Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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v.38
no.3
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pp.263-273
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2012
Recent studies have uncovered attractive properties of para-coumaric acid (PCA) as a potential skin hywhitening agent. The purpose of the current study was to examine its UVB-shielding effects. Effects of PCA on the viability of HaCaT cells exposed to UVB were assessed in vitro in comparison with other aromatic amino acid metabolites that have similar UV absorption spectra. For in vivo test, PCA cream (1.5 %) and cream base were topically applied to the dorsal skin of SKH-1 hairless mice and the inflammatory responses due to UVB exposure were monitored by changes in skin color (erythema) and thickness (edema). The cream application-UVB exposure regimen was repeated every other day for a total of 12 sessions. When HaCaT cells were irradiated with UVB, there was a dose-dependent decline in cell viability. The cell viability decline due to UVB exposure (10 mJ $cm^{-2}$) was significantly prevented by 100 ${\mu}M$ PCA, cinnamic acid, urocanic acid, or indole acrylic acid by 39, 27, 39, or 31 %, respectively. Topical application of PCA cream onto the dorsal skin of hairless mice (10 ${\mu}g\;cm^{-2}$) attenuated the changes of color parameters, $L^*$, $a^*$, $b^*$ values, and thickness of the UVB (150 mJ $cm^{-2}$)-exposed skin by 59, 50, 58, and 53 %, respectively. The current study, together with the previous studies that demonstrated the antimelanogenic effects of PCA, suggested that PCA may prevent not only dyspigmentation but also inflammatory reactions in the UVB-exposed skin.
Background: Fraxetin (7,8-dihydroxy-6-methoxy coumarin), a coumarin derivative, has been reported to possess antioxidative, anti-inflammatory and neuroprotective effects. A number of recent observations suggest that the induction of heme oxygenase-1 (HO-1) inhibits inflammation and tumorigenesis. In the present study, we determined the effect of fraxetin on HO-1 expression in HaCaT human keratinocytes and investigated its underlying molecular mechanisms. Methods: Reverse transcriptase-PCR and Western blot analysis were performed to detect HO-1 mRNA and protein expression, respectively. Cell viability was measured by the MTS test. The induction of intracellular reactive oxygen species (ROS) by fraxetin was evaluated by 2′,7′-dichlorofluorescin diacetate staining. Results: Fraxetin upregulated mRNA and protein expression of HO-1. Incubation with fraxetin induced the localization of nuclear factor-erythroid-2-related factor-2 (Nrf2) in the nucleus and increased the antioxidant response element-reporter gene activity. Fraxetin also induced the phosphorylation of Akt and AMP-activated protein kinase $(AMPK){\alpha}$ and diminished the expression of phosphatase and tensin homolog, a negative regulator of Akt. Pharmacological inhibition of Akt and $AMPK{\alpha}$ abrogated fraxetin-induced expression of HO-1 and nuclear localization of Nrf2. Furthermore, fraxetin generated ROS in a concentration-dependent manner. Conclusions: Fraxetin induces HO-1 expression through activation of Akt/Nrf2 or $AMPK{\alpha}/Nrf2$ pathway in HaCaT cells.
Up-regulation of selected matrix metalloproteinases (MMPs) such as MMP-9 contributes to inflammatory processes during the development of various skin diseases, such as atopic dermatitis. In this study, we examined the effect of a cell-permeable superoxide dismutase (Tat-SOD) on TNF-${\alpha}$-induced MMP-9 expression in human keratinocyte cells (HaCaT). When Tat-SOD was added to the culture medium of HaCaT cells, it rapidly entered the cells in dose- and time-dependent manners. Tat-SOD decreased TNF-${\alpha}$-induced reactive oxygen species (ROS) generation. Tat-SOD also inhibited TNF-${\alpha}$-induced NF-${\kappa}B$ DNA binding activity. Treatment of HaCaT cells with Tat-SOD significantly inhibited TNF-${\alpha}$-induced mRNA and protein expression of MMP-9, as measured by RT-PCR and Western blot analysis. In addition, Tat-SOD suppressed TNF-${\alpha}$-induced gelatinolytic activity of MMP-9. Taken together, our results indicate that Tat-SOD can suppress TNF-${\alpha}$-induced MMP-9 expression via ROS-NF-${\kappa}B$-dependent mechanisms in keratinocytes, and therefore can be used as an immunomodulatory agent against inflammatory skin diseases related to oxidative stress.
Keratins, the constituents of epithelial intermediate filaments, are precisely regulated in a tissue and development specific manner. There are two types of keratin in bovine. The type I is acidic keratin and the type II is neutral/basic keratin. 1.5 kb of 5' flanking sequence of Korean cattle Keratin IV gene, type II keratin (59 kDa), was cloned and sequenced. A symmetrical motif AApuCCAAA are located in a defined region upstream of the TATA box. Proximal SP1, AP1, E-box and CACC elements as the major determinants of transcription are identified. When it was compared to the bovine sequence from -600 bp to ATG upstream, the homology was 97% in nucleotide sequence. Several A and T sequences, located in the promoter region, are deleted in the Korean cattle. An expression vector consisted of Korean cattle Keratin IV gene promoter/SV40 large T antigen was transfected to HaCaT cell (Epithelial keratinocyte). The transformed HaCaT cells showed active proliferation when treated with PDGF (Platelet-derived growth factor) in 0.3% soft agar compared to control cells. These results indicate that Korean cattle Keratin IVgene promoter can be used as a promoter for transfection into epithelial cell.
Toxoplasma gondii is an obligate intracellular protozoan parasite, which invades a wide range of hosts including humans. The exact mechanisms involved in its invasion are not fully understood. This study focused on the roles of $Ca^{2+}$ in host cell invasion and in T. gondii replication. We examined the invasion and replication of T. gondii pretreated with several calcium modulators, the conoid extrusion of tachyzoites. Calmodulin localization in T. gondii were observed using the immunogold method, and $Ca^{2+}$ levels in tachyzoites by confocal microscopy. In light microscopic observation, tachyzoites co-treated with A23187 and EGTA showed that host cell invasion and intracellular replication were decreased. The invasion of tachyzoites was slightly inhibited by the $Ca^{2+}$ channel blockers, bepridil and verapamil, and by the calmodulin antagonist, calmidazolium. We observed that calcium saline containing A23187 induced the extrusion of tachyzoite conoid. By immunoelectron microscopy, gold particles bound to anti-calmodulin or anti-actin mAb, were found to be localized on the anterior portion of tachyzoites. Remarkably reduced intracellular $Ca^{2+}$ was observed in tachyzoites treated with BAPTA/AM by confocal microscopy. These results suggest that host cell invasion and the intracellular replication of T. gondii tachyzoites are inhibited by the calcium ionophore, A23187, and by the extracellular calcium chelator, EGTA.
Ceramium boydenii belongs to euphorbia humitusa of red algae, and is distributed along the coast of Jeju island. This study was conducted to examine the anti-inflammatory effect and action mechanism of C. boydenii in the human keratinocyte cell line HaCaT. The 80% EtOH extract of C. boydenii inhibits the production of MDC (macrophage derived chemokine), an inflammatory chemokine, induced by IFN-${\gamma}$ and TNF-${\alpha}$ in a concentration dependent manner. It also suppressed the phosphorylation and nuclear translocation of STAT1, a key transcription factor in IFN-${\gamma}$ and TNF-${\alpha}$ signaling pathway, at the effective concentrations. These results suggest that C. boydenii demonstrates the anti-inflammatory activity via the suppression of STAT1 activation and has the significant value as an anti-inflammatory source.
2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-$\rho$-dioxin(TCDD) is a ubiquitous, persistent environmental contaminant and the most powerful carcinogen categorized by IARC. Although the mechanism of carcinogenesis by TCDD is poorly understood, several studies have shown that the skin is one of target organs far TCDD. In this study, we investigated the neoplastic transformation of human keratinocyte-derived cell line, HaCaT, by chemical transformation method using N-methyl-N'-nitro-N-nitrorsoguanidine(MNNG) and TCDD. We found that subsequent exposure to TCDD for 3 weeks after initial exposure to MNNG markedly induced transformed cells. It was suggested that TCDD can act as a potent promoter in HaCaT cells. Furthermore, these transformed cells showed morphological alternations in soft agar and increased telomerase activity. Therefore, the TCDD treatment of HaCaT cells by initiated with MNNG could promote neoplastic transformation without stimulation by exogenous growth factors. As a result, TCDD had a strong potency as a promoter in nontumorigenic immortalized human epidermal keratinocytes.
We investigated the anti-inflammatory activities of unripe fruit of Citrus grandis Osbeck growing at Jeju Island, through the evaluation of their inhibitory effect on the production of inflammatory markers (IL-6, iNOS, COX, TARC and MDC) in RAW264.7 murine macrophage cells and HaCaT human keratinocyte cells. Among the sequential solvent fractions obtained from crude extract, hexane and chloroform $(CHCI_3)$ fractions showed potential inhibitory activity on the mRNA expressions of IL-6, iNOS and COX-2 at the concentration of $100\;{\mu}g/ml$ in RAW264.7 cells. Also, EtOAc fraction showed inhibitory activity on the thymus and activation-regulated chemokine (TARC)/CCL17 and macrophage-derived chemokine (MDC)/CCL22 at the concentration of $50\;{\mu}g/ml$ in HaCaT cells. These results suggest that the unripe fruit of C. grandis may have anti-inflammatory activity through the suppression of inflammatory markers (IL-6, iNOS, COX, TARC and MDC).
Atopic dermatitis refers to a chronic, recurrent, skin condition, typically typified by itching, inflamed skin. It precedes other allergic diseases, such as asthma, food allergies, and allergic rhinitis, and is usually accompanied by various other immune disorders and secondary symptoms. In this study, we discovered that when treating TNF-${\alpha}$ and IFN-${\gamma}$-stimulated HaCaT cells with various concentrations of Picea wilsonii Mast (PwM) extracts, the cell viability was excellent. In addition, we measured the inflammatory cytokines associated with atopic dermatitis, including IL-6, IL-8, IL-13, and MCP-1. The production of IL-6, IL-13, and MCP-1 decreased in the presence of PwM extracts, whereas there was no significant difference in the production of IL-8. Further studies are necessary to develop an effective cure for atopic dermatitis and inflammation using foreign plant extracts, and PwM efficacy should be determined with an in-depth, objective verification process using protein and mechanism analysis.
Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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v.43
no.4
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pp.329-335
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2017
We have studied on the keratinocytes differentiation and skin barrier function using Adenophorae radix (A. radix) root extract, which was known to contain triterpenoid, saponin and starch. A. radix root extracts showed the $PPAR{\alpha}$ expression level of Wy-14,643 $0.5-1.0{\mu}M$ in CV-1 cells. The cornified envelop formation (CE) of human keratinocyte cell line (HaCaT) and normal human keratinocyte (NHK) showed a statistically significant increased compared to the control. When HaCaT cells were treated with A. radix root extract, transglutaminase (TGase-1) was significantly increased. As a result of clinical study of the simple cosmetic formulation containing A. radix root extract for about 2 weeks, TEWL values were significantly decreased and water contents were increased. The ceramides, which were obtained from the inner forearm, were also significantly increased statistically. We suggest that the A. radix root extract can be used as a preventive and therapeutic agent for skin diseases such as dry skin and atopy.
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