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Trends in stratum corneum research and the management of dry skin conditions

Authors


Dr A. V. Rawlings, AVR Consulting Ltd, 26 Shavington Way, Kingsmead, Northwich, Cheshire CW9 8FH, UK. Tel: +44 1606354535; e-mail: TonyRawlings@aol.com

Synopsis

The structure, composition, formation and function of the stratum corneum have been the subject of intense research over the last few decades. As has become apparent, stratum corneum barrier function is not only dependent on one single component but also on its total architecture. Recent developments in understanding lipid composition have led to a new ceramide nomenclature system, a new proposal for a molecular model of the interactions between ceramides, cholesterol and fatty acids, and the demonstration of the presence of crystalline orthorhombic and gel hexagonal lipid phases in the stratum corneum. Linoleate-containing ceramide one, now known as CER EOS, have been shown to be essential for the formation of the 13 nm long periodicity phase (LPP) observed by electron microscopy and X-ray diffraction studies, whereas long-chain fatty acids are important for the formation of the crystalline lipid phases essential for barrier function. The role of the corneocyte envelope, its constituent proteins and its transglutaminase-mediated maturation processes have been shown to be essential for good skin condition. Several proteases may have a role in corneodesmolysis, particularly serine and cathepsin-like enzymes. Novel filaggrin polymorphisms have been identified that may be involved in the expression of a dry skin phenotype. Disturbances in lipid packing states, reduction in ceramide levels (particularly the phytosphingosine-containing ceramides), reductions in the levels of long-chain fatty acids and loss of the LPP largely account for the perturbations in lipid structure that occur in dry skin. The reduced corneodesmolysis that occurs in this xerotic skin disorder is now well accepted and is caused by reductions in the levels and activities of stratum corneum proteases together with elevated levels of corneodesmosomal glycoproteins in the superficial layers of the stratum corneum. Additionally, increased levels of fragile corneocytes are associated with reduced transglutaminase activity and corneocyte envelope cross-linking events. However, in comparison with the advances in our understanding of the textural changes that occur in dry skin, the somatosensory changes are poorly understood and the itching associated with dry skin is still an under-researched area. The unique biosensor role of the stratum corneum essential for a competent natural moisturizing barrier may also have a role to play in the action of anti-ageing technologies by controlling the expression and secretion of epidermal cytokines and growth factors. Technologies to treat the surface textural skin problems, enhance the differentiation process, particularly lipid biosynthesis, and to control the somatosensory problems in dry skin have received much attention in the last decade. This paper will review the state of the art of stratum corneum biology and the trends in the management of dry skin.

Résumé

Les structure, composition, formation et fonction du stratum corneum ont été, ces dernières décennies, l'objet d'intenses recherches. Il est ainsi devenu évident que la fonction barrière du stratum corneum ne dépend pas d'un composant unique mais de son architecture entière. Des travaux récents portant sur la compréhension de la composition des lipides ont conduit à une nouvelle nomenclature de la classe des céramides, une nouvelle proposition d'un modèle moléculaire des interactions entre ces derniers, le cholestérol et les acides gras, ainsi que la démonstration de la présence de phases lipidiques cristallines orthorhombiques et de gel hexagonal au sein du stratum corneum. Un céramide à chaîne linoléique, référencé maintenant comme le CER EOS, a été montré responsable de la périodicité de phase de 13 nm (LPP) observée en Microscopie électronique et en diffraction par rayons X, tandis que les acides gras à longues chaînes sont montrés importants dans la formation des phases lipidiques cristallines, essentielles dans l'établissement de la fonction barrière.

Le rôle de l'enveloppe cornéocytaire, ses constituants protéiques et ses processus de maturation assurés par la transglutaminase, ont été montrés éléments essentiels d'un bon état cutané. Plusieurs protéases peuvent jouer un rôle dans la lyse des cornéodesmosomes, en particulier des enzymes à sérine et d'activité type cathepsine. De nouveaux polymorphismes de filaggrine ont été identifiés, pouvant être impliqués dans l'expression des phénotypes de peau sèche. Des perturbations dans les états d'agencements lipidiques, une réduction des taux de céramides (en particulier ceux à base de phytosphingosine), des chutes du taux d'acides gras à longues chaînes et une perte de la LPP, rendent grandement compte des perturbations de la structure lipidique rencontrées dans l'état de peau sèche. La lyse réduite des cornéodesmosomes observée dans l'état xérotique est aujourd'hui un fait accepté et est dûà des chutes des taux et activités des protéases du stratum corneum, et à des niveaux élevés des glycoprotéines des cornéodesmosomes des couches superficielles du stratum corneum.

De plus, des niveaux élevés de cornéocytes fragiles sont associés à une chute de l'activité de la transglutaminase et des mécanismes de réticulations de l'enveloppe cornéocytaire.

Cependant, comparées au progrès effectué dans la connaissance des modifications organizationnelles associées à la peau sèche, les modifications somato-sensorielles restent peu appréhendées et la démangeaison associée à celle ci est un thème de recherche quasiment ignoré. Le rôle privilégié de bio-capteur du stratum corneum, essentiel à une barrière compétente et naturellement hydratée, peut aussi jouer un rôle dans l'action des technologies antivieillissement en contrôlant l'expression et la sécrétion des cytokines et des facteurs de croissance. Les technologies utilisées à des fins de traitement des problèmes de texture cutanée, l'amélioration du processus de différentiation, particulièrement dans la biosynthèse lipidique, et le contrôle des problèmes somato-sensoriels dans la peau sèche, ont été particulièrement étudiés durant cette dernière décennie.

Cet article vise donc à décrire l'état de l'art actuel de la biologie du stratum corneum ainsi que les tendances dans le traitement de la peau sèche.

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