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FOTOBIOLOGIA Y DERMATOLOGIA Introducción El sol emite gran cantidad de radiaciones electromagnéticas, entre las que se encuentran las radiaciones ultravioletas, luz visible, y rayos infrarrojos. Se denomina espectro fotobiológico a la parte correspondiente del espectro electromagnético solar que tiene efecto sobre los seres vivos. En determinadas situaciones, la luz solar, y en particular la radiación ultravioleta (RUV), es capaz de provocar situaciones patológicas en la piel, y exacerbar un gran número de enfermedades cutáneas. A este conjunto de enfermedades cutáneas en las que el sol interviene en la génesis del proceso, es lo que se conoce como Fotodermatosis. Del espectro solar que llega a la superficie terrestre, tan sólo el 1% se corresponde con RUV. Cuando llegan a la piel, una parte de la radiación es reflejada, y otra parte es absorbida por los cromóforos cutáneos (proteínas, ácidos nucleicos, melanina,…), sufriendo estos una serie de modificaciones químicas que generan un fotoproducto como resultado final. El cromóforo más importante de la piel es el ADN, ya que su espectro de absorción coincide con el espectro de acción mutagénico y eritematogénico de los rayos UV que llegan a la superficie terrestre. Las radiaciones son más intensas y presentan mayor capacidad de lesionar la piel cuando su espectro se corresponde con una menor longitud de onda. Las UVC (200-290nm) son germicidas y muy eritematógenas pero no llegan a la superficie terrestre al ser absorbidas por la capa de ozono. Las radiaciones que más lesionan la superficie cutánea son las radiaciones ultravioletas B (UVB 290-320nm, de acuerdo con la CIE (comisión internacional de medida) el UVB comprende desde 280-315 nm), que son responsables del eritema y la quemadura solar, fotoenvejecimiento y fotocarcinogénesis. Los rayos UVA (320-400nm) también son eritematógenos aunque en menor medida, y son responsables de la mayoría de las fotosensibilizaciones, y acentúan el efecto de la UVB sobre la degeneración actínica. Las radiaciones UVA pueden clasificarse en UVA-1 (340-400nm), y UVA-2 (320-340 nm). Los efectos de UVA-2 son muy similares a la radiación UVB en cuanto a inducción de eritema, producción de dímeros de timidina, pigmentación,

2 proliferación de melanocitos y queratinocitos, y células sunburn, aunque tanto UVA-1 como UVA-2 son capaces de inducir daño en las membranas celulares. Los efectos de las radiaciones UVA y UVB son aditivos, y aunque la capacidad de producir eritema y bronceado por UVB sea casi 1000 veces superior a UVA, la cantidad de radiación UVA que llega a la superficie terrestre es 15 veces superior a UVB. Las radiaciones UV también son eficaces sobre el sistema inmunológico, y produce inmunosupresión local y sistémica. Este hecho está demostrado por los cambios morfológicos y funcionales que sufren las células de Langerhans tras la exposición a rayos UV, y la respuesta alterada a Dinitrofluorobenceno. Otro de los efectos biológicos de los rayos UV es el bronceado, que se produce como respuesta y mecanismo de defensa ante la agresión provocada por los UV, con la síntesis de melanina a partir de los melanocitos cuando es por UVB, aunque también se puede activar melanina previamente sintetizada por oxidación de los precursores de la misma dando lugar a un bronceado más rápido, efecto que es debido a los rayos UVA. También, como mecanismo de defensa, se produce engrosamiento en toda la epidermis, especialmente la capa córnea, dando lugar a hiperqueratosis en aquellas zonas fotoexpuestas.

EFECTOS POSITIVOS Y NEGATIVOS DEL SOL El sol es imprescindible para la vida. Las conductas sociales se han ido modificando y en la actualidad existe una mayor exposición solar ya que se considera más importante el contacto con el medio ambiente, realización de prácticas deportivas al aire libre, y además ha cambiado el concepto estético del bronceado que actualmente se toma como un marcador positivo de belleza y bienestar social. En el individuo, la piel es el órgano que mantiene mayor relación con los diversos agentes atmosféricos que ejercen alguna actividad sobre los seres vivos. Las radiaciones solares que llegan a la superficie terrestre son las responsables de numerosos procesos que afectan a la salud, y su primer contacto es con la piel.

3 EFECTOS POSITIVOS DE LA RADIACIÓN SOLAR Entre los efectos positivos de la radiación solar se encuentran: Estado de ánimo Está demostrado que el sol influye en gran medida en nuestro estado de ánimo. Los días nublados pueden afectar a numerosas personas, sobre todos si estas presentan algún tipo de trastorno depresivo. Las condiciones atmosféricas no solo influyen en el estado de ánimo individual, sino que también afectan al carácter de las diferentes comunidades que suele ser más abierto en localidades de mayor exposición solar, donde se hace más vida fuera del hogar.

Metabolismo de la vitamina D La radiación UVB interviene en el metabolismo de la Vitamina D. En el organismo, las radiaciones solares sobre la piel activan el 7-dehidrocolesterol produciendo el colecalciferol; a partir de aquí se derivan los metabolitos activos de la vitamina D. La producción adecuada de vitamina D en el individuo y sus efectos internos confieren gran relevancia al papel que desempeñan las radiaciones ultravioletas. En el esqueleto óseo, es fundamental en la configuración de su estructura y densidad. Si existe un déficit de esta vitamina durante la infancia, se altera la mineralización de los cartílagos epifisarios y secundariamente un raquitismo. Cuando afecta a adultos, el defecto en la mineralización da lugar a la formación de un hueso anómalo, causando osteomalacia.

Efectos terapéuticos Las radiaciones solares actúan sobre el sistema inmunológico produciendo un efecto beneficioso en numerosas enfermedades. Las raciones UVA intervienen en los mecanismos

de

defensa

inmunológicos,

produciendo

inmunosupresión.

Actúan

disminuyendo el número y función de las células de Langerhans, disminución de linfocitos T helper circulantes, intervienen en la formación de LT supresores específicos de alérgenos, producción de citoquinas por los queratinocitos irradiados, y efecto citotóxico selectivo para ciertas células, lo que les confiere un importante poder antiinflamatorio. En la actualidad estos efectos se utilizan como arma terapéutica en numerosas enfermedades cutáneas que cursan con inflamación y alteración en el sistema inmunitario: Psoriasis,

4 vitíligo,

alopecia

areata,

micosis

fungoide,

dermatitis

atópica,

fotodermatosis,

esclerodermia, granuloma anular, etc.

Como tratamiento de enfermedades como la psoriasis se emplea de forma muy eficaz las exposiciones controladas a la radiación UVA en cabinas especiales utilizadas para tal propósito: los denominados PUVA. La exposición solar en recién nacidos previene de las complicaciones secundarias a la fijación irreversible de la bilirrubina en el sistema nervioso central. En muchos casos de ictericia neonatal es imprescindible la utilización de luz artificial que interviene en el paso de bilirrubina a lumirrubina, convirtiéndola en un derivado hidrosoluble que permite la excreción del organismo por orina y heces.

Bronceado y función barrera de la piel Tanto el bronceado como el engrosamiento de la epidermis aparecen como un mecanismo de defensa ante las radiciones solares. Ambas favorecen que la piel adquiera mayor resistencia frente a otras agresiones externas como son las infecciones, mejorando así la función barrera de la estructura cutánea. El bronceado, que se produce por la síntesis de melanina por exposición a UVB y UVA, actúa como un fotoprotector biológico. Además, en la actualidad el bronceado se considera como un factor cosmético positivo, al contrario de lo que ocurría antiguamente donde el patrón de belleza más aceptado era la “belleza tísica”(despigmentación).

EFECTOS NEGATIVOS DE LA RADIACIÓN SOLAR La toma de sol indiscriminada puede acarrear consecuencias negativas. Alteraciones oculares Las radiaciones de longitud de onda superior a 320nm pueden alcanzar el iris, humor acuoso y el cristalino. Las radiaciones UVA pueden inducir cataratas lenticulares por la

5 transformación de proteínas solubles cristalinas en proteínas insolubles de mayor peso molecular.

Alteraciones cutáneas Del espectro electromagnético solar, las RUV son las que particularmente afectan a la piel. Se pueden producir daños a corto plazo por una exposición solar aguda con formación de quemaduras, y a largo plazo por el acúmulo de radiación tras la exposición continuada, dando lugar a fotoenvejecimiento y carcinogénesis. Quemaduras Se produce en pieles normales expuestas al sol sin protección adecuada. Primero se produce un eritema, seguido de edema y formación de ampollas. A veces

puede ir

acompañado de afectación sistémica y cursa con fiebre, cefaleas, vómitos, incluso puede desencadenarse un shock Fotoenvejecimiento Se produce por la exposición crónica y prolongada al sol en todas las personas, aunque más precozmente y de forma más intensa en individuos de piel clara. La piel fotoenvejecida se muestra áspera, y se produce una disminución de la elasticidad, arrugas finas y gruesas léntigos solares, poiquilodermia y elastosis actínica con formación de comedones por las exposiciones solares repetidas durante largos periodos de tiempo. El envejecimiento prematuro relacionado con la exposición solar es cada vez más frecuente por dos motivos: el alargamiento de la expectativa de vida, y el bronceado como modelo estético de bienestar de salud y social. La UVB es la que mayor implicación tiene, aunque es importante tener en cuenta la UVA, ya que es la que está presente más horas al día. La histología muestra engrosamiento del estrato córneo, fenómenos disqueratósicos en la epidermis, disminución del número de células de Langerhans y melanocitos menos pronunciados. En la dermis se observa degeneración de las bandas de colágeno y aparición de material elastótico, engrosamiento de las paredes vasculares y alteración en las fibras elásticas de las arteriolas. Fotocarcinogénesis

6 El principal responsable de la mayoría de cáncer cutáneo en la piel humana es el componente UVB de la radiación ultravioleta. Es un hecho indiscutible que la incidencia de carcinoma escamoso está relacionado con las dosis acumuladas de radición ultravioleta, por lesión del DNA y/o a través de alteraciones en el mecanismo de regulación inmunitaria. La radiación ultravioleta que llega a la piel es acumulativa e irreversible. Con la exposición solar, se produce alteración en el ADN celular que son reparados por enzimas específicas, que impiden la transmisión del daño del ADN (mutaciones) tras la replicación celular). La exposición solar prolongada produce daño en el DNA e interfiere con los mecanismos inmunológicos y moleculares reparadores, dando lugar a mutaciones transmisibles a células hijas tras las mitosis, especialmente cuando se alteran los mecanismos de apoptosis (muerte celular). Se induce así la aparición de lesiones precursoras de malignidad (queratosis actínicas, queilitis actínica), que si no se tratan siguen un proceso secuencial y desarrollarán finalmente un carcinoma cutáneo. Este efecto inductor de carcinomas se debe fundamentalmente a la UVB, aunque la UVA también puede acentuar las lesiones producidas por las anteriores. La exposición solar continuada se relaciona con el desarrollo de carcinomas espinocelulares donde se sigue el proceso secuencial anteriormente citado, y con el carcinoma basocelular. La radiación ultravioleta también parece jugar un papel importante en la patogenia del melanoma, ya que existe una relación estrecha entre la incidencia y la latitud. A medida que el área geográfica se aproxima al ecuador, la incidencia y la mortalidad de melanoma aumentan de forma significativa, aunque también influyen otros factores ambientales (altitud, presión atmosférica,…) y son necesarios otros factores genéticos y fenotípicos (piel clara, ojos claros,...) que explican su aparición en zonas como plantas de los pies.

7 Alteraciones en la inmunidad Las radiaciones solares producen cambios inmunológicos. Se ha demostrado que las RUV reducen y alteran la morfología de las células de Largerhans (células presentadoras de antígenos en la piel), afecta el sistema antigénico local, y modifica el balance de linfocitos T helper1/T helper 2 así como a la producción de citoquinas. Estas alteraciones en el sistema inmunitario, pueden favorecer algunas enfermedades en las que en su patogenia existe un trastorno que curse con sobreestimulación de la respuesta inmunitaria. Sin embargo, la inmunosupresión que ocurre tras exposición a RUV, también disminuye la respuesta a una gran variedad de antígenos incluídos algubos microorganismos humanos, siendo frecuente observar la reactivación de virus acantonados en el organismo tras la exposición a RUV, como ocurre por ejemplo con el herpes labial. Los efectos de la radiación UVB sobre humanos se produce a diferentes niveles. La Fotocarcinogénesis representa la suma de complejos eventos bioquímicos simultáneos y secuenciales que provocan como resultado la aparición de cáncer de piel . El curso de estos eventos, iniciado por la radiación UV, dependen de la dosis, periodo de exposición y longitud de. Los principales efectos en humanos de la radiación UVB son: (1) Envejecimiento prematuro de la piel (2) Cataratas (3) Cáncer de piel (4) Efectos sobre el sistema inmunológico La piel ha desarrollado varios mecanismos de autoprotección que incluye pigmentos fotoprotectores, sustancias antioxidantes y sistemas de reparación de ADN. Sin embargo la capacidad de autoprotección es limitada y la continuada exposición a UVB incrementa los errores en la replicación de ADN

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Cáncer de piel Repetidas exposiciones a radiación solar (en horas del mediodía o bajo atmósferas con depleción de ozono) y prolongados durante décadas puede conducir a un envejecimiento prematuro de la piel y al desarrollo de lesiones premalignas o malignas. Los cánceres de piel pueden clasificarse en dos tipos: cáncer de piel no-melanómico (células basales y escamosas) (NMSC) y melanoma maligno (MM). Hay evidencias que apuntan que los NMSC se deben a repetidas exposiciones de la piel a radiación solar porque: * Los NMSC aparecen primordialmente en zonas expuestas de la piel * Las personas que viven en áreas de elevada radiación solar (zonas tropicales y subtropicales) tienen mucho más riesgo dependiendo también del tipo de piel y * Pueden ser inducidos rápidamente en animales de experimentación con radiación UV y la longitud de onda de máxima inducción tiene el mismo rango espectral que el de las quemaduras solares en humanos.

Se ha estimado que el 1% de decrecimiento

en el ozono estratosférico podría

eventualmente incrementar la incidencia de carcinomas de células basales en un 1.7% , de carcinomas de células escamosas en un 3% y un incremento global de los NMSC de un 2%. Por otro lado los MM podrían incrementar un 0.6%, este último no aparecería durante décadas ya que el periodo de latencia entre la exposición solar y el desarrollo del cáncer es largo.

En general los carcinomas de células basales han incrementado un 3% anual

(Kricker et al., 1993) y unas 2.6 veces en el caso del carcinoma de células escamosas en USA . Sobre la base de los cálculos más recientes se espera en la latitud 45 oN un incremento por década de 11.6% del carcinoma de células basales y de 21.6% de carcinoma de células escamosas. Por otro lado aunque el incremento de MM ha sido de 3% a 5% por año en los últimos 20 años parece que el riesgo de muerte ha alcanzado su máximo. Se asume que los errores de replicación del ADN constituyen uno de los primeros eventos que conducen al cáncer de piel. La sobre-exposición a radiación UV aumenta la tasa de producción de dímeros como dímeros de Pirimidina tipo ciclobutano (CPD). Generalmente

9 el daño es reparado por diversos sistemas de reparación que incluye un conjunto de 50 enzimas.

Sin embargo continuadas exposiciones a UV afecta también la capacidad de reparación . Entre los sistemas de reparación destacan Fotoliasas que usan la luz visible para estimular la transferencia de electrones desde las proteínas del fotorreceptor a fotoproductos del ADN (Yasui et al. 1994).

Efectos en el sistema inmunológico Además de los daños directos en la piel, la radiación UV

tiene capacidad de

inmunodepresión. Pacientes que habían recibido tratamientos largos de terapia inmunodepresiva presentaban un desarrollo significativo de cánceres de piel. El sistema antigénico-local de la piel es uno de los más afectados . Se ha comprobado en animales de experimentación que la radiación UV suprime y afecta la reacción inmune a los agentes infecciosos sugiriendo que podría afectar la reacción inmunológica general de defensa contra agentes bacterianos y víricos . Se ha descubierto recientemente que la radiación UVB deprime la respuesta del sistema inmunológico a una gran variedad de antígenos incluido microorganismos en humanos . Así por ejemplo la UVB reactiva el virus latente (virus Herpes simplex orolabial) .

La información es difícil de obtener sin estudios

epidemiológicos retrospecticvos a larga escala entre los que incluye (1) determinación del ácido urocánico (UCA) y dimerización de ADN en humanos como indicadores de los cambios que conducen a una inmunomodilación, (2) Investigación en animales de experimentación sobre los efectos de la exposición a la radiación solar de la piel y parámetros del sistema inmune y (3) Empleo de modelos de enfermedades infecciosas usando microorganismos que están asociados a la piel y respuestas del sistema inmune.

FOTOTIPOS Existen diferentes tipos de piel en los que varía enormemente la capacidad de producir o activar melanina preexistente, generando respuestas diferentes ante la exposición solar. En función de la capacidad de respuesta a las radiaciones solares, se clasifican los diferentes

10 tipos de piel en los denominados fototipos cutáneos. Se establecen 6 fototipos diferentes que van desde el I (siempre se queman, nunca se broncea), hasta el VI (nunca se queman, siempre se brocean). En Andalucía , la mayoría de la población presenta fototipo III-IV (a veces se queman, generalmente se broncean).

FOTODERMATOSIS Se denomina fotodermatosis a un grupo de enfermedades cutáneas en las que en su etiopatogenia intervienen las radiaciones solares. Esta definición excluye los efectos biológicos de la luz solar, que dan lugar a alteraciones en la piel sana, y que ocurre en todos los casos obligatoriamente sin que la persona presente ninguna predisposición especial, y aparece como consecuencia de una exposición solar repetida o de gran intensidad. Se consideran dos grupos egún el mecanismo de acción que las produce: I- Reacciones de fotosensibilidad Son enfermedades cutáneas que se producen por la implicación de una sustancia química que sensibiliza la piel y aumenta su capacidad de reaccionar a cantidades de energías que normalmente no causan lesión cutánea. Según si existe implicación inmunológica o no, se denominan fotoalergias o fototoxias respectivamente. Las fototoxias se pueden producir por un agente endógeno como ocurre por ejemplo con las porfirias, o por una sustancia exógena administrada de forma tópica o sistémica. Son reacciones en la que no es existe un mecanismo inmunológico, por lo que puede aparecer en cualquier persona siempre que exista una dosis elevada de irradiación, y cantidad suficiente de la sustancia química. Además, aparece en la primera exposición, y las lesiones se limitan a la zona fotoexpuesta, marcando claramente los bordes de las zonas descubiertas. Se conoce una forma especial conocida como dermatitis de Berloque, que da lugar a una hiperpigmentación en goterón, que marca el lugar donde se ha aplicado el perfume, y se debe al contenido de aceite de bergamota que actúa como agente fotosensibilizante. Otra forma especial muy habitual es la dermatitis de los prados de Oppenheim, que es una fitofotodermatosis, se produce por el contenido en furocumarinas presentes en diferentes plantas (césped, apio, higueras), y es característico encontrar marcas lineales y lesiones ampollosas en las zonas que contactaron con dichas plantas durante la exposición solar.

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Las reacciones de fotoalergia son debidas a una alteración inmunológica por lo que es necesaria una idiosincrasia especial en la persona que la padece. Puede ser desencadenada por la aplicación tópica o sistémica de la sustancia, aunque es mucho más frecuente que se produzca por contacto. Al ser una reacción de tipo alérgica, es necesario que se haya contactado previamente con la sustancia en alguna ocasión, y aparece con pequeñas cantidades del agente fotosensibilizante y dosis pequeñas de radiación. Existen numerosas sustancias capaces de producir reacciones de fotosensibilidad

entre los que destacan

componentes habituales de perfumes, jabones, cosméticos y fármacos (alquitranes, psoralenos, fenotiacinas, sulfamidas, tetraciclinas, antiinflamatorios,…).

II.- Fotodermatosis idiopáticas Al igual que en las reacciones de sensibilidad, los pacientes que la padecen presentan disminuído el dintel de reactividad frente a las radiaciones solares, pero en este caso la causa es desconocida. En esta entidad se agrupan varias enfermedades: II.1 Urticaria solar Es una variedad de urticaria física desencadenada por la luz solar. Es poco frecuente (menos del 2% de las fotodermatosis). El cuadro clínico se caracteriza por la aparición de lesiones habonosas pruriginosas casi de forma inmediata tras la exposición solar (menos de 15 minutos), y suele desaparecer en una hora. Generalmente afecta a adultos jóvenes, es más frecuente en mujeres y se puede producir por un amplio rango espectral, desde la radiación UVB hasta la infrarroja. En función de la longitud de onda implicada en la respuesta cutánea, se conocen 4 tipos: I (por UVB), II (UVA), III (Luz visible), IV (Amplio espectro). II.2 Erupción Lumínica Polimorfa Es una dermatosis que se produce en primavera e inicios del verano donde la piel responde de forma anormal y retardada a la radiación UV (generalmente UVB), formando lesiones eritemato-papulosas muy pruriginosas, aunque también pueden aparecer vesículas, y a veces tienden a unirse formando placas, y desaparecen sin dejar cicatriz. Es más frecuente en mujeres, y es muy común en personas de fototipo claro. El primer brote suele iniciarse antes de los 30 años y generalmente afecta a la zona de la V del escote, dorso de manos,

12 cara de extensión de antebrazos, y de forma carcacterística no suele afectar a la cara. Existen otras formas especiales como las localizadas en codos, y las foliculares (acné de Mallorca). El cuadro mejora con disminución en la intensidad de la erupción tras la repetición de otras exposiciones. La exploración fotobiológica permite confirmar y reproducir las lesiones con fototest y determinar la mínima dosis urticariforme (DUM).

II.3 Hidroa vacciniforme Dermatosis poco frecuente que se caracteriza por la aparición de lesiones eritematopapulosas que evolucionan a vesícula y costra y dejan cicatriz, tras la exposición solar. Aparece en la infancia, generalmente en menores de 10 años para desaparecer en la adolescencia, y afecta más frecuentemente a los varones. Tras una exposición solar importante, en verano, en pocas horas aparece sensación de ardor en las zonas fotoexpuestas, y en menos de 24 horas se desarrolla una erupción vesiculosa en las zonas más prominentes y expuestas: pómulos, nariz, pabellón auricular, manos y antebrazos, y recidiva todos los veranos hasta su desaparición. El fototest UVA es positivo cuando se utilizan fuertes dosis de UVA (30-50J) repetidos a intervalos de 48 horas, reproduciendo vesículas umbilicadas que evolucionan a cicatriz. II.4 Erupción primaveral juvenil Como su nombre indica es una dermatosis que aparece en la infancia (5-12 años), generalmente en primavera tras una exposición solar importante, en la que aparecen lesiones papulovesiculosas en el borde libre del hélix del pabellón auricular, que tienden a desaparecer en pocas semanas y no dejan cicatriz. En verano no se reproducen, aunque pueden recidivar en otros años. Según algunos autores, es una forma polar de erupción solar polimorfa, ya que se ha visto la asociación de los dos cuadros en numerosas ocasiones, y los datos histológicos y los resultados de la exploración fotobiológica son similares. II.5. Dermatitis actínica crónica Esta entidad poco frecuente reúne a un grupo de dermatosis que afecta a individuos adultos con clara predilección en varones, y se manifiesta por un eritema facial persistente con una fotosensibilidad muy marcada, evolución crónica, y en muchos casos con antecedentes personales de alergias y fotoalergias de contacto. Reúne varias formas clínicas que van

13 desde una dermatitis fotosensible que cursa como una dermatitis eczematiforme en zonas fotoexpuestas , con fotosensibilidad a UVB , a veces a UVA, y fotoparche positivo en muchos casos, al reticuloide actínico, cuadro poco frecuente que clínicamente se presenta como placas infiltradas muy pruriginosas e histológicamente se corresponde como un pseudolinfoma

(denso

infiltrado

linfohistiocitario

con

atipias

frecuentes

y

epidermotropismo), con respuesta anómala a dosis SEM de UVB, UVA y luz visible, y pruebas de fotoparche negativas. Existen formas intermedias como el eczema fotosensible, que es como una forma menor de reticuloide actínico con un espectro de acción diferente, en el que existe una fotosensibilización muy intensa únicamente a UVB. También se considera en este grupo el síndrome de reactividad persistente a la luz, que se corresponde con una fotoalergia mantenida persistente con disminución de la MED pese a la retirada de la sustancia fotosensibilizante.