Appunti del corso di Analisi e chimica dei prodotti cosmetici

Lezione 1 la pelle

In questo corso parleremo di cosmesi funzionale e non di cosmesi decorativa (make-up).

In questa immagine possiamo vedere un dorso di una mano in cui si vedono delle fibre di collagene (non rughe). Tali fibre di collagene sono organizzate con dei fasci regolari con distanze precise che si ripetono nel tempo. Le strie bianche invece sono dei pezzetti di pelle che si stanno staccando, infatti si tratta di una pelle xerotica ossia una pelle secca in cui riusciamo ad identificare proprio le squame della parte più esterna dell’epidermide (lo strato corneo che si sta staccando dal resto della pelle).

Embriologia della pelle

Vediamo da dove deriva la pelle come tessuto. La pelle è costituita da epidermide, derma e ipoderma. Quest’ultimo non ha una derivazione dai foglietti embrionali perché è costituito da adipociti (cellule di grasso).

L’epidermide ed il derma invece hanno origine da foglietti germinali che contemporaneamente sono la base di altri organi fondamentali. Partiamo dai 2 gameti (spermatozoo e uovo) che si incontrano e danno origine ad una cellula uovo fecondata. Da qui si inizia ad avere una differenziazione cellulare, ossia una mitosi molto velocizzata che porta alla formazione della blastula.

Dalla blastula iniziano poi a differenziarsi i 3 foglietti germinativi (endoderma, ectoderma e mesoderma) che costituiscono l’embrione e che daranno origine a tessuti ed organi specifici:

• Dall’ectoderma si generano l’epidermide (ossia lo strato più esterno della pelle) e l’encefalo (cioè stiamo parlando del SNC), midollo spinale, tubo neurale e SNP. Cioè stiamo dicendo che c’è una stretta connessione tra l’epidermide e le cellule neuronali. Questo è importante perché a livello dell’epidermide ci sono alcune sostanze, ossia le ceramidi (sfingolipidi ecc.) che si trovano anche nel SN. Per questo motivo si dice banalmente che quando si hanno “problemi di pelle” questi sono derivati a stress quindi ne risente il SN in quanto avendo la stessa origine presentano delle connessioni tra di essi.
• Dal mesoderma si generano il derma, i muscoli, i vasi sanguigni e linfatici, il cuore, il sangue.

La pelle è un organo dinamico cioè ha la capacità di rinnovarsi nel tempo tramite un processo fisiologico e continuo detto microesfoliazione: una quota di pelle viene eliminata ma nel frattempo viene subito ripristinata da una nuova pelle in superficie. Questo processo per una pelle sana dura circa 28 giorni. Ovviamente questo non avviene contemporaneamente in tutto il nostro corpo altrimenti saremmo dei serpenti che fanno la muta, ma siamo detti a mosaico.

Quando la microesfoliazione è naturale, non si vedono gli strati di pelle che vanno via. Possiamo invece osservare ad occhio nudo tale fenomeno ad es. dopo l’abbronzatura quando lo strato corneo si ispessisce e quindi ad occhio nudo possiamo vedere la pelle che va via. Un altro caso in cui possiamo osservare il fenomeno della microesfoliazione ad occhio nudo è in presenza di una piccola patologia, quindi ci riferiamo alla forfora (in quanto non è altro che strati cornei di pelle presenti sul cuoio capelluto).

Epidermide

L’epidermide è lo strato più superficiale della pelle cioè quello che noi vediamo esternamente ed ha uno spessore di pochi mm (è più spesso sul palmo delle mani e dei piedi). È costituito da 4 strati cellulari, partendo dallo strato più profondo:

• Strato basale: è un’unica stratificazione di cellule rettangolari unite le une alle altre tramite desmosomi o gap-junction. Tali cellule sono ancorate alla giunzione dermo-epidermica (osservabile come una banda nera) cioè una striscia di collagene. Tra le cellule basali possiamo trovare i melanociti (cellule dendritiche) ossia le uniche cellule capaci di sintetizzare la melanina e quindi dare il colore alla pelle. Le cellule dello strato basale sono le uniche cellule che si rinnovano cioè vanno in mitosi, per cui la cellula madre darà vita alle cellule figlie di cui una rimane nello strato basale e l’altra incomincia a risalire verso la superficie, trasformandosi in prima battuta in cellula dello strato spinoso.
• Strato spinoso: è formato da cellule di diversa forma. Se prima nello strato basale vedevamo delle cellule con un nucleo molto nero (cioè questo sta a significare che sono cellule molto vitali) invece nello strato spinoso il nucleo è nero ma un po’ bianco al centro cioè indica che queste cellule stanno incominciando ad andare in una fase di riposo. In questo strato possiamo osservare nelle cellule la presenza di corpi lamellari o Corpi di Odland. I corpi di Odland sono delle vescicole ripiene di fosfolipidi, ceramidi e colesterolo che verranno espulse per esocitosi nello spazio intercellulare che separa queste cellule dai corneociti. Tale film idrolipidico è fondamentale per tenere insieme i corneociti (in parte i lipidi del film idrolipidico sono derivanti dai corpi di Odland).
• Strato granuloso: è composto da 2-4 stratificazioni di cellule contenenti granuli neri di cheratojalina (cioè una proteina fibrosa che viene trasformata poi in cheratina la quale va a riempire man mano il citoplasma). Tali cellule presentano un nucleo totalmente bianco quindi amorfo, ciò indica che sono cellule non più attive.
• Strato corneo: formato da cellule anucleate in cui quindi il nucleo è totalmente scomparso infatti tali cellule sono morte. Il citoplasma ha perso totalmente gli organuli citoplasmatici, inoltre non sono più presenti i fosfolipidi nella membrana cellulare. Quindi alla fine abbiamo ottenuto cheratina e melanina, uno strato proteico che racchiudono all’interno.

N.B. La citomorfosi cutanea è la trasformazione della cellula dallo strato basale fino allo strato corneo.

I lipidi epidermici

Le cellule superficiali sono unite grazie al film idro-lipidico (quindi da una parte lipidica ed una acquosa). I lipidi epidermici possono derivare da Corpi di Odland e sebo.

1) Corpi di Odland: i lipidi sono prodotti nell’apparato di Golgi dei cheratinociti dove vengono immessi in vescicole (corpi di Odland) e riversati per esocitosi nello spazio intercellulare dei corneociti dove funge da cemento e si dispongono in maniera lamellare.

I lipidi sono: colesterolo 20%, acidi grassi liberi 25%, ceramidi e glucosilceramidi 50%.

Chimicamente gli acidi grassi sono acidi carbossilici R-COOH. Se R è piccolo abbiamo ad es. CH3-COOH cioè l’acido acetico ma noi parleremo solo di acidi grassi a lunga catena quindi con un R molto lungo es. (CH2)10-COOH (questo è l’acido laurico). Questi acidi grassi il nostro organismo li trasforma (non li sintetizza) grazie a peptidasi e proteasi che rompono la lunga catena per poi essere utilizzati. Le ceramidi sono sostanze con una zona lipofila ed una zona idrocarburica che è idrofila, quindi le ceramidi sono particolari perché sono molto lipofili ma con una testa minimamente polare.

Quindi vediamo che 1) sono i corneociti e tra lo spazio intercellulare ci sono i lipidi, ma tra due strati di lipidi c’è l’acqua. Possiamo paragonare il film idrolipidico ad una colla che serve a tenere insieme i corneociti e tale colla è composta da uno strato sopra e sotto lipidico (parte apolare dei lipidi) ma, avendo una minima parte polare, i lipidi riescono ad essere inframezzati dall’acqua.

Se lo strato lipidico è omogeneo e quindi è contenuta acqua all’interno, quindi la pelle è sana, qualsiasi agente esterno trova più difficoltà ad attraversare lo strato cellulare. Per questo motivo è molto importante l’idratazione della pelle, in quanto una pelle secca va maggiormente incontro a patologie. La secchezza della pelle può essere dovuta a dei buchi sui lipidi per cui l’acqua fuoriesce molto più facilmente e la pelle si secca di più. L’importante con i cosmetici quindi è mantenere una parte lipidica compatta in modo che l’acqua che stia in mezzo rimanga compatta e la pelle quindi si presenti luminosa, riempita e quindi sana. Lo strato di film idrolipidico è molto facile da rimuovere ad es. con un detergente non idoneo, basta usare un sapone non aggressivo.

2) Sebo: il sebo invece è prodotto dalle ghiandole sebacee. Principalmente il sebo è costituito da una miscela di lipidi quali: colesterolo, squalene, trigliceridi, esteri cerosi e esteri sterolici. Nel momento in cui si ha un problema acneico, il sebo prodotto dalle ghiandole sebacee cambia in percentuale. Normalmente la composizione del sebo di una pelle sana è né troppo liquido né solido:

• Esteri cerosi (estremamente solido).
• Trigliceridi (liquido, pensiamo all’olio di oliva per friggere).
• Esteri sterolici (metà e metà, pensiamo ad una gomma).
• Colesterolo (liquido in realtà amorfo).
• Squalene (liquido).

Il sebo a secondo della sua composizione, troppo liquida o troppo solida, si può andare incontro ad una patologia. Se ad esempio abbiamo una pelle grassa perché le ghiandole sebacee producono molto sebo, fin quando ci ritroviamo in questa composizione comunque non è un problema e va a creare normalmente il film idrolipidico.

Ma nel momento in cui le cere aumentano significa che abbiamo un sebo ceroso quindi il dotto conduttore del pelo (a cui è collegata la ghiandola sebacea) si occlude perché il sebo è troppo solido, si forma quindi un punto nero o un comedone bianco. Se invece abbiamo un sebo più liquido perché aumenta la quota di trigliceridi allora avremo la pelle lucida e unta.

N.B. I corneociti sono tenuti insieme da Corpi di Odland che formano i due strati lipidici e dal sebo. In mezzo agli strati lipidici è presente l’NMF cutaneo (cioè la parte di acqua).

NMF cutaneo

Lo strato corneo controlla l’idratazione cutanea mediante il Natural Moisturizing Factor. L’NMF cutaneo è costituito per il 90% da acqua dove è presente:

L’acido piroglutammico (PCA) è una sostanza contenuta nell’acqua prodotta dal nostro organismo e si trova spesso addizionata nelle creme idratanti in quanto quando una pelle è secca, non solo si fornisce idratazione ma se si addizionano anche dei sali allora per osmosi si equilibra l’acqua dell’NMF cutaneo richiamandola da sotto. Quindi si danno i componenti per poter far sì che la pelle da sola richiami più acqua dal sottocute.

Quest’acqua dell’NMF da dove deriva? Ricordiamo che nei corneociti i fosfolipidi di membrana non ci sono più e nemmeno il citoplasma (dove è presente l’acqua) ma è presente la cheratina e l’acqua che avevano prima dentro la riversano nell’NMF insieme ai sali e fosfati presenti nel citoplasma.

N.B. Quindi l’acqua dell’NMF deriva sia dalle cellule in trasformazione e dal sudore.

Il sudore

È un liquido inodore composto principalmente da acqua e da piccole quantità di sali minerali, acido lattico e zuccheri. Quindi il sudore di per sé non ha odore ma in superficie, poiché sono presenti gli zuccheri nel sudore, ci sono tantissimi batteri e funghi che mangiano gli zuccheri ed eliminano delle scorie solforate che emanano il tipico cattivo odore. Le ghiandole che riversano il contenuto in superficie possono essere di 2 tipi:

• Ghiandole sudoripare (dette eccrine) che presentano una forma raggomitolata e producono sudore che attraverso il loro tubicino va in superficie.
• Ghiandole sebacee (dette apocrine) le quali ognuna è collegata ad un pelo che riversa in superficie non solo le sostanze di natura lipidica ma anche feromoni (quindi sono responsabili dell’odore corporeo).

Film idrolipidico

Costituisce la naturale protezione della cute, è costituito esternamente dall’olio ed internamente dall’acqua, quindi parliamo di un’emulsione con pH acido variabile da 4.2 a 6.5. Il pH più acido lo ritroviamo sulla superficie del cuoio capelluto che è intorno a 4, il tronco è 5-5.5, dove invece è presente una maggiore sudorazione (ascelle, zone intime e pieghe) è 6.5 perché è presente più acqua (ricordiamo che il pH dell’acqua è intorno a 7).

Il pH acido è fondamentale per mantenere sotto controllo la proliferazione di batteri che ci sono sulla superficie del nostro organismo.

Quindi il film idrolipidico delle pelle è formato da:

La TEWL sta per trans epidermal water loss, quindi perdita di acqua attraverso la pelle ed è un parametro da mantenere molto basso. Questo è importante perché se si perde poca acqua, lo strato lipidico è molto più omogeneo e compatto per cui avremo una pelle sana; se al contrario il TEWL è un valore alto (10-15) vuol dire che non abbiamo un buon film idrolipidico.

Ricordiamo però che nei giovani il film idrolipidico si ripristina ogni ora, intorno ai 40 anni invece cambiano questi processi metabolici in quanto vengono rallentati (questo è il motivo per cui nelle creme per pelli mature sono presenti molti più oli perché si cerca di ricompattare il film idrolipidico).

Funzioni della pelle

Lezione 2 derma ed ipoderma

Il derma costituisce il tessuto di sostegno dell’epidermide. Al di sotto della giunzione dermo-epidermica che va a dividere l’epidermide dal derma, ritroviamo il derma papillare (più superficiale) e derma reticolare o corion che è più profondo. Questa differenziazione c’è perché all’interno del derma ritroviamo: la struttura fibrosa (quindi fasci di elastina e collagene), sostanza fondamentale o anista, strato cellulare, annessi pilo-sebacei, ghiandole sudorali, terminazioni nervose, vasi sanguigni periferici e vasi linfatici. Possiamo quindi dire che la vita del tessuto è presente nel derma.

Struttura fibroso-connettivale

È costituita da collagene ed elastina. Il collagene è una proteina fibrosa importante per donare tonicità alla pelle. Ogni fibrilla di collagene è costituita da 3 filamenti di protocollagene. La particolarità del collagene presente nel derma rispetto al collagene che ritroviamo ad es. tra gli arti, le ossa ecc. è che è ricco di alcuni amminoacidi che non ritroviamo in altri tessuti, ossia il collagene è ricco di idrossiprolina e idrossilisina. Hanno un gruppo idrossilico che presenta la capacità di legare l’acqua e questo è importante perché consente al collagene di non essere estremamente rigido nonostante sia un fascio.

Il collagene ha un turnover lento in quanto all’interno della nostra pelle sono presenti degli enzimi che degradano il collagene e la sua biosintesi diminuisce con l’età. Dopo i 40-50 anni, esso aumenta la sua rigidità e risulta meno sensibile agli enzimi idrolitici.

Fibre elastiche

Esse sono presenti in minore quantità rispetto al collagene e formano una rete a maglie larghe che diventa via via più grossolana man mano che si scende nel derma. Anche le fibre elastiche, così come per il collagene, sono costituite da microfibrille di elastina. L’elastina crea anch’essa dei legami crosciati tra le varie fibre disposte a rete.

La cellula deputata alla sintesi del collagene e dell’elastina è il fibroblasto.

Fibronectina

È una glicoproteina ad elevato peso molecolare. Ha la funzione di legare tra loro le altre fibre e le altre cellule connettivali, quindi hanno una funzione di sostegno.

Sostanza fondamentale

Il collagene e l’elastina sono inframezzati dalla sostanza fondamentale (o anista). È un gel colloidale che separa e tiene immersi i fasci connettivali. È costituito da acido ialuronico, dermatan-solfato, condroitin-solfato e eparan-solfato; queste sono tutte glicoproteine che hanno la capacità di essere igroscopiche cioè di trattenere l’acqua.

L’acido ialuronico è un disaccaride formato da acido glucuronico ed N-acetilglucosammina. Ha una struttura di base di tipo proteico dai quali partono dei rami da cui pendono gli zuccheri cioè i glucosamminoglicani (GAG cioè una sostanza gelificante). Avendo questi zuccheri, l’acido ialuronico ha la capacità di legare molte molecole di acqua, infatti l’idratazione del derma è dovuta proprio alle sostanze fondamentali.

Curiosità sullo Sharpei

La pelle rugosa del cane Sharpei è dovuta proprio ad un eccesso di sintesi di GAG ed un basso livello di collagene (quindi manca della solidità tipica del collagene).

Strato cellulare del derma

Sono presenti:

• Fibroblasti che sono le cellule deputate alla sintesi del collagene e dell’elastina.
• Istiociti, leucocita polimorfonucleato, leucocita eosinofilo, cellule staminali, mastociti. Queste sono cellule del sangue e cellule importanti per il sistema immunitario in modo da mettere in atto una reazione infiammatoria nel momento in cui risulta esserci un agente estraneo.

Cellula di Langherans situata nell’epidermide. Presenta la forma di una stella con funzione di difesa immunitaria. Essendo in grado di migrare, ha il compito di allertare le altre cellule immunitarie dell’intrusione di una molecola o di un corpo estraneo, quindi è una sorta di sentinella immunitaria.

N.B. Il derma ha la funzione di sostegno grazie alle fibre di collagene e di elastina. Interposti a queste fibre c’è l’acido ialuronico. All’interno del derma inoltre ritroviamo gli annessi