En las últimas décadas se han podido determinar algunos de los mecanismos del proceso de envejecimiento cutáneo.Existen varias teorías que explican las causas del envejecimiento y fotoenvejecimiento cutáneo. Algunas destacan el papel de factores genéticos que limitan la capacidad de proliferación celular, y otras, a factores ambientales como el sol, que aceleran este proceso.

Con la edad se producen alteraciones del ADN y de la expresión de las transcripciones del ARN mensajero; también puede afectarse la expresión de proteínas de la matriz extracelular (dermis) y de las enzimas involucradas en su degradación.

Hay disminución en la expresión de genes que intervienen en la reproducción celular (senescencia celular o reproductiva), síntesis de lípidos y queratina de la capa córnea, y se produce lentificación de la reparación del daño celular.

Uno de los marcadores fundamentales del envejecimiento cutáneo es la alteración del ADN mitocondrial de fibroblastos y queratinocitos, cuya disfunción o claudicación, hasta la fecha, es irreversible.

Es la hipótesis que mejor explica el envejecimiento genético, y que lo define como un proceso programado en el que el ADN va limitando su capacidad proliferativa, debido al progresivo agotamiento de los telómeros de las cadenas de ADN.

Los telómeros localizados en los extremos de los cromosomas se acortan cada vez que una célula se divide, y pueden resultar demasiado cortos para permitir una nueva mitosis. El acortamiento de los telómeros lleva a la senescencia celular y finalmente a la apoptosis (muerte celular), comportándose como un “reloj biológico”. La longitud de los telómeros es inversa en relación con la edad: más cortos en los individuos de mayor edad y viceversa.

Esta teoría postula que el envejecimiento cutáneo se debe a reacciones de los radicales libres. El oxígeno acepta la transferencia de un solo electrón, generando especies reactivas de oxígeno (ERO) como O₂, H₂O₂ y OH que pueden dañar moléculas biológicas.

Este daño consiste en la peroxidación de los lípidos de membrana, alteraciones del ADN y desnaturalización proteica.

Aunque los mecanismos de defensa celulares y mitocondriales (enzimas antioxidantes: glutatión peroxidasa, glutatión reductasa, superóxido dismutasa) destruyen ERO, este sistema antioxidante no es totalmente eficiente y se va acumulando daño oxidativo. Las ERO se pueden producir por estímulo de la RUVy el tabaco, y en la piel activan la inflamación y favorecen la degradación de la matriz extracelular (arrugas).

Otro mecanismo involucrado en el daño actínico se produce a través de la acción de los UVA que excitan la melanina, que transfiere su energía al oxígeno, que se transforma en O2, con alto poder oxidante.