Objective: In vitro assays were designed to examine the release of active Caspase-1 (ACasp-1) from NLRP inflammasome-activated Normal Human Epidermal Keratinocytes (NHEK) employing a bioluminescent assay specific for measuring inflammasome-induced ACasp-1 expression.
Methods: Four anticipated exogenous activators of the NLRP inflammasome including: UVB, ATP, Nigericin and Urban Dust were examined. Follow-up studies examined the influence of extracellular application of three different natural blends of known anti-inflammatories, one a polysaccharide blend and the other two antioxidant blends, one oil-soluble the other water-soluble, to examine ACasp-1 inhibition. Clinical work using the same blend of polysaccharides employed at 3% in a moisturizing formulation was examined for skin barrier recovery, measured with TEWL over a 60-h time frame after tape stripping on 10 individuals, and extended moisturization, measured using corneometer conductance after a single product application out through a 48-h regression on 10 individuals.
Results: In vitro results indicated that two exogenous activators, 60 mJ cm-2 UVB and 5 mM ATP, worked to upregulate expression of ACasp-1 within a 20-h timeframe. Additional studies were conducted to examine the influence of three extracellularly applied active ingredient blends. A blend of polysaccharides demonstrated potential to inhibit ACasp-1 expression in both UVB- and ATP-activated skin cells. Oil-soluble and water-soluble antioxidant blends inhibited ACasp-1 expression in UVB-activated keratinocytes but not ATP-activated keratinocytes. Barrier disruption studies indicated that 3% of the polysaccharide blend accelerated barrier recovery in a 60-h time frame as measured by TEWL. Skin hydration studies showed an ability for the polysaccharide blend to show significant improvements in skin hydration out to 48 h after a single application vs. a moisturizing placebo.
Conclusions: The role of the skin's innate immune response, controlled by NLRP inflammasomes, is beginning to be linked to numerous skin conditions including inflammaging. In this work, it was found that: (i) an in vitro assay could activate NHEKs to express NLRP inflammasome-induced ACasp-1 expression, (ii) Ingredient blends inhibited UVB and ATP-induced NLRP inflammasome-induced ACasp-1 expression, and (iii) skin barrier disruption improvements and extended skin hydration could be achieved with 3% of the polysaccharide blend.
OBJECTIF: des dosages in vitro ont été conçus afin d'examiner la libération de caspase-1 (ACasp-1) active, à partir de kératinocytes épidermiques humains normaux (Normal Human Epidermal Keratinocytes, NHEK) activés via l'inflammasome NLRP, en utilisant un dosage par bioluminescence spécifique mesurant l'expression de l’ACasp-1 induite par l'inflammasome. MÉTHODES: quatre activateurs exogènes présumés de l'inflammasome NLRP : UVB, ATP, nigéricine et poussière urbaine, ont été examinés. Des études de suivi ont examiné l'influence de l'application extracellulaire de trois différents mélanges naturels d'anti-inflammatoires connus, l'un étant un mélange de polysaccharides et les deux autres des mélanges d'antioxydants, l'un soluble dans l'huile et l'autre dans l'eau, pour analyser l'inhibition de l’ACasp-1. Une étude clinique utilisant le même mélange de polysaccharides à 3 % dans une formulation hydratante, a analysé la récupération de la barrière cutanée, mesurée par la perte d'eau transépidermique (Trans Epidermal Water Loss, TEWL) sur une période de 60 h après prélèvement au moyen de ruban adhésif sur 10 personnes, ainsi que l’étendue de l'hydratation, par la mesure de la conductance à l'aide d'un cornéomètre après une seule application du produit au moyen d'une régression de 48 h, sur 10 personnes également. RÉSULTATS: les résultats in vitro ont indiqué que deux des activateurs exogènes, les UVB à 60 mJ/cm−2 et l’ATP à 5 mM, régulaient positivement l'expression de l’ACasp-1 sur une période de 20 h. D'autres études ont été menées pour examiner l'influence de trois mélanges de principes actifs appliqués de manière extracellulaire. Un mélange de polysaccharides a démontré un potentiel d'inhibition de l'expression de l’ACasp 1 dans les cellules cutanées activées par les UVB et par l’ATP. Les mélanges antioxydants solubles dans l'huile et dans l'eau ont inhibé l'expression de l’ACasp-1 dans les kératinocytes activés par les UVB mais pas dans les kératinocytes activés par l’ATP. Les études sur la perturbation de la barrière cutanée ont indiqué que le mélange de polysaccharide à 3 % accélérait la récupération de la barrière cutanée, dans un délai de 60 h telle que mesurée par le TEWL. Des études sur l'hydratation de la peau ont mis en évidence la capacité du mélange de polysaccharides à améliorer de manière significative l'hydratation de la peau jusqu’à 48 h après une seule application par rapport à un placebo de produit hydratant. CONCLUSIONS: le rôle de la réponse immunitaire innée de la peau, qui est contrôlée par les inflammasomes NLRP, commence à être associé à de nombreuses pathologies cutanées dont le phénomène inflammatoire. Il a été constaté, dans ce travail, que: (i) un dosage in vitro pouvait activer les NHEK permettant l'expression de l’ACasp-1 induite par l'inflammasome NLRP, (ii) les mélanges d'ingrédients inhibaient l'expression de l’ACasp-1 induite par les UVB et l’ATP via l'inflammasome NLRP, et (iii) des améliorations de la perturbation de la barrière cutanée ainsi qu'une hydratation prolongée de la peau pouvaient être obtenues avec un mélange de polysaccharides à 3%.
Keywords: Caspase-1; NLRP inflammasomes; claim substantiation; inflammaging; inflammation; skin barrier.
© 2019 Society of Cosmetic Scientists and the Société Française de Cosmétologie.