Em artigo de revisão publicado na revista Chemical Reviews, pesquisadores do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP) apresentam uma análise abrangente da ação, na pele humana, dos chamados fotossensibilizadores endógenos. Produzidas pelo próprio organismo quando exposto à luz, essas moléculas transformam a energia luminosa em reatividade química, provocando transformações tanto benéficas como prejudiciais.

Conduzido no âmbito do Centro de Pesquisa em Processos Redox em Biomedicina (Redoxoma), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP, o trabalho investigou as conexões entre a excitação eletrónica dos fotossensibilizadores endógenos e a subsequente ativação ou o dano a biomoléculas. Os resultados apontam para as possíveis causas do aumento contínuo dos casos globais de cancro de pele, bem como para as limitações das abordagens atuais de proteção solar.

Assinam o artigo os cientistas Erick L. BastosFrank H. Quina e Maurício S. Baptista, todos do IQ-USP.

“Conseguimos posicionar a fronteira da fotoquímica que acontece na pele sob exposição solar. Mostrámos os fotossensibilizadores e as reações. Falámos de proteínas, lipídios, hidratos de carbono e tudo o que tenha relevância no tema. É um artigo importante tanto pela abrangência quanto pela profundidade, e o formalismo químico está perfeito. A minha expectativa é que esse trabalho fomente mais pesquisas nessa área”, afirma Baptista, que também é membro do Redoxoma.

Fotossensibilização

A pele humana é formada por três camadas: epiderme, derme e hipoderme. A luz atinge profundidades diferentes do tecido, dependendo do comprimento da radiação, das características das espécies absorventes presentes e das propriedades ópticas da pele. Raios ultravioleta B (UVB), que representam cerca de 5% da radiação UV que chega à Terra, penetram apenas nas camadas mais superficiais (epiderme), mal alcançando a derme. Os raios ultravioleta A (UVA) e a luz visível atingem a camada celular basal e a derme e são absorvidos por fotossensibilizadores endógenos.

De acordo com os pesquisadores, a luz visível representa cerca de 47% da radiação solar total que atinge a pele humana e é a faixa espectral que forma os maiores níveis de radicais livres sob exposição solar, respondendo por 50% do total.

Embora a radiação UVB seja considerada mais deletéria, por ser absorvida diretamente pelo ADN, o estudo mostrou que a fotossensibilização permite que a luz visível e a radiação UVA produzam grandes efeitos na pele. As oxidações fotossensibilizadas são reações provocadas pela interação da luz com uma molécula fotossensibilizadora na presença de oxigénio.

Os fotossensibilizadores estão presentes em concentrações e locais específicos e incluem tanto pequenas moléculas (vitaminas, aminoácidos e cofatores) quanto macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos e glicanos). Na presença de oxigénio molecular, eles absorvem a radiação e geram compostos oxidantes, como as espécies excitadas tripletes, e aquelas derivadas do próprio oxigêéio, como o oxigénio singlete, o radical superóxido e outras espécies reativas derivadas. Quais são essas moléculas e em que reações se envolvem após a absorção de radiação solar são questões discutidas com profundidade inédita nesta revisão da literatura científica.

Segundo os investigadores, o artigo pode tornar-se uma fonte de consulta de informações que hoje se encontram espalhadas por centenas de fontes.

As respostas biológicas à exposição excessiva ao sol, como apoptose (morte celular programada), queimadura solar, hiperproliferação e mutação, são iniciadas tanto por danos diretos nas nucleobases do ADN (adenina, guanina, citosina e timina), quanto por danos indiretos causados pela oxidação dessas nucleobases ou de outras moléculas importantes para a sobrevivência da célula.

De facto, as células sobreviverão ou morrerão dependendo da extensão do dano causado aos seus principais componentes intracelulares, como mitocôndria, retículo endoplasmático e lisossomo. Mesmo baixas concentrações de fotossensibilizadores eficientes desencadeiam diferentes formas de morte celular regulada ao afetar esses componentes celulares. Isso quer dizer que os efeitos da radiação dependem não somente das propriedades fotoquímicas intrínsecas dos fotossensibilizadores, mas também da sua localização.

A radiação UVA causa tanto um fotodano direto quanto reações de oxidação fotossensibilizadas, que podem comprometer a viabilidade de células localizadas muito mais profundamente na pele e nos olhos. Isso pode ocorrer por vários mecanismos, incluindo peroxidação lipídica (oxidação de lipídeos por peróxido), dano ao ADN e ativação de vias de sinalização pró-inflamatórias, levando à disfunção celular, inflamação e risco potencialmente aumentado de distúrbios cutâneos e oculares, como ceratose actínica, fotoenvelhecimento, carcinoma basocelular, carcinoma de células escamosas, catarata e degeneração macular relacionada à idade.

A luz visível, principalmente no intervalo do violeta ao azul, também atinge os fotossensibilizadores endógenos na derme e até tecidos e órgãos mais profundos do corpo, podendo levar a danos ao ADN. Mesmo a melanina, que é o pigmento responsável pela coloração da pele e pela proteção contra os raios UVB, pode causar stress oxidativo e lesões indiretas ao ADN em reações de fotossensibilização induzidas pela luz visível. “Interessantemente, a luz pode ser também usada para tratar doenças e, por penetrar mais profundamente na pele, a luz visível hoje é usada para tratar muitas doenças”, conta Baptista.

Dois erros

“Em termos de saúde pública, há dois problemas principais nas orientações quanto à exposição ao sol: é um engano dizer que as pessoas podem usar protetor solar e expor-se ao sol por muito tempo; e, por outro lado, também é um engano dizer que o sol é perigoso sempre, em qualquer condição”, afirma o investigador.

Sobre os aspetos benéficos do sol para a saúde, ele menciona um estudo controlado com aproximadamente 30 mil mulheres sem histórico de cancro, escolhidas aleatoriamente na população sueca, que descobriu que a baixa exposição ao sol é um fator de risco para mortalidade por todas as causas. “Poucas coisas estudadas aumentam ou diminuem a expectativa de vida com significância estatística. O sol é uma delas.”

A ativação da vitamina D, por exemplo, depende de reações intracelulares iniciadas pela absorção de fótons UVB pelo 7-desidrocolesterol (um precursor do colesterol). Esse processo tem uma infinidade de consequências biológicas benéficas, incluindo a regulação da homeostase do cálcio e do metabolismo ósseo, a inibição da proliferação de células tumorais e a prevenção de doenças autoimunes e cardiovasculares. Além disso, principalmente a radiação UVB e UVA, mas também a luz azul com menor eficiência, podem promover a liberação de óxido nítrico, contribuindo para a redução da pressão arterial sistémica por meio da vasodilatação, o controlo da citotoxicidade dos macrófagos e a estimulação da cicatrização de feridas.

Segundo os investigadores, o hábito de ficar em ambientes fechados e de evitar a exposição ao sol resultou em uma epidemia de deficiência de vitamina D, cujo impacto financeiro só nos EUA foi estimado em quase seis vezes mais do que o gasto com doenças relacionadas à superexposição ao sol.

Sinal de perigo

As estimativas de tempo ideal para exposição solar variam, pois dependem da latitude, da estação do ano e das características individuais da pele. No entanto, é fácil saber quando a dose é excessiva: a pele fica vermelha. É a reação de eritema ou queimadura solar, um mecanismo de proteção natural selecionado durante a evolução humana para evitar as consequências do excesso de exposição solar. A vermelhidão da pele significa: saia do sol!

Por quê? Porque essa reação surge principalmente como uma resposta fisiológica à absorção da radiação UVB pelas bases pirimídicas do ADN (citosina e timina) nas células da pele, produzindo fotoprodutos de ADN que ativam uma resposta inflamatória aguda. Esses fotoprodutos também geram mutações que, dependendo das proteínas afetadas, aumentam o risco do desenvolvimento de cancro de pele.

O uso de protetor solar evita a reação de eritema, mas não as consequências de ser superexposto à radiação UVA e à luz visível. Além disso, o protetor bloqueia os efeitos benéficos da exposição aos raios UVB.

Aliás, o famoso FPS (fator de proteção solar) não é um parâmetro preciso, pois a medição é realizada em voluntários de pele clara e utiliza apenas fontes de irradiação UVB. Consequentemente, o FPS considera apenas a proteção contra as respostas agudas da pele, ignorando todas as outras consequências positivas e negativas da exposição ao sol.

“Infelizmente, a crença de que o FPS define e quantifica adequadamente a eficácia da proteção solar não passa de outro equívoco, que ainda ilude os profissionais de saúde e o público em geral”, escrevem os autores.

Além disso, pessoas com tons de pele mais escuros dependem de resultados de testes que podem não ser totalmente aplicáveis a elas. Mesmo a classificação de Fitzpatrick (escala usada para classificar o tipo de pele em relação a sua resposta à exposição à luz solar), que varia do tipo 1 ao 4, da pele mais clara à mais escura, foi criada na década de 1970 para estimar a tolerância à radiação UV de pessoas de pele clara e só posteriormente incluiu outras tonalidades. A classificação baseia-se nas respostas a um questionário simples sobre a experiência anterior da pessoa com exposição solar (queimadura solar, bronzeado, eritema, edema e desconforto e dor).

A quantidade de melanina, pigmento selecionado pela evolução para proteger a pele humana da exposição solar, é o fator determinante para a absorção e dispersão da luz visível pela epiderme e, portanto, contribui para a cor da pele humana. Mas, ainda que menos suscetíveis à radiação UVB, pessoas com tons de pele mais escuros superexpostas ao sol vão enfrentar problemas crónicos em longo prazo, porque a penetração da luz visível é apenas parcialmente reduzida.

Segundo os pesquisadores, a melhor maneira de melhorar as estratégias de proteção solar passa pelo conhecimento das propriedades dos fotossensibilizadores descritos neste trabalho e das transformações químicas e biológicas induzidas pela luz, que podem ocorrer durante e após a exposição da pele humana ao sol, com e sem aplicação dos bloqueadores solares atualmente utilizados.

“Uma compreensão mais profunda das interações entre a luz solar e a pele de diferentes tipos abrirá caminho para estratégias inovadoras de cuidados com a pele que não envolvam somente evitar os efeitos maléficos, mas que também considerem os efeitos benéficos da exposição solar, e para o desenvolvimento de produtos de proteção solar adaptados a tipos específicos de pele”, afirmam.

O artigo Endogenous Photosensitizers in Human Skin pode ser lido em: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.chemrev.2c00787.

* Com informações do Redoxoma, um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão da FAPESP.

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