li Ar ti co ® D ermoaffinità dell’olio d’oliva Una sempre interessante risorsa cosmetica Luigi Miori, Gabriele Rosa Areaderma [email protected] [email protected] Dermal affinity of olive oil An always interesting cosmetic resource Summary Skin sebum is characterized by the presence of components that are peculiar to the most important food of the Mediterranean diet, the olive oil. Olive oil has recently been rediscovered by the cosmetic industry. Both skin sebum and olive oil have fatty acids, triglycerides, sterols and squalene in their chemical composition. A description of sebum and its components (lipid and non-lipid as well) is presented at the beginning of the article. Among them, squalene, a triterpenic hydrocarbon found also in olive oil, stands out by virtue of its properties. Several studies carried out in recent years, have demonstrated that this hydrocarbon made up of six isoprenoid units, has outstanding health benefits, both for our body and our skin, including powerful antioxidant and antiaging properties. A description of the most important olive oil fatty acids is presented in the text below. 14 Parole chiave Sebo, Lipidi, Squalene, Pelle, Olio d’oliva Riassunto Il sebo della pelle è caratterizzato dalla presenza di componenti comuni all’alimento chiave della dieta mediterranea, quell’olio d’oliva riscoperto in tempi recenti in ambito cosmetico. Entrambi presentano nella loro composizione acidi grassi, trigliceridi, steroli e squalene. Verranno descritti il sebo ed i suoi componenti, lipidici e non. Tra di essi spicca lo squalene, un idrocarburo triterpenico contenuto anche nell’olio d’oliva. Numerosi studi svolti negli ultimi anni hanno dimostrato che questo idrocarburo composto da sei unità isopreniche possiede notevoli proprietà benefiche, sia per il nostro corpo che per la nostra pelle, tra cui si distinguono quella antiossidante e quella anti-invecchiamento. Sono inoltre descritte le proprietà dei principali acidi grassi dell’olio d’oliva. Introduzione Il sebo è prodotto dalle ghiandole sebacee, costituite da ghiandole acinose ramificate appartenenti al complesso pilo-sebaceo. Le cellule germinative disposte alla periferia degli acini, subendo la trasformazione sebacea, diventano esse stesse il prodotto secretivo della ghiandola. Il ciclo vitale della ghiandola sebacea comprende: la sintesi, la segregazione, l’accumulo di lipidi nel citoplasma e il disfacimento cellulare. La miscela di lipidi e detriti cellulari derivata da questo processo costituisce il sebo. I lipidi prodotti nella cellula sebacea non vengono immediatamente riversati sulla superficie cutanea, ma sono trattenuti sino a quando la cellula matura non va in degenerazione; sono quindi rilasciati nel dotto sebaceo, nel canale pilo-sebaceo e infine raggiungono la superficie cutanea. Il sebo è costituito da una miscela di frazioni lipidiche rappresentate da trigliceridi, cere, squalene e, in minor misura, da colesterolo e suoi esteri con acidi grassi. www.ceceditore.com ® Acidi grassi sebacei Gli acidi grassi sintetizzati dalla ghiandola sebacea rappresentano la base per la costruzione di tutte le frazioni lipidiche del sebo, ad eccezione dello squalene e del colesterolo libero. Il precursore è costituito dal glucosio, che fornisce l’acetil-CoA indispensabile per la biosintesi delle catene a numero pari di atomi di C. Le catene a numero dispari derivano invece dal propionil-CoA, generato sia dalla beta-ossidazione degli acidi grassi a catena dispari, sia dall’ossidazione di aminoacidi, quali leucina, valina e metionina. I processi di neoformazione e allungamento delle catene degli acidi grassi sono prevalentemente basati sulla sintesi ex-novo o extramitocondriale: il sistema ‘acido grasso sintetasi’ della frazione solubile del citoplasma catalizza una serie di reazioni in cui, ad esempio, una molecola di acetil-CoA e 7 molecole di malonil-CoA si condensano per formare una molecola di acido palmitico (C16:0). Il coenzima richiesto è il NADPH (nicotinammide adenin dinucleotide fosfato ridotto). Le catene possono essere allungate sino a 24-28 atomi di carbonio mediante l’aggiunta di unità bicarboniose (2C). Il meccanismo della sebogenesi è adattativo, dal momento che la ghiandola sebacea può usufruire di precursori disponibili diversi dal glucosio, quali lattato, piruvato, aminoacidi, acidi grassi liberi, acidi bicarbossilici a catena corta. In tali condizioni, oltre al sistema extramitocondriale, anche quello mitocondriale e microsomiale intervengono nei meccanismi di biosintesi e di allungamento delle catene carboniose. Accanto agli acidi grassi che si osservano normalmente nei fluidi e nei tessuti biologici, costituiti essenzialmente da acidi grassi saturi con catene lineari a 16 e 18 atomi di carbonio e da acidi grassi insaturi con livello di insaturazione di tipo Δ9, cioè il doppio legame in posizione 9-10, sono presenti nel sebo acidi grassi di raro riscontro in natura, quali acidi grassi ramificati con uno o più gruppi metilici in posizioni diverse, acidi grassi monoinsaturi del tipo Δ6, cioè con il doppio legame in posizione 6-7 e acidi grassi di insaturi del tipo Δ5-8. Frazioni lipidiche del sebo All’interno della ghiandola sebacea, gli acidi grassi neosintetizzati vanno incontro a trasformazioni enzimatiche dando luogo a trigliceridi, cere ed esteri del colesterolo. Questi composti, insieme allo squalene e al colesterolo libero, costituiscono le frazioni lipidiche del sebo. Squalene e cere da sole rappresentano il 35-40% del sebo (Fig 1). www.ceceditore.com Acetil-CoA Acidi grassi liberi acido mevalonico glicerolo geranil-pirofosfato riduzione alcoli Trigliceridi Cere alfa-idrossi acidi + acidi grassi + alcoli riduzione diesteri di tipo 1 1,2-alcandioli farnesil-pirofosfato lipasi Squalene Digliceridi (1,3 - 1,2 - 2,3) Monogliceridi Colesterolo Esteri del colesterolo + acidi grassi diesteri di tipo 2 Acidi grassi liberi Figura 1 Le frazioni in rilievo sono quelle normalmente presenti nel sebo Trigliceridi, digliceridi e monogliceridi I trigliceridi, che rappresentano circa il 60% dei lipidi totali del sebo neoformato, sono prodotti dall’esterificazione degli acidi grassi sebacei con il glicerolo. Nei digliceridi, una molecola di glicerolo è esterificata con due molecole di acidi grassi sebacei, che possono occupare le posizioni 1-2, 2-3 e 1-3 del glicerolo. I monogliceridi hanno un solo acido grasso sebaceo esterificato in una delle tre posizioni del glicerolo. È interessante notare che solo l’uomo, tra i mammiferi, ha nei suoi lipidi superficiali cutanei una così alta percentuale di trigliceridi, tanto che si può, a ragione, parlare di ‘sebo di tipo triglicerico’. Occorre ricordare che, già nel dotto della ghiandola sebacea e poi sulla superficie cutanea, una quota di trigliceridi subisce l’attività lipolitica della lipasi di origine prevalentemente batterica e/o fungina; una frazione variabile da individuo a individuo viene idrolizzata dapprima a digliceridi, poi a monogliceridi e infine ad acidi grassi liberi e glicerolo. Insieme ai trigliceridi, si trovano infatti sulla superficie cutanea, acidi grassi liberi, di-gliceridi e monogliceridi (3). Cere Le cere sono monoesteri di acidi grassi sebacei e di alcoli sebacei a catena lunga: costituiscono circa il 25% dei lipidi superficiali cutanei e diffondono sulla pelle in stato semisolido. 2014 17(4) 15 Dermoaffinità dell’olio d’oliva ® L. Miori, G. Rosa Gli acidi grassi delle cere hanno una lunghezza di catena inferiore e un livello d’insaturazione maggiore rispetto a quelli riscontrati nei trigliceridi. Squalene, colesterolo e suoi esteri La quantità e la relativa proporzione del sebo e dei grassi epidermici variano distrettualmente in rapporto alla maggiore o minore densità delle ghiandole sebacee e, globalmente, in rapporto allo stato funzionale delle ghiandole sebacee stesse. Se si esamina la fronte ad esempio, dove sono state contate circa 900 ghiandole per cm2, la componente sebacea è di gran lunga prevalente rispetto a quella epidermica (98-99% vs 2-1%), mentre si riduce nell’avambraccio, dove le ghiandole sebacee risultano essere circa 50 per cm2. Nelle regioni palmari o plantari, prive di ghiandole sebacee, la composizione lipidica riflette essenzialmente la sua origine epidermica. Va comunque considerato che non è possibile correlare strettamente la quantità di sebo rilevabile in una determinata area con il numero delle ghiandole sebacee presenti, in quanto il sebo fluisce continuamente, attraverso lo strato corneo, da zone più ricche ad aree meno ricche in ghiandole sebacee (3). Se, in una determinata area cutanea ricca in ghiandole sebacee, si studiano i livelli di accumulo dei lipidi superficiali in gruppi di individui di diverse fasce di età, si ottiene una curva che, ridotta nei primi anni di vita, inizia a crescere nella fanciullezza, raggiunge un massimo e resta stabile nella maturità e decresce con l’invecchiamento, tornando ai livelli della pubertà (Fig 2). La determinazione qualitativa e quantitativa delle differenti classi lipidiche mette in evidenza che i livelli di accumulo sono strettamente legati ai lipidi sebacei, in particolare alle frazioni cere e squalene e, pertanto, la loro variabilità è in diretto rapporto col grado di attività funzionale della ghiandola sebacea. Ma anche gli acidi grassi subiscono variazioni con l’età. Gli acidi grassi insaturi lineari e ramificati sono significativamente ridotti nei mg/cm2 Lo squalene è un idrocarburo triterpenoide a 30 atomi di carbonio (C30H50) altamente insaturo per la presenza di 6 doppi legami, che viene accumulato in buona percentuale nella ghiandola sebacea (circa il 12% dei lipidi superficiali). È presente, in buona concentrazione, nella porzione insaponificabile dell’olio d’oliva, mentre non si rinviene, se non in tracce, in tessuti e fluidi animali, ad eccezione del fegato degli squali, in quanto viene normalmente convertito in colesterolo. Il colesterolo, libero o esterificato con acidi grassi sia sebacei che non, si ritrova solo in piccola percentuale nel sebo umano (1-2%). Il colesterolo rappresenta verosimilmente un lipide di struttura delle membrane cellulari liberatosi durante il disfacimento delle cellule sebacee. Le membrane forniscono probabilmente anche alcuni acidi grassi caratteristici dei tessuti e del sangue, quali gli acidi oleico e linoleico. Come detto in precedenza, i lipidi e i detriti cellulari derivati dal processo sebaceo vengono riversati, attraverso il dotto escretore della ghiandola e il dotto pilo-sebaceo, sulla superficie cutanea, dove vanno a miscelarsi con i lipidi strutturali derivati dal disfacimento dei cheratinociti durante l’ultima fase del processo di cheratinizzazione. Nei lipidi che rivestono la superficie cutanea (skin surface lipids, SSL), le classi caratteristiche del sebo sono le cere e lo squalene. Il colesterolo e i suoi esteri con gli acidi grassi sono Cere, M Cere, F di origine sia sebacea che Squalene, M Squalene, F Lipidi tot., M Lipidi tot., F epidermica. 160 Durante il passaggio at140 traverso l’infundibulo pi120 lo-sebaceo e sulla super100 ficie cutanea, i trigliceridi 80 vengono in parte idrolizzati da enzimi lipolitici di 60 provenienza prevalente40 mente batterica cosicché, 20 nei lipidi di rivestimento 0 >80 >70 10-14 26-35 46-55 della cute, si ritrovano Età (anni) anche gliceridi, monogliceridi e acidi grassi liberi, Figura 2 Livelli di accumulo nelle 24 ore dei lipidi della superficie cutanea sia di origine epidermica (porzione clavicolare del petto) secondo età e sesso che sebacea. 16 2014 17(4) www.ceceditore.com Dermoaffinità dell’olio d’oliva ® L. Miori, G. Rosa gruppi di età estremi (6-10 e Acidi grassi 60-85 anni) rispetto agli altri lineari (%) ramificati (%) gruppi, mentre aumentano Range di età e gruppi significativamente gli acidi saturi monoinsaturi diinsaturi saturi monoinsaturi grassi saturi) (Tab 1). 6-10 anni (A) 52,4 ± 5,3** 31,6 ± 5,2** 1,8 ± 0,4** 12,1 ± 2,2 2,1 ± 0,4** Lo sviluppo e l’attività secre15-20 anni (B) 45,2 ± 3,2 37,2 ± 4,0 2,4 ± 0,3 12,4 ± 1,6 2,8 ± 0,5 toria della ghiandola sebacea, nell’uomo, sono influenzati 21-44 anni (C) 44,3 ± 4,0 38,3 ± 3,7 2,7 ± 0,3 11,7 ± 0,8 3,0 ± 0,4 da fattori ormonali. In parti45-60 anni (D) 45,8 ± 5,3 35,8 ± 4,9 2,2 ± 0,5 13,6 ± 2,5 2,6 ± 0,3 colare lo studio dei livelli di 65-80 anni (E) 53,8 ± 6,4 30,6 ± 4,1** 2,1 ± 0,3** 11,5 ± 3,0 2,0 ± 0,5** escrezione sebacea nei due sessi e in rapporto all’età ha Tabella 1 Variazione con l’età degli acidi grassi della frazione triglicechiaramente dimostrato una rica; ogni risultato è la media di venti determinazioni ± DS diretta dipendenza dagli ormoni androgeni. Già nella vita fetale, la secrezione sebacea è più alta nel Frazione saponificabile (99%) maschio che nella femmina. Questa analisi mostra, nel maschio, una maggiore propor- Frazione insaponificabile (1%) componenti minori zione di lipidi sebacei, confermando l’influen- Composizione in acidi grassi dell’olio di oliva za degli ormoni androgeni fetali sullo sviluppo Acido palmitico 7,2-20% e l’attività delle ghiandole sebacee. Acido palmitoleico 0,30-3,5% Olio d’oliva L’olio d’oliva è un lipide liquido a temperatura ambiente, ottenuto da frantumazione e spremitura del frutto maturo dell’olivo. Dal punto di vista dei costituenti chimici, l’olio è formato da una miscela di trigliceridi, (98-99%), definita frazione saponificabile, ed una rimanente parte (1-2%) di composti che formano la frazione insaponificabile (Tab 2). La frazione saponificabile dell’olio d’oliva è la componente formata da sostanze trigliceridi, costituite da glicerolo esterificato con acidi grassi. Tra gli acidi grassi quello presente in maggior quantità è l’acido oleico (55-80%), un acido grasso monoinsaturo la cui presenza abbondante rappresenta il motivo del perfetto equilibrio tra stabilità e proprietà salutistiche tipiche dell’olio d’oliva. L’acido oleico è infatti un acido grasso monoinsaturo, ossia nella sua molecola è presente un solo doppio legame: questa caratteristica lo eleva dal punto di vista nutrizionale rispetto agli acidi grassi saturi, contenuti invece in altri oli vegetali (cocco, palma) e negli oli idrogenati. Inoltre, la presenza di una sola insaturazione mantiene l’olio d’oliva più stabile all’irrancidimento rispetto ad altri oli vegetali più ricchi di acidi grassi die tri-insaturi e gli conferisce un punto di fumo (la temperatura a cui l’olio riscaldato comincia a decomporsi alterando la propria struttura molecolare e formando acroleina, tossica e cancerogena) più alto (2). L’acido oleico è quindi usato nell’elaborazione di formulazioni topiche come eccipiente di emulsioni, grazie alla sua capacità di reagire www.ceceditore.com Acido stearico 0,5-5,0% Acido oleico 55,0-83% Acido linoleico 3,2-21% Aicdo linolenico 0,0-1,5 Componenti minori dell’olio di oliva Tocoferoli (a-tocoferolo 90%) Composti fenolici (fenoli, acidi fenolici, polifenoli) Steroli (b-sitosterolo) Squalene b-carotene Alcoli terpenici (cicloartenolo) Fosfolipidi (fosfatidilcolina e fosfatidiletanolamina) Sostanze coloranti (carotenoidi, clorofilla) Sostanze aromatiche Tabella 2 Composizione dell’olio d’oliva con gli alcali formando dei saponi con proprietà emollienti. Esso può inoltre agire come potenziatore dell’assorbimento percutaneo di numerose sostanze, poiché induce la rottura della struttura lipidica dello strato corneo, permettendo la permeazione della sostanza (1). All’acido oleico si affianca una certa quota di acidi grassi polinsaturi come l’acido linoleico (due insaturazioni) e linolenico (tre insaturazioni), anch’essi importanti a livello nutrizionale ed epidermico; prevengono infatti disturbi della pelle come eczemi, acne, psoriasi e pelle secca. La frazione insaponificabile, cioè la parte delle sostanze che non subisce alcuna alterazione se sottoposta all’azione di alcali concentrati, 2014 17(4) 17 Dermoaffinità dell’olio d’oliva ® L. Miori, G. Rosa rappresenta l’1-2% del totale; comprende circa 220 sostanze, alcune delle quali dotate di valore terapeutico e nutrizionale (alcoli e steroli); altre rappresentano la parte principale della nota aromatica (profumi e sapori) dell’olio (polifenoli), e altre ancora (tocoferoli e polifenoli) sono efficaci antiossidanti naturali in grado di conferire al prodotto resistenza all’invecchiamento e all’irrancidimento. Le principali classi di sostanze presenti nella frazione insaponificabile sono: idrocarburi (50-60%), tra cui squalene, terpeni e politerpeni; alcoli superiori alifatici e triterpenici (20-35%); steroli (2-3%); polifenoli (18-37%); vitamine liposolubili, cioè tocoferoli (2-3%) e pigmenti colorati, ovvero carotenoidi e clorofilla. In particolare, l’olio di oliva si distingue dagli oli di semi perché contiene una maggior quantità di squalene all’interno della frazione insaponificabile. Il contenuto molto simile di squalene nel sebo umano e nell’olio di oliva rende quest’ultimo un ottimo ingrediente naturale per prodotti biocosmetici. Numerosi studi hanno dimostrato la grande varietà di utilizzo di questo composto in ambito dermocosmetico. La struttura chimica dello squalene è C30H50 (Fig 3); la molecola è costituita da 30 atomi di carbonio e 6 doppi legami o insaturazioni (chiamate gruppi isoprenici). Per la sua struttura caratterizzata da doppio legame unito a un gruppo CH3, l’unità isoprenica ha un forte e naturale effetto antiossidante. Lo squalene protegge le membrane degli organelli cellulari e citoplasmatici dallo stress ossidativo, penetrando negli strati più profondi della pelle e riformando il film idrolipidico, indebolito da raggi solari e detergenti. Le biomembrane sono molto vulnerabili ai danni causati dai radicali liberi, specialmente nella fascia idrofobica compresa tra i due straFigura 3 Struttura chimica dello ti lipidici. Lo squalene squalene si accumula nella fascia idrofobica intermembrana tra i due strati lipidici e lì esplica la sua funzione antiossidante, catturando i radicali liberi. Con il passare dell’età però, diminuisce la secrezione di sebo e anche la concentrazione di squalene per cui, nella cute dell’anziano, viene a mancare l’effetto protettivo antiossidante svolto da questa molecola (5). La letteratura scientifica riconosce lo squalene come un ottimo fattore per il sistema immunitario, essendo uno stimolante dei macrofagi. È stato anche scoperto che due precursori dello squalene (geranil e farnesil) influenzano la sintesi e la secrezione di citochine, molecole che regolano la risposta immunitaria. Conclusioni L’olio d’oliva possiede quindi una specifica composizione molto simile al sebo cutaneo e, in tale prospettiva, manifesta una naturale affinità con lo strato lipidico della pelle. Per questa ragione l’olio d’oliva è utilizzato come agente protettivo cutaneo e come ingrediente di preparazioni cosmetiche, in particolare di quelle studiate per il corpo, poiché combina l’azione emolliente, ammorbidendo la pelle, con quella nutriente, reintegrando il sebo cutaneo. Ha inoltre attività anti-disidratante e protettiva, poiché tiene uniti i corneociti e rende la cute più resistente, ed antiossidante per la presenza degli acidi grassi di- e tri-insaturi, nonché di polifenoli, clorofilla, fitosteroli e carotenoidi nella frazione insaponificabile. Grazie a tutti questi preziosi costituenti, l’olio d’oliva contribuisce a bloccare l’attività dei radicali liberi, i maggiori responsabili dell’invecchiamento delle cellule, e a ridurre la secchezza delle mucose, risultando pertanto un rimedio protettivo nei confronti dell’azione dannosa di smog, fumo e freddo (4). Tutte queste caratteristiche salutistiche e dermoaffini spiegano il motivo per cui la dermocosmesi moderna stia riscoprendo l’olio d’oliva per la cura della pelle, ridando valore a un prodotto così ricco di sostanze benefiche e principi attivi. Bibliografia 1 M.A. Ruiz, J.L. Arias (2010) Skin creams made with olive oil, 4 D. Badiu, R. Luque (2010) Effect of olive oil on the skin, dal dal testo ‘Olives and olive oil in health and disease prevention’ Academic Press 2 L. Rigano (2009) Derivati da olio d’oliva come veicoli polifun- testo ’Olives and olive oil in health and disease prevention’ zionali Cosmet Technol 12(3) 17-23 3 S. Passi, O. De Pita’, P. Puddu (2002) Biochimica dei lipidi cutanei (Edizione fuori commercio riservata ai medici) 18 2014 17(4) Academic Press 5 A.R. Ronco, E. De Stefani (2013) Squalene: a multi-task link in the crossroads of cancer and aging Journal of Food Science Publisher Functional Foods in Health and Desease 3(12) 462-476 www.ceceditore.com