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Pigmento natural con actividades fotoprotectoras y antioxidantes

Las melaninas son el pigmento principal determinante de la coloración de la piel y el cabello. Su importancia ha ido creciendo en los últimos años. No solo desde un punto de vista biológico sino también para la explotación de sus propiedades únicas en biomedicina o en los sectores de la cosmética y la salud.

Tipos de melanina

Estos pigmentos se biosintetizan en melanocitos, comenzando con la oxidación de tirosina a dopaquinona catalizada por la enzima tirosinasa. Luego, la dopaquinona puede experimentar una ciclación que conduce, después de un paso de oxidación adicional, a ácido 5,6-dihidroxiindol (DHI) o ácido 5,6-dihidroxiindol-2-carboxílico (DHICA). Su polimerización oxidativa conduce a pigmentos de melanina de color marrón u oscuro, conocidos como eumelaninas. Por otro lado, el atrapamiento de dopaquinona por cisteína, un proceso que está bajo control genético, da lugar a cisteinildopas isoméricas. Esta polimerización es responsable de la biosíntesis de los pigmentos de color marrón rojizo conocidos como feomelaninas, típicos del fenotipo de cabello rojo.

Tradicionalmente, a las eumelaninas se les ha atribuido un papel como agentes antioxidantes y fotoprotectores en los fenotipos de piel oscura. Mientras que las feomelaninas se han implicado en la mayor susceptibilidad al cáncer de piel de las personas que pertenecen al fenotipo de pelo rojo. Esto debido a sus propiedades fotosensibilizantes y prooxidantes. Entre las eumelaninas, los pigmentos sintéticos inspirados en biones obtenidos por polimerización oxidativa de DHICA han demostrado propiedades antioxidantes notables. Se han propuesto como una explicación plausible del alto contenido de unidades relacionadas con DHICA en las eumelaninas naturales.

Recientemente, un pigmento natural aislado de Aspergillus nidulans marino e identificado tentativamente como DHICA-melanina exhibió efectos protectores contra el estrés oxidativo inducido por Ultravioleta B (UVB).

Se sabe que las radiaciones UV son muy dañinas para la piel humana, ya que inducen la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS). Las radiaciones UVB inducen reacciones de dimerización del ADN entre bases de pirimidina adyacentes, mientras que las radiaciones UVA, débilmente absorbidas por el ADN, pueden excitar los cromóforos endógenos, lo que conduce a un mal emparejamiento de las bases del ADN con la consiguiente traducción de proteínas mutadas.

DHICA-Melanina: novedoso pigmento

En este contexto, las notables propiedades antioxidantes de la DHICA-melanina y sus características cromofóricas, que permiten una absorción significativa en la región UVA, sugerirían su uso en formulaciones dermo-cosméticas con acción fotoprotectora.
Sin embargo, la explotación total de DHICA-melanina se ha visto obstaculizada hasta ahora por la baja solubilidad en solventes lipofílicos o hidroalcohólicos generalmente empleados en cosméticos. También por la susceptibilidad relativamente alta a la fotodegradación.

Sobre estas bases, recientemente se ha desarrollado una variante de DHICA-melanina que se obtuvo por polimerización oxidativa del éster metílico de DHICA (MeDHICA-melanina). El material demostró ser soluble en solventes orgánicos miscibles en agua. Además, MeDHICA-melanina retuvo las propiedades antioxidantes de DHICA-melanina, demostrando incluso más activa. También fue estable a la oxidación prolongada o exposición a un simulador solar

Con el fin de evaluar el posible uso de MeDHICA-melanina para aplicaciones cosméticas, en el Departamento de Ciencias Químicas de la Universidad de Nápoles se llevaron a cabo estudios. En ellos que se evaluó la biocompatibilidad en queratinocitos y la inhibicion del daño producido por rayos UV. Además del efecto protector a nivel molecular y la captación celular.

Aplicaciones cosméticas

Las propiedades antioxidantes y fotoprotectoras de las eumelaninas y el pigmento modelo de DHICA están bien establecidas.
Se demostró que MeDHICA-melanina ejerce efectos protectores sobre un modelo celular de queratinocitos inmortalizados (HaCaT) expuestos a radiaciones UVA

Todos los parámetros finales del estrés oxidativo, es decir, ROS, peroxidación lipídica y niveles de glutatión oxidado intracelular, se inhibieron significativamente en células incubadas con MeDHICA-melanina a concentraciones compatibles con la viabilidad celular. Además, una comparación con los hallazgos relacionados recientemente reportados en la literatura sobre fenoles naturales o extractos ricos en fenol resaltaron aún más las ventajas de MeDHICA-melanina.
De forma similar a otros antioxidantes naturales, MeDHICA-melanina también demostró proporcionar protección al activar la vía Nrf-2. De hecho, la translocación nuclear de Nrf-2 fue efectiva, como lo demuestra la activación de genes posteriores. Hasta donde se conoce, este es el primer informe sobre la correlación entre la actividad antioxidante de las melaninas y la vía Nrf-2. También demostramos que MeDHICA-melanin fue capaz de ingresar queratinocitos. Aunque, como se esperaba, solo los componentes de bajo peso molecular, como los compuestos diméricos, se internalizaron apreciablemente.

En general, los hallazgos demuestran que MeDHICA-melanina es capaz de ingresar a las células y activar el sistema antioxidante para proteger las células de la piel del daño inducido por los rayos UVA. Esto fomenta su uso como un componente eficaz en formulaciones dermo-cosméticas para el tratamiento del daño de la piel y el fotoenvejecimiento.

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