Protección solar: Componentes de los protectores.

Representación de Helios

Ya hemos analizado en entradas anteriores los efectos del sol sobre la piel, los distintos tipos de radiaciones, así como los sistemas más importantes de protección solar y el significado del valor del FPS. Esta vez, siguiendo la ruta marcada por esta temática, analizaremos los componentes más importantes de los protectores solares.

El principio activo (y por lo tanto componente fundamental) del protector solar es el filtro solar. Encargado, como su nombre indica, de filtrar la radiación solar impidiendo que las radiaciones dañinas, es decir, la radiación ultravioleta, dañe la piel.

Podemos clasificar los filtros solares en dos grandes grupos: filtros físicos y filtros químicos.

Los filtros físicos son aquellos que forman una película sobre la piel que rechaza físicamente las radiaciones solares, es decir, los rayos solares son reflejados. No consiguen atravesar en absoluto la barrera formada por estas sustancias.

En cambio los filtros químicos no reflejan la radiación, sino que la absorben. En este caso la radiación solar cambia de longitud de onda (generalmente se transforman en radiaciones de longitud de onda mayor y por lo tanto menos energética) debido a la interacción con estos productos químicos.

Los filtros físicos tienen un mecanismo de actuación sencillo y suelen ser sustancias químicas también relativamente simples. Sencillamente, deben suponer una barrera infranqueable para la radiación, deben ser opacos a esta. Y para ello se usan en general sustancias inorgánicas pulverizadas. El tamaño del grano de polvo es trascendental, ya que un polvo fino es capaz de cubrir gran superficie de piel, proteger frente a las radiaciones y a la vez ser prácticamente invisible.

De entre los filtros físicos destacan los óxidos de zinc, hierro y titanio. Pueden pulverizarse hasta tamaños muy pequeños, cubriendo la epidermis y dejando poco rastro visible. Debemos pensar que, cuando este tipo de sustancias no está suficientemente pulverizado o se encuentra en proporciones muy elevadas, dejan un rastro muy visible sobre la piel y hacen que el producto sea muy incómodo de usar y poco extensible (dejan las típicas manchas blancas).

Los filtros físicos son muy efectivos, detienen todas las radiaciones UV, forman una barrera muy fuerte. De hecho, siguen siendo el principal componente de los filtros potentes (con valores elevados de FPS), pese al desarrollo de los compuestos orgánicos. Tienen dos inconvenientes: el rastro que dejan sobre la piel (solventado si el polvo es los suficientemente fino) y el hecho de que impiden que la piel adquiera su color natural, ya que al frenar todas las radiaciones no dejan llegar tampoco aquellas que disparan la melanogénesis.

Los filtros químicos son sustancias químicas con capacidad de absorber radiación ultravioleta. En general, esta actúa sobre algunos átomos de la molécula, cambiando su configuración y provocando un cambio en la longitud de onda.

Existen filtros químicos muy efectivos, aunque en general los físicos son más eficaces. La mayor parte de las sustancias orgánicas usadas como filtros químicos no absorben todas las radiaciones dañinas, sino un rango de las mismas. Por lo que, para que el filtro sea efectivo, deben mezclarse varios tipos de sustancias.

Poseen varias ventajas sobre los físicos, no obstante. Por un lado son más extensibles, menos visibles a simple vista y por lo tanto menos incómodas de usar. Y por otro lado permiten dejar ciertas ventanas de radiación que permitan llegar a la piel pequeñas cantidades de radiaciones que disparen la melanogénesis (en este caso pueden no impedir totalmente el proceso que nos permite ponernos morenos).

Existen muchas sustancias orgánicas que actúan como filtros químicos. Por un lado están los derivados del ácido para-aminobenzóico (PABA), que son muy eficaces absorbiendo las radiaciones UVB. Sus concentraciones suelen estar limitadas por el hecho de que provocan reacciones adversas sobre la piel de algunas personas (reacciones alérgicas, por ejemplo).  También son muy usados los derivados del ácido cinámico (cinamatos). Su principal problema es que se eliminan con excesiva facilidad por el agua y el sudor. Las benzofenonas, productos orgánicos policíclicos, son una familia muy amplia que incluye filtros UVA y UVB. Otros grupos usados son los derivados del ácido salicílico (salicilatos) y los antranilatos.

Los protectores solares pueden llevar, así mismo, otra serie de componentes que colaboren en la defensa de la piel, sin actuar directamente sobre las radiaciones solares.

Un ejemplo de esto último son los antioxidantes.

Tonatiuh

Muchos cosméticos solares incluyen en su composición antioxidantes, ya que parte de los efectos nocivos de la luz UV es la generación de radicales libre y de sustancias oxidantes que deterioran la piel.

Entre las sustancias con propiedades antioxidantes destacan algunas vitaminas. Poseen la ventaja de que, al ser productos naturales, tienen más aceptación y no suelen provocar reacciones adversas. Se usan vitaminas del grupo A, es decir, derivadas del ácido retinoico y carotenos (en cosmetología no puede usarse ácido retinoico, usándose el derivado alcohólico denominado retinol). También del grupo C, es decir, ácido ascórbico y sus derivados. Y vitaminas del grupo E, es decir, tocoferoles (estos últimos actúan como protectores de la oxidación de las membranas biológicas).

Otras sustancias antioxidantes muy usadas son los flavonoides (se trata de una familia de compuestos orgánicos de origen vegetal). Y compuestos con grupos –SH con presunta acción protectora de las proteínas (se usan por su similitud con el glutation, una molécula orgánica implicada en la cadena de destrucción de radicales libres).

Por último se encuentran los activos antioxidantes de última generación, basados en la inclusión de enzimas antioxidantes como la Superóxido dismutasa (SOD). Se usará una versión de este enzima extraída de algún ser vivo, generalmente cultivos celulares. Su nivel de actuación será totalmente superficial y la capacidad real de trabajo es, cuando menos, discutible.

Sol y piel: efectos de las radiaciones solares.

Hemos analizado en un artículo reciente qué son las radiaciones solares y los efectos generales que estas producen sobre la piel. Ahora daremos un paso adelante y estudiaremos, un poco más en profundidad, los efectos de las radiaciones solares sobre nuestra piel y los mecanismos de defensa que se desencadenan.

Comencemos con las radiaciones infrarrojas y la luz visible. Como ya indicamos, la radiación infrarroja es la que llega en mayores cantidades a la superficie de la Tierra y junto con la luz visible constituyen las principales radiaciones caloríficas. Es decir, que los infrarrojos y en menor medida la luz visible, provocan una aumento de temperatura de nuestro cuerpo. Los mamíferos somos animales homeotermos, capaces de controlar nuestra temperatura y mantenerla constante. Lo cual conlleva que no toleramos aumentos de temperatura corporal. Por eso, cuando el exceso de radiación infrarroja comienza a provocar que nuestra temperatura corporal tienda a subir, la piel trabajará para invertir este proceso. El mecanismo se lleva a cabo, sobre todo, de dos maneras. Primero comenzará a pasar mayor flujo sanguíneo a zonas superficiales de la piel, de forma que la sangre circule por zonas más periféricas, por encima del panículo adiposo subcutáneo, haciendo que pierda calor hacia el exterior. Por eso cuando estamos expuestos al sol o a otras fuentes de calor, tendemos a adquirir coloraciones rojizas. Se habla de eritema calórico.

El segundo mecanismo consiste en cubrir la piel de un líquido, el sudor, compuesto mayoritariamente por agua y que absorbe calor de la superficie de la piel para evaporarse. Esta absorción de calor consigue reducir la temperatura corporal.

Cuando estos mecanismos fracasan, el cuerpo comienza a sufrir problemas serios. Y en verano no es extraño encontrarse con problemas de lipotimias, golpes de calor, etcétera, sobre todo en personas cuya capacidad de regular la temperatura corporal está muy reducida, como ancianos, o personas que realizan actividades físicas intensas a horas en las que la temperatura ambiental es muy elevada, provocando que el cuerpo no pueda responder al aumento de temperatura derivado del exterior y del interior, ya que el trabajo muscular genera gran cantidad de calor.

Según algunos autores, el sudor también colabora en la lucha contra la radiación ultravioleta, ya que la capa líquida retiene radiaciones y además el sudor contiene algunos componentes, como el ácido urocámico, capaz de absorber esta radiación. No obstante, su eficacia es cuando menos discutible, ya que el sudor no garantiza ni mucho menos que no suframos quemaduras solares.

La radiación ultravioleta ocasiona otro tipo de problemas que deben ser solventados por otros mecanismos. Ya indicamos que las agresiones provienen por dos vías: directamente, actúan sobre el ADN celular provocando mutaciones e indirectamente actúan sobre diferentes moléculas celulares al provocar una aumento de los radicales libres.

Las respuestas a ambas injurias pueden agruparse en respuestas a corto, medio y largo plazo.

Dímero de pirimidina

En cualquier caso, se trata de evitar situaciones graves de riesgo para el cuerpo. Los daños en el ADN pueden provocar mutaciones silenciosas, que no provoquen ningún tipo de cambio (no afectan a ningún gen, ni controlador de genes), pero si afectan a algún gen pueden provocar daños graves en la proteína codificada, inactivarla o modificar su función, con la consiguiente pérdida de funcionalidad de la célula, muerte celular o en el peor de los casos, transformación de la célula en tumoral. La relación entre la radiación UV y el cáncer de piel es una realidad más que constatada. Los radicales libres también pueden afectar a las proteínas celulares, ocasionando disfunciones o muerte celular, pero también pueden dañar el ADN, volviendo a encontrarnos con la posibilidad de aparición de tumores.

Los UV no penetran en profundidad en la piel, pero si lo suficiente como para alcanzar capas de células vivas. Cuando afectan a las células epiteliales de la epidermis pueden ocasionar tumoraciones epidérmicas y daños superficiales. En la epidermis son especialmente sensibles a los UV las células de Langerhans, células del sistema defensivo. Al ser dañadas hacen que la piel sea más fácilmente atacable por medio de hongos y microorganismos. Y si afectan a los melanocitos, células productoras de melanina, pueden dar lugar a tumoraciones denominadas melanomas, que tienden a ser muy peligrosos e invasivos.

Cuando afectan a células de la dermis, la capa profunda de la piel, los daños son de otra índole. Las células dérmicas más abundantes son los fibroblastos, que se encargan de fabricar y mantener el entramado fibroso de la dermis, ente ellas el conocido colágeno. Los fibroblastos dañados dejan de fabricar y mantener en buen estado al colágeno, por lo que se desestructuran a mayor velocidad de lo normal, relacionándose con envejecimiento prematuro (la piel de las personas sobreexpuestas al sol envejece a mayor velocidad).

Reparación de un dímero de pirimidina

Analicemos los mecanismos de defensa y comencemos con las defensas a corto plazo. Lo más inmediato es luchar contra los daños en el ADN. Las células del organismo tienen un sistema de búsqueda y reparación de dímeros de pirimidina.

Las células también poseen mecanismos de defensa contra los radicales libres. El más habitual es el sistema constituido por los enzimas Catalasa, Peroxidasa, Glutation Reductasa y Superóxido Dismutasa, que juntos catalizan una ruta de eliminación de radicales.

Los daños de los ultravioleta sobre las células vivas de la dermis ocasionan que estas desencadenen una reacción inflamatoria, que se hace manifiesta unas horas después de la exposición al sol, cursando con ligero edema y enrojecimiento intenso, denominándose eritema actínico.

Pero cuando los daños son continuados estos sistemas no son suficientes y las células acabarán dañadas. Por eso se desencadenan los mecanismos a medio plazo. El más importante consiste en la fabricación de una molécula que se acumulará en las células epiteliales de la epidermis: la melanina. La melanina es fabricada por unas células que se encuentran en las zonas basales de la epidermis y que se denominan melanocitos. Los melanocitos están distribuidos por la piel de todo el cuerpo, pero son más abundantes en algunas zonas, sobre todo en la cara. Fabrican la melanina, la acumulan en una serie de granos denominados melanosomas y se la ceden a las células epiteliales vecinas. De media se dice que hay alrededor de un melanocito por cada diez células epidérmicas en la zona inferior de la epidermis (aunque como indicamos, este valor varía de una parte a otra del cuerpo). Cada melanocito cede melanosomas a alrededor de 36 células epidérmicas (promedio). Para ello, poseen prolongaciones que se extienden entre ellos, para entrar en contacto con el mayor número posible de células.

La acumulación de melanina es la responsable de la coloración cobriza, es decir, del color moreno de nuestro cuerpo. La melanina absorbe radiación ultravioleta y evita que esta llegue a capas profundas, donde puede ocasionar auténticos daños afectando a células vivas. Pero lógicamente se trata de un mecanismo a medio plazo, ya que la melanina tarda un cierto tiempo en fabricarse y acumularse, tiempo durante el cual la piel sigue expuesta al daño.

A largo plazo, la piel buscará otros mecanismos de defensa. El más destacado es el aumento del grosor de la capa de células muertas de la epidermis, es decir, el engrosamiento del estrato córneo. Con ello conseguimos que la piel posea una zona de células muertas más gruesa y por lo tanto más difícil de atravesar por la radiación ultravioleta, tanto más cuanto más cargada de melanina se encuentre. Esto conlleva que las personas que se han expuesto al sol durante muchos años poseen una piel con una superficie más gruesa, acartonada, hablándose en muchos casos de pieles curtidas. Con el inconveniente de que, en estas, las arrugas aparecen mucho más marcadas y en general más abundantes debido a los múltiples daños de la dermis, como ya comentamos anteriormente.

Sol y piel: las radiaciones solares

Coincidiendo con el verano solemos encontrarnos, en los diferentes medios de comunicación, con campañas destinadas a informarnos sobre los peligros del exceso de exposición al Sol, los efectos nocivos sobre nuestro organismo y la necesidad de uso de fotoprotectores. Y es que con la llegada del buen tiempo, la moda marca tendencia y a buena parte de nosotros nos gusta tumbarnos en la playa y adquirir una bien parecida coloración cobriza en nuestra en nuestra piel. Estas campañas han hecho familiares términos como ultravioleta, agujero en la capa de ozono, melanina o melanosoma. Pero, ¿cuáles son los efectos concretos de la luz solar sobre nuestra piel? ¿Qué son exactamente los rayos ultravioleta? ¿Por qué los ultravioleta resultan tan dañinos? Trataré de responder de manera sencilla y con un poco de criterio a estas preguntas.

El asunto suele abordarse desde diferentes ángulos. Podríamos hablar de cómo han variado los dictados de la moda acerca de la coloración de la piel y recordar que en el siglo XVIII se valoraba el color blanquecino, llegando el uso del maquillaje blanco entre la nobleza a relacionarse con hambrunas y revoluciones, tema que me gustaría tratar en otro momento. También podríamos analizar con detalle los diferentes efectos que el exceso de exposición al sol originan, a corto y largo plazo, sobre la piel.

Pero para comenzar, lo mejor sería analizar qué es la luz solar, qué es la radiación ultravioleta y por qué resulta perjudicial para nuestro cuerpo. Además, veremos que la luz solar posee otras radiaciones que provocan distintos efectos sobre nuestro cuerpo, aunque en general no se les de tanta importancia.

Las reacciones de fusión nuclear que tienen lugar en el Sol hacen que este desprenda cantidades enormes de energía en forma de radiación electromagnética. Esta radiación electromagnética constituye, al menos en parte, lo que denominamos luz. Emitida por el Sol, una parte alcanza nuestro planeta.

Podemos clasificar estas radiaciones en función de varios parámetros, pero lo más habitual es clasificarlas en función de su longitud de onda, ya que el valor de longitud de onda de la radiación, medido como una simple unidad de longitud, es inversamente proporcional a su energía. La radiación ultravioleta, o rayos ultravioletas, o ultravioletas a secas (abreviado UV) son sencillamente un tipo de radiación electromagnética, al igual que es radiación electromagnética la luz visible, o la radiación infrarroja.

Diferentes franjas de radiaciones de con longitudes de onda determinadas son denominadas de distintas formas. Hablamos de rayos gamma cuando su longitud de onda es menor de 10 picometros (10-11 metros), rayos X aquellos cuya longitud de onda está entre los 10nm (10-9 metros) y los 10pm. Las radiaciones gamma y los rayos X son altamente energéticas (sus longitudes de onda son muy bajas) y se les conoce como radiaciones ionizantes. Los ultravioletas a los que se encuentran entre los 10nm y los 380nm. Entre los 380nm y los 780nm se encuentra la luz visible (para los humanos, ya que algunas especies de aves, por ejemplo, son capaces de ver algunas frecuencias de ultravioletas). Y por encima de los 780nm los infrarrojos, también invisibles (nos referimos de nuevo al ojo humano, ya que algunas especies de reptiles, por ejemplo, son capaces de detectar ciertas frecuencias de infrarrojos).

La mayor parte de las radiaciones de alta energía son absorbidas por la atmósfera. Se considera que a la superficie de la Tierra no llegan cantidades apreciables de radiaciones ionizantes (rayos gamma y X) ni radiaciones del ultravioleta lejano. Esta absorción resulta imprescindible, ya que las radiaciones de alta energía resultan muy dañinas para nuestro cuerpo. Los rayos gamma y los rayos X poseen una potente capacidad de dañar el ADN. En dosis muy bajas pueden causar irritación y enrojecimiento de la piel (eritema), provocando ulceraciones a dosis superiores. Son agentes mutagénicos, afectan al ADN, provocando tumores si somos irradiados a dosis bajas durante mucho tiempo o si recibimos dosis muy elevadas de forma puntual.

Los rayos ultravioleta, por lo tanto, no son más que radiaciones electromagnéticas de ciertas longitudes de onda, más energéticas que la luz visible. De entre todo el rango ultravioleta nos interesa especialmente el ultravioleta cercano, que es al que nos referimos cuando hablamos genéricamente de ultravioletas. Su rango de radiaciones se encuentra entre los 200nm y los 380nm.

Y aquí es donde encontramos las radiaciones denominadas UVC, que son las más energéticas, entre 200nm y 280nm, el UVB, entre 280 y 320nm y los UVA entre los 320nm y los 380nm.

Aunque como veremos son responsables de numerosos efectos sobre nuestra piel, suponen menos del 5% de la radiación total que llega a la Tierra. Los ultravioleta son en gran medida absorbidos por la capa de ozono, es decir, por las moléculas de ozono de zonas altas de la atmósfera, de forma que a la superficie de la Tierra llegan solo un pequeño porcentaje de las radiaciones que alcanzan las zonas altas de la atmósfera. Teóricamente, toda la radiación UVC es absorbida y solo pequeñas cantidades de UVB consiguen llegar, siendo más abundantes las radiaciones UVA incidentes. El agujero en la capa de ozono origina que la cantidad neta de radiación ultravioleta que llega a la Tierra sea más elevada y por eso la exposición al sol es más peligrosa.

La radiación UVB es la principal responsable de que la piel adquiera el color oscuro permanente, es decir, el color moreno. El eritema actínico (enrojecimiento relacionado con las quemaduras solares), del que hablaremos posteriormente, está relacionado con los tres tipos de ultravioleta (aunque la quemadura será más grave cuanto más energética sea la longitud de onda).

¿En qué consisten los daños causados por los ultravioleta? Fundamentalmente proceden de dos fenómenos, la capacidad de los UV de dañar el ADN y la capacidad de los UV de generar radicales libres en las células. Estos radicales libres, a su vez, son capaces de originar múltiples daños celulares.

El principal daño directo sobre el ADN es la capacidad de los UV de generar dímeros de pirimidina (sobre todo dímeros de timina). Aunque el cuerpo tiene su propio sistema de reparación de estos dímeros, pueden pasar desapercibidos y causar mutaciones. Las mutaciones en el ADN de nuestras células pueden desembocar en la muerte de esta, su pérdida de funcionalidad o, en el peor de los casos, su transformación en una célula cancerígena que puede dar lugar a tumores.

Las células de nuestro cuerpo también poseen mecanismos de defensa contra los radicales libres, ya que estos no solo son generados por las radiaciones electromagnéticas, apareciendo también como productos secundarios de algunas reacciones metabólicas.

Los radicales libres ocasionan numerosos daños celulares, derivados de su elevada capacidad reactiva, actuando sobre manera como superoxidantes capaces de deteriorar múltiples estructuras celulares, desde proteínas hasta ácidos nucléicos, como el ADN. Volvemos a encontrarnos con el problema de posibles fallos celulares, que irán desde la pérdida de funcionalidad hasta la aparición de células tumorales.

Toda esta serie de incidencias hacen que la piel responda al exceso de irradiación UV mediante reacciones inflamatorias, que derivarán en el enrojecimiento y edema que se denomina, genéricamente, eritema actínico. El eritema actínico tiene lugar unas horas después de la exposición, es esa coloración rojo intenso que nos sobreviene cuando llegamos a casa (frecuentemente tras ducharnos) después de pasar todo el día en la playa.

Para luchar contra la injuria, la piel comenzará a actuar intentando que las dosis de UV que llegan a zonas de células vivas sea mínimo. Para ello fabrica una sustancia, que acumulará en las células muertas de la superficie epidérmica y que absorberá una cierta dosis de ultravioleta: la melanina. Además, la piel tenderá a engrosarse para que la distancia que debe recorrer la radiación para llegar a estas células vivas sea mayor y por lo tanto pueda absorberse en mayor medida.

Pero los ultravioleta no son la única radiación que llega a la Tierra, ni siquiera son las más abundantes. La luz visible es aquella cuya longitud de onda es percibida por los fotorreceptores de nuestros ojos. Apenas tiene efectos sobre nuestro cuerpo, solo una cierta capacidad de aumentar la temperatura.

La radiación más abundante que llega a la Tierra es la infrarroja (más del 50%), responsable del aumento de temperatura, ya que son radiaciones caloríficas (todo cuerpo que emite calor emite, al menos en parte, radiación infrarroja). El exceso de radiación infrarroja hace que la superficie de nuestra piel se caliente. Como respuesta inmediata, los vasos sanguíneos de zonas periféricas se dilatan para permitir que nuestro cuerpo disipe el calor. Esta vasodilatación periférica provoca que la piel se sonroje ligeramente. Se trata de un enrojecimiento inmediato, diferente del producido por los UV (que deriva de una reacción inflamatoria) y se denomina eritema calórico.

Las diferencias de radiación y absorción dan lugar a fenómenos que en ocasiones son malinterpretados. Por ejemplo, mientras que la radiación infrarroja es fuertemente absorbida por el vapor de agua de las nubes, los ultravioletas apenas son retenidos por estas. Lo cual hace que los días de verano en los que hay nubes altas, la cantidad de infrarrojos que llegan a la superficie terrestre es más bajo de lo habitual, mientras que los UV siguen llegando en la misma proporción. Por tanto la sensación térmica es mucho menor, no nos acaloramos y sin embargo podemos recibir cantidades muy elevadas de UV, con la consiguiente reacción inflamatoria posterior. Son esos días en los que nos quemamos, sin darnos cuenta y sin tener sensación de haber estado expuestos al sol.

Otro efecto curioso deriva del viento. Cuando hace viento fuerte y frío en la costa (el típico viento del nordeste del Cantábrico, por ejemplo), nuestra piel disipa mucho calor, nuestro cuerpo se enfría con rapidez, los infrarrojos nos afectan menos, pero la radiación UV sigue actuando. Con lo que podremos sufrir serias quemaduras solares sin tener sensación de haber estado expuestos al sol en exceso. De ahí deriva la falsa creencia de que “el viento nos pone más morenos”.

Otro factor a tener en cuenta es que la radiación UV no nos afecta de la misma forma en todos los lugares. Hay dos circunstancias claves. Por un lado, la altitud, ya que a más altura, menos atmósfera tenemos sobre nuestras cabezas y por lo tanto mayor cantidad de UV. Por eso en la montaña, el sol hace más efecto a la hora de provocar ciertas quemaduras solares. Y por otro lado, el reflejo de la luz en el suelo, ya que la cantidad de luz incidente es muy diferente en una u otra zona. La nieve refleja cantidades enormes de luz, lo que hace que las quemaduras solares sean muy graves. La arena de la playa también refleja cantidades grandes de luz. En cambio, la hierba o los suelos terrosos apenas reflejan luz, por lo que la acción de los UV es menos marcada.