Los Filtros UV Basados en Nitróxido Protegen Contra el Daño Oxidativo Inducido por Radiación UVA en Fibroblastos Dérmicos

• AUTOR : Venditti E, Brugè F, Damiani E y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : Nitroxides and a Nitroxide-Based UV Filter Have the Potential to Photoprotect UVA-Irradiated Human Skin Fibroblast Against Oxidative Damage
• CITA : Journal of Dermatological Science 63(1):55-61, Jul 2011
• MICRO : La exposición de la piel a la radiación UVA genera especies reactivas del oxígeno que contribuyen al fotoenvejecimiento de la piel y a la carcinogénesis. La adición de un compuesto nitróxido a los filtros UV reduce la producción de especies reactivas del oxígeno y la expresión de metaloproteinasas en fibroblastos dérmicos expuestos a los rayos UVA.

Introducción

Las pantallas solares contienen filtros UV que reflejan, dispersan o absorben los rayos UV. Esto reduce la cantidad de rayos UVA y UVB que alcanzan la epidermis y la dermis, y limita los efectos inmediatos y a largo plazo que produce la exposición a este tipo de rayos, es decir, eritema, quemaduras solares, fotoenvejecimiento y cáncer de piel.

Sin embargo, se está intentando incorporar otros ingredientes a las pantallas solares con el objetivo de lograr una protección contra el daño indirecto causado principalmente por los rayos UVA que penetran con mayor profundidad. Este daño se caracteriza por la generación de especies reactivas del oxígeno (ERO), entre las que se incluyen los radicales libres, que generan estrés oxidativo y supresión de la respuesta inmune cutánea.

Se han incorporado tanto vitaminas como extractos botánicos y otros compuestos con actividad antioxidante a las pantallas solares como una medida para retrasar el proceso de envejecimiento y reducir el fotodaño de la piel inducido por la exposición excesiva a los rayos UVA. Además de los antioxidantes naturales, se han considerado numerosos antioxidantes sintéticos para mejorar la protección contra el daño solar, como los radicales nitróxido, de amplia aplicación en biofísica y que cuentan con propiedades antioxidantes únicas.

Recientemente, se han elaborado filtros UV basados en nitróxido, en los cuales una fracción nitróxido se une al etilhexil metoxicinamato, el filtro UV más utilizado en el mundo. El compuesto que deriva de esta asociación absorbe los rayos UV y presenta propiedades antioxidantes en una misma molécula, por lo que puede aplicarse para reducir el daño fotooxidativo de la piel. Los estudios preliminares han informado que este tipo de compuestos es fotoestable, actúa como antioxidante frente a los radicales libres, reduce la peroxidación lipídica inducida por los rayos UVA en liposomas y fibroblastos cutáneos, no genera citotoxicidad hacia estas células y presenta una actividad antioxidante comparable con la de la vitamina E.

En ese contexto, se realizó un estudio para investigar los efectos de los filtros UV basados en nitróxido sobre un cultivo de fibroblastos dérmicos humanos expuestos a radiación UVA. Se evaluó su influencia sobre la producción intracelular de ERO y sobre los niveles de expresión del gen de la metaloproteinasa-1 de la matriz (MMP-1), un marcador de la degradación del colágeno y del fotoenvejecimiento cutáneo. A modo de comparación, el estudio incluyó la vitamina E como antioxidante natural.

Materiales y métodos

El cultivo celular estuvo compuesto por fibroblastos dérmicos humanos extraídos del prepucio de neonatos. Las células fueron tratadas con un medio que contenía los compuestos antioxidantes o con un medio de control 45 minutos antes de exponerlas a los rayos UVA. Tras este período de incubación, se reemplazó el medio de cultivo (con o sin antioxidantes) por buffer fosfato salino y se expuso las células a la fuente de radiación. Luego de la exposición, se reemplazó nuevamente el buffer fosfato salino por medio de cultivo. La fotocitotoxicidad se evaluó 24 horas después de la exposición. La viabilidad celular se expresó como el porcentaje de células vivas en comparación con un control no expuesto.

Se utilizó una sonda para detectar la formación intracelular fotoinducida de ERO. Además, se midieron los niveles de expresión del ácido ribonucleico mitocondrial (ARNm) de la MMP-1 mediante la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa en tiempo real.

Resultados

En el presente estudio se investigó el potencial fotoprotector de un filtro UV basado en nitróxido y de la vitamina E mediante la evaluación de la producción de ERO y de los cambios en la expresión de la MMP-1 en fibroblastos dérmicos humanos expuestos a la radiación UVA.

En primer lugar, se determinó la citotoxicidad relativa de los compuestos por evaluar y luego, la dosis de irradiación con rayos UVA a la cual debían probarse los compuestos. Para esto, se irradiaron los fibroblastos con dosis crecientes de UVA (0, 9, 18, 27, 36 y 54 J/cm²). Según los resultados evaluados a las 24 horas, la exposición de los fibroblastos a los rayos UVA llevó a una disminución en su viabilidad dependiente de la dosis. Con una dosis de 18 J/cm², el 75% de las células aún eran viables. Esta dosis es equivalente a la que recibe la piel de un ser humano cuando se expone a la luz solar del mediodía en un día de verano por un corto período.

Según los resultados del estudio, la irradiación con rayos UVA generó un incremento significativo y dependiente de la dosis en la producción de ERO intracelular con todas las dosis empleadas. Con 18 J/cm², se observó un incremento de 2 veces en la producción intracelular de ERO en comparación con las células no irradiadas. A continuación, se incubaron los fibroblastos con los compuestos antioxidantes y se expusieron a 18 J/cm² de radiación UVA. Como resultado, la producción intracelular de ERO se redujo al nivel de las células no irradiadas.

Dado que las ERO están involucradas en la inducción de la MMP-1, principal enzima responsable de la degradación del colágeno en la dermis, se decidió investigar los efectos de los compuestos antioxidantes en estudio sobre el nivel de expresión de genes de esta proteinasa. A tal fin, se incubaron los fibroblastos con esos compuestos 45 minutos antes de exponerlos a 18 J/cm² de radiación UVA y se midieron los niveles de expresión del ARNm de la MMP-1 a las 24 horas. Los resultados indicaron que la radiación UVA aumentó 10 veces la expresión del ARNm de la MMP-1, y que esta se redujo de manera significativa (alrededor de 5 veces) en presencia de los compuestos de nitróxido. Sorpresivamente, la vitamina E no tuvo efecto sobre el incremento en la inducción del ARNm de la MMP-1.

Discusión y conclusión

La piel se encuentra expuesta a los rayos UVA de la luz solar en forma constante. Estos rayos alcanzan el estrato dérmico e interactúan con cromóforos intracelulares, lo cual genera ERO que están involucradas en una cascada de eventos en los fibroblastos, entre estos, la inducción de la MMP-1. Los niveles de esta enzima se encuentran elevados mucho antes de que los síntomas visibles del fotodaño de la piel se hagan evidentes, por lo que se ha puesto especial interés en elaborar compuestos capaces de reducir sus niveles.

El presente trabajo ha demostrado que los compuestos de nitróxido tienen el potencial de reducir el fotodaño de la piel, ya que pueden disminuir los niveles intracelulares de ERO y de ARNm de la MMP-1 en fibroblastos dérmicos humanos expuestos a 18 J/cm².

El filtro UV basado en nitróxido que se utilizó para el estudio no sólo absorbe la longitud de onda de los rayos UVB, la cual genera eritema, quemaduras y daño del ácido desoxirribonucleico, sino que también disminuye la producción de ERO inducida por la longitud de onda de los rayos UVA. Sin embargo, se debe tener en cuenta que los resultados in vitro pueden ser relevantes para su aplicación sobre la piel sólo si el compuesto es capaz de penetrar el estrato córneo y alcanzar el tejido cutáneo subyacente. La penetración percutánea de una pantalla solar suele depender de las propiedades fisicoquímicas de los ingredientes activos, de la composición del vehículo, del tipo de emulsificantes y de la viscosidad de la formulación. Por lo tanto, los compuestos evaluados pueden ejercer su efecto protector en los fibroblastos siempre y cuando se tenga en cuenta la penetración percutánea. Por eso, en el estudio se incubó a los fibroblastos con el filtro UV basado en nitróxido durante un lapso de 45 minutos antes de exponerlos a la radiación UVA a fin de permitir la penetración de los compuestos en el interior de las células. En consecuencia, es importante tener presente la recomendación de que las pantallas solares deben aplicarse sobre la piel al menos 30 minutos antes de la exposición solar.

Además de ofrecer una posible protección contra el estrés oxidativo en los fibroblastos dérmicos, la presencia de ingredientes «multiactivos» en una formulación tópica permite protegerla contra su propia fotodegradación, ya que se reduce la formación de ERO generadas por la fotodescomposición de sus ingredientes. A su vez, el uso de una molécula híbrida ofrece la posibilidad de reducir el número de ingredientes antioxidantes en las formulaciones.

Por otra parte, la vitamina E, que se utiliza ampliamente en formulaciones tópicas por su conocida actividad antioxidante, logró reducir los niveles de ERO intracelular pero no obtuvo ningún efecto sobre la expresión de los niveles del ARMm de la MMP-1 en el sistema experimental empleado en el estudio. Este hallazgo contrasta con lo informado en varios ensayos previos, en los que esta vitamina suprimió la expresión de la MMP-1 en fibroblastos expuestos a UVA. Sin embargo, en estos ensayos los fibroblastos habían sido incubados con vitamina E por 24 horas antes de exponerlos a la radiación UVA, mientras que en el presente estudio la incubación duró 45 minutos. En estas condiciones experimentales se podría suponer que la vitamina E pudo no haber penetrado completamente en el interior de las células. No obstante, hay que tener en cuenta que los fibroblastos dérmicos son influenciados por los queratinocitos epidérmicos que participan en los cambios fotobiológicos. En este contexto, un estudio previo tampoco halló ningún efecto de la vitamina E sobre los niveles de expresión de la MMP-1 luego de la exposición a UVA en queratinocitos; otro estudio tampoco halló este efecto en células endoteliales luego de exponerlas al estrés oxidativo.

En conclusión, el uso de compuestos de nitróxido, entre los que se incluyen los nuevos filtros UV, podría constituir una estrategia útil para mejorar la eficacia de las formulaciones tópicas contra el fotoenvejecimiento de la piel y la posible fotocarcinogénesis.

Especialidad: Bibliografía - Dermatología