D-AMINO ACIDS AND COSMETICS / D-AMINO ACIDI NELLA COSMESI

L-Amino acids have been the subject of study concerning their efficacy on the epidermis for a long a time. Amino acid mixtures supply nutrients to nourish the skin, hair and nails, acting like a repair treatment from stress and aging. For example, it is known that L-amino acids (especially arginine) are able to stimulate cells to produce elastin and collagen which promotes the storage of water with consequent better hydration of the skin. Furthermore, L-amino acids (mainly glutamine) contribute to maintain the acid-base balance, which is essential for cell health. Further amino acids with beneficial effects on the skin are histidine, methionine, proline, lysine, leucine and glycine.

 

On the other hand, using D-amino acids for cosmetics is not widespread yet, although preliminary data indicate the efficacy of some of these molecules in improving many skin’s features. Some D-amino acids, like D-aspartate, could be able to promote the production of collagen and could have an antioxidant effect. A significant reduction of wrinkle’s formation and skin smoothness may be improved by D-glutamic acid. D-serine, D-cysteine, D-methionine and D-proline could have a protective effect reducing damage caused by UV radiation. D-alanine and D-hydroxyproline may contribute to maintain the integrity of the skin and its resistance to mechanical stress, by promoting the production of extracellular matrix molecules. Because of these interesting results, D-amino acids have been included in some oil-in-water cosmetic emulsions in Japan.

 

At scientific level, a research paper in 2014 reported the expression of the enzyme devoted to D-serine synthesis (namely serine racemase) in the granular and cornified layers of the epidermidis of mice, suggesting that it is related to the differentiation of epidermal keratinocytes and the formation of the skin barrier (Inoue et al., 2014). A recent work reported increased levels of D-serine in stratum corneum in atopic dermatitis compared to healthy controls linked to an increased serine racemase expression (Yoshihisa et al., 2017). Indeed, in cultured human keratinocytes serine racemase expression seems to be linked to inflammatory cytokines since it is increased by stimulation with tumor necrosis factor alfa (TNFα) or macrophage migration inhibitory factor (MIF). It was thus proposed that treatments aimed at reducing D-serine levels might be beneficial to control inflammation.

 

All the results above represent a solid and rational basis for the development of research on D-amino acids applied to cosmetics, a field with great potential and still largely unexplored.

References

Inoue R, Yoshihisa Y, Tojo Y, Okamura C, Yoshida Y, Kishimoto J, Luan X, Watanabe M, Mizuguchi M, Nabeshima Y, Hamase K, Matsunaga K, Shimizu T, Mori H. Localization of serine racemase and its role in the skin. J Invest Dermatol. (2014) 134(6):1618-1626

Yoshihisa Y, Rehman MU, Nakagawa M, Matsukuma S, Makino T, Mori H, Shimizu T. Inflammatory cytokine-mediated induction of serine racemase in atopic dermatitis. J Cell Mol Med. (2018) 22(6):3133-3138

Authors

Loredano Pollegioni, University of Insubria

Elena Crespi – FIIRV (DAAIR Center) 

Gli L-amino acidi sono da molto tempo oggetto di studio per la loro efficacia sull’epidermide. Miscele di amino acidi sembrano in grado di nutrire la pelle, i capelli e le unghie, agendo come un trattamento di riparo dagli stress e dall’invecchiamento. Ad esempio, gli L-amino acidi (in particolare l’arginina) sono in grado di stimolare la produzione di collagene ed elastina da parte delle cellule, ed il collagene favorisce l’immagazzinamento di acqua con conseguente migliore idratazione della cute. Inoltre, gli L-amino acidi (soprattutto la glutammina) contribuiscono al mantenimento dell’equilibrio acido-basico, fondamentale per la salute delle cellule. Altri amino acidi con effetti positivi sulla pelle sono l’istidina, la metionina, la lisina, la prolina, la leucina e la glicina.

Al contrario, l’utilizzo dei D-amino acidi in campo cosmetico è ancora poco diffuso sebbene dati preliminari evidenzino l’efficacia di alcune di queste molecole nel migliorare diversi aspetti della pelle. Alcuni D-amino acidi, come ad esempio il D-aspartato, sembrano in grado di promuovere la produzione di collagene e possiedono un effetto antiossidante. L’acido D-glutammico contribuirebbe a ridurre la formazione delle rughe e a rendere la pelle più liscia. Altri amino acidi come la D-serina, la D-cisteina, la D-metionina e la D-prolina possono favorire la riduzione dei danni indotti dalle radiazioni ultraviolette. La D-alanina e la D-idrossiprolina possono contribuire al mantenimento dell’integrità della pelle e della sua resistenza alle sollecitazioni meccaniche, favorendo la produzione di molecole della matrice extracellulare. In virtù di questi effetti benefici sulla pelle, in Giappone i D-amino acidi sono stati inseriti in alcune emulsioni cosmetiche di tipo olio-in-acqua.

A livello scientifico un articolo del 2014 ha riportato l’espressione dell’enzima deputato alla sintesi della D-serina (l’enzima serina racemasi) nello strato granuloso e in quello più cheratinizzato dell’epidermide di topo, suggerendo che tale enzima sarebbe correlato alla differenziazione dei cheratinociti dell’epidermide e la formazione della barriera cutanea (Inoue et al., 2014). Un secondo recente lavoro ha riportato in incremento nel livello di D-serina nello strato corneo in presenza di una dermatite atopica rispetto a controlli sani, collegato a un aumento nell’espressione della serina racemasi (Yoshihisa et al., 2017). Inoltre, in cheratinociti umani in coltura l’espressione della serina racemasi sembra collegata all’infiammazione dato che viene aumentata da stimoli come il fattore di necrosi tumorale alfa (TNFα) o il fattore di inibizione della migrazione dei macrofagi (MIF). E’ stato così proposto che trattamenti atti a ridurre il livello della D-serina possano avere effetti benefici nel controllo dell’infiammazione.

Tutti i risultati riportati rappresentano una base solida e razionale allo sviluppo della ricerca sui D-amino acidi applicati alla cosmesi, campo dalle grandi potenzialità ed ancora in gran parte inesplorato.

 

Referenze

Inoue R, Yoshihisa Y, Tojo Y, Okamura C, Yoshida Y, Kishimoto J, Luan X, Watanabe M, Mizuguchi M, Nabeshima Y, Hamase K, Matsunaga K, Shimizu T, Mori H. Localization of serine racemase and its role in the skin. J Invest Dermatol. (2014) 134(6):1618-1626

Yoshihisa Y, Rehman MU, Nakagawa M, Matsukuma S, Makino T, Mori H, Shimizu T. Inflammatory cytokine-mediated induction of serine racemase in atopic dermatitis. J Cell Mol Med. (2018) 22(6):3133-3138

Autori

Loredano Pollegioni, Università degli studi dell’Insubria

Elena Crespi – FIIRV (DAAIR Center) 

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