Пиша неочакван, защото години наред ни се обяснява колко е важно да се използва слънцезащита и постоянно ни се внушава, че тя трябва да бъде прилагана ежедневно, защото без нея сме напълно незащитени, тоест собствените ни механизми са явно непригодни. Човек започва да се пита как изобщо съществува без слънцезащита. Докато се подготвях за тези 4 статии, изчетох списък с материали, главно научни изследвания, по-дълъг от ръката ми. Основна дума, повтаряща се в най-скорошните публикации, е „противоречия“. Съществуват противоречия в отношението на научните среди към безопасността и ефективността на различните активни съставки и подходи, както и в крайния резултат от слънцезащитата. Противоречиво е отношението по въпроса дали слънцезащитните продукти реално допринасят за предпазване от рак на кожата. Учените спорят сериозно по повод въздействието на слънцезащитните продукти над околната среда. Противоречива е самата природа на слънцето като носещо както реални ползи, така и реални вреди.

Тези материали дават сериозен поглед върху споменатите проблеми:

Safer Solar Protection: Going Beyond UV Defense, Part I, Cosmetics & Toiletries

Safer Solar Protection: Going Beyond UV Defense, Part II, Cosmetics & Toiletries

Imperfect protection: EWG's analysis of UV protection offered by US sunscreens

 Слънцезащитните продукти имат както предимства, така и недостатъци. Предимствата изглеждат ясни – предпазват кожата от слънчево изгаряне, възпрепятстват проникването на UV лъчите, с което улесняват справянето на организма с вредните последици от нея. Някои недостатъци са:

- непълното абсорбиране на UV лъчите, тоест известен процент все пак достига кожата и оказва въздействие;

- фотостабилността на отделните филтри, на комбинациите от филтри и на комбинациите от продукт и условия от околната среда; 

- евентуални нежелани ефекти на слънцезащитните филтри върху организма, като алергични реакции, повишаване на кожната фоточувствителност при съвместната употреба на определени медикаменти, вероятна естрогеноподобна активност, невротоксичност, нарушения в дейността на ендокринната система и др.;

Започвайки от края към началото, доста изследвания сочат за евентуални нежелани ефекти върху здравето. Някои органични филтри са способни да предизвикат алергични, фотоалергични и фототоксични реакции. Други показват  нестабилност под действието на UV радиацията, като се разпадат до вторични вещества, които са способни да реагират с ензими от антиоксидантната защита на организма и да потискат действието им, както и да генерират реактивни кислородни видове. Някои филтри, като оксибензона и авобензона, показват способност да реагират с хлора във водата на плувните басейни, вследствие на което се образуват вторични продукти с токсичен ефект. Дадени комбинации от филтри също се оказват неудачни. Неорганичните филтри титаниев диоксид и цинков оксид са способни да играят ролята на фотокаталитици (вещества, ускоряващи реакция, която настъпва под действието на светлинна енергия). Пример - комбинацията от филтрите авобензон, етилхексил метоксицинамат и нано титаниев диоксид води до фотолиза (разпад под действието на светлинна енергия) на етилхексил метоксицинамата, което снижава слънцезащитната ефективност на продукта. Изследвания сочат и способност на наночастици титаниев диоксид да предизвикват окисление на кожните липиди и генериране на реактивни кислородни видове в епидермиса. За да се предотврати подобен ефект, те биват покрити с „инертни“ материали като алуминий или силикони, преди влагането им в продукти. Способността на някои органични филтри да проникват през епидермиса е доказана с установяване тяхното наличие в урина и кърма при хора, употребявали продукти, съдържащи тези филтри. Способността и на UVA лъчите да проникват през епидермиса и да достигат дермиса, означава, че при едновременното наличие на фото-нестабилен органичен филтър и UVA лъчи в кожата могат да се генерират реактивни кислородни видове. Проблемите с различните филтри и формулирането на слънцезащитни продукти са описани чудесно в този материал, авторство на професор Луиджи Ригано, който е един от водещите европейски експерти в тази област, и неговият колега Никола Лионети:

The new sunscreens among formulation strategy, stability issues, changing norms, safety and efficacy evaluation. Nicola Lionetti and Luigi Rigano

Факт е, че UVA тестът включва и тестване на продукта за фотостабилност преди да бъде тестван за UVA защита. В светлината на факта, че някои филтри се оказват фото-нестабилни при комбинираното въздействие на хлорирана вода и UV радиация, защо продуктите не се тестват за фотостабилност в имитация на реални условия на употреба, тоест при въздействие на хлорирана вода или на морска вода? Тестът за водоустойчивост също ми е интересен, защото никъде не се уточнява каква вода се използва при него, поне аз не успях да попадна на информация. В един материал се посочваше, че най-подходяща би била вода, пречистена чрез осмоза. Колко често реалните условия на употреба на слънцезащитни продукти включват такава вода? Реално контактът е с морска вода, вода от плувни басейни, евентуално речна вода, както и хлорираната вода, с която се къпем. Много любопитен е този документ на Европейската комисия, в който изрично пише, че членовете на Комисията осъзнават, че тестовете не репликират напълно реалните условия:

Synthesis document – outcome of public consultation on the draft Commission recommendation on the efficacy of sunscreen products and claims related thereto              

Отново способността на някои органични филтри да проникват през епидермиса в комбинация с тяхната активност, наподобяваща тази на естрогена и хормони на щитовидната жлеза, ги поставя под съмнение като евентуални ендокринни нарушители.

За отбелязване са две неща – първо, немалко от изследванията, установили подобни рискове от употребата на слънцезащитните филтри, са или in vitro изследвания върху изолирани клетки от човешки и животински произход, или in vivo изследвания върху животни. Между резултатите от in vitro и in vivo изследванията не винаги има съотносимост. Не винаги има съотносимост и между резултатите от in vivo изследвания върху животни и тези върху хора. Случва се и в изследването да се използват количества, надвишаващи многократно реалната употреба в ежедневието. Съответно, подобни изследвания могат да породят безпокойство, но текущото законодателство е одобрило употребата на въпросните слънцезащитни филтри, и то на база по-голям брой изследвания, които сочат, че няма причина за безпокойство.

Второ, текущо тестването на козметични съставки и продукти върху животни е забранено в рамките на Европейския съюз. Наред с това, тестването върху хора е подчинено на строги правила и включването на доброволци в потенциално рисковани за здравето им изследвания е сериозен етичен проблем. Точно етичният аспект е една от основните причини да се премине от in vivo към in vitro UVA тестване на слънцезащитните продукти. Предвид това и предвид факта, че продуктите и съставките подлежат и на т.нар. след-пазарен надзор, тоест на периодично преразглеждане относно безвредност, ако в бъдеще се натрупат повече изследвания, потвърждаващи текущите незаключителни данни, може да се очаква преоценка на някои филтри. С други думи, текущата оценка на безвредността се базира на текущите данни, като не се пренебрегва и съотношението полза/риск.

От известно време определени филтри са сочени като сериозен проблем за кораловите рифове и вече е налице първата легална стъпка за забрана върху ползването на съдържащи ги слънцезащитни продукти по тази причина – Хаваите са първият американски щат, забранил оксибензон и етилхексил метоксицинамат (известен още като октил метоксицинамат или октиноксат), считано от 01.01.2021 г.  Решението беше прието на 03.07.2018 г. и не е минало без дебати в научните среди.

Мненията на различните учени са напълно противоположни. Къде е истината?

По повод непълното абсорбиране на UV лъчите от страна на филтрите, прави впечатление един интересен факт, който е засегнат и в цитирания документ на Европейската комисия във връзка с препоръчване на теста за критична дължина на вълната като добър допълнителен метод за определяне ефикасността на слънцезащитните продукти. Този тест дава много интересна информация, която обаче не достига до потребителите. Всеки слънцезащитен филтър има крива на абсорбция, която показва какъв процент от UV лъчите абсорбира той, като в зависимост от неговите характеристики, той може да абсорбира само UVB, UVA, UVB+UVA, или във видимия спектър, тоест всеки филтър абсорбира в определен диапазон от дължината на вълната, като в рамките на този диапазон има пик, където абсорбира най-много. Критичната дължина на вълната за даден филтър или комбинация от филтри е онзи диапазон, в рамките на който се намират 90% от площта под кривата на абсорбция.

За да се класифицира даден слънцезащитен продукт като широкоспектърен, тоест предлагащ UVB+UVA защита, той трябва да има критична дължина на вълната поне 370 нанометра (като се има предвид, че UV спектърът е от 290 до 400 нанометра) съгласно изискванията на американската FDA, а за ЕС и UVA защита минимум 1/3 от UVB защитата съгласно изискванията на COLIPA. И какво се оказва на практика – различни продукти с един и същ SPF и покриващи изискването за критична дължина на вълната, може да имат различна крива на абсорбция и различна реална дължина на диапазона, в рамките на който абсорбират. Съответно, кривата на абсорбция на продукта е доста по-обективен показател и от SPF, и от критичната дължина на вълната.

Припомням, че се счита 8 % от случаите на меланома да се дължат на директно увреждане на ДНК от UVB лъчите, а останалите случаи се отдават повече на индиректното увреждане вследствие оксидативен стрес, причинен от UVA лъчи. Забелязва се, че кривите на абсорбция бързо се снижават към края на UVA спектъра и там като цяло абсорбцията на повечето продукти е по-незадоволителна, отколкото в UVB спектъра. Проблемите с кожната пигментация също се отдават повече на въздействието на UVA лъчите и се свързват с оксидативния стрес. При това положение и при липсата на точен ориентир на етикета колко процента UVA лъчи абсорбира даден продукт, не е ли логично реалната крива на абсорбция на продуктите да бъде достъпна информация за потребителя?

Вижда се, че има още какво да се иска по отношение на UV защитата, но най-важният момент е друг и го споменах в предишната част. Припомням го и сега:

Ние не сме изложени на действието само на лъчите от UVB или UVA спектъра, само видимия спектър или само инфрачервените лъчи. Изложени сме на всички тях едновременно, макар и в рамките на деня те да не са с еднаква интензивност и еднакво въздействие върху кожата ни. Ако слънцезащитните продукти се тестват с помощта на соларни симулатори, имитиращи само радиацията от UV спектъра, то кожата ни понася едновременно въздействието и на лъчите от останалата част от спектъра, които достигат до земната повърхност. Последиците от общото въздействие са интересно разгледани в тези материали:

Infrared and skin: friend or foe

Human skin and hair can see light: unravelling expression of photoreceptors towards improved light therapies for hair and skin disorders

Според първото изследване, сред вредните ефекти от инфрачервените лъчи се нареждат повишеното отделяне на ензими, разрушаващи протеините на извънклетъчната матрица като колаген и еластин, и предизвикване на оксидативен стрес, вследствие повишената от тях температура на кожата. Тоест, вредните ефекти от инфрачервените лъчи са резултат от прекомерно затопляне на кожата при свръхизлагане на слънце или друг техен източник. Това може да доведе както до кожна еритема, така и до хиперпигментация и стареене при хронично излагане.  

В същото време се цитират резултати от проведен експеримент на облъчване на кожа с признаци на фотостареене, с инфрачервени лъчи с различна мощност на единица площ (мегават/кв.см., mW/cm²) при еднакъв интензитет на облъчването, измерен в джаули на кв.см. При облъчване 50 mW/cm² и нагоре са били установени вредни ефекти, а при облъчване с 4 различни замервания между 0,7-40 mW/cm², при 8 mW/cm² са били установени значителни положителни промени в клетките. Този ефект е в основата на фотобиомодулацията, терапия, използваща светлинна енергия за подобрение на състоянието и функционирането на тъканите.

Друг интересен процес, засегнат в това изследване, е присъщата за кожата ни естествена фотопревенция. Тук вече ще включим и светлината от видимия спектър.

В третата част споменах, че сме еволюирали като същества с дневна активност. Следователно, природата ни е предназначила да сме активни в среда, в която слънчевото греене е част от естествените условия. Един извънредно любопитен адаптивен кожен механизъм, който не разгледах там, ще обясня сега. Установено е, че в сутрешните часове и привечер съотношението между инфрачервените и ултравиолетовите лъчи е в полза на първите. В комбинация с по-ниските температури в началото и края на деня се създават подходящи условия за благоприятно въздействие на инфрачервените лъчи върху кожата. Сутрин това въздействие се изразява в подготовка на кожата за последващото излагане на засилваща се ултравиолетова радиация по няколко начина.

Първо, инфрачервените лъчи по това време могат да активират сигнални пътища, отговарящи за отделянето на противовъзпалителни вещества, и да предизвикат отделяне на реактивни кислородни видове в ниска концентрация, които да задействат защитните механизми на клетките срещу стрес.

Второ, видимата светлина се засича от светлочувствителни протеини в очите и кожата ни, наречени опсини. Има 5 вида опсини с различни функции и различна степен на асборбция в рамките на видимия спектър. Конкретно родопсинът в очите абсорбира синя и виолетова светлина, и реагира на слабата светлина сутрин преди изгрев и вечер след залез, като отговаря за виждането при тези условия и за циркадния ритъм на будуване и сън. В кожата той реагира на първата слаба сутрешна светлина и предизвиква каскада от реакции , чиято крайна цел е повишаване синтеза на меланин като подготовка на кожата спрямо UV лъчите.

Да, кожата и космените ни фоликули реагират на слънчевата светлина още с първите утринни лъчи.

В интерес на истината, кожата ни реагира и на ниски нива на UVB лъчи с експресия на гена р53, който повишава устойчивостта на кератиноцитите към увреждания от по-високи дози ултравиолетова радиация. Ниските дози се прилагат и при терапията на псориазис и витилиго.

Наред със сутрешната подготовка, инфрачервените лъчи в късния следобед и привечер могат да задействат процеси на поправяне на щетите, според изследването. Друг интересен момент е способността на инфрачервените лъчи да модулират отговора на кожата към UV радиацията по отношение на слънчевото изгаряне. В in vivo изследване кожата на доброволци е била облъчена с инфрачервени лъчи 24 часа преди облъчване с няколко еритемни дози UVB радиация. В сравнение с контролния тест, при който не е било приложено предварително IR облъчване, кожата, облъчена с IR и после с UVB лъчи е показала по-слабо зачервяване и по-висока еритемна доза за неговото постигане. Налице е бил ефект, подобен на прилагане на слънцезащитен продукт с SPF 15 и редуциране на хиперпигментацията, следваща възпалителния отговор. Такъв ефект обаче зависи силно от интензитета и дозата на IR облъчването.

В друго изследване кожата на доброволци е била подготвена със слънцезащитен продукт като при тест за определяне на SPF, но после е била добавена като въздействие и топлина, за да се повиши температурата на кожата. Оказало се, че на предпазената с продукта зона е била необходима с 25% по-ниска от стандартната минимална еритемна доза за постигане на еритема. Това говори, че комбинираният ефект на ултравиолетови и инфрачервени лъчи с висок интензитет води до по-лесно увреждане на кожата с по-малка доза радиация – много важен резултат, предвид факта че слънцезащитните продукти се тестват само с UV лъчи и при постоянна температура на помещението, а IR лъчите могат да се оставят извън сметката в лабораторни, но не и в реални условия. На практика излиза, че реално измереният на слънце SPF би бил различен от лабораторния и очаквано по-нисък.

Очевидно е, че за разработването на високоефективни слънцезащитни продукти е необходим тотално нов подход с отчитане на всички слънчеви лъчи, влияещи на кожата ни. Очевидно е и че слънцезащитните продукти няма как да са звездата на една пълна програма за фотопротекция, а следва да заемат скромно място в нея, защото избягването на свръхизлагане особено в часовете между 10,00 – 17,00 ч., стоенето на сянка, използването на подходящи дрехи като защита и дори собствените ни кожни механизми ги превъзхождат.

Ако погледнем кривите на абсорбция на:

- ДНК, транс-урокаинова киселина, допа-меланин, триптофан и тирозин

- каротиноиди, полифеноли и антоцианини

• и някои съвременни слънцезащитни филтри на BASF

се вижда, че слънцезащитните филтри работят основно в UV спектъра. В същото време някои от кожните и растителни хромофори  дават защита и във видимия спектър. От гледна точка на съвместимост с организма и бързина на реакцията по абсорбиране на електромагнитна енергия и последващото й разсейване като топлинна, естествените филтри също дават по-добър резултат. За сравнение, ДНК и меланините имат свръхбърза вътрешна конверсия в рамките на фемтосекунди, а възбуденото състояние на авобензона трае пикосекунди, и на етилхексил метоксицинамата трае наносекунди.

• фемтосекунда – 10^-15 от секунда
• пикосекунда – 10^-12 от секунда
• наносекунда – 10^-9 от секунда

По-дългото траене на възбуденото състояние създава възможност за участие в реакции, генериращи свободни радикали при проникване на филтъра в кожата. Отделно, между „светлото“ възбудено и спокойното състояние, цинаматите имат и т.нар. „тъмно възбудено състояние“ (dark state), при което също могат да генерират реактивни кислородни видове.

И тук стигаме до една много слабо забележима засега тенденция, която споменах още в първото си изречение от тази част, а именно разработката на нови слънцезащитни съставки на база естествените кожни механизми. Основни представители тук са ДНК, ДНК-възстановяващи ензими като фотолиаза и UV ендонуклеаза, РНК фрагменти и нано меланин.

На продукти с ДНК или РНК фрагменти не съм попадала до момента, но миналата година имаше немалко материали за полимер от ДНК, който създава покривен филм върху кожата и осигурява слънцезащита, която се адаптира според количеството слънчева радиация, попадаща по кожата, като този например:

Researchers develop DNA sunscreen that gets better the longer you wear it

ЗА ДНК-възстановяващите ензими и РНК-фрагменти се говори в това изследване:

UV protective effects of DNA repair enzymes and RNA lotion. Malcolm S Ke, Freddie Swain

Една серия продукти, базирани на ензима фотолиаза, е Neova. Беше презентирана миналата година. Трябва да се обърне внимание, че фотолиазата не е човешки ензим. Изолира се от микроорганизми и има нужда от светлина от видимия спектър, за да се осъществи фотореактивация на ДНК – процес, неприсъщ за човешката кожа. Наред с това, на първо място е необходимо ензимът да се достави до целевата си зона на действие, а ензимите не са лесни съставки за стабилизиране и пренос. Да се влага съставка, която трябва да прониква в кожата, в слънцезащитен продукт, който трябва да стои на повърхността й и препоръчително да не прониква до живи клетки в епидермиса, е малко странно. Ето още един интересен и замислящ материал:

DNA repairing sunscreen - legit or not

На материали за нано меланина попаднах в процеса на писане на статията. Ето такива:

Scientists created a sunscreen that produces melanin

Artificial melanin paves way for new cosmetics and biomaterials

Дали скоро ще има продукти с нано меланин и подобни съставки – трудно може да се каже. Трябва да се има предвид, че и с тях ще трябва система за пренос до целевата им зона, както и сериозни допълнителни проучвания относно ефективността и безопасността, предвид потенциалната им прооксидантна активност. Меланините са в състояние както да играят ролята на антиоксиданти, така и на прооксиданти в зависимост от условията. Феомеланинът, който дава от жълт до червен оттенък, може да бъде силен прооксидант при определени условия и има роля в развитието на нарушения на кожната пигментация, като мелазма например. За еумеланина, даващ кафяв до черен оттенък, все още се спори дали е потенциален прооксидант.

Какво може да се очаква в бъдеще от стандартите и методологиите за оценка на слънцезащитните продукти?

Необходимо е усъвършенстване на UVA защитата и въвеждане на оценка за степен на защита от лъчите от видимия спектър. Важно е да се разгледа UVA защитата в светлината на оксидативния стрес и да се възприемат разработваните текущо методики за определяне на фактор за защита на кожата от оксидативен стрес при излагане на слънце (RSF Radical Skin/Sun Protection Factor). Надявам се да се насочи мисленето на законодателите в посока предоставяне на потребителя информация за кривата на абсорбция на предлаганите продукти. Логично е стандартите да се преразгледат в полза на тестване при условия по-близки до реалните, като това включва и преразглеждане на тестваното количество, защото текущо повечето потребители не успяват да го приложат на практика, особено в ежедневната слънцезащита.

Тази статия няма претенции да обхваща темата слънцезащита, а цели да призове към нов поглед и различно отношение по темата, както и да представи интересните нови тенденции. В нея не се препоръчват продукти, ако се споменават, то е с информативен характер като примери. Не се препоръчват и конкретни мерки за слънцезащита, макар че за себе си оформих мнение и стратегия, различни от общоприетото. Важното за мен е, че има много аспекти, които следва да се вземат под внимание, и че употребата на слънцезащитни продукти първо е въпрос на съотношение полза/риск, и второ,  те имат реален смисъл само като точка от много по-обширен план за цялостна фотопротекция, фотопревенция и фотоадаптация. Често чувам хората да казват, че слънцето е станало различно през последните години. В сайта на Световната здравна организация четем следните изречения, които много откровено излагат основната причина за проблемите ни със слънцето:

World health organization

The incidence of different types of skin cancer has been growing dramatically over the past decades. Some people claim that this is due to ozone depletion and enhanced levels of UV. However, most evidence now suggests that the major cause for the increased cancer rates is altered behaviour rather than ozone depletion. More outdoor activities and altered sunbathing habits often result in excessive UV exposure. Raised awareness and changes in life-style are urgently needed to alter ongoing trends.

Случаите на различни видове рак на кожата са нараснали драматично през последните десетилетия. Според някои, причината е в изтъняването на озоновия слой и завишените нива на UV радиация. Преобладаващата част от доказателствата сочи обаче, че основната причина за повишената заболеваемост от рак е промяната в поведението ни, а не промените в озоновия слой. По-продължителните занимания на открито и променените навици, свързани с с излагането на слънце на плажа и подобни, често имат за резултат свръхизлагане на UV радиация. Спешно необходими са повишена осъзнатост и промени в начина ни на живот, за да се промени тази продължаваща тенденция.

В заключение мога да пиша само едно – ситуацията със слънцезащитата изобщо не е черно-бяла. Оцветена е в приблизително 7,6 милиарда нюанса меланин.

P.S. Четирите статии на тема слънцезащита са в отговор на въпрос на наша клиентка във фейсбук страницата ни. Благодарим, г-жо Томова.

Източници:

1. Sunscreens explained, Skin Cancer Organisation
2. Sun protection factor, FDA
3. Current sunscreen controversies: a critical overview. Mark Burnett, Stephen Wang
4. Sunscreen and melanoma: is our prevention message correct? Margaret B. Planta
5. Why I eat my sunscreen to protect skin from inside out.
6. Sunscreen FAQs, American Academy of Dermatology
7. The Skin Cancer Foundation’s guide on sunscreens
8. The protective role of melanin against UV damage in human skin. Michaela Brenner
9. Molecular mechanisms of UV0induced apoptosis and its effects on skin residential cells: the implication in UV-based phototherapy. Chih-Hung Lee, Shi-Bei Wu
10. Antioxidant activity of carotenoids. Wilhelm Stahl
11. Sunscreen enhancement of of UV-induced reactive oxygen species in the skin. Kerry Hanson, Enrico Gratton
12. Current problems in the use of organic UV filters to protect skin from excessive sun exposure. Zuzana Klimova
13. Disadvantages of organic sunscreens. Jacek Arct
14. Melanocytes and oxidative stress. Christian Diehl
15. Sunscreeb: the burning facts.US Environmental Protection Agency
16. Модулация на фотопротективните механизми на човешката кожа с локални и системни средства. Д-р Илко Бакърджиев
17. 17. Dietary carotenoids contribute to normal skin color and UV photosensitivity. Simon alaluf
18. The role of carotenoids in human skin. Maxim Darvin
19. Absorption and metabolism of xanthophylls. Eiichi Kotake-Nara
20. Transformation of avobenzone in conditions of aquatic chlorination and UV-irradiation. M. Baranova