Objective: The human epidermis is formed by the proliferation and differentiation of keratinocytes adjacent to the basement membrane. The outermost layer, the stratum corneum, is equipped with a barrier function that prevents water evaporation, and intercellular lipids play an important role in this barrier function. When the barrier is functioning normally, evaporation is prevented; however, when barrier function is impaired, moisture evaporates, resulting in dry and rough skin. Therefore, maintenance of normal barrier function is critical for maintaining normal skin function. Peroxisome proliferator-activated receptor α (PPARα) is mainly not only involved in lipid metabolism in the liver but is also expressed in the epidermis and is involved in inducing keratinocyte differentiation, promoting lipid production, maintaining barrier function and suppressing skin inflammation. Hence, compounds that activate PPARα are expected to control skin function. Therefore, we identified PPARα activators from among extracts of natural resources that have been approved for use in humans and analysed the effects of these extracts on skin function.
Methods: First, extracts of 474 natural resources were screened using a PPARα activator screening cell line independently constructed in our laboratory. Next, reporter assays were performed using the Gal4-chimera system to evaluate whether these extracts act as ligands for PPARα. We then analysed their effect on primary normal human epidermal keratinocyte cells by using real-time RT-PCR. Finally, we evaluated PPARα activation effect by the combination of these extracts.
Results: We identified 36 extracts having the effect of activating PPARα. In particular, #419, a Typha angustifolia spike extract, showed concentration-dependent transcriptional activation through PPARα-LBD and was considered to be likely to contain a compound that is a ligand of PPARα. #419 increased the expression of PPARα target genes and genes related to skin function in primary cultured human epidermal keratinocytes. Finally, the use of #419 in combination with nine extracts increased PPAR activity more than twice as much as #419 alone treatment.
Conclusions: These results showed that the reporter cell line could be useful for discovering extracts of natural resources and that the identified Typha angustifolia spike extract could be used in cosmetics that activate PPARα, which expected to improve skin function.
Objectif: L’épiderme humain se forme grâce à la prolifération et à la différenciation des kératinocytes adjacents à la membrane basale. La couche externe, dite « couche cornée », possède une fonction barrière qui empêche l’évaporation de l’eau, dans laquelle les lipides intercellulaires jouent un rôle important. Lorsque la barrière fonctionne normalement, l’évaporation est évitée ; mais lorsqu’elle est altérée, l’évaporation a lieu et la peau, privée d’hydratation, devient sèche et rêche. Par conséquent, il est capital de maintenir cette fonction barrière normale pour que la peau conserve son fonctionnement normal. Le récepteur alpha activé par proliférateurs de peroxysomes (PPARα) intervient surtout non seulement dans le métabolisme lipidique du foie, mais également dans l’épiderme ; il joue en effet un rôle dans l’induction de la différenciation des kératinocytes, la promotion de la production lipidique, le maintien de la fonction barrière et la suppression de l’inflammation de l’épiderme. Par conséquent, les activateurs du PPAR-α devraient être déterminants pour une bonne fonction cutanée. Nous avons donc identifié des activateurs du PPAR-α parmi des extraits de ressources naturelles dont l’utilisation chez l’homme est approuvée, et nous avons analysé les effets de ces extraits sur la fonction cutanée. MÉTHODES: Tout d’abord, des extraits de 474 ressources naturelles ont été sélectionnés à l’aide d’une lignée cellulaire de détection des activateurs du PPAR-α, construite indépendamment dans notre laboratoire. Ensuite, des tests de gènes rapporteurs ont été effectués à l’aide du système Gal4-chimera pour voir si ces extraits jouaient le rôle de ligands pour le PPAR-α. Nous avons ensuite analysé leur effet sur les cellules kératinocytaires épidermiques humaines normales primaires par RT-PCR en temps réel. Enfin, nous avons évalué l’effet d’activation du PPAR-α par l’association de ces extraits. RÉSULTATS: Nous avons identifié 36 extraits ayant pour effet d’activer le PPAR-α. En particulier, le n° 419, un extrait d’épi de Typha angustifolia, a montré une activation transcriptionnelle dépendante de la concentration par le PPAR-α-LBD et a été considéré comme susceptible de contenir un composé qui est un ligand du PPAR-α. Le n° 419 a augmenté l’expression des gènes cibles du PPAR-α et des gènes liés au fonctionnement de la peau dans les kératinocytes épidermiques humains primaires mis en culture. Enfin, l’utilisation du n° 419 en association avec neuf extraits a augmenté de plus du double l’activité du PPAR par rapport au traitement par le n° 419 seul.
Conclusions: Ces résultats ont montré que la lignée cellulaire rapporteuse pourrait être utile pour découvrir des extraits de ressources naturelles et que l’extrait d’épi de Typha angustifolia identifié pourrait être utilisé dans des cosmétiques qui activent le PPAR-α, ce qui devrait améliorer la fonction cutanée.
Keywords: Typha angustifolia; PPARα; cosmetic materials; genetic analysis; keratinocyte; skin barrier; skin physiology.
© 2022 The Authors. International Journal of Cosmetic Science published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Cosmetic Scientists and Societe Francaise de Cosmetologie.