Polifenóis naturais: fotoproteção, anti-inflamação, antioxidação e mecanismos de reparo

Polifenóis naturais: fotoproteção, anti-inflamação, antioxidação e mecanismos de reparo
Entenda como os polifenóis auxiliam na proteção da pele contra os danos causados pela radiação UV.

Estudos laboratoriais, clínicos e epidemiológicos já mostraram que a radiação UV pode induzir diversas problemas na pele, como envelhecimento prematuro e cânceres. A exposição excessiva à radiação UV induz problemas e desordens cutâneas por conta da indução à inflamação, estresse oxidativo e danos no DNA. O uso de agentes quimiopreventivos, como polifenóis de plantas, está ganhando atenção. Quimiopreventivos são agentes que conseguem inibir, reverter ou retardar os efeitos nocivos causados pela exposição à radiação UV. Uma grande variedade de polifenóis e fitoquímicos, dos quais muitos são de fontes alimentares, possuem efeito de fotoproteção na pele. Nesse artigo irei falar sobre o efeito fotoprotetor de alguns polifenóis, como os polifenóis do chá verde, proantocianidinas da semente de uva, resveratrol, silimarina e genisteína, assim como a ação desses componentes na inflamação cutânea, estresse oxidativo e danos no DNA. O uso dos polifenóis em protetores solares é visto como algo promissor, assim como o uso dessas substâncias no tratamento de algumas doenças de pele.

Polifenóis são uma família extensa de produtos naturais que são encontrados em produtos naturais, como frutas, vegetais, nozes, flores e cascas. Fontes importantes e comuns de polifenóis são as cebolas (flavonóides); cacau, semente de uva (proantocianidinas); chá, maçãs, e vinho tinto (flavonóides e catequinas); frutas cítricas (flavanonas); bagas e cerejas (antocianidinas) e soja (isoflavonas). Esses polifenóis contribuem para os efeitos benéficos dos vegetais e frutas.

Tópicos abordados

  • Radiação ultravioleta e a pele
  • Polifenóis e fotoproteção da pele
  • Inibição de carcinogênese
  • Efeito de proteção solar
  • Efeitos anti-inflamatórios
  • Efeitos antioxidantes
  • Polifenóis do chá verde: reparo de danos no DNA
  • Atuação dos polifenóis na redução de inflamação induzida por UVB

Radiação ultravioleta e a pele

A pele é o maior órgão do corpo humano, possuindo uma área de aproximadamente 1.5-2.0 m². Sua função é proteger os órgãos do corpo, atuando como uma barreira contra os agentes químicos e físicos que podem danificar o organismo. A exposição à radiação solar é um fator crucial para o desenvolvimento de diversas desordens cutâneas, como rugas, ressecamento da pele, manchas, hiperpigmentação, hipopigmentação e cânceres de pele.

A radiação solar pode ser dividida em três segmentos: UVA, UVB e UVC. Os mais nocivos são o UVA e UVB. A radiação UVB consegue penetrar na pele, atravessando a epiderme e penetrando na derme. Pode induzir efeitos biológicos adversos, como estresse oxidativo, danos no DNA, envelhecimento prematuro da pele, e efeitos múltiplos no sistema imunológico. Também é um iniciador e promotor de tumor. Apesar da pele possuir um sistema de defesa enzimático e não enzimático contra essas respostas biológicas, a exposição excessiva aos raios UV sobrecarrega e esgota esses sistemas de defesa, levando ao desenvolvimento de diversas desordens cutâneas, como o câncer.

O UVA é o maior espectro da radiação UV. O UVA penetra profundamente na epiderme e derme da pele. Foi mostrado que a exposição excessiva aos raios UVA pode levar à formação de tumores benignos, assim como cânceres malignos. A exposição ao UVA pode induzir a geração de oxigênio singlete (uma espécie de oxigênio eletronicamente excitada) e radicais livres de hidroxila, o que podem causar danos nas macromoléculas celulares, como lipídios, proteínas e DNA. O UVA é uma fonte expressiva de estresse oxidativo na pele, o que causa fotoenvelhecimento.

Polifenóis e fotoproteção da pele

 Ultimamente o interesse no uso de produtos naturais de plantas tem crescido, incluindo os polifenóis. Eles são usados principalmente para prevenir os danos na pele induzidos pelos raios UV, como o risco de desenvolvimento de câncer de pele. Os polifenóis possuem ação anti-inflamatória, antioxidante e imunomoduladora, e pode ser usado como agente quimiopreventivo em diversas desordens cutâneas. Quimioprevenção é o controle de câncer baseado no uso de substâncias químicas naturais ou sintéticas, que são capazes de suprimir, retardar ou reverter o processo de carcinogênese. Logo, os quimiopreventivos podem atuar no controle do risco de câncer. Além disso, o uso de quimiopreventivos é uma solução prática para um problema de difícil controle,  pois é possível um indivíduo mudar sua dieta e estilo de vida, em combinação com uma rotina de cuidados com a pele, prevenindo assim os danos causados pela exposição solar. Alguns estudos mostram a eficiência de alguns polifenóis naturais, como os polifenóis do chá verde, silimarina do cardo mariano e proantocianidina da semente de uva. Esses componentes agiram contra a inflamação induzida por radiação UV, estresse oxidativo, danos do DNA  e supressão das respostas imunológicas.

Inibição de carcinogênese

Câncer de pele não melanoma, como a carcinoma basocelular e epidermóide, é o tipo de neoplasia maligna mais comum em humanos. Estudos já relataram que a radiação solar é o principal agente etiológico no desenvolvimento de câncer de pele. Vários modelos animais têm sido usados para estudar os efeitos anti-fotocarcinogênicos dos fitoquímicos, como os polifenóis. Foi descoberto que a administração oral de polifenóis do chá verde resultou na proteção da pele contra a tumorigênese (processo de formação do tumor). Um extrato retirado das folhas do chá verde, que consiste numa mistura de polifenóis, conseguiu inibir a tumorigênese induzida por UVB em ratos. O tratamento tópico de ratos sem pêlos com os polifenóis do chá verde ou a Epigalocatequina-3-galato (EGCG, flavonóides) em uma pomada hidrofílica, foi capaz de inibir o desenvolvimento de tumorigênese induzido por UVB. Proantocianidinas da semente de uva utilizadas de maneira oral em ratos sem pêlos foi capaz de inibir a fotocarcinogênese, assim como a incidência de tumores. A ingestão de proantocianidinas da semente de uva também preveniu a progressão maligna de papiloma para carcinoma. O resveratrol é encontrado na casca de uvas, amendoim, assim como em vinho tinto e amoras. A aplicação tópica de Resveratrol inibe a formação de tumor induzida por UVB, assim como a sua progressão. A Silimarina, um flavonóide encontrado no cardo-mariano também mostrou ação anti-fotocarcinogênica. A aplicação tópica da Silimarina em ratos sem pêlos inibiu o desenvolvimento de tumores. A Silibinina, um dos principais componentes da Silimarina, demonstrou inibir a fotocarcinogênese quando usada de forma tópica ou oral.

Mecanismo de ação e alvos moleculares dos Polifenóis

Efeito de proteção solar

A maioria dos polifenóis naturais são pigmentos, normalmente amarelos, vermelhos ou roxos, e são capazes de absorver a radiação UV. Logo, por meio da aplicação tópica, os polifenóis conseguem prevenir a penetração de radiação na pele. A radiação que os polifenóis conseguem absorver inclui o espectro UVB inteiro, e parte do espectro UVA e UVC. A capacidade dos polifenóis naturais de atuar como protetores solares pode reduzir a inflamação, estresse oxidativo e danos no DNA.

Efeitos anti-inflamatórios

Eritema induzido por UV, edema e respostas epiteliais hiperplásicas são marcadores de inflamação e possuem um papel crucial na promoção de tumores cutâneos. A expressão de ciclooxigenase-2 (COX-2) induzida por UVB e aumento subsequente na produção de metabólitos (produtos intermediários das reações metabólicas) de prostaglandina (PG, uma substância lipídica que atua como mediadora em processos patogênicos, assim como em respostas inflamatórias) é uma resposta característica dos queratinócitos à exposição aguda ou crônica à radiação UV. COX-2 é uma enzima induzida e expressa rapidamente quando há inflamação e gera novos metabólitos de prostaglandina a partir do ácido araquidônico. A expressão de COX-2 têm sido ligada com a fisiopatologia da inflamação e câncer. Muitos estudos demonstraram a superexpressão de COX-2 em peles irradiadas cronicamente por UVB, assim como em lesões pré-malignas induzidas por UVB, além de carcinomas em células basais e escamosas da pele. Estudos sobre fotocarcinogênese demonstraram que a administração oral de polifenóis do chá verde, inibiu o edema cutâneo induzido por radiação UV, assim como eritema. O tratamento tópico com os polifenóis do chá verde antes da exposição à radiação UV reduziu a resposta hiperplásica (aumento do número de células) induzida por UV, assim como a atividade da enzima mieloperoxidase (enzima fundamental na produção de espécies reativas do oxigênio). Também reduziu o número de leucócitos inflamatórios na pele. O tratamento tópico com epigalocatequina-3-galato (EGCG) também demonstrou efeitos parecidos com os polifenóis do chá verde, uma vez que o EGCG, quando aplicado antes da exposição à radiação UVB, também reduziu o número de leucócitos inflamatórios, assim como a atividade da mieloperoxidase. A aplicação tópica de EGCG também resultou na inibição da produção de metabólitos da prostaglandina, incluindo PGE2, PGF2α and PGD2, que possuem um papel fundamental no desenvolvimento de inflamações e doenças cutâneas proliferativas. A exposição da pele à radiação UV aumenta o número de citocinas pró-inflamatórias, o que aumenta as respostas inflamatórias. O aumento das citocinas pró-inflamatórias, como o Fator de Necrose Tumoral (TNF)-α e interleucina (IL)-1β E IL-6, contribuem para o processo de estímulo tumoral. Esse efeito resultaria no aparecimento de tumores e rápida progressão dos mesmos. A administração oral de polifenóis do chá verde reduziu o nível de citocinas pró-inflamatórias em peles irradiadas por UVB. Os polifenóis do chá verde também reduziram os níveis dos biomarcadores de proliferação celular nas peles irradiadas por UV, como o antígeno nuclear de proliferação (PCNA) e a ciclina D1 (proteína que atua no ciclo celular , e quando aumentada contribui para a gênese do tumor). Os efeitos inibitórios dos polifenóis do chá verde nesses biomarcadores de inflamação em pele irradiada por UV, evidenciam seu papel anti-carcinogênico. Um estudo foi realizado para analisar o efeito da EGCG na inflamação induzida por UV em ratos sem pêlos. O uso oral de EGCG mostrou aumentar a tolerância da pele, de maneira que a dose mínima necessária para a indução de eritema foi aumentada. Logo, houve inibição de perturbações na barreira epidérmica e danos na pele. Em um outro estudo, foi demonstrado que a administração tópica de um extrato do chá verde antes e durante tratamento com psoraleno e UVA (um tratamento que combina a administração de psoralenos, que são substâncias derivadas de plantas, com a exposição à radiação UVA), foi capaz de reduzir a hiperplasia, hiperceratose (aumento da camada superficial da pele), eritema e edema. Esses estudos in vivo, realizados em modelos animais e humanos, demonstram os efeitos de proteção anti-inflamatória presentes nos polifenóis do chá verde.

Os efeitos in vivo de outros polifenóis, como o resveratrol, proantocianidinas de semente de uva  e silimarina também foram examinados em estudos usando modelos animais. O tratamento tópico ou dietético com proantocianidinas de semente de uva e/ou silimarina inibiu o edema induzido por radiação UVB, eritema, infiltração de leucócitos inflamatórios e a atividade da mieloperoxidase em um modelo animal. A silimarina mostrou inibir a expressão de COX-2 induzida por UVB,  assim como a geração de metabólitos de prostaglandina, fatores que são considerados promotores de tumor na pele. A silimarina também mostrou inibir a expressão de ornitina descarboxilase, uma enzima necessária para a síntese de poliamina (moléculas relacionados com a proliferação e diferenciação celular), que possui um papel importante na formação de tumor cutâneo induzido por UVB. A aplicação tópica de resveratrol antes da irradiação UVB resultou na inibição das respostas hiperplásicas, infiltração de leucócitos, assim com a atividade de COX-2  e ornitina descarboxilase. Portanto, parte do efeito anti-fotocarcinogênico presente nesses polifenóis pode ser explicado pelo efeito inibidor que eles possuem, minimizando respostas inflamatórias induzidas por UVB.

Efeitos antioxidantes

A pele possui seu próprio sistema antioxidante para lidar com o estresse oxidativo induzido por UV. Porém, a exposição excessiva aos raios UV pode sobrecarregar o sistema antioxidante cutâneo, resultando em diversas doenças de pele, imunossupressão, envelhecimento prematuro da pele, além de cânceres. Os polifenóis do chá verde mostraram inibir a peroxidação lipídica (reação em cadeia que gera radicais livres). Tratamento tópico em modelos animais e humanos com ECGC antes da exposição UV reduziu a produção óxido nítrico (radical livre) e peróxido de hidrogênio (oxidante), assim como a infiltração de leucócitos. Foi mostrado que os leucócitos infiltrantes são uma das principais fontes produtoras de óxido nítrico e peróxido de hidrogênio, o que resulta no estado de estresse oxidativo. Apesar das espécies reativas de oxigênio auxiliarem na destruição de microrganismos, a produção excessiva e descontrolada pode danificar os tecidos da pele, resultando em diversas doenças. Portanto, a aplicação de EGCG pode possuir um efeito benéfico, melhorando os danos induzidos pela radiação UVB, através da capacidade de reduzir a geração de espécies reativas de oxigênio. O tratamento com EGCG, em peles irradiadas por UVB, também mostrou reduzir a produção de peróxido de hidrogênio e óxido nítrico na epiderme e derme. Esse tratamento também inibiu a peroxidação lipídica induzida por UV na epiderme, além de proteger as enzimas de defesa antioxidante. Um estudo demonstrou que um extrato aquoso do chá verde, possui potente efeito eliminador de espécies de oxigênio, além de bloquear os danos induzidos por UV no DNA, o que, pelo menos em partes, explica o efeito inibidor de fotocarcinogênese que o chá verde possui. No geral, essas informações sugerem que o chá verde pode ter um papel importante na redução de estresse oxidativo induzido por UV, assim como auxílio na prevenção de diversas desordens cutâneas, como o envelhecimento prematuro.

A oxidação de alguns resíduos de aminoácidos, como lisina, arginina e prolina, levam à formação de derivados carbonílicos, que afetam a natureza e função das proteínas. A presença de grupos carbonila em proteínas é um dos motivos da ocorrência de estresse oxidativo e danos nas proteínas. A exposição da pele à radiação UV resultou em um aumento no nível de carbonila nas proteínas. Em estudos separados de modelo animal, foi relatado que o tratamento tópico com EGCG, proantocianidinas de semente de uva e polifenóis do chá verde inibiram a oxidação proteica induzida por irradiação UV. A inibição da oxidação proteica induzida por UVB pode resultar na redução dos fotodanos, e mais especificamente, pode prevenir o envelhecimento prematuro da pele.

Um estudo in vitro demonstrou que o tratamento de queratinócitos com EGCG inibiu a liberação intracelular de peróxido de hidrogênio, assim como a inibição de estresse oxidativo induzido por UVB. Efeitos similares também foram notados com o uso de epicatequina-3-galato (EGC), que atuou eliminando os radicais livres em queratinócitos fotodanificados por radiação UVA e UVB. Formulações de cremes contendo EGCG ou polifenóis do chá verde foram desenvolvidas, e seus efeitos fotoprotetores avaliados. Um efeito fotoprotetor excepcionalmente alto nos polifenóis do chá verde e EGCG foi observado, uma vez que protegeu a pele do estresse oxidativo induzido por radiação UV. O tratamento tópico com EGCG, ou oral com polifenóis do chá verde, inibiu a destruição das enzimas de defesa antioxidante, como catalase, glutationa peroxidase, superóxido dismutase, além da glutationa. Um protetor solar contendo extratos de chá verde foi avaliado em uma pesquisa. Os pesquisadores relataram que o protetor solar ofereceu proteção significativa contra eventos biológicos associados ao fotoenvelhecimento e fotoimunologia. Similar ao chá verde, a suplementação dietética de proantocianidinas de semente de uva exibiu efeito quimiopreventivo. A ingestão de proantocianidinas de semente de uva em peles irradiadas por UVB aguda ou crônica foi capaz de inibir a destruição de glutationa peroxidase, catalase e glutationa. Também inibiu a peroxidação lipídica, assim como o peróxido de hidrogênio e óxido nítrico na pele de um modelo animal. Em um estudo, a administração dietética de proantocianidinas de semente de uva foi capaz de inibir a expressão do antígeno nuclear de proliferação natural (PCNA, uma proteína associada à atividade proliferativa), cyclin D1 (importante regulador do ciclo de progressão celular, que está ligado ao desenvolvimento e progressão de câncer), óxido nítrico sintase induzível (iNOS, isoenzima capaz de produzir óxido nítrico por muito tempo, o que pode gerar processos inflamatórios) e COX-2 na pele. Em um outro estudo, foi observado os efeitos das proantocianidinas oligoméricas nos melanócitos e no processo de melanogênese. Segundo os resultados, foi sugerido que as proantocianidinas oligoméricas possuem efeito fotoprotetor nos melanócitos, além de sequestrar as espécies reativas de oxigênio intracelulares. O resveratrol também é um potente antioxidante polifenólico. O pré-tratamento de queratinócitos humanos com resveratrol inibiu a ativação mediada por UVB do fator de transcrição NF-kB (regulador de expressão de muitos genes envolvidos no desenvolvimento e progresso de câncer, como proliferação e migração). Em um modelo animal, a aplicação tópica de resveratrol inibiu as respostas inflamatórias induzidas por UVB, assim como a produção de peróxido de hidrogênio, que é uma fonte estável de estresse oxidativo na pele. A inibição desses eventos críticos pelo resveratrol pode contribuir com a prevenção de câncer de pele induzido por UV. Em um estudo, foi demonstrado que o tratamento de células HaCat (células com capacidade de replicação ilimitada) com resveratrol antes da irradiação UVB resultou em um aumento na sobrevivência das células irradiadas, além de reduzir a produção de espécies reativas de oxigênio. O resveratrol também diminuiu a ativação da caspase-3 e caspase-8 (uma família de endoproteases, importantes no controle da inflamação e da morte celular), o que mostrou que elas podem estar envolvidas na sobrevivência celular após irradiação UVB. A soja é uma fonte rica de isoflavonas, como a genisteína e daidzeína. Estudos mostraram que a aplicação tópica de genisteína em um modelo animal foi capaz de reduzir a ativação de c-fos e c-jun, que são proto-oncogenes relacionadas à processos de proliferação, diferenciação e sobrevivência celular, assim como na carcinogênese e progressão do câncer. Genisteína também mostrou reduzir danos oxidativos e fotodinâmicos no DNA. O tratamento de queratinócitos humanos com genisteína também limitou a peroxidação lipídica e aumento da geração de espécies reativas de oxigênio.

Polifenóis do chá verde: reparo de danos no DNA

Os danos no DNA induzidos por UV são importantes iniciadores das vias de sinalização celular. Os fotoprodutos (produto de uma reação fotoquímica) do DNA, gerados a partir dos danos no DNA induzidos por UV, são estruturas de DNA alteradas que ativam uma série de respostas, sendo o reparo do DNA uma delas. A exposição aos raios UV pode prejudicar a reparação do DNA, resultando em mutações oncogênicas. Danos no DNA induzidos por UV podem ocorrer na forma de ciclobutano de pirimidina (CPD – uma forma de dano induzida por radiação UV). Logo, essa forma de dano pode resultar em imunossupressão e iniciação de fotocarcinogênese. Diversos estudos documentaram que a exposição da pele à radiação UV resulta na formação imediata de ciclobutano de pirimidina nas células da pele. A maioria dos CPDs foram encontrados na epiderme, mas alguns também foram detectados na derme. A localização do dano depende da capacidade da radiação UV de penetrar na pele. Foi descoberto que a exposição aos raios UV (em uma dose menor que a necessária para ocorrer eritema) já foi o suficiente para causar danos em determinadas células da pele humana.

A formação de ciclobutano de pirimidina (CPD) induzida por UVB ocorre após a interação de prótons com a molécula de DNA. Em um estudo in vitro, o uso de EGCG em uma cultura de células humanas (fibroblastos dos pulmões, fibroblastos da pele e queratinócitos da epiderme) foi capaz de reduzir os danos no DNA. A aplicação tópica de polifenóis do chá verde também apresentou um resultado similar, uma vez que inibiu os danos induzidos por UVB no DNA. A aplicação tópica de polifenóis do chá verde também inibiu a formação de CPD. Extratos de chá verde ou chá branco, também aplicados de maneira tópica, protegem a pele contra os efeitos prejudiciais da luz UV, que podem danificar a imunidade cutânea.

Diversos estudos sobre os efeitos dos polifenóis, sua cinética e mecanismo, já foram realizados. Esses estudos mostraram que aplicação tópica de EGCG não previne de forma imediata a formação de CPD. Porém, após 24h ou 48h da exposição solar, o número de células com CPD reduziu após o tratamento com EGCG. Foi sugerido então que o mecanismo de reparação apresentado pelo EGCG é mediado através do estímulo da citocina (molécula protéica que pode atuar na inibição em células do sistema imunológico) IL-12. A citocina IL-12 mostrou induzir o reparo de dano no DNA. Para confirmar essa hipótese, foi usado um modelo animal com deficiência de IL-12. A aplicação de EGCG nesse modelo animal não foi capaz de remover ou reduzir a presença de CPD nas células da pele. Dessa forma, foi confirmado o papel da citocina IL-12, associada com o polifenol, no reparo dos danos no DNA. A administração oral dos polifenóis do chá verde também apresentaram efeitos similares ao EGCG. Os danos no DNA na forma de CPD foram resolvidos rapidamente no tratamento com os polifenóis do chá verde. Esse efeito de reparo foi diminuído em um modelo animal com ausência de IL-12, o que também foi visto no tratamento com EGCG. Os mecanismos pelos quais os polifenóis do chá verde repararam os CPD foram idênticos aos mecanismos do EGCG.

O uso de um extrato aquoso de chá verde inibiu os danos oxidativos no DNA em um sistema in vitro, agindo contra o peróxido de hidrogênio. Todos esses estudos sobre os polifenóis do chá verde mostram seu efeito quimioprotetor, assim como sua atuação na reparação do DNA.

Atuação dos polifenóis na redução de inflamação induzida por UVB

Ciclobutano de pirimidina (CPD) é formado imediatamente após a exposição da pele à radiação UV. Em seguida, ocorre o desenvolvimento da inflamação. Após a exposição à radiação UV, foi notado que o reparo do DNA danificado na forma de CPD ocorreu mais rápido com tratamento tópico de EGCG ou tratamento oral com polifenóis do chá verde. Logo, os níveis de inflamações influenciadas por UVB foi menor em peles tratadas com essas duas substâncias. Para avaliar os níveis de inflamação, foram analisados os biomarcadores de inflamação, como a expressão de COX-2, produção de PGE2, além dos níveis de citocinas pró-inflamatórias. Como já foi citado, os efeitos dos polifenóis do chá verde e EGCG não foram observados em modelos animais com deficiência de IL-12, uma vez que, nesses modelos, não houve reparação do DNA. Essas informações sustentam a ideia de que os danos causados no DNA que são induzidos por UV, além de respostas inflamatórias, aumentam o risco de fotocarcinogênese. Esses estudos in vivo evidenciam que o efeito inibidor de inflamação que esses polifenóis possuem é capaz de prevenir o câncer de pele. Logo, o consumo de chá verde ou uso tópico dos polifenóis do chá verde são maneiras eficientes de prevenir inflamações, assim como doenças relacionadas à inflamação.

Conclusão

Os polifenóis apresentados nesse artigo possuem efeitos anti-inflamatório, antioxidante e de reparação dos danos no DNA. Esses efeitos protetores também podem contribuir para o efeito anti-fotocarcinogênico, assim como anular os processos químicos mediados pela radiação solar UV. Baseado nos estudos usando modelos animais e humanos, além de sistemas in vivo e in vitro, sugere-se que o consumo ou uso tópico dos polifenóis pode proteger a pele humana dos efeitos prejudiciais dos raios UV.

Portanto, o uso de polifenóis em formulações de proteção solar e loções de cuidado com a pele, por exemplo, é muito eficiente. Esses polifenóis podem atuar suavizando os efeitos negativos da exposição solar na pele, além de proteger a pele das doenças causadas por excesso de exposição aos raios UV.

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