COLLAGENE ED ELASTINA

Collagene, Elastina e Sostanza fondamentale

Collagene

Il collagene è una proteina strutturale e costituisce il principale elemento fibroso di pelle, tendini,cartilagini, ossa, denti,  membrane, cornee e vasi di tutti i vertebrati. Il collagene è la proteina più rappresentata dell'organismo umano e nei tessuti connettivi. E' responsabile della protezione meccanica dell'organismo da parte della pelle, del benessere e della condizione della cute e, seppure indirettamente, di alcuni altri organi, della prevenzione della disidratazione cutanea, del mantenimento dell'elasticità e tonicità dei tessuti e della minimalizzazione delle rughe. L'unità strutturale del collagene è rappresentata dal tropocollagene, formato da tre catene polipeptidiche intrecciate fra loro e resistenti allo stiramento, caratterizzate da un andamento sinistrorso, che si associano a formare una tripla elica destrorsa. Le catene polipetidiche sono formate per un terzo da residui di glicina e per un quarto o più da residui di prolina ed idrossiprolina.  La prolina è un amminoacido ciclico in cui il gruppo R si lega all'azoto α-amminico conferendo una certa rigidità che impedisce la formazione di una struttura secondaria ad α-elica, caratteristica di un gran numero di proteine. La biosintesi del collagene avviene nel fibroblasta, cellula del tessuto connettivo. Quando la tripla elica del tropocollagene è completata, viene espulsa dalla cellula nello spazio extracellulare, ove ha luogo l'assemblaggio del collagene nativo in grosse fibre di collagene insolubile, che provvedono a svolgere la propria funzione di sostegno del tessuto connettivo.

Elastina

L'elastina è una proteina fibrosa, dura e stabile, responsabile delle caratteristiche elastiche di organi e tessuti, costituente il tessuto connettivo. Si trova prevalentemente nei polmoni, nelle pareti delle arterie, nei legamenti, nella pelle e nell'intestino, dov'è fondamentale la deformabilità reversibile sotto azione della forza di tensione. L'elastina, come il collagene, è ricca di prolina e glicina ma, al contrario del collagene, non è glicosilata e contiene poca idrossiprolina e nessuna idrossilisina.  L'elastina è sintetizzata nei fibroblasti in forma di un monomero solubile, chiamato  tropoelastina, proteina con peso molecolare di 70.000 dalton. Le molecole di tropoelastina vengono secrete dalle cellule nello spazio extracellulare e si dispongono in fibre elastiche vicino alla membrana plasmatica, di solito in rientranze della superficie cellulare. Le fibre elastiche sono costituite da un'impalcatura di microfibrille tubulari, così chiamate perché presentano una piccola cavità cilindrica al centro, e da una matrice amorfa che è la parte predominante. Le microfibrille tubulari sono costituite da una glicoproteina, detta fibrillina, e sono inestensibili; la matrice amorfa è costituita invece dall'elastina, responsabile del comportamento elastico che dà il nome a queste fibre: esse si distendono facilmente per l'applicazione di una tensione anche lieve, e al cessare della forza applicata recuperano la forma e le dimensioni originarie. Nel derma le fibre elastiche si intrecciano con le fibre di collagene e questo limita la potenzialità di distensione della cute, evitando lacerazioni. Grazie a questa particolare struttura, le fibre elastiche possono allungarsi e ritornare alla forma iniziale una volta cessata la forza traente. Il turnover dell'elastina è estremamente basso, con un'emi-vita che si avvicina all'età dell'organismo. Il nostro organismo sintetizza l'elastina durante tutto lo sviluppo, fino all'età di 20 anni circa. Nel corso del processo di invecchiamento la pelle perde progressivamente la propria elasticità poiché l'elastina “danneggiata”  o non viene sostituita oppure è sostituita da fibre non funzionali.

Sostanza fondamentale

La sostanza fondamentale rappresenta parte della matrice extracellulare: è caratterizzata dalla combinazione tra acido ialuronico e proteoglicani, costituiti da glicosamminoglicani (lunghe catene non ramificate formate da unità disaccaridiche) legati a catene proteiche. La sostanza fondamentale regola la quantità di acqua presente nella cute ed ha funzione di sostegno, contribuendo al mantenimento del trofismo, dell'idratazione e dell'elasticità. E' quindi responsabile del turgore del derma e della sua resistenza ed elasticità in seguito alla compressione. Si trova sotto forma di gel e costituisce il tramite attraverso cui l'ossigeno e le sostanze nutritive provenienti dalla microcircolo raggiungono le cellule dei vari tessuti e, in senso contrario, attraverso cui l'anidride carbonica e le scorie metaboliche passano dalle cellule alla circolazione.

Perdita di Tono Cutaneo

     

Cause della perdita di Tono Cutaneo

Concettualmente, l'invecchiamento può essere definito come un deterioramento progressivo, tempo-dipendente, dell'abilità dell'organismo di rispondere ai cambiamenti ambientali. Sono stati codificati due tipi di invecchiamento della pelle: intrinseco ed estrinseco.

L'invecchiamento intrinseco dipende dall'avanzare dell'età ed è influenzato dal background genetico (chronoaging). Provoca, a carico della cute, alterazioni di tipo ipotrofico con alterazione di tutte le componenti e delle funzioni dell'apparato tegumentario. In particolare, si modifica la struttura delle proteine fibrose che compongono il derma (collagene ed elastina). 

Le cellule addette alla loro produzione, i fibroblasti, con il trascorrere degli anni, non solo rallentano i propri ritmi e la propria efficenza, ma sviluppano cellule di collagene ed elastina di dimensioni più piccole. Di conseguenza, il derma si assottiglia e l'impalcatura di sostegno su cui poggia la pelle allenta la propria trama, diventa più flessibile e comincia a cedere. A livello dell'epidermide,  si riduce l'attività mitotica delle cellule basali e la funzione barriera diventa meno efficace. Negli strati più superficiali del corneo, invece, si assiste ad un accumulo di cellule morte, che determina ispessimento e irregolarità cromatica dell'epidermide. Le cellule depositate sullo strato corneo, infatti, non solo hanno un ricambio più lento, ma trattengono melanina dando luogo a macchie più o meno evidenti. I lineamenti del viso sono modificati dall'accumulo di grasso sottocutaneo in siti inusuali e dalla perdita di elasticità del derma.

Quando il metabolismo cellulare rallenta, la pelle affronta una rivoluzione profonda, che si manifesta sul viso con la comparsa di rilassamento, perdita di elasticità e rughe profonde. Le prime rughe sono quelle d'espressione, causate delle contrazioni facciali che, diventando ripetute, si imprimono nel derma sottostante che sta contemporaneamente perdendo tono. Con la perdita e l'alterazione di collagene e fibre elastiche, i tessuti iniziano a rilassarsi, la pelle perde il suo sostegno e l'ovale del viso inizia a deformarsi.

I fattori ambientali che portano alla formazione di radicali liberi, quindi i maggiori responsabili dell'invecchiamento cutaneo, sono costituiti principalmente dalle radiazioni solari, dallo smog, dal fumo. Esiste una relazione stretta fra invecchiamento cutaneo e danno ossidativo da radicali liberi, poiché gli acidi grassi poliinsaturi, che sono il principale costituente dello strato corneo, sono particolarmente suscettibili all'attacco da parte di queste molecole (perossidazione lipidica). Inoltre, i radicali liberi provocano la depolimerizzazione dei polisaccaridi, come l'acido ialuronico, che a livello della pelle determina un invecchiamento cellulare precoce. I raggi UVA penetrano nel derma danneggiando le fibre collagene ed elastiche: le nuove fibre che si formano possono mostrare alterazioni che danno vita ad un tessuto opaco, grinzoso e poco compatto. Una delle ipotesi più accreditate sostiene che le radiazioni attiniche, inducenti la formazione di radicali liberi nella pelle, siano normalmente contrastate dalle sue naturali difese antiossidanti; quando però la dose di queste radiazioni è alta, o le difese naturali sono insufficienti, non è più possibile mantenere i livelli delle concentrazioni dei radicali liberi al di sotto delle concentrazioni critiche.

Trattamenti e Cosmetici Rassodanti

La prima regola per contrastare il “rilassamento” cutaneo è la prevenzione. La strategia per minimizzare i segni del tempo è prendersi cura giornalmente della pelle, soprattutto  delle zone più esposte, come viso e mani. I cosmetici formulati con adeguati principi attivi e sostanze emollienti aiutano a mantenere la pelle compatta e luminosa, sia perché aumentano il grado di idratazione cutanea sia perché possono contribuire alla formazione di un reticolo complesso e funzionale, che sorregge intimamente la delicata struttura epidermica.

Lo scopo principale dei trattamenti rassodanti è quello di ridurre la perdita di fibre elastiche, favorire la formazione di nuove fibre di collagene e glucosaminoglicani, e stimolare il rinnovamento cellulare a livello dell'epidermide.

E' possibile ostacolare la perdita di tono e turgore cutaneo attraverso diversi meccanismi:

Protezione da radicali liberi

Idealmente la pelle è dotata di un sistema antiossidante di difesa, efficiente e completo, ma i continui insulti ossidativi ai quali è sottoposta ne provocano un deleterio impoverimento. Una strategia per implementare le difese cutanee - inibendo così la lipoperossidazione di membrana, la  denaturazione proteica e la depolimerizzazione dell'acido ialuronico - risulta essere l'integrazione di tale bagaglio, mediante l'applicazione topica di formulazioni cosmetiche ad attività antiossidante.

E' possibile distinguere due categorie di antiossidanti utilizzati in campo cosmetico.

Il primo gruppo comprende le vitamine, cui appartengono sostanze come l'acido ascorbico e la vitamina E. L'acido ascorbico è considerato il più importante agente antiossidante presente nei fluidi intra ed extracellulari, ed è largamente impiegato per contrastare gli effetti dell'invecchiamento cutaneo, sia intrinseco che estrinseco.

Il terminegenerico vitamina E, indica una famiglia di sostanze liposolubili (tocoferoli e tocotrienoli), che costituiscono la linea di difesa primaria delle membrane cellulari contro la perossidazione lipidica.

Il secondo gruppo comprende molecole non vitaminiche, quali ad esempio l'ubichinone, i flavonoidi, l'acido lipoico e sistemi enzimatici. L'ubichinone, noto come coenzima Q10, è una molecola liposolubile già presente sulla pelle, in grado di proteggere le membrane biologiche dall'ossidazione e di potenziare l'azione antiossidante della vitamina E. I composti polifenolici, oltre alla loro indiscussa attività “radical scavanger”, hanno mostrato la capacità di ridurre l'eritema indotto dalle radiazioni ultraviolette. I polifenoli più utilizzati nei cosmetici antinvecchiamento sono le catechine estratte dalla Camellia sinensis, la quercetina e il canferolo da Ginkgo biloba, la silimarina dal Silybum marianum e il resveratrolo da Vitis vinifera. L'acido lipoico neutralizza efficacemente il radicale ossidrilico e può rigenerare la vitamina E dalla sua forma ossidata. Enzimi come la SOD (superossidodismutasi), esplicano la loro azione trasformando il radicale superossido in ossigeno e acqua ossigenata.

La tendenza attuale, prevede l'utilizzo di antiossidanti in miscela all'interno di uno stesso prodotto cosmetico, per sfruttare la loro attività sinergica.

Azione su collagene ed elastina

La perdita della risposta elastica può essere prevenuta intervenendo indirettamente sull'elastina. Ciò può essere fatto attraverso l'applicazione di sostanze insaponificabili che agiscono da stimolatori sui fibroblasti, favorendo la sintesi di elastina e consentendo quindi un ricambio delle fibre elastiche. I più utilizzati sono quelli di avocado, di soia, di karitè, di olio d'oliva. Il retinolo o vitamina A svolge un'azione primaria sull'accrescimento e sul trofismo del tessuto epiteliale, e sulla differenziazione e trasformazione delle cellule. La vitamina C partecipa alla sintesi del collagene come cofattore della idrossilasi che trasforma nel pro-collagene i residui di prolina e lisina in idrossiprolina ed idrossilisina. Estratti vegetali ricchi di triterpeni, come quelli provenienti dalla Centella asiatica, Ginseng e Ginko bibloba, sono in grado di stimolare l'attività dei fibroblasti con conseguente aumento del collagene nativo di tipo I e III, e della sostanza fondamentale amorfa.  Mostrano spiccata azione di stimolo sulla sintesi di collagene anche gli isoflavoni della soia. L'estratto di Kigelia africana è particolarmente ricco in flavonoidi e saponosidi steroidei, cui viene riconosciuto un effetto tensore e rassodante. La composizione peptidica dell'estratto di questa pianta africana genera una rete elastica a livello del tessuto cutaneo ed agisce donando compattezza al derma. La sua azione aiuta a prevenire il rilassamento, tonificando ed idratando la pelle. L'estratto di Humulus lupulus, caratterizzato dalla presenza di fitoestrogeni, flavonoidi, proteine, acidi fenolici e tannini, risulta efficace nel miglioramento del tono e del turgore cutaneo.

Azione sulla sostanza amorfa della matrice extracellulare

Alterazioni a livello della sostanza amorfa possono portare a diminuzione del turgore del derma, e della sua resistenza ed elasticità. Saponine triterpeniche come i ginsenosidi, estratti dal Panax ginseng, una volta metabolizzati a livello cutaneo, formano un complesso glucopiranosidico in grado di aumentare l'espressione del gene responsabile della sintesi dell'acido ialuronico. Alcuni derivati dell'acido caffeico, come l'echinacoside, estratto dall'Echinacea angustifolia, sono attivi nell'inibire la sintesi dell'enzima ialuronidasi, responsabile della depolimerizzazione dell'acido ialuronico.

Mantenimento della funzione barriera

Sostanze di natura lipidica prevengono e migliorano l'idratazione e l'elasticità cutanea, aumentando la resistenza agli insulti chimico-fisici. Utili a questo scopo possono essere: ceramidi, acidi grassi essenziali della serie omega 3 e omega 6, oli e burri vegetali come quelli di enotera, macadamia, borragine, karitè, oliva.

Forme cosmetiche utilizzate nei prodotti rassodanti

La forma cosmetica più utilizzata è sicuramente l'emulsione olio in acqua, sistema che permette l'incorporazione di attivi di natura sia lipofila che idrofila. Per le pelli particolarmente secche e mature  sono utilizzate anche le emulsioni acqua in olio. Di notevole interesse l'impiego di sieri e gel che, essendo a basso o nullo contenuto di fase oleosa, vengono assorbiti velocemente attraverso la cute e sono particolarmente indicati per pelle grassa e impura.