Carbon dioxide ameliorates reduced desquamation in dry scaly skin via protease activation

Scaling, a phenomenon showing an abnormal detachment of the stratum corneum (SC) owing to desquamation dysfunction, is commonly observed in various skin diseases or xerotic skin due to ageing and low humidity. Therefore, it is considered that ameliorating the disturbed desquamatory process of the SC leads to improvement in scaling. Carbon dioxide (CO2 ) is known to be good for some skin diseases; however, the effect of CO2 on scaling and its mechanism are not sufficiently clear. We aimed to elucidate the effect of transepidermal application of CO2 on scaling and its mechanism of action.Twenty healthy men with mild scaling on the cheeks were recruited for a double-blind, placebo-controlled, split-face study. They applied the formulation containing CO2 twice daily for 1 week. After the study, the SC was collected by tape stripping to analyse desquamatory protease activities and degradation of extracellular corneodesmosomes. Furthermore, the contribution of pH to proteolysis of the corneodesmosome by CO2 was evaluated using three-dimensional (3D) cultured epidermal models.The spectroscopic absorbance of tape strips, used as scaling indicators, was decreased, concomitantly with the amelioration of incomplete degradation of desmoglein-1, one of the main corneodesmosomal proteins, and activation of trypsin-like protease in the SC by transepidermal application of CO2 . Experiments using 3D cultured epidermis showed that pH in the epidermal tissue was lowered by CO2 , whereas a pH change was not observed with the application of the formulation containing hydrochloric acid, which was added to equalize the pH to that of the CO2 formulation.The transcutaneous application of CO2 ameliorates reduced desquamatory process in xerotic skin, with concomitant mild acidification of the SC, thereby leading to improvement in scaling. Thus, CO2 may have an advantage of efficiently and safely counteracting scaling of various skin disorders.La desquamation, phénomène caractérisé par un détachement anormal de la couche cornée (CC) dû à un dysfonctionnement de l’épiderme, est fréquemment observée dans diverses maladies de la peau ou en cas de xérose résultant du vieillissement et de la faible humidité. Par conséquent, il est considéré que le soulagement du trouble à l’origine du processus desquamant de la CC réduit la desquamation. Le dioxyde de carbone (CO2) est réputé bénéfique pour certaines maladies de la peau. Cependant, l’effet du CO2 sur la desquamation et son mécanisme ne sont pas suffisamment clairs. Nous avons cherché à élucider l’effet de l’application transépidermique du CO2 sur la desquamation et son mécanisme d’action. MÉTHODES: Vingt hommes en bonne santé, présentant une légère desquamation sur les joues, ont été recrutés dans le cadre d’une étude en double aveugle, contrôlée par un placebo, en hémiface. Ils ont appliqué la formule contenant du CO2 deux fois par jour, pendant 1 semaine. Après l’étude, la CC a été recueillie par décollement de ruban adhésif, en vue de l’analyse des activités de la protéase desquamante et de la dégradation des cornéodesmosomes extracellulaires. En outre, la contribution du pH à la protéolyse du cornéodesmosome par le CO2 , a été évaluée à l’aide de modèles d’épidermes cultivés tridimensionnels (3D). RÉSULTATS: L’absorbance spectroscopique des bandelettes de ruban adhésif, utilisées comme indicateurs de desquamation, a été réduite, concomitamment avec la baisse de la dégradation incomplète de la desmogléine-1, l’une des principales protéines des cornéodesmosomes, et l’activation de la trypsine dans la CC par application transépidermique de CO2 . Des expériences menées sur un épiderme cultivé en 3D ont montré que le pH dans le tissu épidermique était réduit par le CO2 , tandis qu’aucun changement de pH n’a été observé avec l’application de la formule contenant de l’acide chlorhydrique, ajoutée pour que le pH soit identique à celui de la formule contenant du CO2 .L’application transcutanée de CO2 améliore la réduction du processus desquamant de la peau atteinte de xérose, avec une légère acidification concomitante de la CC, entraînant ainsi une réduction de la desquamation. Par conséquent, le CO2 peut présenter l’avantage de contrer la desquamation de manière efficace et sûre, pour diverses affections cutanées.