Enhanced retinoid response by a combination of the vitamin A ester retinyl propionate with niacinamide and a flavonoid containing Ceratonia siliqua extract in retinoid responsive in vitro models.

OBJECTIVES: Retinoids have been used for decades as efficacious topical agents to treat photoaged skin. The purpose of our present research is to evaluate whether the activity of the vitamin A ester retinyl propionate (RP) can be enhanced by niacinamide (Nam) and a flavonoid containing Ceratonia siliqua (CS) fruit extract in retinoid responsive in vitro models. METHODS: Retinyl propionate was tested alone and in combination with Nam and CS in an RARα reporter cell line for promoter activation and compared to trans-retinoic acid (tRA) activation. These treatments were also tested in keratinocytes for gene expression profiling by qPCR using a panel of 40 retinoid responsive genes. RESULTS: tRA or RP elicited RARα reporter activation in a dose-dependent manner. The combination of 0.5 µM or 2 µM RP with 10 mM Nam had a 56% and 95% signal increase compared to RP, respectively. The addition of 1% CS to 0.5 µM or 2 µM RP with 10 mM Nam elicited a further increase of 114% and 156%, respectively, over RP and Nam combinations. All retinoids elicited an increase in expression of 40 retinoid sensitive genes over control levels. Of the 40 genes, 27 were enhanced by either 0.1 µM RP or 0.5 µM RP with 10 mM Nam and 1% CS. Nam or CS had very modest activity in both models. CONCLUSION: The combination of RP with Nam and CS showed a higher retinoid response than RP in two separate retinoid responsive in vitro models. We hypothesize Nam and CS enhances RP activity by modulating metabolism to tRA via increasing NAD+ pools and inhibiting reduction of retinal (RAL) back to retinol, respectively. The findings provide evidence that this combination may have enhanced efficacy for treating the appearance of photoaged skin.

OBJECTIFS: Les rétinoïdes sont utilisés depuis des décennies comme agents topiques efficaces pour traiter la peau photo-âgée. Le but de notre recherche actuelle est d'évaluer si l'activité du propionate rétinyl ester de vitamine A (RP) peut être augmentée par le niacinamide (Nam) et un flavonoïde contenant un extrait de fruit de Ceratonia Siliqua (CS) dans les modèles in vitro sensibles aux rétinoïdes. MÉTHODES: RP a été testé seul et en combinaison avec Nam et CS dans une ligne de cellule rapporteur de RARα pour l'activation du promoteur et par rapport à l'activation de l'acide transrétinoïque(tRA). Ces traitements ont également été testés dans les kératinocytes pour le profilage d'expression génique par qPCR à l'aide d'un panel de 40 gènes rétinoïdes sensibles. RÉSULTATS: tRA ou RP ont provoqué l'activation du promoteur RARα d'une manière dépendante de la dose. La combinaison de 0,5 µM ou 2 µM de RP avec 10 mM de Nam a permis une augmentation respectivement de 56% et 95% du signal par rapport à RP. L'ajout de 1 % de CS à 0,5 µM ou 2 µM de RP avec 10 mM de Nam a permis une nouvelle augmentation de 114 % et 156 %, respectivement, qu'avec la combinaison RP et Nam. Tous les rétinoïdes ont provoqué une augmentation de l'expression de 40 gènes sensibles aux rétinoïdes sur les niveaux de contrôle. Sur les 40 gènes, 27 ont été améliorés soit par 0,1 µM de RP ou 0.5 µM de RP avec 10 mM de Nam et 1% de CS. Nam ou CS avaient une activité très modeste dans les deux modèles. CONCLUSION: La combinaison de RP avec Nam et CS a montré une réponse rétinoïde plus élevée que RP dans deux modèles in vitro séparés sensibles aux rétinoïdes. Nous émettons l'hypothèse que Nam et CS améliorent l'activité RP en modulant le métabolisme de tRA par l'augmentation des groupement NAD+ et en inhibant la réduction du rétinal (RAL) en rétinol, respectivement. Les résultats fournissent la preuve que cette combinaison peut améliorer l'efficacité du traitement de l'aspect de la peau photo-âgée.

Optimized low pH formulation of niacinamide enhances induction of autophagy marker ATG5 gene expression and protein levels in human epidermal keratinocytes.

BACKGROUND: Macromolecules in skin cells are damaged when exposed to environmental stressors, leading to disrupted cellular function and homeostasis. While epidermal turnover can eliminate some of this damage, autophagy can rapidly remove these defective components. Niacinamide (Nam) is known to induce autophagy and optimizing formulations to maximize this response could provide improved homeostasis in stressed skin. OBJECTIVE: To determine (i) whether Nam can induce autophagy related 5 (ATG5), an autophagy marker, in human keratinocytes and (ii) whether optimized low pH Nam formulations can enhance the response in 3D skin models. METHODS: Human keratinocytes treated with Nam were evaluated for autophagosome accumulation and induction of ATG5 by gene expression, immunoblotting and immune-fluorescence microscopy. 3D skin equivalents were topically treated with Nam formulations at pH 5.8 and 3.8. Gene expression profiling and immunoblot analysis of ATG5 were performed. RESULTS: Nam treatment of keratinocytes led to an accumulation of autophagosomes with a maximal signal at 48 h. Gene expression of ATG5 was induced by Nam, and immunoblots stained for ATG5 showed a significant increase after 6 h of treatment. Gene expression profiling of 3D epidermal skin equivalents treated with Nam at pH 3.8 showed stronger induction of autophagy-related genes, including ATG5, compared with pH 5.8 formulas. Enrichment for gene ontology terms on autophagy showed an increased linkage with Nam formulas at pH 3.8. CONCLUSIONS: We found that Nam induces autophagosome accumulation and ATG5 levels in keratinocytes. We also discovered that a Nam formulation at pH 3.8 can further increase levels of ATG5 in 3D skin models when compared to Nam at pH 5.8. These data support that Nam can induce autophagy in keratinocytes and formulations at pH 3.8 can enhance the impact. We hypothesize that optimized formulations at pH 3.8 can improve skin ageing appearance via autophagy induction.