Objective: Dry skin occurs in the winter season when the relative humidity is low; however, the mechanism by which low humidity induces dry skin is not fully understood. To develop measures against dry skin in winter, understanding early changes in the skin upon exposure to low humidity is essential. This study employed a reconstructed human epidermal model (RHEM) to understand these changes.
Methods: The stratum corneum (SC) of RHEM was exposed to low-humidity air for 1 h, and trans-epidermal water loss (TEWL) and the penetration rate of lucifer yellow (LY) were measured. mRNA level expression of each target protein and the amounts of ceramides in RHEM were quantified using real-time PCR and LC-EIS/MS/MS, respectively. Protein localization in RHEM was visualized using immunostaining.
Results: Upon exposure to low humidity for 1 h, TEWL and LY penetration in the SC of RHEM were elevated. Even though there was no change in the amount of ceramides, the expression of cornified cell envelope (CCE) component proteins such as filaggrin (FLG) and loricrin (LOR) decreased. Furthermore, free SH and SS crosslink in SC of RHEM exposed to low humidity was decreased, and the SC became less hydrophobic. In tight junctions that contribute to barrier function, cloudin1 (CLDN1) and ZO-1 decreased upon exposure to low humidity.
Conclusion: Low humidity induces immature differentiation of the skin at an early stage characterized by corneocytes with CCE in fragile structures and reduced expression of tight junction proteins. Thus, it can be inferred that repeated exposure to dry air results in the repetition of these initial reactions, ultimately resulting in dry skin.
Objectif: La peau sèche se manifeste en hiver lorsque l’humidité relative est basse; cependant, le mécanisme par lequel une faible humidité provoque la sécheresse cutanée n’est pas encore complètement élucidé. Pour développer des mesures contre la sécheresse cutanée hivernale, il est essentiel de comprendre les changements précoces de la peau lors d’une exposition à une faible humidité. Cette étude a utilisé un modèle épidermique humain reconstruit (MEHR) pour analyser ces modifications. MÉTHODES: Le stratum corneum (SC) MEHR a été exposé à un air à faible humidité pendant 1 heure. La perte en eau trans‐épidermique (PETE) et le taux de pénétration du lucifer yellow (LY) ont été mesurés. L’expression de l’ARNm de chaque protéine cible ainsi que la quantité de céramides dans le MEHR ont été quantifiées en temps réel par PCR et LC‐EIS/MS/MS, respectivement. La localisation des protéines dans le RHEM a été visualisée par immunomarquage. RÉSULTATS: Après 1 heure d’exposition à une faible humidité, la PETE et la pénétration du LY dans le SC du MEHR ont augmenté. Bien qu’aucun changement n’ait été constaté dans la quantité de céramides, l’expression des protéines constitutives de l’enveloppe des cellules cornifiées (ECC), telles que la filaggrine (FLG) et la loricrine (LOR), a diminué. De plus, la quantité de thiols libres (SH) et de liaisons disulfure (SS) dans le SC du MEHR exposé à une faible humidité a diminué, rendant le SC moins hydrophobe. Au niveau des jonctions serrées, qui participent à la fonction de barrière, la claudine 1 (CLDN1) et la protéine ZO‐1 ont vu leur expression diminuer après exposition à une faible humidité.
Conclusion: Une faible humidité induit une différenciation épidermique immature à un stade précoce, caractérisée par des cornéocytes dont la ECC est fragilisée et par une expression réduite des protéines des jonctions serrées. Il peut donc être déduit que des expositions répétées à un air sec reproduisent ces réactions initiales, menant finalement à une peau sèche.
Keywords: Intercellular lipids; cell culture; dry skin; low humidity; skin barrier; skin physiology.
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