La biochimica della protezione solare

La ricerca di molecole in grado di proteggere la pelle nei confronti delle radiazioni UVsi concentra sulle azioni antiossidante antiinfiammatoria e immuno protettiva

di Barbara Marzani1, Marisa Meloni2, Anna Benedusi1, Giammaria Giuliani1 (*)

Negli ultimi anni, numerosi studi epidemiologici e altrettante evidenze sperimentali hanno confermato il concetto che la radiazione solare ultravioletta (UV) sia la principale causa di danno cellulare cutaneo e di insorgenza di tumori della pelle. Per questo motivo, la comunità scientifica ha rivolto sempre maggiore attenzione allo studio dei meccanismi della risposta cutanea nei confronti delle radiazioni UV a livello cellulare si possono decifrare gli eventi che sfociano in disordini di tipo clinico e al progredire di nuove strategie terapeutiche da utilizzare. È ormai assodato che l’effetto biologico esercitato dagli UV avviene tramite la trasmissione diretta dei fotoni attraverso la cute e il loro assorbimento da parte di cromofori cellulari con conseguenti reazioni fotoindotte oppure attraverso una via indiretta che include il processo di fotosensibilizzazione. Il risultato finale di questi eventi è la formazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS), il cui target preferenziale è costituito dalle macromolecole cellulari quali il DNA, i lipidi e le proteine.In particolare, il danno UV indotto a livello del DNA non costituisce solamente un’alterazione ossidativa, ma rappresenta il maggior mediatore molecolare della fotoimmunosoppressione. È stato dimostrato recentemente l’evento molecolare primario che media questo tipo di immunosoppressione è la formazione di dimeri di pirimidina e che gli attivi che agiscono in maniera specifica su questo tipo di lesioni del DNA sono strumenti efficaci per ripristinare la funzione immunologica protettiva. Questo studio è stato condotto su epidermide umana ricostruita in vitro per dimostrare l’azione antiossidante, immunoprotettiva e preventiva del trattamento con ARGB11© e con la miscela catechina e quercetina, nei riguardi del danno al DNA, UVA e UVB indotto con una minima dose eritematosa (1MED). Per l’analisi dello stress ossidativo è stato valutato il pathway del glutatione ridotto (GSH).

Quest’ultimo svolge un ruolo primario nei sistemi biologici antiossidanti e detossificanti per il mantenimento dell’omeostasi fisiologica dei tessuti ed è implicato nei meccanismi di riciclo di altri antiossidanti idrofili, inoltre è considerato un marker precoce e sensibile dello stress ossidativo a livello cutaneo con localizzazione preferenziale a livello epidermico. La glutatione perossidasi (GPX) è una proteina selenio dipendente che catalizza la conversione dell’H2O2 indotta dagli UV, in acqua e ossigeno molecolare usando il GSH come cosubstrato, ed è inoltre considerata il più importate sistema di difesa antiossidante della pelle, mentre una sua sovraespressione è indice di ossidazione ed è legata alla deplezione del GSH.Complementare alla GPX è l’enzima glutatione reduttasi (GR) che permette la riduzione del glutatione ossidato (GSSG) a GSH. Nel campione di controllo irradiato dopo 4 ore dall’irraggiamento si osserva come risposta la sovraespressione sia della GPX che della GR, sebbene quest’ultima non significativa collegata al meccanismo precoce di risposta del sistema antiossidante fisiologico cutaneo, mentre al tempo 24 ore si conferma il tardivo ma significativo stato di ossidazione instaurato. I risultati ottenuti dimostrano che il trattamento con la miscela catechina e quercetina a 4 ore mantiene i livelli di GPX paragonabili a quelli del campione controllo non irradiato, mentre per la GR il trattamento con ARGB11© ha funzione di stimolo al ripristino dello stato redox fisiologico caratteristico dell’omeostasi cutanea per riportare il livello di GSH superiore al GSSG. La protezione dal danno UV indotto al DNA è stata valutata attraverso due markers: la formazione dei dimeri di una base pirimidinica (timina) espressione del danno UVB indotto e la formazione della 8oxy Dguanosina, marker specifico del danno al DNA indotto dagli UVA. Il trattamento con la miscela catechina e quercetina inibisce la formazione dei dimeri di pirimidina già a 4 ore dall’irraggiamento, mentre sia la miscela catechina e quercetina che l’ARGB11 © esplicano un effetto protettivo dai danni al DNA UVA indotti.

È stata inoltre valutata l’espressione del TNFa, citochina implicata sia nei meccanismi di infiammazione che nell’apoptosi, il cui ruolo è rilevante nell’intensità dell’infiammazione in seguito ad irradiazione e quindi dell’intensità dell’eritema associato, infatti dopo irraggiamento avviene una sovraespressione a 24 ore mentre in seguito al trattamento con catechina e quercetina si ha una sottoespressione importante del TNFa. In conclusione, i risultati hanno globalmente messo in evidenza importanti meccanismi d’azione mirati e complementari dei due trattamenti con ARGB11© e della miscela catechina e quercetina che nel complesso presentano un’azione antiossidante diretta sia precoce che ritardata, antiinfiammatoria e immunoprotettiva nei confronti dei danni indotti dagli UV.*
1) R&D Giuliani S.p.A., Milano;
2) VitroScreen S.r.l., Milano

Immuno-istochimica dei dimeri di timina

Foto 1 Irradiato a 4 ore  | Foto 2 Trattamento con catechina e quercetina 4 ore

Immunoistochimica dei dimeri di timina nel campione irradiato (1 MED) e in seguito a trattamento con la miscela catechina e quercetina a 4 ore dopo irraggiamento.