É evidente que os diversos tipos de pele (também chamados ‘fototipos’) possuem diferenças fenotípicas (nas características que podemos observar visualmente), mas estudos recentes demonstraram que os diversos tipos de pele possuem também diferenças fisiológicas e estruturais importantes, e que tais diferenças influenciam em fatores como o fotoenvelhecimento, o envelhecimento intrínseco, a hidratação da pele e até mesmo a qualidade da filtração dos raios ultravioleta (UV) pela pele.
Nesse artigo eu vou explicar um pouco sobre:
- O processo de melanogênese e sua relação com as diversas características da pele;
- As variações étnicas na pigmentação da pele e a influência da pigmentação cutânea em fatores como envelhecimento e hidratação da pele;
- As diferenças estruturais e propriedades de envelhecimento dos diferentes tipos de pele;
- Cuidado personalizado com a pele (o que já é feito e indicações futuras).
Melanogênese como um mecanismo protetor contra o fotoenvelhecimento
Os efeitos da exposição solar e da fotoproteção na pele e os sinais clássicos de envelhecimento têm sido documentados em uma série de estudos envolvendo voluntários de diferentes etnias, tipos de pele e com diferentes sinais de envelhecimento. Tais estudos identificaram que a exposição aos raios ultravioleta pode ser responsável por aproximadamente 80% dos sinais de envelhecimento nas peles caucasianas e asiáticas, com predominância das mudanças na pigmentação ocorrendo independentemente da idade, mas fortemente relacionadas a essa exposição.
O sistema de Fitzpatrick é utilizado para categorizar os tipos de pele. Esse sistema classifica a pele em seis fototipos (I a VI), baseado na complexidade basal, respostas inflamatórias, susceptibilidade ao bronzeamento e queimaduras solares, sendo que as peles mais claras são mais suscetíveis a esse tipo de dano do que as peles mais escuras. A coloração da pele humana é determinada principalmente pela quantidade e tipo de pigmentos de melanina produzidos pelos melanócitos.
Alguns cálculos teóricos foram feitos para estimar a exposição diária máxima aos raios UV para uma possível prevenção do desenvolvimento do fotoenvelhecimento da pele até mesmo em idades mais avançadas, e os resultados demonstraram que o limite seria de 2,54 minutos de exposição por dia.
A melanização adaptativa, também conhecida como bronzeamento, protege a pele contra a penetração dos raios UV por meio da melanogênese, e defeitos moleculares nesta via estão associados com a hiperplasia epidérmica e com a maior susceptibilidade ao câncer. Os raios ultravioleta também são responsáveis pelos sinais precoces de fotoenvelhecimento, incluindo irregularidades na pigmentação, elastose solar e telangiectasias.
As melaninas são biopolímeros complexos e multifuncionais representados por diversos tipos de pigmentos que são sintetizados dentro dos melanossomas e transferidos dos melanócitos da camada basal da epiderme para os queratinócitos nas proximidades.
A quantidade e os tipos de melanina são os fatores principais que determinam a complexidade da pele e a sensibilidade aos raios ultravioleta. A melanina existe em duas isoformas principais: a eumelanina (que é mais eficiente no bloqueio dos fótons de raios UV) e a feomelanina. A complexidade da pele e a sensibilidade aos raios UV são, portanto, determinadas predominantemente pelos níveis de eumelanina na epiderme.
Melanogênese é um processo heterogêneo e complexo, que não é organizado em sucessões lineares simples, mas em uma rede multidimensional de reações bioquímicas. O ponto central desse processo é a estimulação do receptor de melanocortina 1, que se liga ao hormônio estimulador de α-melanócitos e transmite sinais de diferenciação através da ativação da adenilil ciclase e geração de cAMP. Isso leva à ativação e aumento da quantidade de tirosinases (TYR), proteína relacionada à TYR 1 (TYRP1, dihydroxyindole [DHI] oxidase) e dopacroma tautomerase (DCT) que catalisam a síntese da melanina.
A maior parte das reações bioquímicas, substratos e enzimas na biosíntese das melaninas e no transporte e maturação dos melanossomas envolvem a hidroxilação da fenilalanina e da tirosina, oxidação da DOPA, tautomerização da dopacroma (DCT/TYRP2), oxidação da DHICA (TYRP1 ou peroxidase), oxidação da DHI (TYR ou peroxidase), hidrólise da glutationildopa (g-glutamiltranspeptidase), oxidação da cisteinildopa (peroxidase), ciclização intramolecular da cisteinildopaquinona (peroxidase), descarboxilação da DOPA (AAD), hidroxilação da dopamina (DBH) e metilação da norepinefrina (PNMT).
Os melanócitos epidérmicos se localizam na camada basal, acima da membrana basal, na unidade de melanina epidérmica, compreendendo aproximadamente 50 queratinócitos ao seu redor.
Os estágios iniciais do escurecimento da pele mediado por raios UV envolvem a redistribuição dos pigmentos existentes de melanina, que é seguida por uma subsequente síntese de melanina que se inicia várias horas ou dias depois.
Diversos estudos demonstraram diminuição nos danos ao DNA na epiderme inferior, a maior redistribuição da melanina da camada inferior à camada medial da epiderme e o aumento na apoptose induzida por raios UV em peles mais pigmentadas, o que sugere que os mecanismos, tanto de filtração dos raios UV, quanto da remoção das células permanentemente danificadas são mais eficientes em fototipos mais escuros.
Além da proteção direta contra os raios UV, a melanogênese tem papel fisiológico importante na homeostase da epiderme. Um estudo com objetivo de entender as respostas dos tipos de pele diferentemente pigmentados pelos raios UV mediu a distribuição dos danos ao DNA e o conteúdo de melanina, além da expressão de genes melanócitos-específicos após uma única exposição da dose eritematosa mínima.
Interessantemente, além de tais respostas não serem acompanhadas por mudanças significativas na densidade dos melanócitos nas junções dérmica-epidérmicas e o conteúdo melanínico, a expressão de proteínas melanocíticas-específicas (TYR1, TYRP1, DCT, além de MART1 e MITF) foi significativamente modificada 1 semana após a exposição aos raios UV. Isso sugere que os genes envolvidos na via de síntese da melanina também demonstram a expressão de padrões regulados em resposta ao ambiente, o que poderia ser independente da seleção positiva para a pigmentação da pele.
Variações étnicas das características pigmentárias e diferenças fenotípicas do envelhecimento extrínseco
A pigmentação da pele humana é uma característica determinada principalmente pela quantidade e distribuição de melanina, o que mostra uma notável variação fenotípica relacionada com a latitude entre as populações continentais.
Estudo recentes sobre a associação genótipo/fenótipo revelaram uma distribuição espacial dos polimorfismos de nucleotídeo-único (SNPs) localizados em genes candidatos à pigmentação constitutiva, juntamente com o aumento do escurecimento da pele de populações mundiais das regiões geográficas do norte ao sul da Europa e ao norte da África, e de regiões do Oriente Médio e da Ásia Ocidental.
Os SNPs humanos representam mais de 9 milhões de variações nas sequências de DNA espalhando pelo genoma todo, o que pode alterar a resposta do indivíduo à exposição ambiental.
SNPs ocorrem tanto nas regiões codificadoras quanto nas regiões não codificadoras do DNA e podem levar a mudanças nas propriedades biológicas das proteínas codificadas ou afetar os níveis de expressão gênica.
Utilizando uma combinação de abordagens sistemáticas, incluindo estudo de associações genômicas amplas, base de dados de expressão gênica e correlações genótipo/fenótipo baseadas no índice de melanina da pele, variações significativas na pigmentação nos genes SNP de pigmentação foram descobertas em populações da Europa, Ásia Oriental, Ásia Sul-Ocidental e da África, em estudos de controle de caso. Muitos desses genes foram descobertos com base em mutações que ocorrem naturalmente e que afetam a pigmentação por meio dos níveis de precursores melanínicos ou melanogênicos. Além disso, um número de SNPs não codificadores envolvidos na regulação transcricional dos genes de pigmentação também foi identificada.
Interpretações gerais das populações de SNPs inter e intra-étnicas poderiam ser propostas para avaliar os genes envolvidos na pigmentação escura dos melanócitos, no status da vitamina D, na resposta do bronzeamento cutâneo em peles caucasianas, na reflectância escura e clara nas peles orientais e asiáticas, e nos níveis constitutivos ou atividade de certos marcadores tipicamente maiores nas peles africanas.
Foi descoberta também uma profunda interação entre as vias de sinalização melanogênica e de resposta ao estresse oxidativo.
Polimorfismos genéticos subjacentes à variação fenotípica da pigmentação requerem maiores entendimentos dos efeitos nas proteínas-alvo e na correlação com as funções celulares. Isso é ativado pela combinação de abordagens bioquímicas e celulares, incluindo transcriação e estabilidade do RNAm, ensaios de proteínas, interações de ligantes, atividade enzimática e histoquímica. Por exemplo, recordando a associação entre a distribuição alélica e densidade melanossômica em diferentes estágios da biogênese poderia promover mais insights na base celular da diversidade na pigmentação da pele.
Diferenças estruturais e propriedades de envelhecimento dos tipos étnicos de pele
Foi sugerido previamente que mudanças ambientais poderiam ter impacto em genes selecionados de pigmentação. Um dos maiores fatores que poderiam afetar extrinsecamente o envelhecimento e, em particular, o fotoenvelhecimento, são os tipos de pele geneticamente determinados com conteúdo e composição estabelecidos de melanina.
A susceptibilidade por envelhecimento cutâneo extrínseco é também reconhecida por ser fortemente influenciada por outros fatores endógenos, como antioxidantes ou capacidade de reparação de DNA, o que poderia ser determinado por características genéticas individuais e diferenças étnicas nas propriedades da pele.
Sabe-se que o número de melanócitos (células produtoras de melanina) é relativamente constante para todos os tipos de pele. O que difere as peles mais escuras das peles mais claras é, na verdade, a característica desses melanócitos. Enquanto as peles mais escuras possuem melanócitos mais dispersos, mais largos e mais instáveis e que produzem mais melanina (o que se deve à maior atividade da enzima tirosinase e pelas taxas mais lentas de degradação dos melanossomas na epiderme), as peles mais claras apresentam melanossomas menores e mais agregados, que contém menos melanina (consequência da menor atividade da tirosinase à a taxa de degradação dos melanossomas aumentada).
Além de uma melhor fotoproteção contra os raios UV devido à maior pigmentação, a epiderme das peles africanas têm também um estrato córneo mais espesso, com mais camadas de células cornificadas e mais conteúdo lipídico, comparado à pele caucasiana. Consequentemente, foi verificado que a pele africana tem defesas antimicrobianas mais fortes, devido a uma epiderme exterior mais acidificada e rápida regeneração da barreira após um dano.
Consistente com a diminuição da pigmentação, peles africanas e asiáticas têm derme mais espessa e mais compacta comparado à pele caucasiana. Peles africanas contém fibroblastos mais ativos, mais largos e frequentemente em orientação paralela, além de mais macrófagos. Tal fenótipo está associado com a integridade estrutural do colágeno mais acentuada na derme, que é preservada durante o envelhecimento e o fotoenvelhecimento (por isso, peles mais escuras tendem a apresentar menos sinais de envelhecimento, como rugas e pés de galinha, por exemplo). Em contraste, peles caucasianas extrinsecamente envelhecidas são caracterizadas pela profunda desorganização das fibras elásticas e diminuição da expressão do colágeno na derme. As manifestações atróficas na derme são, além disso, ligadas ao tipo de pele na população caucasiana, com múltipla telangiectasia (dilatação dos vasos sanguíneos superficiais) em peles mais claras e elastose solar (acúmulo anormal de elastina) em peles mais escuras.
Além da perda da elasticidade e do volume, os sinais mais comuns de envelhecimento da pele são a diminuição do número de melanócitos, despigmentação e mudanças na distribuição dos pigmentos, o que é observado em todos os tipos de pele.
O processo de envelhecimento e os danos induzidos pela radiação solar são, contudo, distinguidos unicamente pelas diferenças funcionais e estruturais observadas entre os tipos de pele mais claros (fototipos I e II) e os mais escuros (fototipos III a VI). Peles mais escuras, apesar de serem mais resistentes a rugas, são geralmente mais propícias a terem problemas de pigmentação, incluindo tanto a hipopigmentação quanto a hiperpigmentação.
As mudanças na distribuição dos pigmentos são a principal manifestação dos fotodanos nas peles orientais e asiáticas, com os primeiros sendo caracterizados também pela hiperpigmentação e índice de melanina aumentado com a idade. O aumento na ocorrência de pontos de pigmentos pode ser parcialmente associada com uma maior frequência de distribuição da variante do gene SLC45A2. Além disso, estudos de população com mudanças relacionadas à idade revelaram que, apesar da distribuição desigual de pigmentos ser mais comum nas peles orientais e asiáticas, danos causados pela radiação solar e rugas são significativamente menores quando comparados com os observados nas peles caucasianas, o que poderia sugerir uma correlação com os níveis de antioxidantes na corrente sanguínea.
Finalmente, diferentes tipos de pele também têm respostas fisiológicas influenciadas pelo ambiente distintas, como a hidratação da pele, por exemplo. A perda transepidermal de água (TEWL) é um indicativo de hidratação da superfície da pele e é definida pela perda corporal de água, que passa via difusão e evaporação para a atmosfera através da epiderme, e esse parâmetro é aumentado nas peles africanas, comparado com as peles caucasianas. Entre todas as populações, a TEWL e a hidratação da superfície da pele diminuem com a idade, porém isso é mais pronunciado nas peles caucasianas, coincidindo com um estrato córneo mais fino.
Mudanças na epiderme também são evidentes na taxa de descamação ou variação dos corneócitos, o que aumenta com a idade e contribui com a xerose, que é frequentemente mais pronunciada nas peles africanas. Essas condições atualmente podem ser tratadas com uma gama de produtos hidratantes que restauram a integridade do estrato córneo pela reposição dos componentes do fator de hidratação natural. Os ingredientes ativos, categorizados como emolientes, oclusivos e umectantes, promovem uma barreira que suaviza a pele, prendem a água no estrato córneo e previnem a perda transepidermal de água.
Cuidados personalizados com a pele
Dados transcriptômicos gerados a partir de peles jovens, velhas, protegidas e expostas ao sol promoveram muita informação sobre os aglomerados de genes e vias hierárquicas implicadas no envelhecimento intrínseco e fotoenvelhecimento. Os biomarcadores identificados em ambos os tipos de envelhecimento são relevantes para a manutenção da barreira cutânea através da biossíntese lipídica e diferenciação epidermal, bem como pelas defesas contra o estresse oxidativo e antioxidantes. Diferenças entre as peles intrinsecamente envelhecidas e fotoenvelhecidas puderam ser detectadas no nível da matriz extracelular, o que demonstrou a redução da expressão dos genes de colágeno no envelhecimento intrínseco e aumento na expressão dos genes de tecido elástico no fotoenvelhecimento.
Muitas informações sobre a biologia da pele e os processos de envelhecimento obtidas por tecnologias baseadas na biologia celular e molecular requerem desenvolvimento e aplicações de ferramentas estatísticas e de modelagem avançadas. Biologia integrativa aplicada aos dados de expressão gênica visam o entendimento das relações biológicas e processos dinâmicos através da reconstrução de redes de genes regulatórios. Tais redes, representando grupos de genes com funções variadas e interações entre os grupos, têm sido construídas utilizando os modelos de rede linear e Boolean, redes de Bayesian e outros novos algoritmos construídos propositalmente. O conhecimento adquirido sobre as possíveis interações gênicas pode ser expandido ainda mais, por exemplo, para incluir outros parâmetros como o feedback de transcrição-tradução ou do efeito do ambiente nas proteínas.
Os resultados dos modelos matemáticos são, além disso, aplicáveis através dos conhecimentos já estabelecidos sobre as interações gênicas e a provável sobreposição de certos genes identificados em diferentes estudos independentes. A necessidade de desenvolvimento de abordagens computacionais adicionais também é sugere que se leve em conta mudanças mais sutis na expressão gênica que são específicas para indivíduos únicos em grupos similares.
Variações genéticas que contribuem para as características exclusivas de cada indivíduo são atualmente consideradas a moldar o futuro das intervenções clínicas e farmacológicas. Isso é consistente com a ideia de tratar uma pessoa ao invés de um problema particular, o que vem ganhando reconhecimento como uma abordagem mais eficiente. Baseado nisso, o conceito de “medicina personalizada”, reconhecendo formas subjacentes de variações genéticas, surge como uma estratégia excepcional com aplicações únicas na farmacogenômica e na farmacoproteômica. Esse conceito pode ser expandido ainda mais nos campos da dermatologia clínica e experimental e nos cuidados personalizados com a pele. Progressos recentes em ensaios moleculares e testes diagnósticos facilitam a abordagem da fisiologia dos processos cutâneos e dos mecanismos patogênicos de problemas específicos, incluindo condições cutâneas inflamatórias e autoimunes. Entender a biologia da estrutura cutânea individual, balanço sensitivo e hormonal e identificar as redes de genes representativos no contexto de maquiagens genéticas específicas irá levar ao desenvolvimento de fármacos e biomiméticos para modular processos biológicos apropriados.
A etnicidade da pele se manifesta em características estruturais e fisiológicas distintas, que podem ser definidas por cada população. No geral, a pele caucasiana é caracterizada por melanossomas menores, menos melanina, estrato córneo e derme mais finos e baixa perda transepidermal de água. Esses fatores contribuem para posterior aumento dos fotodanos, da perda de colágeno e da diminuição da elasticidade da derme, que são os resultados principais do processo de envelhecimento extrínseco.
Peles com pigmentação mais escura, de origem africana, são geralmente caracterizadas por maiores melanossomas e mais melanina, bem como estrato córneo e derme mais espessos, o que é proporcional à diminuição da pigmentação. Tanto as peles africanas quanto asiáticas são mais resistentes aos fotodanos e demonstram elasticidade preservada, que se traduz em aparência demorada de rugas durante o envelhecimento. De qualquer forma, peles com pigmentação mais escura são mais propensas a mudanças na pigmentação relacionadas à idade, que são particularmente mais evidentes nas peles orientais e asiáticas.
Além disso, diferenças étnicas nos tipos de pele podem também se manifestar com relação à hidratação relativa da pele, sendo que peles mais ressecadas e com xerose são mais pronunciadas nas peles africanas, tanto em situações de baixa umidade relativa do ar quanto durante o envelhecimento.
Diferenças entre os fenótipos da pele são evidentes também dentro dos principais grupos étnicos. Por exemplo, a diminuição da pigmentação e da elasticidade dermal são características individuais determinadas tanto por fatores genéticos, quanto por fatores ambientais.
Diversidades étnicas e fisiológicas na estrutura e fisiologia da pele podem ser responsáveis por diferentes reatividades dos tecidos a fatores químicos, por exemplo, isso poderia afetar a forma e eficiência da penetração de alguma droga, absorção e sensibilização, que são parâmetros importantes para o cuidado com a pele cuidadosamente considerado.
Enquanto que a pele caucasiana demonstra resistência mais forte ao danos da barreira de da pele, peles africanas são mais resistentes à penetração transcutânea. Peles caucasianas e orientais apresentam perda transepidermal de água similar, mas as peles orientais são mais sensitivas ao estresse mecânico e químico, presumidamente por causa de uma barreira mais fraca e estrato córneo mais fino na epiderme.
Comparado com outros tipos étnicos de pele, a pele oriental também demonstra densidade da glândula écrina maior e poros com tamanho menor, o que reflete na atividade da glândula sebácea. Em contraste, a pele africana frequentemente demonstra ter danos mais severos ao redor dos poros faciais. As diferenças entre os tipos étnicos de pele em resposta aos fatores ambientais também podem se manifestar na derme, com a pele caucasiana sendo mais propícia a lesões inflamatórias e a pele africana apresentando cicatrizes hipertróficas e quelóides mais frequentes.
As variações fenotípicas e desafios na definição de interações específicas genoma-droga também podem ser aplicáveis no campo da dermatologia.
Um aspecto importante da farmacogenômica é a avaliação da eficiência da resposta individual, a dose apropriada e os efeitos adversos das formulações propostas, o que pode ter uma influência direta no seu desenvolvimento, custo-benefício e regulação de segurança.
Estratégias correntes para proteção pessoal contra a poluição do ar, por exemplo, incluem a aplicação de produtos tópicos que melhoram a função de barreira da pele para a redução da penetração dos poluentes e de antioxidantes para reduzir espécies reativas de oxigênio, como vitaminas C e E, em formulações. Em paralelo, progressos substanciais têm sido feitos em formulações de fotoprotetores tópicos que combinam hidratantes da pele com filtros UV de amplo espectro e fotoprotetores que filtram tanto os raios UVA quanto UVB em uma proporção que mimetiza a exposição natural para fotoproteção ótima.
A efetividade dos fotoprotetores é baseada na medição do fator de proteção nos parâmetros precisamente definidos, como a camada de aplicação (mg/cm2), dose de radiação UV e mudanças clinicamente estabelecidas na pele após o tempo de exposição definido. Para o propósito de cuidado com a pele personalizado, tanto o tipo de pele quanto o ambiente devem ser levados em consideração, uma vez que a pele é exposta a vários níveis de poluentes do ar no dia-a-dia.
No nível molecular, fotoprotetores com um fator de proteção solar bem balanceado demonstraram prevenir a expressão induzida por radiação UVA de genes associados com o estresse oxidativo e a degradação da ECM na derme. Esse tipo de proteção poderia ser particularmente viável para peles caucasianas com pigmentação clara que são propensas ao aparecimento de rugas.
Peles com pigmentação mais escura e, particularmente peles orientais, poderiam se beneficiar com fotoprotetores que filtram comprimentos mais curtos de onda UV e que afetam a epiderme e poderiam exasperar as lesões hiperpigmentadas.
O desenvolvimento de novos produtos personalizados que suportam a renovação da barreira cutânea e aumento do fator de hidratação natural para prevenir a perda transepidermal de água poderia ser particularmente benéfico para peles africanas.
Frequentemente, o conhecimento do fundo genético, das interações gene/ambiente e das respostas a ingredientes cosméticos não é sempre disponível.
Um passo em direção a base de dados mais completas seria coletando informações sobre o uso de produtos de cuidado pessoal em estudos de práticas de uso dos consumidores, incluindo a quantidade de produto aplicado e a frequência de uso. Isso também promoveria uma avaliação da exposição aos ingredientes ativos em tais produtos.
Conclusão
As respostas moleculares e fisiológicas dos fatores ambientais que afetam a pigmentação, a elasticidade dermal e hidratação epidermal são fortemente dependentes do tipo de pele. Fenótipos étnicos de pele podem ser distinguidos baseado em características genotípicas definidas, mais especificamente nos genes envolvidos na biossíntese da melanina e responsáveis pela pigmentação. A produção de melanina é estimulada pela radiação UV e tem um papel importante na proteção da pele contra os fotodanos.
Os tipos de pele classificados como de origem caucasiana, oriental, asiática e africana demonstram diferenças significativas na organização e na sensibilidade a fatores extrínsecos distintos. Isso se traduz em diferentes demandas em relação a medidas preventivas e aplicações cosméticas relevantes, focando em aspectos distintos da danificação e regeneração da pele.
O cuidado personalizado com a pele é uma área em amplo crescimento com as aplicações comerciais e biomédicas que poderiam promover uma nova geração de produtos para a pele.
Uma abordagem individual para a pele, baseada nos perfis registrados e no modelo in silico de características únicas, como medidas biométricas e estruturais, biomarcadores dermais e epidermais e respostas hormonais e ao estresse, poderiam ser um tratamento eficiente e acessível para muitas condições cutâneas no futuro.
O objetivo desse artigo é contribuir para a elevação do nível técnico de profissionais da área. Para qualquer orientação procure sempre um profissional habilitado como um dermatologista ou farmacêutico.
Referências:
MARKIEWICZ, E and IDOWU, C. [Personalized skincare: from molecular basis to clinical and commercial applications] Clin Cosmet Investig Dermatol. 2018; 11: 161–171.
AUTOR: Cleber Barros | Vinia
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