Perché il sole schiarisce i capelli? Il processo di foto-ossidazione della melanina

Vi è mai capitato di vedere delle schiariture ai capelli quando il sole è molto forte, per esempio al mare in estate? Questo effetto del sole sui capelli avviene perché i raggi UV degradano la melanina dei nostri capelli. La melanina, infatti, li protegge dall’azione dei raggi UVA/UVB e dei radicali liberi (ROS) che gli UV formano interagendo con altre strutture del capello (lipidi, proteine, etc.). Durante questo processo chiamato foto ossidazione, la melanina viene appunto ossidata e degradata, portando alla perdita di colorazione dei capelli. Più i capelli sono scuri, maggiore è la quantità di melanina in essi contenuta e inferiore la schiaritura. In questo articolo approfondiamo questo processo dal punto di vista chimico.

Tutte le strutture del capello assorbono i raggi UV

La melanina, anche quella del capello, ha una funzione di protezione nei confronti delle radiazioni. Assorbe sia la luce visibile e che i raggi UVA e UVB, ma non è l’unica struttura del capello a interagire con la luce solare. Sia la cuticola (lo strato più esterno del fusto) che la corteccia (la parte interna) sono ricche di cheratina, una proteina insolubile che rappresenta tra il 65 e il 96% della corteccia stessa ed è ricca di amminoacidi come cisteina e triptofano che assorbono parte della radiazione UV, in particolare i raggi UVB.

Oltre alla cheratina, la corteccia è costituita anche da acqua, lipidi e minerali, che non sono in grado di assorbire i raggi UV, ma che possono esserne invece danneggiati, con conseguente formazione di radicali liberi (ROS). I ROS che si formano sono principalmente lo ione superossido O₂^– e l’H₂O₂, meglio conosciuta come acqua ossigenata, che infatti è comunemente utilizzata come agente sbiancante nei trattamenti decoloranti.

Quando gli UVB interagiscono con le proteine del capello, danneggiano i legami tra atomi di zolfo e i legami idrogeno che tengono insieme gli aminoacidi, con conseguente perdita dell’elasticità e delle proprietà meccaniche del capello: per questo li vediamo più fragili, opachi e spenti.

Visto che la maggior parte delle componenti di cuticola e corteccia assorbono gli UVB, a raggiungere i granuli di melanina della corteccia, che rappresenta solo il 3% della corteccia, sono per la maggior parte gli UVA, che passano indisturbati gli altri strati del capello.

Un po’ di chimica per capire cosa succede

Quando la luce solare colpisce i nostri capelli, così come la nostra pelle, la melanina assorbe parte della radiazione UV. Ma come fa? La spiegazione è legata alla struttura chimica della melanina: come indicato nell’immagine, la melanina è costituita da 5 anelli collegati tra loro, diversi doppi legami coniugati (cioè alternati e divisi da un legame singolo, un esempio indicato in blu) e gruppi carbonilici (un atomo di carbonio e uno di ossigeno tenuti insieme da un doppio legame, un esempio in rosso).

In termini chimici, questo sistema viene definito un “sistema coniugato”, che permette una delocalizzazione di elettroni, ossia gli elettroni dei vari legami vengono condivisi in tutta la molecola ottenendo un sistema più stabile. Questa caratteristica fa sì che quando la melanina assorbe l’energia dai raggi UV ed entra in uno stato a maggiore energia (eccitato), riesce a "spalmare" questa energia in eccesso su tutta la molecola e a rilasciarla sotto forma di calore.

Questo processo impedisce che la radiazione UV colpisca strutture più delicate, come enzimi, lipidi, o il DNA. Inoltre, la melanina proprio grazie a questa sua capacità di accogliere energia o elettroni aggiuntivi, può immobilizzare molti dei radicali liberi (ROS) formati dall’interazione dei raggi UV con le altre strutture del capello.

Nel frattempo però, soprattutto quando l’esposizione è prolungata, sia i raggi UV che i ROS circolanti ossidano la melanina. Il risultato di questa foto ossidazione (ossia ossidazione ad opera della luce) è letteralmente la rottura della molecola di melanina. Una volta rotta, la melanina perde la propria pigmentazione e di conseguenza il capello si decolora.

Ma avviene così per tutti i capelli?

Questa decolorazione della melanina e del capello avviene per tutti i tipi di capelli, ma… su alcuni è più evidente che su altri. Se avete capelli chiari potreste notare una decolorazione maggiore di chi ha i capelli scuri. Come mai? Secondo le ricerche, dipende dal contenuto di melanina, o più propriamente dalle differenze tra eumelanina e feomelanina.

Sappiamo infatti che il termine “melanina” si riferisce in realtà ad una famiglia di molecole, tra cui le più importanti sono eumelanina, responsabile del colore scuro, e feomelanina, legata al colore rosso-biondo. Diverse combinazioni di queste due molecole danno vita alle infinite sfumature delle nostre capigliature.

Da un punto di vista chimico, sembra che l’eumelanina resista meglio della feomelanina all’attacco dei raggi UV, e che questa maggiore stabilità possa garantire una maggiore protezione a tutto il capello. Infatti, anche se i capelli scuri in media hanno una maggiore quantità di aminoacidi sensibili ai raggi UV, contengono anche più granuli di eumelanina e quindi tendono a schiarirsi e rovinarsi di meno.

Ad ogni modo, i risultati dello studio pubblicato sul Journal of Photochemistry and Photobiology dimostrano che la radiazione UVB è la principale responsabile della perdita di proteine nei capelli, mentre la radiazione UVA è quella responsabile dei cambiamenti di colore, indipendentemente dal tipo di capelli.

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