Le alghe sono utilizzate da secoli come parte dei rituali di bellezza in diverse culture: in Giappone le donne utilizzavano alghe kombu per migliorare l’aspetto della pelle e combattere l'invecchiamento, nell’antica Grecia e a Roma le alghe venivano utilizzate sia a scopi medicinali che cosmetici; la stessa Cleopatra pare utilizzasse le alghe del Mar Morto nei suoi bagni di bellezza, in virtù delle loro proprietà idratanti e detossificanti. In Irlanda, i bagni di alghe rappresentano una tradizione centenaria, praticata ancora oggi: le alghe brune, come la Laminaria (Laminaria digitata), vengono raccolte a mano e utilizzate nei bagni sia per la cura della pelle che per i dolori ossei e muscolari.

Negli ultimi decenni la ricerca scientifica ha permesso di identificare e caratterizzare numerose sostanze bioattive contenute nelle alghe, confermandone le virtù e aprendo le porte a numerose potenziali applicazioni in ambito farmaceutico, alimentare e cosmetico (1). In quest’ultimo settore, in particolare, la ricerca sui derivati delle alghe sta suscitando un notevole interesse, di pari passo con la crescente sensibilità da parte dei consumatori circa le tematiche ambientali e la conseguente richiesta di cosmetici naturali, efficaci e sostenibili (2).

Dal canto proprio, l’industria cosmetica è sempre alla ricerca di nuove fonti per la preparazione di prodotti innovativi: l’ambiente marino, con la sua incredibile biodiversità, rappresenta da questo punto di vista un vero e proprio tesoro cui attingere, per la gran parte ancora inesplorato.

Tra tutti gli organismi marini a oggi conosciuti, le alghe sono considerate una delle fonti più ricche di sostanze bioattive, tra cui composti fenolici, polisaccaridi, pigmenti, acidi grassi polinsaturi, peptidi, steroli, vitamine e minerali. Si tratta di sostanze di cui è ben noto da tempo l’impatto positivo sulla salute in generale, ma delle quali solo in epoca più recente la ricerca scientifica, in ambito cosmetico, ha messo in luce benefici specifici per il benessere della pelle: tra essi, l’azione antinfiammatoria, antiossidante, idratante, antiage, antimelanogenesi e persino antitumorale, per alcune forme di melanoma (3,4).

Azione fotoprotettiva e antiossidante: MAA e pigmenti

La crescente consapevolezza dei potenziali danni a lungo termine da esposizione ai raggi UV – che vanno dall’invecchiamento precoce, alla comparsa di inestetiche macchie cutanee, fino allo sviluppo di alcuni tumori della pelle - ha generato negli ultimi anni una forte crescita della domanda sia di prodotti fotoprotettivi che di prodotti in grado di correggere processi di ossidazione già in atto (5).

In commercio esistono numerose preparazioni contenenti filtri di protezione anti UV, sia fisici (biossido di titanio, ossido di zinco) che chimici (octinossato, benzofenone, octocrilene): oltre all’ormai noto impatto ambientale negativo di questi prodotti – soprattutto per gli organismi marini - esistono alcune evidenze scientifiche sul possibile accumulo degli stessi nei fluidi e tessuti biologici e nel latte materno – tramite la catena alimentare o per penetrazione attraverso la cute - con possibili effetti negativi anche sulla salute umana (6,7,8,9). Sebbene i risultati degli studi condotti sull’uomo, in questo specifico ambito, siano da confermare, di certo costituiscono materia di riflessione e invitano alla ricerca di alternative, a fronte dell’innegabile necessità di avere a disposizione molecole ad azione fotoprotettiva (10).

Nell’ottica dell’individuazione di molecole alternative a quelle esistenti - che siano naturali, efficaci, sicure e sostenibili - le alghe occupano un ruolo di spicco, in virtù della facilità di coltivazione, della rapida crescita anche in ambienti ostili e soprattutto dei potenziali effetti sulla salute umana, evidenziati da numerosi test in vitro e in vivo: tra essi, la capacità di assorbire e dissipare i raggi UV, di inibire la morte cellulare, di bloccare la propagazione dei radicali liberi - responsabili dell’ossidazione e del danneggiamento del DNA delle cellule (6).

Si stima che il 98% dei prodotti solari disponibili sul mercato a livello mondiale fornisca protezione contro la gamma dei raggi UVB, meno penetranti e responsabili delle scottature, mentre solo il 2% protegga dagli effetti dannosi degli UVA, in grado di raggiungere il derma e provocare danni alla pelle a lungo termine, quali invecchiamento precoce, formazione di macchie scure, sviluppo di tumori cutanei (8).

Tra i componenti bioattivi delle alghe, particolare interesse hanno destato i cosiddetti MAA, gli amminoacidi simili alle micosporine: si tratta di molecole eterocicliche in grado di assorbire e dissipare l'energia UV – cui le alghe sono continuamente esposte - prevenendo danni al DNA e alle cellule. Gli MAA, in altre parole, agiscono come una sorta di scudo passivo, dissipando l’energia solare sottoforma di calore non nocivo, senza innescare reazioni chimiche potenzialmente avverse (come la produzione di specie radicaliche). Non solo: gli MAA risultano tra le molecole più efficaci nell’assorbire proprio le radiazioni UVA (11). A tal proposito, sono stati ottenuti risultati interessanti da formulazioni contenenti porphyra-334, un MAA isolato dall’alga rossa indiana Porphyria vietnamensis: l’oligopeptide si è mostrato efficace nell’impedire la formazione di radicali liberi e nel bloccare l’espressione di MMP-1 e -13 (metalloproteinasi di matrice, responsabili della degradazione del collagene), in fibroblasti umani irradiati con UVA (12). Porphyra-334 ha inoltre manifestato interessanti proprietà antinfiammatorie e antiossidanti e si è rivelato in grado di aumentare la produzione di collagene ed elastina in fibroblasti umani (6).

Un’altra categoria di sostanze ad azione fotoprotettiva e antiossidante, presenti in ampia varietà nelle alghe, è costituita dai pigmenti, fondamentali per assorbire la luce e permettere la fotosintesi e responsabili della colorazione delle alghe stesse, dalle tonalità del blu-verde a quelle più calde giallo-rosse. I pigmenti maggiormente rappresentati sono quelli riconoscibili anche nelle piante di terra, come clorofille e carotenoidi (soprattutto beta-carotene, luteina e zeaxantina) (3); sono stati identificati, però, anche pigmenti assenti nelle piante di terra, tra cui le ficobiliproteine (PBP), tipiche di diversi cianobatteri e delle alghe rosse - e già utilizzate in ambito alimentare, farmaceutico e cosmetico come coloranti naturali - per le quali sono state evidenziate in vitro interessanti proprietà antinfiammatorie, antiossidanti e immunostimolanti (13).

Diversi carotenoidi isolati dalle alghe hanno mostrato in numerosi esperimenti in vitro notevoli proprietà antiossidanti, persino significativamente superiori a quelle della vitamina E e dello stesso beta-carotene (4,5): tra i carotenoidi, l’astaxantina, il pigmento rosso, è considerato uno dei maggiori agenti antinfiammatori e antiossidanti contenuti nelle alghe (3,14); risultati altrettanto incoraggianti arrivano da test condotti sulla fucoxantina, in termini di protezione delle cellula dall’azione nociva dei raggi UVB e dei radicali liberi.

I pigmenti delle alghe, peraltro, possono essere utilizzati, oltre che per la fotoprotezione, anche come coloranti naturali per i prodotti di make-up, quali rossetti e ombretti (15).

Idratazione e azione antiage: gli esopolisaccaridi

L'invecchiamento cutaneo è un processo naturale e fisiologico, che si manifesta attraverso una serie di cambiamenti visibili in termini di perdita di luminosità, tono, elasticità e idratazione della pelle e di comparsa di rughe e macchie scure. Esistono, inoltre, fattori ambientali e legati allo stile di vita che possono accelerare il processo: alimentazione squilibrata, fumo, sedentarietà, esposizione eccessiva ai raggi UV possono influire negativamente sulla salute della pelle e anticiparne l’invecchiamento.

I cambiamenti a livello cutaneo non rappresentano soltanto un problema a livello estetico ma anche funzionale: si pensi, ad esempio, come una pelle danneggiata possa essere più vulnerabile ai danni da radiazioni solari o agli attacchi di patogeni esterni (5). La comprensione dei meccanismi dell'invecchiamento cutaneo, pertanto, e l’individuazione di strategie per mitigarne gli effetti costituiscono sfide attuali e importanti nell'ambito della dermatologia e della cosmetologia.

Uno dei possibili meccanismi target dei cosmetici è proprio la perdita di idratazione e la ridotta sintesi (o eccessiva degradazione) delle molecole che garantiscono tono, elasticità e idratazione alla pelle, quali collagene, elastina e acido ialuronico. In questo senso si inserisce la ricerca su un gruppo particolare di molecole bioattive contenute nelle alghe, gli esopolisaccaridi.

Gli esopolisaccaridi (EPS) sono secrezioni extracellulari prodotte da diversi tipi di microrganismi, tra cui batteri e alcune specie di alghe, con funzioni essenzialmente difensive nei confronti di agenti patogeni e atmosferici (5,16). Si tratta di carboidrati ad alto peso molecolare, prodotti generalmente come metaboliti secondari in risposta a variazioni ambientali, quali cambio di temperatura, di pH, di salinità: rappresentano dunque uno dei meccanismi di adattamento delle alghe per garantirsi la sopravvivenza anche in caso di significative variazioni dell’ambiente circostante (17).

Gli EPS hanno suscitato notevole interesse da parte del mercato cosmetico, in virtù delle loro proprietà antinfiammatorie, antiossidanti, idratanti, antiage e di rinforzo delle proprietà di barriera della pelle (18).

In base agli studi a disposizione, pare che l’effetto idratante sia dovuto alla elevata capacità degli EPS di trattenere acqua: per fare un esempio, gli esopolisaccaridi estratti da Aphanothece sacrum – un’alga verde-blu appartenente alla famiglia dei cianobatteri - sono in grado di trattenere acqua in misura 10 volte maggiore rispetto all’acido ialuronico. Diverse aziende note nel settore cosmetico hanno sviluppato e brevettato prodotti per il benessere della pelle a base di alghe, tra le quali le più rappresentate sono quelle appartenenti ai generi Chlorella e Porphyridium. In particolare, gli EPS derivati dalla microalga Porphyridium cruentum hanno mostrato in vitro attività inibente su ialuronidasi ed elastasi, ossia sugli enzimi responsabili della degradazione rispettivamente di acido ialuronico ed elastina, componenti fondamentali per idratazione ed elasticità della pelle (19).

Azione antimelanogenesi: i florotannini

La melanogenesi - ossia la sintesi della melanina, il pigmento endogeno prodotto dai melanociti presenti a livello cutaneo, responsabile del colore di pelle, occhi e capelli - è un processo biologico regolato essenzialmente da fattori genetici e ormonali, nonché dall’esposizione ai raggi UV.

La comparsa di macchie scure sulla pelle, di discromie o di zone di iperpigmentazione è la conseguenza di un’alterazione di questo meccanismo, che può sopraggiungere per fisiologico invecchiamento, ma può anche essere il risultato di abitudini di vita scorrette – come il fumo o l’esposizione cronica ai raggi UV – o l’effetto collaterale di alcuni farmaci (14). Pur non rappresentando un pericolo per la salute, l’impatto psicologico può essere significativo e incidere negativamente sulla qualità della vita di chi è affetto da questo problema: per tale ragione, la ricerca di sostanze schiarenti, che regolarizzino la produzione della melanina, fa parte di uno dei filoni di ricerca di maggiore interesse in ambito cosmetico.

Tra le molecole più studiate ci sono gli inibitori della tirosinasi, l’enzima responsabile della produzione di melanina all’interno dei melanociti. Diverse sostanze estratte dalle alghe hanno mostrato attività anti-tirosinasica: tra esse i florotannini, la fucoxantina e i fucoidani.

I florotannini sono composti polifenolici presenti esclusivamente nelle alghe brune (non si trovano infatti nelle piante di origine terrestre): grazie alla loro particolare struttura chimica, ricca di residui ossidrilici, sono considerati tra i maggiori responsabili dell’azione antimelanogenesi, antiaging e antiossidante attribuita ai fenoli contenuti nelle alghe (4,20,21). I fucoidani, estratti anch’essi dalle alghe brune (tra cui il noto Fucus vesiculosus), sono polisaccaridi che hanno mostrato capacità di inibire tirosinasi, collagenasi ed elastasi in esperimenti condotti su colture cellulari animali (22). Analoghi risultati sono stati ottenuti con la fucoxantina, un carotenoide estratto da alghe brune, quali Laminaria japonica (più nota come alga Kombu) e Wakame (23,24).

Il mare rappresenta un serbatoio virtualmente infinito di cibo e di sostanze potenzialmente utili per la salute umana. Tra queste ultime, un ruolo di spicco è senza dubbio occupato dalle alghe, oggetto di crescente interesse in ambito sia cosmetico che nutraceutico, in virtù delle innumerevoli proprietà benefiche evidenziate dalla ricerca scientifica. Esistono, tuttavia, ancora diversi limiti da superare, che riguardano innanzi tutto la caratterizzazione dei componenti bioattivi delle alghe e del loro meccanismo d’azione, spesso ancora incompleti, e la mancanza di studi adeguati sull’uomo, che confermino l’efficacia delle sostanze estratte e ne garantiscano al contempo la sicurezza d’uso per il consumatore (2).

Un'altra sfida da affrontare riguarda le tecniche di estrazione, che spesso prevedono ancora l’uso di solventi con ripercussioni negative sull’ambiente: molte ricerche si stanno indirizzando proprio sull’individuazione di metodi di estrazione ecocompatibili, tra cui l’utilizzo di ultrasuoni o di fluidi supercritici, in modo da consolidare il connubio tra cosmetica ed ecosostenibilità (25,26).

Ultimo, ma non meno importante, è l’aspetto legato all’inquinamento ambientale e la valutazione di possibili accumuli nelle alghe (si pensi ai metalli pesanti, ai pesticidi o ad altri tipi di tossine derivanti per lo più da attività umane), così come la caratterizzazione di eventuali sostanze allergeniche (27). Insomma, le sfide sono tante ma ancora di più lo sono le potenzialità in termini di salute, bellezza e rispetto per l’ambiente, in un settore – quello cosmetico - in continua crescita ed evoluzione.

SONJA BELLOMI

Fondazione ITS Biotecnologie e Nuove Scienze della Vita Piemonte | Italia

ALGHE & MARE