HAIR AGING:
IL RUOLO DEI LIPIDI NELL'INVECCHIAMENTO DEI CAPELLI
SFOGGIARE CAPELLI SANI,
IL MUST HAVE DI OGNI ETÀ
NUOVE FORMULAZIONI
L'invecchiamento è il processo che raccoglie all’interno di un organismo i cambiamenti fisiologici progressivi che portano alla senescenza o al declino delle funzioni biologiche e della capacità dell'organismo di adattarsi allo stress metabolico.
Lo scorrere del tempo produce una serie di processi involutivi che coinvolgono tutte le aree del corpo umano (pelle e capelli compresi), che sfociano nel complesso evento biologico dell'invecchiamento. Durante questo processo, il rinnovamento dermico si riduce, la pelle diventa coriacea e disidratata e le cellule sintetizzano meno collagene ed elastina. Il risultato si riassume in una pelle meno tonica, e segnata da rughe e linee sottili (Figura 1).
L'invecchiamento cronologico è da intendersi come un processo normale e fisiologico, la diversa predisposizione genetica può coinvolgere pelle e capelli con distinta entità, causando la comparsa di piccole alterazioni; c'è un cambiamento graduale sotto molti aspetti: il diametro dei capelli si riduce, così come la loro densità e pigmentazione, può inoltre svilupparsi alopecia, producendo un impatto psicologico significativo (1).
IL FENOMENO DELL’AGING:
DALLO SKIN ALL’ HAIR AGING
Figura 1. Segni fenotipici del processo di invecchiamento.
L'invecchiamento dei capelli coinvolge il follicolo e conseguentemente il fusto (Figura 2). Il primo si manifesta con una diminuzione della funzione dei melanociti o incanutimento e una diminuzione della produzione di capelli, il secondo comporta una progressiva alterazione della struttura dei fusti (2).
Uno dei segni identificativi dell'invecchiamento dei capelli è la loro progressiva perdita di colore, comunemente nota come incanutimento, e cioè comparsa di capelli bianchi. Tale perdita di colore è dovuta alla diminuzione o alla mancanza di melanina nelle fibre capillari. Il grado di “ingrigimento”, dall’inglese greying, dei capelli è strettamente correlato all'invecchiamento cronologico e si verifica in vari gradi in tutti gli individui, ma la velocità con cui esso appare dipende dal proprio corredo genetico (3).
I capelli bianchi sono comunemente considerati più ruvidi e meno gestibili dei capelli pigmentati, inoltre, essi spesso non riescono a mantenere una piega temporanea o permanente e sono anche più resistenti all'incorporazione del colore artificiale. Tutto suggerisce la comparsa di cambiamenti significativi al livello della sottostruttura della fibra capillare. Data l'interazione molto stretta dei melanociti che trasferiscono la melanina con i cheratinociti precorticali che formano il fusto del capello, è ipotizzabile che altre funzionalità di queste specie cellulari siano influenzate da tale attività. Pertanto, risulta plausibile supporre che, probabilmente, anche la composizione lipidica del capello possa essere alterata, portando a sensibili modificazioni delle proprietà delle fibre.
INVECCHIAMENTO: COSA SUCCEDE AI NOSTRI CAPELLI
Figura 2. Processo di invecchiamento del capello.
L’incanutimento è uno dei cambiamenti fenotipici più evidenti durante l'invecchiamento. La ricerca cosmetica si concentra maggiormente sulla prevenzione o sul contenimento di questo processo, risulta però fondamentale capire che tipo di trasformazioni avvengono all’interno della struttura capillare, per poter affrontare con i giusti mezzi questo evento, conducendo così allo sviluppo di prodotti mirati ed efficaci.
Ad oggi è noto che la graduale perdita di pigmentazione è correlata all’esaurimento degli enzimi coinvolti nella melanogenesi, ad una ridotta riparazione del DNA, alla perdita della telomerasi, dei meccanismi antiossidanti e dei segnali anti-apoptotici. Finora, però, il ruolo dei lipidi in questo processo non era stato ancora indagato.
I dati raccolti hanno dimostrato che con l’invecchiamento, i capelli bianchi presentano un minore contenuto di lipidi interni rispetto ai capelli pigmentati; tali lipidi sono prevalentemente di natura polare, ricchi di acidi grassi liberi e ceramidi. Inoltre, tramite la spettroscopia ATR-FTIR è stato dimostrato che i capelli castani oltre a possedere una quantità più significativa di lipidi, presentano anche un maggior ordine strutturale. Per quanto riguarda l’impacchettamento delle catene lipidiche, è stato infatti osservato un ordine lipidico inferiore nelle ciocche di capelli bianchi. Tali dati seguono fortemente l'indagine sull'assorbimento dinamico del vapore (DVS), in cui si è verificato che la dinamica di diffusione dell'acqua delle fibre bianche differisce da quella delle fibre castane, determinando una diminuzione della capacità totale di assorbire l'acqua (minore recupero dell'acqua) e un aumento della sua diffusione con l'ambiente. (Figura 6)
Dopo l'estrazione dei lipidi esterni, la capacità di adsorbimento dell'acqua e la sua quantità si sono sensibilmente ridotte, come previsto, a causa della degradazione della barriera lipidica che non può far fronte alla fisiologica diffusione delle molecole d’acqua attraverso la fibra capillare. L'estrazione dei lipidi interni inverte inaspettatamente i risultati: forse in relazione alla modifica della struttura interna che appare dopo questo processo, rendendo la fibra più polare nello strato interno e con una superficie più omogenea, probabilmente perché la rimozione dei lipidi interni presenta risonanze anche a livello dell’organizzazione strutturale della cheratina, rendendo la fibra più compatta e ostacolando il processo di diffusione.
Pertanto, è possibile affermare che il processo di incanutimento coinvolge necessariamente anche il contenuto e la qualità lipidica dei capelli, che è a sua volta strettamente correlata alle proprietà diffusive della fibra che di conseguenza non riesce a trattenere al suo interno le sostanze nutritive necessarie al suo sostentamento, o i pigmenti inseriti mediante le metodiche di colorazione condotte in salone.
DISCUSSIONE
Figura 6. Modifiche a livello lipidico del processo di incanutimento.
Negli ultimi decenni è stata ampiamente investigata l'importanza del ruolo dei lipidi nel determinare le proprietà dei capelli e il loro stato di salute. Vista la loro importanza nell’influenzare le caratteristiche chimico-fisiche e visco-elastiche dei capelli, che giocano un ruolo fondamentale nel nostro aspetto fisico, risulta di primaria importanza l’investigazione del loro coinvolgimento nel processo dell’invecchiamento.
I capelli si collocano al primo posto tra le modalità di espressione, ritenuti talvolta anche più importanti del sorriso, dei vestiti, della carnagione e del trucco. La loro elevata attenzione risiede nella possibilità di controllo che le donne possono esercitare su di essi, risulta infatti possibile variarli in lunghezza, stile e colore, cambiando così la percezione di se stessi, dimostrando fiducia ed esprimendo la propria personalità. Tuttavia, il loro processo di invecchiamento non risulta domabile, se non addirittura ben comprensibile, pertanto, lo scopo di questo studio è stato quello di fornire una base di supporto scientifico nella ricerca di soluzioni empiriche per gli specialisti di nuovi prodotti per la cura dei capelli nel settore dell’hair care, che necessitano di adottare misure mirate e specifiche per il trattamento dei capelli nei diversi stadi del loro invecchiamento fisiologico.
CONCLUSIONE
RITAMARIA DI LORENZO SONIA LANERI
Università degli Studi di Napoli Federico II | Italia
Bio...
La Dott.ssa Ritamaria Di Lorenzo, attualmente, Assegnista di Ricerca presso il Laboratorio RD Cosmetics del Dipartimento di Farmacia dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, sviluppa e conduce test per la valutazione di efficacia di prodotti cosmetici e attività di ricerca volte all’individuazione di nuovi API da veicolare in prodotti per la skin care e l’haircare.
Ella ha frequentato durante il Dottorato di Ricerca il centro DermoCosmetic dell’Istituto di Chimica Avanzata della Catalonia (IQAC), in Spagna, per lo svolgimento di progetti di ricerca nel settore dell’hair aging e delle differenze interrazziali che regolano la differente permeazione dei trattamenti cosmetici nei capelli.
La dott.ssa Sonia Laneri è laureata in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche ed è ricercatore confermato presso il Dipartimento di Farmacia dell'Università di Napoli Federico II, dove è il Responsabile del Laboratorio R&D sui prodotti cosmetici per la Valutazione di efficacia e nuovi protocolli di Claim cosmetici. E’ titolare del Corso di “Analisi e Chimica dei prodotti cosmetici” per il Corso di Laurea in Farmacia e componente del Comitato Scientifico del Master di II livello in Scienza e Tecnologie Cosmetiche dell’Università di Napoli Federico II- Dip. Farmacia dove insegna ai Corsi di Chimica dei prodotti Cosmetici I e II (Cosmetologia applicata).
La produzione scientifica della dott.ssa Laneri è rappresentata da numerose pubblicazioni sulla formulazione ed analisi di efficacia in vivo di nuovi attivi cosmetici.
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IL RUOLO DEI LIPIDI NEI CAPELLI
I lipidi svolgono un ruolo cruciale nel mantenere i capelli sani, influenzandone lucentezza, sensorialità, gestibilità e forza. Tale salubrità, come è noto, può essere alterata dall'esposizione a fattori di stress esterni, come trattamenti chimici, lavaggi, raggi UV, ma ad oggi non risulta ancora chiaro se l'invecchiamento dei capelli possa intervenire anche questo livello.
Finora, gli studi sui lipidi costituenti i capelli sono stati condotti principalmente confrontando capelli di diversi gruppi etnici (caucasici, africani e asiatici) o esponendo i capelli a fattori dannosi esterni, ma pochissimi studi si sono concentrati sui processi alla base della perdita di pigmentazione (4, 5). Si ritiene che le differenze di contenuto lipidico coinvolte nel funzionamento e mantenimento della barriera nelle fibre capillari (6) potrebbero spiegare le significative differenze fisiche tra fibre pigmentate e non (7).
L'obiettivo principale di questo studio è stato quello di valutare l'effetto dell'invecchiamento sui capelli attraverso un'analisi del contenuto e della composizione lipidica su capelli caucasici castani e bianchi. appartenenti a persone diverse e da capelli caucasici castani e bianchi appartenenti alla stessa persona, per osservare anche l’eventuale presenza di differenze interindividuali.
Tali analisi sono state condotte presso l'Istituto di Chimica Avanzata della Catalogna (IQAC), in collaborazione con il gruppo di Innovazione Cosmetica e Tessile diretto dalla Prof.ssa Luisa Coderch (Figura 3).
Figura 3. Gruppo di Innovazione Cosmetica e Tessile presso l’Istituto di Chimica Avanzata della Catalogna (IQAC).
Lo studio ha previsto l’estrazione dei lipidi esterni e interni da capelli caucasici castani e bianchi appartenenti a persone diverse e alla stessa persona, per escludere l’eventuale presenza di differenze interindividuali.
Le analisi condotte si distinguono in :
- Analisi eseguite sulle frazioni lipidiche raccolte
- Analisi applicate sulle ciocche di capelli, estratte e non
Più precisamente, l'analisi e la quantificazione dei lipidi, necessaria per la loro caratterizzazione e classificazione chimica, è stata eseguita utilizzando la cromatografia su strato sottile accoppiata a un rivelatore con ionizzazione di fiamma (TLC-FID).
Successivamente, si è valutato il contenuto di idrico (umidità) delle ciocche e la loro proprietà di permeazione mediante tecniche di assorbimento dinamico del vapore (DVS), al fine di individuare la capacità delle ciocche di adsorbire o desorbire sostanze (ad es. coloranti, nutrienti, ecc.) all’interno della loro struttura. Inoltre, si è determinata l'organizzazione strutturale lipidica mediante spettrometria ad infrarossi.
Tali tecniche consentono di comprendere se le possibili differenze tra le fibre di capelli giovani e invecchiate, siano eventualmente correlate alla diversa composizione e organizzazione strutturale lipidica.
Tutti gli esperimenti sono stati eseguiti in triplicato seguendo un protocollo già validato (8, 9).
DISEGNO DELLO STUDIO
Figura 5. Esempi di organizzazione strutturale della regione lipidica nei capelli.
Figura 4. Quantificazione dei lipidi esterni e interni nei capelli castani (brown) e bianchi (white) caucasici utilizzando TLC/FID (percentuale sul peso totale della fibra secca [o.w.f]).
Tabella 1. Umidità delle fibre dei capelli castani e bianchi caucasici prima e dopo l'estrazione dei lipidi.
L'estrazione dei lipidi dai capelli bianchi e castani caucasici non ha mostrato differenze significative nella quantità totale di lipidi esterni o sebacei, che presentano principalmente composti apolari, come gli esteri di squalene e steroli. Le divergenze si verificano, invece, sul fronte dei lipidi interni (principalmente composti polari, come il colesterolo solfato e le ceramidi, costitutivi delle cellule della matrice dei capelli): i capelli castani mostrano più lipidi interni (+ 67 %). (Figura 4)
L’umidità dei capelli, i cui risultati sono elencati in Tabella 1, risulta maggiore nelle ciocche dei capelli nativi castani. Dopo l’estrazione dei lipidi esterni, si è verificata una sua significativa diminuzione, mentre un leggero aumento per i bianchi. Questo dato risulta sorprendente, poiché ci si aspettava, anche in questo caso, una diminuzione della ritenzione idrica all’interno della fibra.
Una diminuzione del contenuto di acqua nei capelli castani potrebbe essere correlata alla modifica della barriera lipidica esterna, che ne facilita la perdita. D’altra parte, l'estrazione dei lipidi interni, derivata principalmente dalle cellule della matrice interna del capello, sembra facilitare la penetrazione dell'acqua, portando a fibre più idratate.
Questa ipotesi chiarisce anche il crescente contenuto di umidità che si trova nelle fibre bianche esterne e interne estratte perché i capelli bianchi presentano quantità di lipidi interni inferiori che possono ostacolare l'ingresso delle molecole d'acqua.
In conclusione, man mano che la fibra invecchia, perde acqua, e quindi l'umidità nei capelli diminuisce.
L’analisi sull’assorbimento/desorbimento dell’acqua dai capelli può fornire informazioni sui danni dovuti all'invecchiamento.
I dati ottenuti mostrano una minore quantità di acqua assorbita nelle ciocche native bianche rispetto alle castane.
Una possibile spiegazione potrebbe essere la presenza di melanina nei capelli castani, che può aumentare l'assorbimento dell'acqua sull'intera fibra a causa delle sue proprietà igroscopiche (10). Anche in questo caso si verificano risultati imprevisti dopo l'estrazione dei lipidi interni perché il recupero di acqua e il contenuto di umidità aumentano. L’ estrazione lipidica interna aumenterebbe la polarità all'interno della fibra.
I capelli bianchi mostrano una permeabilità all'acqua più elevata di quelli castani e l'estrazione dei lipidi esterni esacerba questo comportamento così come dimostrato dalla maggiore diffusione dell'acqua rilevata nei campioni analizzati.
L’analisi spettrofotometrica IR misura la quantità, l'ordine conformazionale e l'impaccamento dei lipidi nella struttura del capello. La sua importanza è legata alla possibile correlazione tra organizzazione lipidica e proprietà barriera, perché la fluidità dei lipidi nel capello può modulare le velocità di penetrazione e di allontanamento delle sostanze dalla sua superficie.
L'analisi si concentra sulle bande delle vibrazioni delle catene alchiliche lipidiche del capello, e dai dati si verifica che i capelli castani nativi presentano lipidi con fasi lamellari ortorombiche/esagonali rispetto ai capelli bianchi che presentano un ordine minore, e quindi un impacchettamento meno compatto (Figura 5).
In entrambi i casi, l'estrazione dei lipidi porta ad un maggiore disordine strutturale, come previsto. (5)
RISULTATI
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