Objective: Ultraviolet radiation (UVR) is a known environmental key factor for premature skin ageing. Only few scientific evidence is available to support the effects of UVR on the skin microbiome. This in vivo pilot study aimed to evaluate the impact on the skin microbiome upon erythemal UV exposure and the protection of UV-exposed skin microbiome by UV filters.
Methods: Ten female volunteers were treated with an sun protection factor (SPF) 20 sunscreen and placebo formulation (without UV filters) on their upper middle backs and irradiated with an erythemal dose (2 MED) by a solar simulator. Skin swabbing samples from four zones (i.e., unexposed, exposed, sunscreen- and placebo-treated on exposed skin) were collected for the microbiome analysis before and 2 h after UV exposure, respectively, and processed via shallow 16S rRNA Amplicon and Shotgun metagenomic sequencing. An in vitro UV method was developed to confirm the protection of isolated bacterial strains by single UV filters and combinations.
Results: Alpha diversity was impacted by significant inter-individual differences and by treatment rather than by irradiation. Cutibacterium acnes was found to be the most abundant and a confounding factor for diversity. On a species level, Lactobacillus crispatus was negatively associated with UVR and placebo treatment, whereas there was a positive association with sunscreen treatment. The sunscreen treatment also favoured an interaction network with central Micrococcus genus. The in vitro results showed that both single UV filters and combinations had specific effects on the survival rates of L. crispatus, C. acnes, and Staphylococcus epidermidis.
Conclusion: We identified potential microorganisms and bacterial interactions that were associated with an SPF 20 sunscreen treatment. The specific protection of L. crispatus as a key player in the UV-exposed skin microbiome and reduction of C. acnes population by UV filters might lead to new cosmetic concepts for photoprotection.
Objectif: Le rayonnement ultraviolet (RUV) est un facteur environnemental clé connu du vieillissement prématuré de la peau. Peu de preuves scientifiques sont disponibles pour étayer les effets des RUV sur le microbiome cutané. Cette étude pilote in vivo visait à évaluer l'impact sur le microbiome cutané d'une exposition érythèmateuse aux UV et la protection du microbiome cutané exposé aux UV par des filtres UV. MÉTHODES: Dix volontaires de sexe féminin ont été traitées avec une crème solaire SPF 20 et une formulation placebo (sans filtres UV) sur la partie supérieure du centre du dos et irradiées avec une dose érythémateuse (2 MED) par un simulateur solaire. Des échantillons de peau prélevés par écouvillonnage dans quatre zones (c.-à-d., zone non exposée, zone exposée, zone traitée avec un écran solaire et zone traitée avec un placebo sur la peau exposée) ont été prélevés pour l'analyse du microbiome avant et 2 heures après l'exposition aux UV, respectivement, et traités par séquençage superficiel d'amplicon de l'ARN 16S et métagénomique shotgun. Une méthode UV in vitro a été développée pour confirmer la protection des souches bactériennes isolées par des filtres UV individuels et des combinaisons de filtres. RÉSULTATS: La diversité alpha a été affectée par des différences interindividuelles significatives et par le traitement plutôt que par l'irradiation. Le cutibacterium acnes s'est avéré être le facteur le plus abondant et confondant pour la diversité. Au niveau de l'espèce, le Lactobacillus crispatus était négativement associé au traitement par RUV et placebo, tandis qu'on observait une association positive avec le traitement par écran solaire. Le traitement par crème solaire favorisait également un réseau d'interactions avec le genre Micrococcus central. Les résultats in vitro ont montré que les filtres UV individuels et les associations de filtres avaient des effets spécifiques sur les taux de survie de L. crispatus, C. acnes, et S. epidermidis.
Conclusion: Nous avons identifié des micro-organismes et des interactions bactériennes potentiels qui étaient associés à un traitement par crème solaire SPF 20. La protection spécifique de L. crispatus en tant qu'acteur clé dans le microbiome cutané exposé aux UV et la réduction de la population de C. acnes par des filtres UV pourraient conduire à de nouveaux concepts cosmétiques de photoprotection.
Keywords: claim substantiation; clinical study; microbiology; skin microbiome; skin physiology/structure; ultraviolet radiation.
© 2023 DSM Nutritional Products AG. International Journal of Cosmetic Science published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Cosmetic Scientists and Societe Francaise de Cosmetologie.