Não importa a parte do corpo humano exposta à luz - cabelos, pele ou olhos - nem se a fonte luminosa é natural ou artificial, as consequências biológicas das reações de oxidação induzidas pela luz dependem em grande parte das propriedades fotoquímicas intrínsecas e da localização de fotossensibilizadores presentes naturalmente em tecidos biológicos, chamados de fotossensibilizadores endógenos, que são moléculas que transformam a energia da luz em reatividade química.

Quando nos expomos ao sol, são os fotossensibilizadores endógenos na nossa pele que provocam transformações tanto benéficas quanto prejudiciais. Em um artigo de revisão publicado nesta semana no prestigioso periódico Chemical Reviews, os cientistas Erick L. Bastos, Frank H. Quina e Maurício S. Baptista, do Instituto de Química da USP, apresentam uma análise abrangente dos fotossensibilizadores endógenos na pele humana, investigando as conexões entre sua excitação eletrônica e subsequente ativação ou danos a biomoléculas. O trabalho revela as possíveis causas do aumento contínuo dos casos globais de câncer de pele e aponta as limitações das abordagens atuais de proteção solar.

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

A pele é formada por três camadas: epiderme, derme e hipoderme. A luz atinge profundidades diferentes da pele, 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 da pele (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.

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 gerados na pele sob exposição solar, respondendo por 50% do total.

Figura: Bastos et al. (doi: 10.1021/acs.chemrev.2c00787). Partes da figura foram desenhadas usando figuras da Servier Medical Art. Servier Medical Art by Servier está licenciado pela licença Creative Commons Atribuição 3.0 Não Adaptada (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.pt_BR).

Fotossensibilização

Embora a radiação UVB seja considerada mais deletéria por ser absorvida diretamente pelo DNA, os pesquisadores afirmam que uma mensagem importante desta revisão é 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 oxigênio.

Os fotossensibilizadores estão presentes em concentrações e locais específicos e incluem tanto pequenas moléculas, como vitaminas, aminoácidos e cofatores, quanto macromoléculas, como proteínas, ácidos nucleicos e glicanos. Na presença de oxigênio molecular, eles absorvem a radiação e geram oxidantes reativos, como as espécies excitadas tripletes, e aquelas derivadas do próprio oxigênio, como o oxigênio singlete, o radical superóxido e outras especies reativas derivadas deles. Quais são essas moléculas e em que reações se envolvem após absorção de radiação solar são questões discutidas com profundidade inédita nesta revisão. Desta forma, segundo os pesquisadores, o artigo pode se tornar uma fonte de consulta para informações que hoje se encontram espalhadas por centenas de artigos da literatura científica.

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 DNA, em particular pela formação de dímeros de ciclobutano pirimidina (CPDs), quanto por danos indiretos causados pela oxidação dessas nucleobases ou de outras moléculas importantes para a sobrevivência celular.

De fato, 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. Isto quer dizer que os efeitos da radiação dependem não somente das propriedades fotoquímicas intrínsecas dos fotossensibilizadores, mas também de sua localização.

A radiação UVA causa tanto 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, dano ao DNA 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 DNA. Mesmo a melanina, que é o pigmento responsável pela coloração da pele e pela proteção contra os raios UVB, pode causar estresse oxidativo e lesões indiretas ao DNA 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 se expor 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 pesquisador.

Sobre os aspectos benéficos do sol para a saúde, ele menciona um estudo controlado com aproximadamente 30.000 mulheres sem histórico de câncer, escolhidas aleatoriamente da 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. Este 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 sistêmica por meio da vasodilatação, o controle da citotoxicidade dos macrófagos e a estimulação da cicatrização de feridas.

Segundo os pesquisadores, o hábito de ficar em ambientes fechados e de evitar a exposição ao sol resultaram 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.

Saia do sol!

As estimativas do tempo ideal de exposição ao sol 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 DNA nas células da pele, produzindo fotoprodutos de DNA que ativam uma resposta inflamatória aguda. Esses fotoprodutos também geram mutações que, dependendo das proteínas afetadas, aumentam o risco do desenvolvimento de câncer 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 eles. Mesmo a classificação de Fitzpatrick, que varia do tipo I ao VI, 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 se baseia 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 susceptíveis à radiação UVB, pessoas com tons de pele mais escuros superexpostas ao sol vão enfrentar problemas crônicos 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 também considerem os efeitos benéficos da exposição solar, e para o desenvolvimento de produtos de proteção solar adaptados a tipos específicos de pele”.

O artigo Endogenous Photosensitizers in Human Skin, de Erick L. Bastos, Frank H. Quina e Maurício S. Baptista, pode ser lido aqui.