Activation of fibroblast metabolism in a dermal and skin equivalent model: a screening test for activity of peptides
Authors: FREI V. , PERRIER E. , ORLY I. , HUC A. , AUGUSTIN C. , DAMOUR O. 
Published: March 2003

Synopsis

Skin firmness, elasticity and tone are gradually lost with age. These changes originate in the dermis and correspond to a decrease in the ability of cells, particularly the fibroblasts, to regenerate the molecules which make up the extracellular matrix. Skin ageing is also characterized by a reduction of the epidermal thickness and by a flattening of the basal membrane. The recent development of two 3‐dimensional culture systems, in which the cells develop within a porous structure reproducing the extracellular matrix of the human dermis, is a way of reproducing in vivo conditions and demonstrating the biological effects of anti‐ageing compounds. The dermal equivalent model used in this study is composed of a dermal matrix made of collagen–chitosan–glycosaminoglycans populated by normal human fibroblasts which synthesized their own extracellular matrix. A skin equivalent model is obtained by the cell culture of normal human keratinocytes onto a dermal equivalent elevated at the air–liquid interface. Such models were used to prove anti‐ageing activity of promising compounds. Cosmetic Science has used many protein hydrolysates in order to fight skin ageing, but up to now, these natural peptides were poorly studied, and their efficacy poorly demonstrated. Eight protein hydrolysates were screened in a proliferation study in monolayered cultures giving two selected polypeptides. A soya derived peptide was used for an efficiency study in 3‐dimensional models. In the dermal equivalent model, this peptide increased fibroblast proliferation by 40% and led to a stimulation of collagen formation (165%) and elastin (116%) synthesis. The effect of this soya peptide on glycosaminoglycan synthesis was also significant, with increases of 36% for chondroitin‐4‐sulfate and 68% for hyaluronic acid. These results were confirmed using a skin equivalent model. In this model, the soya peptide increased the thickness of the epidermis.

La fermeté, l'élasticité et le tonus de la peau diminuent progressivement avec l'âge. Ces transformations visibles ont leur origine dans le derme et correspondent à une diminution du renouvellement, par les fibroblastes, des molécules qui composent la matrice extracellulaire. Le vieillissement se manifeste également par une diminution de l'épaisseur de l'épiderme ainsi que par un affaissement de la membrane basale. Le développement récent des systèmes de culture tridimensionnels, dans lesquels les cellules se développent à l'intérieur d'une structure poreuse reproduisant la matrice extracellulaire du derme humain, est un moyen de mimer les conditions naturelles et de démontrer les effets biologiques des actifs anti‐âge. Le modèle de derme équivalent utilisé ici est composé d'un substrat dermique collagène–chitosane–glycosaminoglycannes au sein duquel se développent des fibroblastes humains normaux, néosynthétisant leur matrice extracellulaire. Le modèle de peau reconstruite est obtenu en cultivant des kératinocytes sur un derme équivalent élevéà l'interface air–liquide. Ces deux modèles ont été utilisés pour prouver l'efficacité anti‐âge d'actifs prometteurs. En effet, la cosmétique utilise de nombreux hydrolysats protéiques pour lutter contre le vieillissement de la peau, mais jusqu'à présent, ces peptides naturels étaient peu étudiés et leur efficacité rarement démontrée. Huit hydrolysats protéiques ont étéévalués dans un test de prolifération en monocouche et deux actifs prometteurs ont été sélectionnés. L'efficacité de l'un de ces actifs, dérivé du soja, a ensuite étéévaluée en modèles tridimensionnels. Dans le modèle de derme équivalent, ce peptide augmente la prolifération fibroblastique de 40%, stimule la synthèse des collagènes et d'élastine respectivement de 65% et 16% mais également celle des glycosaminoglycannes, respectivement 36% pour les chondroitines sulfate et 68% pour l'acide hyaluronique. Ces résultats ont été confirmés dans le modèle de peau reconstruite oò le peptide de soja accroît également l'épaisseur de l'épiderme. © Rapid Science Ltd. 1998