta importantes propriedades físico-químicas e biológicas, entre estas a biocompatibilidade, não-imunogenicidade, biodegradabilidade e viscoelasticidade. Estas propriedades despertam o interesse para estudos da aplicação do AH em formulações cosméticas e terapêuticas.17

A forma ácida livre é bastante higroscópica, mas não é facilmente solúvel na água. Os sais do AH são bastante solúveis, formando soluções altamente viscosas,7 mesmo em baixas concentrações.19

O hialuronato de sódio se apresenta como um pó branco ou quase branco, bastante higroscópico, praticamente solúvel ou solúvel em água e praticamente insolúvel em etanol, acetona e éter, devendo apresentar não menos que 95% e não mais que o equivalente a 105% de hialuronato de sódio, calculado com base na substância seca. O pH de uma solução 5 mg/ml, em água livre de dióxido de carbono, situa-se em torno de 5,0 a 8,5.20

A viscoelasticidade do AH em solução aquosa é pH dependente sendo afetada pelo poder iônico do seu meio ambiente. Alterando-se o grau de ionização, alteram-se as interações intermoleculares e a flexibilidade da cadeia de AH, modificandose, conseqüentemente, as propriedades reológicas do composto.14,21 A viscoelasticidade também é diretamente dependente do peso molecular e da concentração de AH, ou seja, quanto maior forem esses valores, maior a viscoelasticidade que a solução possui.14,22 Karim e colaboradores22 demonstraram que pH mais baixo aumenta a viscosidade, enquanto que altas temperaturas a tornam menos estável e viscosa.

 

Localização

O AH está presente no organismo de quase todos os vertebrados, especialmente nos tecidos conjuntivos. É particularmente abundante na pele dos mamíferos, onde constitui grande fração da matriz extracelular da derme. O AH está presente tanto na derme quanto na epiderme, porém sua concentração na matriz em torno das células da epiderme é na ordem de magnitude maior do que aquela presente na derme e aproximadamente a mesma presente no cordão umbilical.17

O percentual estimado de AH na pele humana é de 50% do total presente no organismo.23 A menor fração de AH é encontrada no soro sangüíneo, correspondendo a 10-100 ìg/l, valor que pode ser elevado em casos de cirrose, artrite reumatóide, escleroderma, devido à depuração hepática prejudicada ou à produção de AH aumentada.9,15

Sakai e colaboradores24 demonstraram que o AH é originado nos queratinócitos abaixo do estrato córneo, e está presente no estrato córneo, em concentração de aproximadamente a metade da encontrada na epiderme.

 

Função

O AH possui importantes funções no corpo humano, sendo o principal componente dos proteoglicanos secretados no muco e em outras secreções glandulares, da matriz orgânica da cartilagem e do osso, e da substância fundamental nos espaços intersticiais, onde age como “preenchedor de espaços” entre as fibras colagênicas e as células.2

Na pele, o AH apresenta a capacidade de proteção, estabilização da estrutura, absorção de choques,17 além de função antioxidante,25 contribuindo também para a hidratação e propriedades plásticas da pele.26

 

Degradação

A degradação do AH ocorre por endocitose mediada por receptor seguida de degradação lisossomal tanto no seu local de atuação quanto após o transporte por nódulos linfáticos que degradam a maior parte do AH. O restante entra na grande circulação e é removido do sangue, com meia-vida de 2-5 minutos, principalmente pelas células endoteliais do fígado.9

 

Obtenção

Embora o AH apresente larga distribuição na matriz extracelular dos tecidos conectivos de mamíferos, é obtido do humor vítreo bovino, da crista do galo, do cordão umbilical, e também produzido por algumas bactérias como Streptococcus zooepidemicus8 por fermentação ou por isolamento direto.17 O AH produzido por bactérias é isento de proteínas animais, apresentando menor potencial de provocar reações alergênicas.27

 

Comercialização

No mercado o AH apresenta-se na forma de sal, o hialuronato de sódio, vendido na forma de pó ou solução a 1%. O produto deve ser mantido em geladeira e recomenda-se não aquecer acima de 80ºC. O sal precipita na presença de proteínas e tensoativos catiônicos. É utilizado em formulações cosméticas e farmacêuticas nas concentrações de 1 a 10%.28

Na Anvisa, encontram-se registrados nove cosméticos contendo AH, como por exemplo, gel com AH e óleo de macadâmia, e creme hidratante à base de AH contendo lipossomas. Como medicamentos, há apenas o registro de um creme e uma solução cicatrizante, uma solução e um gel oftálmico e uma solução injetável utilizada como antiinflamatório anti-reumático.29

 

Penetração na pele

Segundo o estudo de Laugier e colaboradores,26 o AH não é capaz de permear um sistema de cultura de epiderme ou a pele humana em grau significativo tanto in vitro quanto ex vivo. Contrariando este estudo, Brown e colaboradores30 realizaram um experimento com ratos e humanos e demonstraram, através de auto-radiografia e análise radioquímica, que o AH aplicado na superfície da pele penetra na epiderme e se acumula por período breve na derme antes de ser distribuído e degradado.

Scott e colaboradores13 constataram a formação de ligações intramoleculares de hidrogênio ao longo da cadeia de açúcar do AH no estado hidratado, formação que provocaria uma torção na molécula, criando uma sequência alternada de oito ou nove grupos –CH expostos e conferindo caráter hidrofóbico à molécula, possibilitando a sua absorção. Contrariando os princípios de absorção da pele, outras macromoléculas aparentemente hidrofílicas como insulina31 e outros GAGs32 têm também demonstrado capacidade de penetrar a pele.30

 

Utilização

Muitos medicamentos e formulações cosméticas contêm AH.26 Na Cosmetologia é incorporado em cremes e loções com o objetivo de hidratar a pele19 e em formulações antioxidantes.25

Como exemplos de aplicações terapêuticas, há relatos do uso do AH para promover a cicatrização de lesões33 e para sistemas de liberação de fármacos, como o diclofenaco,34 e do uso do hialuronato de sódio para o tratamento da dor associada a osteoartrite do joelho35-39 e em procedimentos cirúrgicos oftálmicos como a catarata.40

 

USO EM COSMÉTICOS

Com o avanço da idade há um declínio na qualidade do tecido conjuntivo humano e em seus processos de reparo, que se mostra mais perceptível na pele. O AH apresenta a capacidade de atração de água promovendo aumento de pressão na matriz extracelular e permitindo rápida difusão de íons e macromoléculas. O volume de água de hidratação associada ao AH deve ser o mecanismo de manutenção da hidratação natural da pele15 e presumese ser um fator crítico no envelhecimento da pele.41 Jung e colaboradores41 demonstraram que o conteúdo de água da pele de rato diminui com o passar dos anos, e decréscimo semelhante ocorre com a quantidade de GAGs sulfatados e ácido urônico. Esses dados evidenciam que a redução significativa no conteúdo de água na pele de rato envelhecida deve estar relacionada com a alteração no conteúdo de GAGs, promovendo o envelhecimento intrínseco da pele. O decréscimo de AH com o passar dos anos implicaria na retração da substância fundamental e na redução na sua viscosidade, alterando o fluxo de difusão de íons e macromoléculas do sangue para os tecidos e vice-versa, provavelmente sendo responsável pela aparência seca e rugosa da pele idosa. Tais informações promovem a ampla utilização do AH em produtos cosméticos.15

O destino das substâncias aplicadas na superfície da pele depende de sua habilidade de penetrar no estrato córneo. Tanto a evidência experimental quanto a experiência prática mostraram que a passagem através desta camada é facilitada se a substância for lipofílica ou anfifílica, sendo a passagem também influenciada pelo peso molecular, pelo caráter do solvente e pelo estrato córneo. A menos que a pele se mantenha sempre hidratada, substâncias hidrofílicas irão penetrar muito lentamente, mas podem ser retidas na superfície como um gel adesivo apropriado para a proteção da pele ou para a lenta liberação de fármacos anfifílicos.30

A aplicação do AH sobre a pele forma uma película viscoelástica, transparente e fina. O AH apresenta propriedades hidratantes e lubrificantes, melhorando as características da pele, proporcionando maciez, tonicidade e elasticidade. É utilizado em hidratantes para a face e o corpo, pois não é oclusivo,19 além de estar presente em formulações anti-rugas.17 Este último uso é ainda questionado devido à escassez de estudos aprofundados que comprovem a capacidade do AH de penetrar a pele e apresentar benefício significativo em uma formulação anti-rugas.17,26

Segundo o estudo de Trommer e colaboradores,25 formulações semissólidas de cosméticos e produtos farmacêuticos contendo AH de pesos moleculares reduzidos ou seus fragmentos mostraram-se úteis, em testes in vitro, na proteção dos lipídios da pele contra a radiação UV devido às propriedades antioxidantes do AH, atuando como um agente quelante/seqüestrante de íons ferro. Os testes in vitro foram realizados com sistemas lipídicos simples à base de ácido alfa-linoléico e sistemas lipídicos complexos (lipossomas) à base de misturas de ácido alfa-linoléico, L-alfa-dipalmitoilfosfatidilcolina, colesterol e ceramida IV (N-2-hidroxiacilesfingosina), adicionados de FeSO4. Considerando a pele humana e sua constante exposição à luz UV e ao oxigênio, combinado com a presença de íons ferro na pele exposta, a administração tópica de AH em formulações semi-sólidas cosméticas e farmacêuticas apresenta ação protetora dos lipídios do maior órgão humano. Os fragmentos do AH provenientes de degradação enzimática também demonstraram potencial de proteção dos lipídios, o que pode ser uma vantagem já que estes fragmentos possuem reduzido peso molecular e sua incorporação em formulações semi-sólidas pode ser feita com maior facilidade.

Anselmi e colaboradores42 realizaram um estudo para avaliar novos protetores solares microencapsulados através da determinação dos fatores FPS in vitro, da morfologia, do tamanho de partículas e da substantividade.

As vantagens de protetores solares microencapsulados são a fotoestabilidade, a substantividade, a fácil formulação, o não contato com a pele e a distribuição homogênea sobre a pele. Os autores estudaram dois sistemas diferentes utilizando éster benzílico de AH e um polímero sintético obtidos através de duas tecnologias diferentes (emulsificação/evaporação com solvente e emulsificação/extração com solvente) e avaliaram as propriedades físico-químicas e biológicas de ambos produtos em comparação com protetores solares comercializados em supermercados. O estudo concluiu que ambos protetores solares microencapsulados se mostraram mais seguros que os sistemas comerciais e com atividade de proteção da pele aumentada.

O AH, tanto na forma estabilizada quanto em combinação com outros polímeros, também é utilizado como componente preenchedor dérmico em cirurgias estéticas. A injeção destes produtos na derme pode reduzir linhas faciais e rugas em longo prazo com menores efeitos colaterais e maior tolerância comparado com o uso de colágeno.17,43

 

CONSIDERAÇÕES FINAIS

O número de preparações farmacêuticas à base de AH disponíveis no mercado registradas na Anvisa não condiz com as importantes características que a substância apresenta como a viscoelasticidade e nem com a quantidade significativa de estudos já realizados. Conforme a revisão realizada, pode-se concluir que o AH possui aplicações diversificadas, com estudos rigorosos, tanto in vitro quanto in vivo, comprovando que sua atuação é significativa em sistemas de liberação de fármacos, cicatrização de lesões, tratamento da dor associada a osteoartrite do joelho, em hidratantes em formulações cosméticas, além de se mostrar promissor como antioxidante de uso tópico.

 

Silvia Guterres é professora da disciplina de Farmacotécnica e Cosmetologia da Faculdade de Farmácia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Correspondências: nanoc@farmacia.ufrgs.br

Lali Ronsoni Zancan é mestranda do Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Karen Zazulak é farmacêutica

 

Este artigo foi publicado na revista Cosmetics & Toiletries Brasil, 18(6): 72-77, 2006.