Neste artigo:

• Estrutura básica da pele
• As aquaporinas
• Aquaporina-3

Você conhece as aquaporinas? Nesse artigo irei falar sobre esses canais de água encontrados em nossa pele, assim como sua contribuição para a hidratação e cicatrização cutânea, em especial a aquaporina 3 (AQP3), que é a aquaporina mais abundante.

As aquaporinas são canais de água encontrados em plantas, insetos, anfíbios e mamíferos, e desempenham um papel essencial na homeostase celular da água. É por meio desses canais que ocorre o transporte de água, glicerol e outras pequenas moléculas, como a uréia.

Estrutura básica da pele – Epiderme

A epiderme atua como uma barreira contra a evaporação da água. Essa estrutura possui multicamadas e é composta principalmente por queratinócitos. Os queratinócitos se diferenciam enquanto migram para o topo da superfície cutânea e sua corneificação ocorre no estrato córneo (EC), que atua como uma barreira contra a perda de água. A hidratação do estrato córneo é um fator importante para a eficiência da sua função de barreira. A hidratação dessa camada envolve vários fatores, como os Fatores de Hidratação Natural (NMF), lipídios intercelulares (que formam uma barreira) e a presença de junções celulares no estrato granuloso. Na epiderme são expressos diversos membros da família das aquaporinas.

Aquaporinas

As aquaporinas são uma família de proteínas de membrana que constituem canais de água através das membranas celulares. Algumas aquaporinas também transportam pequenos solutos, como glicerol e uréia. As aquaporinas já foram identificadas em diversos organismos, como bactérias, insetos, plantas e animais. Existem 13 aquaporinas nos mamíferos (AQP0 à AQP12). As AQP1, 2, 4, 5 e 8 funcionam apenas como canais de água, enquanto as AQP3, 7, 9 e 10 também são permeáveis à pequenos solutos, incluindo glicerol.

Aquaporinas e a pele

A AQP3 é a aquaporina mais abundante na pele humana. Ela se encontra na membrana plasmática dos queratinócitos humanos e atua no transporte de água e glicerol. A AQP1 se localiza nas células endoteliais (células que constituem a parede interna dos vasos sanguíneos) da derme humana. A AQP5 se encontra nas glândulas sudoríparas e alguns autores acreditam que ela seja essencial para secreção de suor. A AQP7, que se encontra nos adipócitos da hipoderme, possui um papel importante no transporte de glicerol.

Funções das aquaporinas na pele

Entre as aquaporinas listadas acima, as mais relevantes para a fisiologia cutânea são a AQP3 e AQP5. Acredita-se que a AQP5 seja um canal específico para água. Contudo, a aquaporina mais estudada é a AQP3. Em estudos realizados em modelos animais (ratos), a falta de AQP3 não alterou a estrutura da pele, mas diminuiu a hidratação do EC, ocasionando pele seca e diminuição da permeabilidade da epiderme à água e glicerol. Também foi possível observar redução na elasticidade cutânea, lentidão na recuperação da barreira cutânea e menor teor de glicerol no EC. A aplicação de glicerol (de maneira tópica, por exemplo), corrigiu a hidratação, elasticidade e função de barreira. Isso mostra que um defeito no transporte de glicerol pode causar diversos danos no fenótipo da pele

AQP3 e o seu papel na pele

Algumas aquaporinas estão envolvidas diretamente no transporte de água, enquanto outras estão envolvidas no transporte de água, glicerol, e outros pequenos solutos, como a uréia.

A aquaporina mais abundante na pele (mais especificamente na membrana plasmática dos queratinócitos epidérmicos), é a Aquaporina 3 (AQP3). Essa aquaporina é uma “aquagliceroporina”, ou seja, transporta água ou glicerol. A importância da AQP3 na pele foi elucidada através de estudos em ratos deficientes em AQP3.

Ratos deficientes em AQP3 manifestaram menor hidratação do EC. A análise desses ratos revelou um teor menor de glicerol no EC e epiderme, quando comparado com os animais do grupo controle. Não foi observada nenhuma diferença na estrutura do EC, perfil lipídico, teor de proteína, ou concentração de aminoácidos, íons e outros pequenos solutos. Esses resultados sugerem um papel importante da AQP3, uma vez que ela facilita o transporte de glicerol e seu teor no EC e epiderme, além de mostrar que o glicerol é um fator chave para a hidratação da epiderme.

O glicerol atua como um umectante endógeno, aumentando a capacidade da pele de reter água.

Esse umectante tem um papel importante na hidratação da pele, uma vez que providencia elasticidade cutânea e reforça a função de barreira da epiderme. O glicerol endógeno, um produto da quebra de triglicérides, possui duas fontes principais no corpo: o soro, onde o glicerol e ácidos graxos são liberados após a hidrólise de triglicerídeos, e as glândulas sebáceas, que exibem altos níveis de rotatividade de triglicerídeos.

De uma perspectiva fisiológica, a manutenção da hidratação pode ser alcançada através do glicerol endógeno e exógeno.  Os níveis endógenos de glicerol se correlacionam com os níveis de hidratação do EC.

Na literatura, a relação entre hidratação do EC e glicerol apresenta as seguintes informações:

• Quando há presença de AQP3, o glicerol endógeno e exógeno melhoram a hidratação do EC e seu teor de água;
• Quando há ausência de AQP3, o glicerol do EC e seu teor de água são prejudicados;
• Quando há ausência de AQP3, a aplicação de glicerol melhora a hidratação do EC e seu teor de água.

Aspectos clínicos da AQP3

A relação entre os níveis de hidratação e teor de AQP3 auxilia na explicação de diversas condições dermatológicas. A expressão dos canais AQP3 na pele humana é fortemente afetada pelo envelhecimento e exposição crônica ao sol, com diminuição de seus níveis em ambos os casos, o que causa aumento dos casos de xerose (pele seca), que pode ser observado em idosos ou áreas da pele que foram expostas cronicamente ao sol. Além disso, os níveis de AQP3 diminuíram em pele psoriática, onde os canais de AQP3 foram observados no citoplasma, ao invés da membrana plasmática. Uma vez que a AQP3 deve estar localizada na membrana plasmática para transportar glicerol e água, isso sugere que o transporte feito por AQP3 está comprometido nos queratinócitos de pele psoriática. Portanto, o mal funcionamento de AQP3 pode ser um possível fator causal de diversas doenças cutâneas.

A alteração da expressão de AQP3 pode ser um dos mecanismos principais para tratar algumas condições de pele seca. Portanto, cresceu o interesse no estudo de compostos que podem ser usados para estimular a expressão de AQP3. Vários agentes, principalmente de fontes botânicas, estão sendo estudados, uma vez que são capazes de modular a expressão de AQP3.

Um estudo de Boury-Jamot et al. (2006) mostrou que a epiderme de peles com eczema possuem menos AQP3, podendo ser a causa da pele seca, e possivelmente a causa do aumento da perda de água, já que a função de barreira da pele está comprometida. Além disso, um estudo realizado por Cao et. al (2008) mostrou que a radiação UV pode igualmente afetar as AQP3, sendo também uma das causas da desidratação cutânea.

AQP3 no metabolismo do glicerol cutâneo

Sabe-se que o glicerol endógeno é gerado, pelo menos, em partes, a partir da hidrólise de triglicerídeos nas glândulas sebáceas. Estudos realizados em ratos mostraram  que o glicerol proveniente das glândulas sebáceas é um importante determinante para hidratação do EC. Portanto, a ausência de AQP3 nas glândulas sebáceas pode resultar em menor quantidade de glicerol no EC. Além disso, o glicerol é um importante intermediário no metabolismo energético e substrato para a biossíntese de vários lipídios. Na presença do glicerol, a fosfolipase D metaboliza a fosfatidilcolina em fosfatidilglicerol. Logo, o transporte de glicerol pela AQP3 pode facilitar a síntese de fosfatidilglicerol, que é um ativador de proteína quinase C que atua como um mensageiro para modular as funções dos queratinócitos. Um estudo de Bollag et al. (2007) demonstrou que o transporte de glicerol pela AQP3 desencadeia a diferenciação dos queratinócitos. Isso sugere que a AQP3 possua uma função complexa e importante na diferenciação e proliferação dos queratinócitos.

AQP3 e Cicatrização Cutânea

A cicatrização é uma característica extremamente importante da epiderme. A eficiência da função de barreira da epiderme ocorre por conta do EC e a proliferação dos queratinócitos, que migram para a superfície da epiderme, se diferenciando em corneócitos. A cicatrização, portanto, envolve a proliferação e migração celular. Logo, novos papéis para as aquaporinas na migração e proliferação celular foram descobertos. Essas funções são muito relevantes para a epiderme.

Durante a migração celular, ocorrem mudanças no formato celular e movimento da água, portanto, o papel das aquaporinas na cicatrização é atribuído às suas propriedades transportadoras de água. A migração celular é facilitada por aquagliceroporinas, como AQP3, ou aquaporinas, como AQP1 e AQP4. Um estudo realizado por Hara-Chikuma e Verkman (2008) mostrou que: (a) a migração de queratinócitos e cicatrização foi mais lenta em células sem a expressão de AQP3 e (b) a migração de queratinócitos foi restaurada a partir da inserção de AQP3 ou AQP em células que não possuíam AQP3.

Hara-Chikuma e Verkman (2008) também estudaram o papel da AQP3 na proliferação dos queratinócitos. Eles descobriram que a proliferação celular foi prejudicada em epiderme que não possui AQP3. Essa diminuição pode ser explicada pela redução do metabolismo: menores teores de glicerol, glicose e ATP e redução na produção de CO₂. O glicerol é um importante intermediário do metabolismo, sendo metabolizado em glicerol-3-fosfato, um intermediário chave para a produção de ATP. Esses resultados apoiam a teoria de que o transporte de glicerol pela AQP3 participa do metabolismo celular durante a proliferação de queratinócitos. Consequentemente, a aplicação de glicerol aumentou a proliferação dos queratinócitos em queratinócitos com ausência de AQP3.

Aumento da expressão de AQP3 por extrato de Piptadenia colubrina

Em um estudo, analisou-se a expressão de AQP3 quando exposta ao extrato hidroglicólico Piptadenia colubrina. Foi possível concluir aumento da expressão de AQP3 na membrana dos queratinócitos, comparado ao grupo controle. A concentração de 10 e 20 mg/mL induziu um aumento significante na expressão de AQP3.

Sugestão de ativo: Aquasense – i9 Magistral: INCI Name: Water (and) Butylene Glycol (and) Piptadenia Colubrina Peel Extract.

Conclusão

As aquaporinas são canais que participam do transporte de água, glicerol e outros pequenos solutos, como a uréia. A AQP3 é a mais abundante na pele humana, atuando como aquagliceroporina, ou seja, atua no transporte de água e glicerol. Em estudo realizados em animais (ratos) foi possível observar que a ausência da AQP3 resulta em pele seca, perda de elasticidade e processo de cicatrização mais lento. A aplicação de glicerol (de forma tópica, por exemplo) foi capaz de corrigir esses fatores.

Além disso, estudos apontam a função da AQP3 em outros processos cutâneos, como proliferação e migração dos queratinócitos e metabolismo do glicerol cutâneo.

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Referências

• BOURY-JAMOT, Mathieu et al. Skin aquaporins: function in hydration, wound healing, and skin epidermis homeostasis. In: Aquaporins. Springer, Berlin, Heidelberg, 2009. p. 205-217.
• DRAELOS, Zoe. Aquaporins: an introduction to a key factor in the mechanism of skin hydration. The Journal of clinical and aesthetic dermatology, v. 5, n. 7, p. 53, 2012.
• HARA-CHIKUMA, Mariko; VERKMAN, A. S. Roles of aquaporin-3 in the epidermis. Journal of Investigative Dermatology, v. 128, n. 9, p. 2145-2151, 2008.
• PATEL, Ravi et al. Aquaporins in the Skin. In: Aquaporins. Springer, Dordrecht, 2017. p. 173-191.

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