Eucalyptus increases ceramide levels in keratinocytes and improves stratum corneum function

• Published in: International journal of cosmetic science Vol. 34; no. 1; pp. 17 - 22
• Main Authors: Ishikawa, J., Shimotoyodome, Y., Chen, S., Ohkubo, K., Takagi, Y., Fujimura, T., Kitahara, T., Takema, Y.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Oxford, UK Blackwell Publishing Ltd 01.02.2012; Wiley
• Subjects: Administration, Topical; Adult; Biological and medical sciences; ceramide; Ceramides - biosynthesis; Ceramides - genetics; Double-Blind Method; Eucalyptus; Eucalyptus - chemistry; Female; General pharmacology; Humans; keratinocyte; Keratinocytes - drug effects; Keratinocytes - metabolism; macrocarpal A; Male; Medical sciences; Pharmacognosy. Homeopathy. Health food; Pharmacology. Drug treatments; Phloroglucinol - administration & dosage; Phloroglucinol - analogs & derivatives; Plant Extracts - administration & dosage; Plant Extracts - isolation & purification; Real-Time Polymerase Chain Reaction; RNA, Messenger - biosynthesis; RNA, Messenger - genetics; Sesquiterpenes - administration & dosage; Skin - drug effects; Skin - metabolism; stratum corneum; Water Loss, Insensible - drug effects; Young Adult; Cell culture; Barrier function; Eucalyptus globulus; Extract; Medicinal plant; Percutaneous route; Local administration; Eucalyptus; Dicotyledones; Sesquiterpenes; Angiospermae; Myrtaceae; Ceramide; Keratinocyte; Human; Terpenoid; Stratum corneum; Pharmacognosy; macrocarpal A; Epidermis; Gene expression; Metabolism; In vitro; Biological activity; In vivo; Treatment; Plant origin; Spermatophyta; Skin; Dry skin; Water holding capacity; Topical administration
• ISSN: 0142-5463; 1468-2494; 1468-2494
• DOI: 10.1111/j.1468-2494.2011.00675.x

Synopsis The objectives of this study were to identify a plant extract that would improve stratum corneum functions and to elucidate the mechanism(s) involved. Based on the information that stratum corneum functions depend on the level of ceramide in the stratum corneum, we identified a Eucalyptus extract that was able to increase the level of ceramide in human keratinocytes in culture and in human stratum corneum and that improves the stratum corneum water holding and barrier functions. Addition of the Eucalyptus extract to human keratinocytes in culture increased the level of ceramide in a dose‐dependent manner and also increased the biosynthesis of ceramide, glucosylceramide and sphingomyelin. Topical application of the Eucalyptus extract on the dry skin of human subjects induced by acetone and diethylether treatment resulted in a significant increase in ceramide level in the stratum corneum, a significant improvement in its water‐holding function and an improvement in its barrier function. The addition of macrocarpal A, one of the main components of the Eucalyptus extract, to human keratinocytes in culture increased the level of ceramide and the mRNA expression of serine palmitoyltransferase, acid sphingomyelinase, neutral sphingomyelinase, glucosylceramide synthase and glucocerebrosidase in a dose‐dependent manner. Our results indicate that the increased content of ceramides in the stratum corneum may underlie the therapeutic effect of the Eucalyptus extract. Our results also indicate the possibility that macrocarpal A is the key component that stimulates the synthesis of ceramide in the stratum corneum. Résumé L’objet de cette étude a été d’identifier l’extrait d’une plante qui pourrait améliorer les fonctions de la couche cornée et de permettre d’élucider le(s) mécanisme(s) impliqué(s). En se basant sur les informations recueillies, les fonctions de la couche cornée qui dépendent du niveau de céramide dans la couche cornée, nous avons identifié un extrait de l’Eucalyptus qui a été capable d’augmenter le niveau de la céramide dans les kératinocytes humains dans la couche cornée en culture et chez l’humain et qui permet d’améliorer les fonctions de maintien de l’eau et barrière de la couche cornée. En outre l’extrait de l’Eucalyptus aux kératinocytes humains en culture augmente le niveau de la céramide selon la manière dont dépend le dosage et augmente aussi la biosynthèse de la céramide, de la glucosylcéramide et de la sphingomyéline. Une application topique de l’extrait d’Eucalyptus sur la peau sèche des sujets humains, amené par un traitement à l’acétone et à l’éther diéthylique, a provoqué une augmentation importante de niveau de la céramide dans la couche cornée, et une amélioration significative dans sa fonction de maintien de l’eau et une amélioration dans sa fonction de barrière. L’addition du macrocarpien A, un des principaux composants de l’extrait d’Eucalyptus, aux kératinocytes humains en culture a augmenté le niveau de la céramide et l’expression mRNA [ARN (acide ribonucléique) messager] de la transférase de sérine palmitoyl, d’acide sphingomyélinase, de sphingomyélinase neutre, de glucosylcéramide synthase et de glucocérébrosidase de la manière dont dépend le dosage. Nos résultats indiquent que la teneur augmentée de céramides dans la couche cornée peut être à la base d’un effet thérapeutique de l’extrait d’Eucalyptus. Nos résultats indiquent aussi la possibilité que le macrocarpien A est le composant clé qui stimule la synthèse de la céramide dans la couche cornée.