Ingredienti cosmetici e possibile assorbimento cutaneo.

La Legislazione Europea in tema di cosmetici è molto precisa e dettagliata. Secondo il Nuovo Regolamento 1223/2009 “si intende per prodotto cosmetico qualsiasi sostanza o miscela, destinata ad essere applicata sulle superfici esterne del corpo umano (epidermide, sistema pilifero e capelli, unghie, labbra, organi genitali esterni) oppure sui denti e sulle mucose della bocca allo scopo, esclusivamente o prevalentemente di pulirli, profumarli, modificarne l’aspetto, proteggerli, mantenerli in buono stato o correggere gli odori corporei“.

Al cosmetico, quindi, dal punto di vista legislativo, non è consentita alcuna azione “oltre la pelle”. D’altra parte è ormai noto che certi ingredienti, con piccole dimensioni molecolari e elevata lipofilia, sono in grado di attraversare la barriera cutanea tanto da ritrovarne tracce nel sangue come capita con certi filtri solari¹, oppure con gli oli essenziali².
In alcuni casi l’azione a livello dermico è utile e funzionale, pensiamo ai cosmetici antiage ad esempio, mentre in altri, come per i filtri solari, potrebbe diventare un problema nel caso in cui la concentrazione delle molecole nel sangue dovesse superare i livelli di sicurezza, o se vi fossero dubbi di accumulo nel corpo cosa che, alle conoscenze attuali, non è mai stata verificata per nessuna sostanza di impiego cosmetico.

Approfondiamo questo argomento con il Dott. Gisberto Caccia, chimico farmaceutico, docente di chimica e cosmetologia

Dottor Caccia esistono attivi cosmetici in grado di superare la barriera cutanea?
Si, esistono molti esempi di sostanze la cui azione si svolge oltre l’epidermide, vediamone insieme alcuni, dai più classici ai più moderni.

Caffeina
Questa metilxantina è largamente utilizzata in ambito cosmetico, dal prodotto dedicato al contorno occhi a quello formulato per contrastare gli inestetismi della cellulite.
I suoi effetti si svolgono ben oltre l’epidermide, infatti la caffeina favorisce la lipolisi a livello degli adipociti, migliora il microcircolo e contribuisce anche alla crescita del capello (3). Tutto questo, unito all’importante attività antiossidante, fa di questa molecola un potente strumento ogni volta che c’è necessità di lavorare a livello degli strati più profondi della pelle.

Retinolo
Gold standard per quel che riguarda i trattamenti anti età (e non solo), il retinolo garantisce effetti di tutto rispetto sia a livello epidermico, favorendo il turnover cellulare, che dermico. Concentriamoci su quest’ultimo distretto cutaneo: inibendo l’attività degli enzimi che nel derma degradano collagene, elastina ed acido ialuronico, il retinolo ne favorisce, di riflesso, l’incremento. Oltre a quanto appena visto, l’interazione con specifici recettori (RAR e XAR) su fibroblasti dermici, l’aumento della vascolarizzazione e molto altro ancora, spazzano ogni dubbio sul fatto che questo prezioso ingrediente cosmetico svolga la sua attività tranquillamente oltre l’epidermide (4).

Acetl esapeptide-8
Arriviamo ora ad una sostanza decisamente innovativa e all’avanguardia: un piccolo peptide con azione botulino-simile. La sua efficacia nel bloccare in maniera selettiva il rilascio di acetilcolina a livello presinaptico è stato ampiamente dimostrato sia in vitro che in vivo.

Ritorniamo al focus della domanda iniziale: ci troviamo ben oltre l’epidermide, siamo a livello della placca neuromuscolare!

Trattandosi di una sostanza zwitterionica, il suo grado di ionizzazione sfavorisce la permeabilità cutanea ma, con opportune modifiche strutturali, si migliora di molto la capacità di attraversamento della barriera senza modificare la dinamica d’azione (5).

Quali sono le principali vie di penetrazione cutanea?
Ogni sostanza che abbia intenzione di penetrare attraverso la pelle se la deve vedere con quella sofisticatissima struttura anatomico-funzionale che è la barriera cutanea.

Possiamo assimilare questa conformazione ad un muro di mattoni, il quale, di tanto in tanto, è attraversato dai dotti delle ghiandole sudoripare, sebacee e dell’apparato pilosebaceo.

Le sostanze, in base alle loro caratteristiche chimico-fisiche, possono penetrare tale barriera seguendo 3 strade differenti:

• via intercellulare (diffondendo attraverso il materiale lipidico presente tra un corneocita e l’altro);
• via pilosebacea-ghiandolare (sfruttando gli orifizi presenti in corrispondenza dello sbocco sulla superficie dell’apparato pilosebaceo e dei dotti delle ghiandole sudoripare e sebacee).)
• via transcellulare (attraversando i corneociti ed il cemento lipidico intercorneocitario

Delle 3 vie la transcellulare (c) è la meno favorita, la pilosebacea-ghiandolare (b) è un’ottima via d’accesso, specialmente per le molecole dall’alto peso molecolare; la via intercellulare (a) è quella che contribuisce maggiormente all’assorbimento di sostanze d’interesse (in virtù dell’elevata superficie a disposizione).

 Il passaggio delle sostanze cosmetiche oltre la barriera cutanea non è sempre indispensabile per la funzionalità cosmetica. Quali sono gli ingredienti per i quali è richiesta un’azione oltre l’epidermide?

 Ogni volta che è richiesto un intervento sul microcircolo (es. estratto di mirtillo), sulla smobilitazione dei trigliceridi adipocitari (es. caffeina), di una stimolazione dei fibroblasti (es. retinoidi), della tutela delle fibre dermiche (antiossidanti in generale) e così via, avremo necessità di dover contare su sostanze che possano, più o meno agevolmente, oltrepassare la barriera cutanea.

 Quali sono invece quelli che dovrebbero rimanere solo in superficie invece superano la barriera?

 Un esempio su tutti è quello dei filtri solari chimici. Recenti studi hanno dimostrato che diverse molecole utilizzate come filtro UV nei preparati cosmetici, hanno la capacità non solo di attraversare la barriera cutanea, ma di raggiungere agevolmente e in modo sensibile il circolo sanguigno e gli effetti sistemici non sono ancora noti.

Questo si traduce anche in uno svantaggio, ovvero la quantità di filtro che migra attraverso la pelle diminuisce la sua efficacia protettiva là dove serve (sulla superficie cutanea).

I filtri fisici nano, non fanno eccezione.

 Che caratteristiche devono avere per superare la barriera cutanea?

 Fortunatamente, ad aiutarci a comprendere come le sostanze diffondono attraverso le membrane biologiche, interviene l’elegante ed esaustiva legge di Fick. Questa vera e propria norma della fisiologia, tiene conto sia di elementi relativi alla membrana (area e spessore) sia delle caratteristiche della sostanza che deve diffondere attraverso la membrana stessa (gradiente di concentrazione, peso molecolare e lipofilia).

A parità di spessore ed area della membrana ed a parità di gradiente di concentrazione della sostanza di interesse ai due lati della membrana, possiamo sintetizzare dicendo che:

• le molecole piccole e lipofile diffondono meglio;
• le molecole grandi ed idrofile diffondono peggio.

Ovviamente esiste tutta una “scala di grigi” nel mezzo che può portare molecole idrofile, come la caffeina, a penetrare piuttosto agevolmente grazie al peso molecolare piuttosto ridotto.

Le sostanze che superano la barriera cutanea che fine fanno?

Per alcune sostanze avvengono i normali processi metabolici che portano al processamento e successiva eliminazione della molecola (es. tocoferolo, acido ascorbico, caffeina, ecc.) per altre, come nell’esempio dei filtri solari citati sopra, ancora non ci sono dati a sufficienza.

E’ importante sottolineare sempre che il cosmetico è un prodotto serio e complesso (anche più di un farmaco ad uso topico) che interagisce con l’organismo umano: molti ingredienti svolgono la loro funzione in superficie, senza penetrare nemmeno lo strato corneo, altri reintegrano e ripristinano la funzione di barriera, altri ancora, che ci piaccia o no, penetrano e possono addirittura arrivare al circolo ematico. Fortunatamente il Regolamento Europeo 1223/2009 impone standard di sicurezza elevati, e questo fa del cosmetico un prodotto dall’alto profilo scientifico e tecnologico che garantisce al consumatore efficacia e sicurezza.

 

1.Effect of Sunscreen Application Under Maximal Use Conditions on Plasma Concentration of Sunscreen Active Ingredients: A Randomized Clinical Trial.

Matta MK, Zusterzeel R, Pilli NR, Patel V, Volpe DA, Florian J, Oh L, Bashaw E, Zineh I, Sanabria C, Kemp S, Godfrey A, Adah S, Coelho S, Wang J, Furlong LA, Ganley C, Michele T, Strauss DG.JAMA. 2019 Jun 4;321(21):2082-2091. doi: 10.1001/jama.2019.5586.PMID: 31058986

2.Herman, A., & Herman, A. P. (2014). Essential oils and their constituents as skin penetration enhancer for transdermal drug delivery: a review. Journal of Pharmacy and Pharmacology, 67(4), 473–485. doi:10.1111/jphp.12334

3.Caffeine’s mechanisms of action and its cosmetic use.
Herman A, Herman AP.Skin Pharmacol Physiol. 2013;26(1):8-14. doi:10.1159/000343174. Epub 2012 Oct 11.PMID: 23075568

4.Human Skin Aging and the Anti-Aging Properties of Retinol.

Quan T.Biomolecules. 2023 Nov 4;13(11):1614. doi: 10.3390/biom13111614.PMID: 38002296

5.Enhanced Skin Permeation of Anti-wrinkle Peptides via Molecular Modification
Seng Han Lim ¹, Yuanyuan Sun ^1 2, Thulasi Thiruvallur Madanagopal ³, Vinicius Rosa ³, Lifeng Kang ^4 5
PMID: 29371611 PMCID: PMC5785486 DOI: 10.1038/s41598-017-18454-z

6. Effect of Sunscreen Application on Plasma Concentration of Sunscreen Active Ingredients: A Randomized Clinical Trial.
Matta MK, Florian J, Zusterzeel R, Pilli NR, Patel V, Volpe DA, Yang Y, Oh L, Bashaw E, Zineh I, Sanabria C, Kemp S, Godfrey A, Adah S, Coelho S, Wang J, Furlong LA, Ganley C, Michele T, Strauss DG.JAMA. 2020 Jan 21;323(3):256-267. doi: 10.1001/jama.2019.20747.PMID: 31961417