Luce Solare: Effetti della Luce Solare e dei Raggi UV sulla Pelle

Introduzione

Gli effetti della luce solare e dei raggi UV sulla pelle sono molteplici, alcuni positivi e altri negativi.

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Difatti, dall'esposizione solare breve e controllata l'organismo può trarre alcuni benefici; al contrario, un'esposizione incontrollata e irresponsabile può causare diversi danni alla cute, le cui conseguenze possono essere anche molto gravi.

Scopo di quest'articolo è proprio quello di descrivere gli effetti che la luce del sole e le radiazioni UV possono esercitare sulla pelle.

Luce Solare: Radiazioni Elettromagnetiche

Radiazioni elettromagnetiche prodotte dalla luce solare

Prima di procedere con il descrivere gli effetti della luce solare e i raggi UV sulla pelle, può essere utile capire come è composta la luce del sole e cosa sono i raggi UV.

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Il sole è in grado di originare differenti radiazioni elettromagnetiche, alcune visibili e altre invisibili, aventi caratteristiche e proprietà differenti. Più nel dettaglio, le radiazioni elettromagnetiche prodotte dal sole in grado di oltrepassare l'atmosfera terrestre sono:

• La luce visibile (circa il 37% delle radiazioni elettromagnetiche che oltrepassano l'atmosfera);
• I raggi infrarossi (rappresentano circa il 60% delle radiazioni elettromagnetiche che raggiungono la Terra);
• I raggi ultravioletti, raggi UV o radiazioni ultraviolette che dir si voglia (circa il 3% delle radiazioni elettromagnetiche che raggiungono la superficie del pianeta).

Nonostante i raggi UV siano quelli che raggiungono in minor quantità la superficie terrestre, essi sono quelli di maggior interesse, sia perché responsabili della tanto ambita abbronzatura, sia perché principali responsabili del fotoinvecchiamento e degli altri danni - anche gravi - indotti da un'esposizione alla luce solare inappropriata.

Raggi Ultravioletti (UV)

In funzione della lunghezza d'onda, i raggi ultravioletti possono essere così suddivisi:

• Raggi UVC (lunghezza d'onda: 100-280 nm): gli UVC sono le radiazioni ultraviolette più pericolose poiché possiedono un elevato potere cancerogeno; fortunatamente, vengono filtrati dall'ozono e dalle altre componenti dell'atmosfera. Proprio grazie a questo processo di filtrazione, non dovrebbero raggiungere la superficie terrestre (l'assottigliamento dello strato di ozono che si è verificato negli ultimi anni ha determinato un maggior rischio di ritrovarsi esposti a questi raggi).
• Raggi UVB (lunghezza d'onda: 280-320 nm - in alcuni testi, 280-315 nm): i raggi UVB vengono assorbiti in gran parte dallo strato di ozono (circa il 90%) e costituiscono circa il 2% della radiazione ultravioletta capace di raggiungere la superficie terrestre, arrivando, quindi, anche sulla cute. La loro capacità di penetrazione è discreta e, generalmente, si limitano a raggiungere lo strato epidermico. I raggi UVB sono responsabili dell'abbronzatura duratura, poiché stimolano la melanogenesi che prosegue anche al termine dell'esposizione al sole. Di contro, sono eritematogeni e responsabili delle scottature; allo stesso tempo, sono in grado di alterare il materiale genetico presente nelle cellule cutanee, aumentando così il rischio di comparsa di tumori della pelle.

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• Raggi UVA (lunghezza d'onda: 320-400 nm - in alcuni testi, 315-400 nm): i raggi UVA, vista la loro elevata lunghezza d'onda, sono in grado di penetrare più in profondità fino a raggiungere il derma. Queste radiazioni sono responsabili della pigmentazione immediata della pelle, ma l'abbronzatura da esse conferita è effimera e svanisce nel giro di poche ore (fenomeno di Meyrowsky). Questo avviene perché gli UVA stimolano il processo di maturazione della melanina già presente nei melanosomi trasferiti ai cheratinociti. Allo stesso tempo, a causa dell'elevato potere di penetrazione, queste radiazioni possono alterare e distruggere collagene, elastina e capillari, provocando danno cutaneo anche sul lungo termine. Proprio per questo meccanismo d'azione, i raggi UVA sono ritenuti i principali responsabili del fotoinvecchiamento (o photoaging), ma anche della foto-immunosoppressione, dei fenomeni di fototossicità e dei fenomeni di fotoallergia.

Fattori Ambientali che influenzano il livello di Raggi UV

Alcuni fattori ambientali possono influenzare il livello di raggi UV che raggiungono la superficie terrestre; fra questi, ricordiamo:

• Spessore dello strato di ozono: aldilà dell'assottigliamento dello strato di ozono cui il pianeta è andato incontro negli anni, si segnala che il livello di ozono atmosferico può variare nel corso dell'anno e, addirittura, nel corso di una stessa giornata.
• Altezza del sole: quando il sole è alto nel cielo, il livello di radiazioni UV è maggiore. Pertanto, i livelli delle radiazioni ultraviolette variano durante le ore della giornata, così come variano nei diversi periodi dell'anno. I picchi massimi si avranno quando il sole raggiunge il livello più alto (mezzogiorno solare nei mesi estivi).
• Altitudine: ad altitudini elevate l'atmosfera tende ad assottigliarsi filtrando meno radiazioni ultraviolette. Si stima, infatti, che con un aumento di 1000 metri di altitudine, il livello di raggi UVB in grado di raggiungere la superficie terrestre aumenti del 10-12% (secondo alcuni autori, addirittura del 15-20%). Il livello di radiazioni UVA, invece, sembra rimanere pressoché invariato.
• Latitudine: anche la latitudine può influenzare il livello dei raggi UV che tende ad aumentare in prossimità dell'equatore.

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• Nuvole: i livelli delle radiazioni ultraviolette tendono ad essere maggiori quando il cielo è privo di nuvole. Tuttavia, questo non significa che quando il cielo è nuvoloso, i raggi UV non siano in grado di raggiungere la superficie terrestre. Al contrario, i livelli di radiazioni ultraviolette possono essere elevati anche in presenza di nuvole, ad esempio, a causa della dispersione di raggi UV dovuta alla presenza di molecole d'acqua e di altre particelle presenti nell'atmosfera.
• Riflessione del suolo: i raggi UV vengono riflessi anche dal suolo. Suoli diversi, tuttavia, riflettono quantità di radiazioni ultraviolette diverse. Ad esempio, la neve fresca può riflettere fino all'80% delle radiazioni UV, mentre la neve vecchia fino al 50%; la sabbia secca delle spiagge può riflettere circa il 15% delle radiazioni; la schiuma del mare, invece, il 25% circa.

Effetti della Luce

Effetti di Luce Solare e Radiazioni UV sulla pelle

Partiamo col dire che non tutte le radiazioni che arrivano sulla superficie cutanea vengono assorbite e trasmesse alle strutture epidermiche e dermiche; difatti, una parte viene riflessa dallo strato corneo. Ad ogni modo, quando la pelle viene sollecitata dalla radiazione solare, l'organismo mette in atto i seguenti meccanismi di difesa:

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• Attivazione della pigmentazione e aumento della melanogenesi (produzione di melanina). Questo meccanismo è il primo strumento di difesa che la pelle adotta per proteggersi dai raggi UV. Inizialmente si produce una pigmentazione immediata ma transitoria, imputabile alla foto-ossidazione della melanina già presente nei melanosomi, causata in particolar modo dai raggi UVA. Se l'esposizione continua, si assisterà poi alla comparsa della pigmentazione duratura indotta dai raggi UVB.
• Lo strato corneo inizia ad ispessirsi in seguito ad un'aumentata mitosi delle cellule basali dell'epidermide.
• Aumenta la produzione di acido urocanico, composto presente nella cute e nel sudore. Si tratta di un metabolita dell'amminoacido istidina ed è capace di assorbire i raggi UVB.

Altre risposte biologiche che possono verificarsi quando la pelle si trova esposta alla luce del sole consistono in:

• Attivazione degli enzimi superossido dismutasi (SOD) e glutatione perossidasi (GSH), quali scavengerdelle forme reattive dell'ossigeno ("spazzini di radicali liberi" o radical scavengers);
• Attivazione dei meccanismi di riparazione e replicazione del DNA;
• Accumulo di β-carotene, una molecola antiossidante che agisce come silenziatore dell'ossigeno singoletto e come stabilizzatore di membrana;
• Accelerazione della proliferazione pilifera.

Effetti Benefici della Luce Solare

L'esposizione alla luce del sole può avere anche alcuni effetti benefici. Per ottenerli, tuttavia, non è certo necessario ricorrere a lunghe esposizioni e, al tempo stesso, non è nemmeno necessario abbronzarsi. Difatti, è bene ricordare che l'abbronzatura - quindi, l'iscurimento o pigmentazione della pelle - rappresenta un meccanismo di difesa messo in atto dall'organismo per evitare i danni provocati dalle radiazioni solari. Al contrario, sembra che per ottenere effetti benefici, sia sufficiente esporsi al sole pochi minuti al giorno. Entrando più nel dettaglio, un'esposizione di questo tipo favorisce:

• La produzione di vitamina Dnello strato delle cellule spinose (azione anti-rachitica);
• Un'azione disinfettante della cute;
• Un'azione antinfiammatoria nei confronti di dermatite atopica e psoriasi.

Danni Causati dai Raggi UV

L'esposizione prolungata e incontrollata alla luce del sole - ancor peggio se effettuata senza l'utilizzo di prodotti solari e indumenti protettivi - può avere numerosi effetti dannosi - sia visibili, che "invisibili" - e portare alla comparsa di:

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• Eritemi acuti di gravità variabile: sono dovuti ad una vasodilatazione del microcircolo del derma papillare e alla produzione da parte dei cheratinociti di sostanze infiammatorie.
• Lentigo solari: dovute ad un'eccessiva e sregolata esposizione al sole, le lentigo solari si manifestano come macchie iperpigmentate di forma irregolare e grandezza variabile (per maggiori info, leggi l'articolo dedicato: Lentigo Solari).
• Ipercheratosi: l'ispessimento dello strato corneo è un meccanismo di difesa attivato dall'organismo; tuttavia, se il processo persiste, può raggiungere livelli patologici. In simili situazioni, l'ispessimento non interessa solo lo strato corneo, ma anche l'epidermide ed il derma superficiale, traducendosi, quindi, in ipercheratosi. Questa condizione si sviluppa tipicamente nelle zone maggiormente esposte ai raggi ultravioletti e, spesso e volentieri, si associa ad altri segni di fotodanneggiamento e di invecchiamento cutaneo.
• Fotoinvecchiamento ed elastosi solare: l'elastosi solare è una condizione degenerativa che interessa soprattutto il tessuto connettivo del derma e i suoi componenti (collagene, elastina, ecc.) che vengono danneggiati dall'esposizione alle radiazioni UV. Si tratta di una condizione visibile, in particolare, in anziani e in persone che per diversi motivi (professionali o per scelta) sono esposti cronicamente al sole. Con l'avanzare del tempo, è normale che la pelle vada incontro a fenomeni di degenerazione; tuttavia, l'esposizione cronica alle radiazioni solari accelera notevolmente tali fenomeni. Fotoinvecchiamento ed elastosi solare si manifestano con:
  • Assottigliamento della pelle;
  • Perdita di elasticità e di tonicità;
  • Secchezza;
  • Rughe cutanee;
  • Ingiallimento della pelle.
• Tumori cutanei di diverso tipo e gravità: fra i danni più gravi che possono derivare da un'esposizione continua alla luce solare - a maggior ragione se incontrollata e irresponsabile - rientrano i tumori della pelle. Benché i tumori siano patologie con cause multifattoriali, è infatti noto e dimostrato che le radiazioni UV possono incrementarne il rischio d'insorgenza.

Luce del Sole: Alterazioni Cellulari

Danni della Luce del Sole: cosa avviene nel Derma e nell'Epidermide?

L'esposizione incontrollata alla luce del sole è in grado di provocare diversi danni alla cute, in particolare a livello di epidermide e derma, gli strati cutanei interessati dalla penetrazione, rispettivamente, dei raggi UVB e UVA.

Nell'epidermide, i melanociti risultano essere irregolarmente dispersi lungo la membrana basale e le cellule di Langerhans appaiono notevolmente ridotte. A livello del derma, invece, avvengono modificazioni sia dei costituenti della matrice extracellulare sia delle cellule del derma. Il collagene viene degradato, le proteine fibrillari subiscono una grave deplezione, le fibre elastiche diventano abnormi, tortuose e si ha uno squilibrio delle loro componenti; i fibroblasti aumentano di numero. Anche istiociti e mastociti sono in numero maggiore e questi ultimi rilasciano mediatori che favoriscono la proliferazione dei fibroblasti e la chemiotassi dei leucociti. I vasi sanguigni sono tortuosi e dilatati.

La conseguenza generale di queste alterazioni consiste nella comparsa di un'organizzazione strutturale difettosa e di una giunzione dermo-epidermica irregolare, provocata dallo sviluppo di papille e creste aventi forma e dimensione non uniformi.

UVA vs UVB: quali sono più Pericolosi?

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Le alterazioni e gli squilibri sopra descritti potrebbero essere riconducibili sia alla produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) indotta dagli UVA, sia a danni a livello del DNA provocati dagli UVB.

I raggi UVB, infatti, causano un danno diretto al DNA dei cheratinociti, con formazione di dimeri di timina che portano le cellule a morte programmata (apoptosi). Rispetto agli UVA, le radiazioni ultraviolette di tipo B sembrano essere maggiormente responsabili dell'insorgenza di tumori della pelle non melanomi (ad esempio, carcinomi baso-cellulari e spino-cellulari).

Di contro, ai raggi UVA è imputata la formazione di specie ossidanti che causano immunosoppressione, danno ossidativo del DNA, induzione di mutazioni specifiche in oncogeni. A questi fenomeni viene attribuito un ruolo diretto nella patogenesi del melanoma associato principalmente ad esposizione sporadica al sole nei primi anni di vita (S.Lautenschlager, H.C.Wulf, M.R.Pittelkow  "Photoprotection" Lancet 2007; 370:528-37).