Variation in the activities of late stage filaggrin processing enzymes, calpain-1 and bleomycin hydrolase, together with pyrrolidone carboxylic acid levels, corneocyte phenotypes and plasmin activities in non-sun-exposed and sun-exposed facial stratum corneum of different ethnicities.

BackgroundKnowledge of the ethnic differences and effects of photodamage on the relative amounts of natural moisturizing factor (NMF) together with filaggrin processing enzymes in facial stratum corneum is limited. Our aim was to characterize the activities of calpain-1 (C-1), bleomycin hydrolase (BH) and the levels of pyrrolidone carboxylic acid (PCA) as a marker for total NMF levels and to relate them to plasmin activities and corneocyte maturation. MethodsEnzyme activities, PCA levels and corneocyte maturation were determined from facial tape strippings of photoexposed cheek and photoprotected post-auricular areas (PA) of healthy Caucasian (C), Black African (BA) and albino African (AA) female subjects living in South Africa. ResultsPCA concentration levels were of the order AA > BA > C subjects, and the highest activities of BH were present in the AA subjects. BH activities were greater on the photoexposed sites for the BA and C subjects, but they were only numerically elevated in the AA subjects. Photoprotected sites had an increase in C-1 activity in pigmented groups (C and BA), whereas in the AA subjects, the opposite was measured. Plasmin activities were greater on the cheek compared with the PA site for the AA and C subjects, but the activity was low in the BA subjects. In both test sites, the AA, but not the BA and C subjects, had smaller, parakeratotic and less mature corneocytes. ConclusionVariation in PCA levels has been found for different ethnic groups in this study (AA > BA > C subjects). The values in the AA subjects are surprising as one might expect that the lack of pigmentation, and thereby increased photodamage, might lead to lower levels. Increased BH, but not C-1 activity, was observed in the AA subjects indicating that BH is associated with PCA production to a greater extent. Surprisingly, corneocyte maturation is still impaired with elevated PCA levels in AA subjects. The higher levels of plasmin and BH activities on the cheeks, especially for AA and C subjects, suggest that they can be used as markers for epidermal photodamage. Resume ContexteLa connaissance des differences ethniques et des effets du photovieillissement sur les quantites relatives du facteur naturel d'hydratation (NMF) conjointement avec la les enzymes de degradation de la filaggrine (FLG) dans le stratum corneum (SC) du visage est limitee. Notre objectif etait de caracteriser les activites de la calpaine-1 (C-1), de la bleomycine hydrolase (BH) et des taux d'acide pyrrolidone carboxylique (PCA) comme marqueurs du niveaux du NMF total, et de les relier aux activites de plasmine et de la maturation des corneocytes. MethodesLes activites enzymatiques, les taux de PCA et de la maturation des corneocytes ont ete determinees a partir de strippings du visage de la joue photoexposee et des zones post-auriculaires (PA) photoprotegees de sujets feminins d'ethnie Caucasienne saine (C), d'Afrique noire (BA) et d'Albino africaine (AA) vivant en Afrique du Sud. ResultatsLes niveaux de concentration de la PCA etaient de l'ordre AA> BA> C et les plus hautes activites de BH etaient presentes dans les sujets AA. Les activites BH etaient plus elevees sur les sites photoexposees pour le BA et les sujets C mais ils etaient seulement numeriquement eleves chez les sujets AA. Les sites photoproteges montraient une augmentation de l'activite C-1 dans les groupes pigmentes (C et BA), tandis que dans le groupe AA le contraire a ete mesure. Les activites de plasmine etaient plus fortes sur la joue par rapport au site de PA pour les sujets AA et C, mais l'activite etait faible chez les sujets BA, dans les deux sites. Dans les deux sites d'essai, le groupe AA, mais pas les sujets BA et C, ont des corneocytes parakeratosiques plus petites, et moins matures. ConclusionDes variations des taux du PCA ont ete trouvees pour les differents groupes ethniques dans cette etude (sujets AA> BA> C). Les valeurs dans les sujets AA sont surprenants vu que l'on pourrait attendre a ce que le manque de pigmentation, et ainsi le degre de photovieillissement augmente, pourraient conduire a des niveaux inferieurs. L'activite BH augmentee, mais pas celle de C-1, a ete observee chez les sujets de type AA ce qui indique que la BH est associee a la production du PCA dans une plus grande mesure. Etonnamment, la maturation des corneocytes est toujours alteree avec des taux eleves du PCA chez les sujets AA. Les niveaux superieurs de la plasmine et les activites BH sur les joues, en particulier pour les sujets AA et C, suggerent qu'ils peuvent etre utilises comme marqueurs du photovieillissement de l'epiderme.