Study on the mechanism and outcome of retinoic acid-induced skin irritation using Ex vivo porcine skin model

Abstract

레티노산 (RA)은 비타민 A의 유도체로, 시력, 세포 증식, 세포 분화, 면역 기능 및 신경 기능 등 다양한 신체 기능에 중요한 역할을 합니다. 또한, 피부 질환 치료와 피부 건강 개선을 위해 일상 생활에서도 사용됩니다. 주로 피부암, 여드름, 광손상을 치료하는 데 사용됩니다. 그러나 부작용 때문에 RA는 화장품에 직접 사용되지 않고, 대신 그 전구체인 레티놀로 대체됩니다. RA의 일반적인 부작용으로는 홍반, 발진, 건조증 및 박리 등이 있으며, 자극 접촉 피부염 (ICD)을 유발할 수 있습니다. ICD는 특히 자극물에 대한 직접 반응에 의해 발생하며, 피부 장벽 손상, 표피 세포 변화 및 염증이라는 세 가지 주요 병리 생리학적 변화를 특징으로 합니다. 본 연구는 ex vivo 돼지 귀 피부를 사용하여 RA의 자극 반응을 조사할 수 있는지 여부를 조사했습니다. RA를 고농도 단기 노출 및 저농도 반복 노출 방식으로 ex vivo 돼지 귀 피부에 처리했습니다. RA 노출 후 세포 부종 및 경표피수분손실(TEWL)이 증가했습니다. 표피 세포 증식으로 인한 표피 두께 증가가 발생하여 RA가 피부 자극을 통해 피부 장벽 기능을 손상시킨다는 것을 나타냈습니다. 표피의 다양한 층을 측정한 결과, 고농도 단기 노출과 반복 노출 간에 두께 변화 및 마커 단백질 발현이 다르게 나타났습니다. 또한, RA는 IL-8, IL-1β 및 MCP-1 수치를 증가시켰습니다. 인간 각질세포 세포주인 HaCaT에서 사이토카인 관련 신호 경로를 조사한 결과, RA는 MAPK(미토겐 활성화 단백질 키나제) 및 caspase-1을 활성화하여 염증 반응을 유도하는 것으로 나타났습니다. 결론적으로, 이 연구는 ex vivo 돼지 피부 모델이 RA에 의해 유도되는 피부의 부작용 및 분자적 사건을 효과적으로 재현함을 확인했습니다.;Retinoic acid (RA) is a derivative of vitamin A that plays a crucial role in various bodily functions, including vision, cell proliferation, cell differentiation, immune function, and neural function. Additionally, it is used in daily life for the treatment of skin diseases and the improvement of skin health. It is commonly used to treat skin cancer, acne, and photodamage. However, due to its side effects, RA is not directly used in cosmetics but is replaced by its precursor, retinol. Common side effects of RA include erythema, rash, dryness, and desquamation, and it can cause irritant contact dermatitis (ICD). ICD is particularly caused by direct reactions to irritants and is characterized by three main pathophysiological changes: skin barrier disruption, epidermal cell alterations, and inflammation. This study investigated whether ex vivo porcine ear skin could be used to investigate the irritant responses of RA. RA was treated to ex vivo porcine ear skin with schemes of a short-term high concentration exposure and repeated exposure with lower concentrations. Cell swelling, and transepidermal water loss (TEWL) increased following the exposure to RA. Epidermal thickening, which was attributable to epidermal cell proliferation occurred, indicating that RA impairs skin barrier function through skin irritation. When examining the different layers of the epidermis, the thickness changes and marker protein expression varied between high-concentration short-term and repeated exposure. Additionally, RA increased IL-8, IL-1β, and MCP-1 levels. Examination of the signaling pathways related to cytokines in HaCaT, a human keratinocyte cell line, revealed that RA activates MAPK (mitogen-activated protein kinase) and caspase-1, inducing an inflammatory response. In conclusion, this study confirmed that the ex vivo porcine skin model effectively replicates the side effects and molecular events induced by RA in the skin.