N‐acetyl‐L‐hydroxyproline – A potent skin anti‐ageing active preventing advanced glycation end‐product formation in vitro and ex vivo

• Published in: International journal of cosmetic science Vol. 46; no. 2; pp. 297 - 306
• Main Authors: Knoblich, Chiara, Dunckelmann, Katja, Krüger, Andrea, Küper, Thomas, Blatt, Thomas, Weise, Julia M.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: England Wiley Subscription Services, Inc 01.04.2024
• Subjects: Accumulation; advanced glycation end‐products; Advanced glycosylation end products; Age; Aging; Amino acids; Amino groups; anti‐ageing; Biopsy; Carboxymethyllysine; Chronology; claim substantiation; Contractility; Crosslinking; Dermis; Explants; Fibroblasts; Fluorescence; Glucose; Hydroxyproline; Lattices; Lysine; NAHP; N‐acetyl‐L‐hydroxyproline; Proteins; Serum albumin; Skin; skin physiology/structure; Stiffening; Yellowing; anti‐ageing; claim substantiation; N‐acetyl‐L‐hydroxyproline; advanced glycation end‐products; skin physiology/structure; NAHP
• ISSN: 0142-5463; 1468-2494
• DOI: 10.1111/ics.12930

Objective Advanced glycation end‐products (AGEs) represent a large group of compounds generated by a non‐enzymatic reaction between reducing sugars and amino groups. The formation and accumulation of AGEs in the skin lead to protein crosslinking, dermal stiffening and yellowing, which ultimately contribute to cutaneous ageing. Amino acids have been described to exhibit anti‐glycation effects. The objective of this study was to understand the inhibitory role of the amino acid derivative N‐acetyl‐L‐hydroxyproline (NAHP) as an anti‐glycation active for human skin. Methods A cell‐free assay investigating the inhibition of glycation of serum albumin by NAHP was used to determine the capability of NAHP to decrease AGE formation. Also, by assessing the amount of the AGE N‐(carboxymethyl)lysine (CML) the anti‐glycation abilities of NAHP were investigated utilizing dot blot analysis. The improvement of cell–matrix interaction by NAHP was determined in vitro using a glycated fibroblast‐populated collagen lattice (FPCL) dermis model. In skin biopsies, AGE autofluorescence was determined after treatment with NAHP and/or glucose ex vivo. Results NAHP significantly and dose‐dependently inhibited levels of AGEs, which were induced by the glycation of a protein solution. This decrease could be visualized by showing that the brownish appearance as well as the AGE‐specific fluorescence of glucose‐treated samples were reduced after the application of increasing amounts of NAHP. Also, CML formation was dose‐dependently inhibited by NAHP. In FPCLs, the contractile capacity of fibroblasts was significantly disturbed after glycation. This could be prevented by the addition of NAHP. Compared to glyoxal‐treated samples, the co‐application of NAHP significantly decreased the diameter as well as the weight of glycated FPCLs. Ex vivo application of glucose to skin explants showed a higher AGE fluorescence signal compared to control explants. Co‐treatment with NAHP and glucose decreased the level of AGE fluorescence in comparison to glucose‐treated explants. Conclusion These data provide clear evidence that under glycation stress conditions treatment with NAHP inhibited AGE formation in vitro and ex vivo and prevented the loss of cellular contractile forces in a glycated dermis model. Thus, NAHP obviously provides a beneficial treatment option to counteract AGE‐related changes in human skin such as dermal stiffening and yellowish skin appearance. Résumé Objectif Les produits finis de glycation avancée (AGE) représentent un grand groupe de composés générés par une réaction non enzymatique entre des sucres réduits et des groupes amino. La formation et l’accumulation d’AGE dans la peau entraînent une réticulation protéique, un raidissement de la peau et un jaunissement, qui finissent par contribuer au vieillissement cutané. Les acides aminés ont été décrits comme ayant des effets d’anti‐glycation. L’objectif de cette étude était de comprendre le rôle inhibiteur du dérivé d’acide aminé N‐acétyl‐L‐hydroxyproline (NAHP) en tant qu’actif anti‐glycation pour la peau humaine. Méthodes Un test acellulaire étudiant l’inhibition de la glycation de l’albumine sérique par la NAHP a été utilisé pour déterminer la capacité de la NAHP à diminuer la formation d’AGE. En évaluant la quantité de l’AGE N‐(carboxyméthyl)lysine (CML), les capacités d’anti‐glycation de la NAHP ont également été étudiées à l’aide d’une analyse par dot blot. L’amélioration de l’interaction cellule‐matrice par la NAHP a été déterminée in vitro à l’aide d’un modèle de derme de lattices de collagène composées de fibroblastes glyqués. Dans des biopsies cutanées, l’autofluorescence des AGE a été déterminée après un traitement par NAHP et/ou glucose ex vivo. Résultats La NAHP a inhibé de manière significative et dose‐dépendante les taux d’AGE induits par la glycation d’une solution protéique. Cette diminution a pu être visualisée en montrant que l’aspect brunâtre ainsi que la fluorescence spécifique aux AGE des échantillons traités par glucose ont été réduits après l’application de quantités croissantes de NAHP. En outre, la formation de CML était inhibée de manière dose‐dépendante par la NAHP. Dans des lattices de collagène composées de fibroblastes, la capacité contractile des fibroblastes était significativement perturbée après la glycation. Cela a pu être évité par l’ajout de NAHP. Par rapport aux échantillons traités au glyoxal, la co‐application de NAHP a significativement réduit le diamètre ainsi que le poids des lattices de collagène composées de fibroblastes glyquées. L’application ex vivo de glucose sur les explants de peau a montré un signal de fluorescence des AGE plus élevé que les explants témoins. Le traitement concomitant par NAHP et glucose a réduit le niveau de fluorescence des AGE par rapport aux explants traités par glucose. Conclusion Ces données fournissent des preuves évidentes que, dans des conditions de stress par glycation, le traitement par NAHP a inhibé la formation d’AGE in vitro et ex vivo, et a prévenu la perte des forces contractiles cellulaires dans un modèle de derme glyqué. Ainsi, la NAHP constitue manifestement une option de traitement bénéfique pour contrer les changements liés aux AGE dans la peau humaine, tels que le raidissement du derme et l’aspect jaunâtre de la peau. Advanced glycation end‐products (AGEs) accumulate in ageing skin and contribute to oxidative stress, protein crosslinking, dermal stiffening and yellowish skin. The amino acid derivative N‐acetyl‐L‐hydroxyproline (NAHP) was qualified as a novel potent anti‐glycation active ingredient. NAHP dose‐dependently inhibited AGE formation as well as preventing the loss of cellular contractile forces.