El exposoma cutáneo incluye factores externos e internos, sus interacciones y la respuesta del cuerpo humano a ellos, que conducen a los signos biológicos y clínicos del envejecimiento cutáneo6. Sin embargo, estudiar el exposoma en su totalidad es un reto porque es muy variable y dinámico14. Los factores del exposoma del envejecimiento cutáneo pueden clasificarse en términos generales como radiación solar: RUV, luz visible (LV) y radiación infrarroja (RI) ; contaminación atmosférica; tabaco; nutrición, cosméticos y otros factores menos conocidos6. La mayoría de los factores del exposoma cutáneo son la radiación solar y la contaminación atmosférica. Las respuestas biológicas a los factores del exposoma causan adaptaciones fisiológicas, como cambios metabólicos, modificaciones de las proteínas, mutaciones del ADN y otros15. La mayoría de los trastornos cutáneos están muy influidos por la exposición a factores del exposoma14.

Los contaminantes atmosféricos que pueden causar envejecimiento extrínseco de la piel son, sobre todo, gases como el O3 y las partículas en suspensión, una mezcla compleja de partículas sólidas y líquidas suspendidas en el aire. Las PM pueden formarse de 2maneras principales: emitidas directamente por una fuente, como los gases de los vehículos, las actividades de construcción o los incendios forestales (PM primarias) o formadas en la atmósfera a través de complejas reacciones químicas entre precursores gaseosos, como los compuestos orgánicos volátiles y la radiación solar (PM secundarias)16,17. Las PM se clasifican en función de su diámetro: PM2,5 (partículas finas; diámetro ≤ 2,5μm) y PM10 (partículas gruesas; diámetro ≤ 10μm). Los contaminantes atmosféricos interactúan con el organismo, ya sea por contacto con la piel, por inhalación o por ingestión18. Los contaminantes atmosféricos afectan a la piel humana de 4formas distintas: generando ROS, desencadenando inflamaciones, afectando a la microbiota cutánea y activando el receptor de hidrocarburos (AhR)19. La activación del AhR −un factor de transcripción− provoca hiperpigmentación, arrugas, cáncer de piel y empeoramiento de varias dermatosis, como el acné, la dermatitis atópica y la psoriasis11.

La exposición al ozono provoca cambios en el estrato córneo, la capa más externa de la epidermis. Reduce los antioxidantes asociados a dicho estrato y da lugar a una respuesta de estrés oxidativo. Esta respuesta de estrés oxidativo alcanza las capas más profundas de la piel, incluida la dermis, y afecta al metabolismo del colágeno, lo que conduce a la formación de arrugas20.

La exposición repetida de la piel a PM, incluso en concentraciones no tóxicas, aumenta la producción de ROS, lo que, a su vez, conduce a la secreción de citocinas y a la disfunción celular. Esto puede romper la barrera lipídica de la epidermis, disminuir el número de especies microbianas cutáneas, desencadenar enfermedades inflamatorias de la piel e inducir la melanogénesis a través de la activación de AhR21. Un estudio demostró que el aumento de una unidad de PM se asociaba con un aumento del 20% de los lentigos en la frente y las mejillas y de las arrugas del surco nasogeniano. El riesgo de lentigos era mayor tras un aumento de la exposición a PM2,5 que tras un aumento de la exposición a PM1022. Las PM2,5 son muy lipofílicas y penetran fácilmente en la piel, frente a las partículas PM10, que permanecen en la superficie de la piel23. En cuanto al cáncer de piel, un estudio epidemiológico muestra que un incremento de 10μg/m3 de PM10 en el aire aumenta en un 52% el riesgo relativo de desarrollar cáncer de piel no melanoma24. Los AhR pueden desempeñar un papel en la inducción del cáncer de piel; los ratones deficientes en AhR expuestos a PM no desarrollaron carcinomas de queratinocitos, mientras que los AhR positivos desarrollaron carcinomas de queratinocitos a través de la expresión de CYP1A125.

Además de las PM, se ha demostrado que otros contaminantes atmosféricos repercuten en la salud de la piel26. Los estudios indican que niveles elevados de factores ambientales, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), los compuestos orgánicos volátiles, los metales pesados y gases como el CO, los NOx, el SO y el O3, pueden alterar la función de barrera de la piel. Tanto la concentración como la duración de la exposición son significativas. Estos contaminantes están relacionados con diversos problemas cutáneos, como el envejecimiento, las enfermedades inflamatorias, el acné, la caída del cabello y los cánceres de piel, y las respuestas varían en función de las características del contaminante27.

La relación entre la contaminación y el envejecimiento cutáneo se evaluó en una cohorte de 389 pacientes de entre 30 y 74 años que tenían previsto un tratamiento con láser. Los investigadores utilizaron el VISIA Complexion Analysis System para evaluar el estado de la piel junto con los niveles de diversos contaminantes atmosféricos, como CO, hidrocarburos no metánicos, óxidos de nitrógeno (NO, NO2, NOx), PM2,5 y PM10, O3 y SO2. Los resultados revelaron una fuerte correlación entre la exposición a hidrocarburos no metánicos y problemas como la textura de la piel, poros dilatados y manchas marrones. Por el contrario, la exposición al ozono se asoció con mejores resultados en la textura de la piel y los poros. En particular, las manchas marrones se asociaron negativamente con varios contaminantes, sobre todo en personas mayores de 45 años28.

Además, ya sabemos que el aumento de las concentraciones de NO2 caracteriza a la contaminación atmosférica relacionada con el tráfico. Aunque no se han explorado previamente los efectos del NO2 en la salud de la piel, la relación entre el envejecimiento pulmonar y cutáneo inducido por el medio ambiente motivó una evaluación de la exposición al NO2 y el desarrollo de lentigos29. Se analizaron datos de la población SALIA ampliada y de una cohorte Han china independiente. Los resultados indicaron una correlación significativa entre la exposición al NO2 y el aumento de lentigos en las mejillas en ambas cohortes. En concreto, un aumento de 10μg/m3 en NO2 se correlacionó con un aumento del 25% en los lentigos en los participantes de SALIA y un aumento del 24% en las mujeres chinas mayores de 50 años26.

La radiación solar es el principal factor externo relacionado con el envejecimiento cutáneo. Hasta el 80% del envejecimiento cutáneo está causado por la exposición al sol30. Las zonas expuestas al sol, como la cara y el cuello, presentan un envejecimiento prematuro en comparación con la piel no expuesta. Las características clínicas del envejecimiento debido a la exposición solar incluyen arrugas, opacidad, cambios en la pigmentación, laxitud, aspereza y telangiectasia31. La radiación solar que alcanza la superficie terrestre incluye rayos electromagnéticos de diferentes longitudes de onda. Entre ellos se encuentran los RUV (UVB y UVA), los rayos de LV y los IR. Llegan a la superficie terrestre en diferentes proporciones y penetran en la piel a distintos niveles. El envejecimiento de la piel se produce por la exposición diaria a dosis no extremas y bajas de estas ondas solares. La radiación más energética, la UVB (290-315nm), solo penetra hasta la epidermis. Provoca, sobre todo, eritema, fotoinmunosupresión y cáncer cutáneo. Además, aumenta la producción de metaloproteinasa de matriz epidérmica (MMP)-1, que se disemina en la dermis, donde descompone el colágeno y contribuye al envejecimiento cutáneo2. La radiación UVA (315-400nm) es la principal causante del fotoenvejecimiento. Penetra hasta la dermis y tiene efectos directos sobre los fibroblastos dérmicos32,33. Tanto la UVB como la UVA contribuyen a la pigmentación cutánea adquirida y al cáncer de piel31. En cuanto al cáncer de piel, mientras que la UVB causa daños directos en el ADN, la UVA causa daños indirectos en el ADN mediante la formación de ROS34. La RUV es un carcinógeno reconocido, causante de más del 50% de todos los tumores. Causa casi el 65% de los melanomas malignos y el 90% de los carcinomas de queratinocitos31. La LV (400-700nm) es la longitud de onda detectable por el ojo humano. Una de las longitudes de onda LV con más efectos biológicos es la luz azul-violeta también conocida como luz visible de alta energía (≈400-500nm). Produce ROS e induce la expresión de MMP-1, lo que contribuye al envejecimiento cutáneo6,35. Los receptores OPN3 detectan la luz azul-violeta y aumentan la síntesis de tirosinasa y dopacromo tautomerasa, implicadas en la melanogénesis y la hiperpigmentación.

El impacto de la luz azul-violeta es mayor en sujetos con tonos de piel más oscuros (ITA <28°); de ahí que en ellos se recomiende especialmente la protección36,37. La luz IR (700nm-1mm) daña la piel; la IR-A penetra profundamente, genera ROS mitocondriales, aumenta las MMP-1, reduce la producción de colágeno, promueve la angiogénesis y aumenta el número de mastocitos38.

Los seres humanos no están expuestos exclusivamente a un único factor de exposición. Aunque muchos estudios examinan el impacto de la radiación solar o la contaminación atmosférica en la piel del envejecimiento de forma individual, pocos evalúan su efecto combinado30. A este respecto, la radiación solar convierte los compuestos orgánicos volátiles, que se encuentran en el aire, en aerosoles orgánicos secundarios que contribuyen a la formación de PM, en particular, PM2,519. Además, el efecto combinado de la radiación UVA y el ozono puede inducir sinérgicamente más estrés oxidativo en la piel humana39.

En estudios preclínicos, la combinación de UVA y PM diésel indujo un daño citotóxico y genotóxico significativo a través de la producción fotoactiva de oxígeno singlete, que no se observó ni con los extractos de UVA ni con los de PM diésel por separado40. Además, otros datos in vitro han demostrado que los HAP, presentes en las PM, en combinación con los UVA aumentan significativamente el daño cutáneo y el envejecimiento de la piel41. Los rayos UVA junto con los contaminantes atmosféricos aumentan de forma considerable el riesgo de cáncer de piel34. Desde el punto de vista clínico, un análisis de 799 mujeres caucásicas en Alemania indicó que los lentigos faciales son consecuencia de una interacción entre los RUV y las PM42. Un estudio reciente comparó una población similar de 2ciudades chinas situadas en la misma latitud (por lo que reciben aproximadamente la misma exposición solar), pero expuestas a diferentes niveles de contaminación atmosférica. Se observó que las personas que vivían en un entorno más contaminado durante muchos años presentaban una mayor prevalencia de lesiones hiperpigmentadas, así como una mayor gravedad de las arrugas43.

Sin embargo, la contaminación podría tener en algunas circunstancias un efecto fotoprotector al reducir la irradiancia UV debido a la presencia de O3, NO2, SO2 y partículas dispersantes en la troposfera44. Se necesitan más investigaciones para dilucidar los mecanismos de interacción entre la radiación UV y la contaminación45. Sin embargo, todas las pruebas existentes llevan a concluir que la combinación de radiación solar y contaminación atmosférica puede tener efectos sinérgicos que aumenten sus efectos cutáneos perjudiciales. De ahí que deban aplicarse estrategias combinadas de anticontaminación y fotoprotección.

Los ingredientes cosméticos ayudan a proteger la piel de la contaminación atmosférica sobre todo formando una película protectora (filmógenos), neutralizando los ROS (antioxidantes) y disminuyendo la expresión de AhR. A continuación, se enumeran algunos ingredientes activos con evidencia científica:

• 1.

  Agentes filmógenos: un nuevo agente filmógeno es el extracto de fermento de Alteromonas, un exopolisacárido derivado de microorganismos marinos. Crea una película protectora sobre la piel, reduce la adherencia de PM2,5 y mejora la función de barrera de la piel. Un estudio demostró que, tras 56 días de uso diario, el extracto de fermento de Alteromonas mejoró significativamente la hidratación, la firmeza y la elasticidad de la piel47. Otros agentes formadores de película son los extractos de Kappaphycus alvarezii y Caesalpinia spinosa48,49.

• 2.

  Ingredientes antioxidantes: varias categorías de ingredientes actúan como antioxidantes, incluyendo vitaminas, compuestos derivados de plantas y sustancias derivadas de microorganismos.

  • 2.1

    Vitaminas: la vitamina C tópica es un potente antioxidante que aumenta la síntesis de colágeno y reduce la expresión de las MMP y aumenta el nivel de colágeno50. Puede reducir la pigmentación al inhibir la actividad de la tirosinasa, prevenir el eritema inducido por los rayos UV y mantener la hidratación de la piel50. La vitamina E es otro antioxidante importante que disminuye los niveles de MMP-1 y refuerza la barrera cutánea50. Se ha demostrado que la niacinamida tópica (vitamina B3) mejora el aspecto de la piel facial envejecida al reducir la hiperpigmentación, el tamaño de los poros y el enrojecimiento51,52. También ofrece beneficios en la prevención de la fotoinmunosupresión y la fotocarcinogénesis. La niacinamida mejora la función de barrera de la piel, disminuye la producción de sebo y se tolera bien51,52. Un estudio in vitro demostró que la exposición continua durante 3 días a 30pmol/cm2 de benzo(a)pireno y monohidroperóxidos de escualeno, como agentes estresantes ambientales sustitutos, provocó una reducción significativa de la viabilidad celular, un aumento de la inflamación y un incremento de la pigmentación en equivalentes de piel humana reconstruida. El pretratamiento con niacinamida (5mmol/L) redujo de manera eficaz estos efectos, probablemente al apoyar las vías de desintoxicación dependientes de NAD+53. La bibliografía médica no contiene estudios que examinen específicamente los efectos protectores de las otras vitaminas de forma individual frente al envejecimiento cutáneo relacionado con la contaminación. Sin embargo, su capacidad para mitigar el estrés oxidativo —independientemente de la fuente— indica que pueden inferirse tales efectos. Las investigaciones futuras deberían centrarse en este ámbito.

  • 2.2

    Compuestos derivados de plantas: el aceite de jengibre de Zingiber officinale posee propiedades antioxidantes y antiinflamatorias. Se ha demostrado que reduce el eritema inducido por UVB y la formación de arrugas54. En estudios preclínicos, Zingiber montanum ha demostrado ser capaz de inhibir la formación de ROS, aumentar la síntesis de procolágeno de tipo I y disminuir la expresión de MMP (1, 3 y 9) y la actividad de la elastasa55. Otro activo antioxidante derivado de plantas es el Polypodium leucotomos. Un extracto acuoso de hoja de P. leucotomos redujo el estrés oxidativo e inhibió la activación de la vía melanogénica en células de queratinocitos y melanocitos expuestas a contaminantes benzo(a)pireno y UVA56. En un estudio de queratinocitos cultivados expuestos a PM2,5, el P. leucotomos redujo la inflamación y la generación de nuevos melanocitos57.

  • 2.3

    Compuestos derivados de microorganismos: la ectoína, un metabolito producido por una bacteria halófila, refuerza la barrera cutánea y suprime los procesos inflamatorios58. En los queratinocitos irradiados con rayos UVA, suprime la melanogénesis estimulada por α-MSH y activa las vías antioxidantes Nrf2, lo que tiene un efecto blanqueador de la piel59. Porphyridium cruentum, una microalga roja, produce una gran cantidad de polisacáridos sulfatados que interfieren en la formación de ROS e inhiben la actividad de la elastasa, preservando la elastina y el colágeno60. K. alvarezii, otro extracto de alga, ha demostrado propiedades antioxidantes, fotoprotectoras y antiinflamatorias61.

  • 2.4

    Otros ingredientes anticontaminación: la melatonina actúa como antioxidante eliminando ROS (antioxidante directo) y aumentando los niveles de enzimas antioxidantes endógenas (antioxidante indirecto)62; además, se ha demostrado que la melatonina tópica al 12,5% protege frente al eritema inducido por UVB63. La coenzima Q10 (Q10) es una importante coenzima endógena cuyos niveles disminuyen con la edad y la exposición a factores exposomorfos. La Q10 tópica puede penetrar en la piel y ejercer efectos antioxidantes, beneficiando tanto a las personas mayores con deficiencia de Q10 como a las personas de todas las edades que buscan protección debido al estrés oxidativo64. Además, la Q10 disminuye la inflamación inducida por PM al mejorar el estado oxidativo celular, suprimir el NF-κB proinflamatorio y mejorar los niveles de los reguladores antioxidantes y antiinflamatorios Nrf2 y SIRT1 en los fibroblastos dérmicos humanos65.

• 3.

  Inhibidores de los receptores arílicos: otra forma de contrarrestar el efecto de la contaminación sobre la piel es mediante el bloqueo de los AhR. La Deschampsia antarctica es una gramínea poliextremófila originaria de la Antártida cuyo extracto acuoso ha demostrado contrarrestar la activación del AhR inducida por contaminantes en los queratinocitos66. Una crema de noche que contenía melatonina, carnosina y extracto de Helichrysum italicum redujo los niveles de expresión del AhR en un 96% en muestras de piel humana expuestas a una mezcla de HAP y metales pesados durante 1,5h frente al grupo de control67.

Además de los cosméticos, los suplementos orales también pueden mitigar los efectos nocivos del exposoma. Los carotenoides reducen el estrés oxidativo y la pigmentación inducidos por los rayos UVA, y el eritema inducido por los rayos UVB7. Sin embargo, los seres humanos no pueden sintetizar carotenoides por sí mismos y es necesaria la administración de suplementos dietéticos55,68,69. El ácido ferúlico que se encuentra en los tejidos de las plantas tiene efectos antioxidantes y antiinflamatorios en la piel69. El té verde es rico en polifenoles que eliminan los ROS, mejoran la inmunidad y disminuyen las MMP70. Otro ingrediente activo útil es el extracto del helecho mesoamericano P. leucotomos. Se ha demostrado que el tratamiento oral con extractos de P. leucotomos reduce los efectos nocivos de la irradiación UVB, incluida la aparición de células relacionadas con la quemadura solar, daños en el ADN e inflamación71. También protege frente a la LV, en particular de la hiperpigmentación72-74. En un estudio con 22 individuos irradiados con UVB, UVA y LV, el extracto oral de P. leucotomos mostró efectos supresores sobre el eritema inducido por UVB a las 2h de su administración75.

El mecanismo de acción y la vía de administración de diferentes ingredientes anticontaminantes se muestran en la tabla 1.