Retinoids in dermatology: from structure to clinical application

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Vitamin A belongs to the group of essential fat-soluble vitamins that are not synthesized in the human body and are supplied with food. The primary function of vitamin A metabolites is to regulate cell growth and differentiation during ontogenesis and in the postnatal period. The widespread use of retinoids in dermatology is attributed to their ability to regulate the growth activity and differentiation of keratinocytes and epithelial cells of the sweat and sebaceous glands.

To date, pharmaceutical companies continue to work on improving retinoid molecules to enhance their clinical efficacy and reduce the risk of adverse events. At the same time, the clinical era of retinoids is still at an early stage of development, with research in vitamin A biochemistry significantly outpacing the therapeutic applications of its derivatives.

This article focuses on the analysis of the structure, functioning, and biological significance of retinoic receptors in cellular signaling. It examines receptor mechanisms, including classification, mechanisms of interaction with ligand molecules, and factors influencing their activity. The main receptor groups, their molecular characteristics, and intracellular signaling mechanisms triggered by synthetic vitamin A derivatives are described in detail. Special attention is given to receptor activation and desensitization processes, which play a pivotal role in regulating physiological processes. The molecular mechanisms underlying receptor activity, including conformational changes, phosphorylation, and interactions with intracellular signaling proteins, are discussed.

About the authors

Kira B. Olhovskaya

Central State Medical Academy of Department of Presidential Affairs

Author for correspondence.
Email: olhovskaya_kira@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4920-5288
SPIN-code: 9455-9482

MD, Cand. Sci. (Medicine), Assistant Professor

Russian Federation, 19 Marshala Timoshenko st, bldg. 1A, Moscow, 121359

Arina A. Vashkevich

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: aavashk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3933-6922
SPIN-code: 6254-9643

MD, Cand. Sci. (Medicine), Assistant Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Lunin NI. On the importance of inorganic salts for animal nutrition [dissertation]. Zeitsch Physiol Chemie. 1881;5:31–39. (In Russ.)
  2. Lerner UH. Vitamin A: discovery, metabolism, receptor signaling and effects on bone mass and fracture susceptibility. Front Endocrinol (Lausanne). 2024;15:1298851. doi: 10.3389/fendo.2024.1298851 EDN: HBHWTJ
  3. Wolbach SB, Howe PR. Tissue changes following deprivation of fat-soluble A vitamin. J Exp Med. 1925;42(6):753–777. doi: 10.1084/jem.42.6.753
  4. Isler OH, Ronco A, Kofler M. Synthese des vitamin A. Helv Chim Acta. 1947;30(6):1911–1921. doi: 10.1002/hlca.19470300666
  5. Wolf G. A history of vitamin A and retinoids. FASEB J. 1996;10(9):1102–7110. doi: 10.1096/fasebj.10.9.8801174
  6. Semba RD. On the ‘discovery’ of vitamin A. Ann Nutr Metab. 2012;61(3):192–198. doi: 10.1159/000343124
  7. Van Bennekum AM, Wei S, Gamble MV, et al. Biochemical basis for depressed serum retinol levels in transthyretin-deficient mice. J Biol Chem. 2001;276(2):1107–1113. doi: 10.1074/jbc.M008091200
  8. O’Byrne SM, Blaner WS. Retinol and retinyl esters: biochemistry and physiology. J Lipid Res. 2013;54(7):1731–1743. doi: 10.1194/jlr.R037648
  9. Germain P, Chambon P, Eichele G, et al. International union of pharmacology. LX. Retinoic acid receptors. Pharmacol Rev. 2006;58(4):712–725. doi: 10.1124/pr.58.4.4
  10. Mora JR, Iwata M, von Andrian UH. Vitamin effects on the immune system: vitamins A and D take centre stage. Nat Rev Immunol. 2008;8(9):685–698. doi: 10.1038/nri2378
  11. Carazo A, Macakova K, Matousova K, et al. Vitamin A update: forms, sources, kinetics, detection, function, deficiency, therapeutic use and toxicity. Nutrients. 2021;13(5):1703. doi: 10.3390/nu13051703
  12. Lam HS, Chow CM, Poon WT, et al. Risk of vitamin A toxicity from candy-like chewable vitamin supplements for children. Pediatrics. 2006;118(2):820–824. doi: 10.1542/peds.2006-0167
  13. Noy N. Retinoid-binding proteins: mediators of retinoid action. Biochem J. 2000;348(Pt 3):481–495.
  14. Marlétaz F, Holland LZ, Laudet V, Schubert M. Retinoic acid signaling and the evolution of chordates. Int J Biol Sci. 2006;2(2):38–47. doi: 10.7150/ijbs.2.38
  15. Bushue N, Wan YJ. Retinoid pathway and cancer therapeutics. Adv Drug Deliv Rev. 2010;62(13):1285–1298. doi: 10.1016/j.addr.2010.07.003
  16. Bastien J, Rochette-Egly C. Nuclear retinoid receptors and the transcription of retinoid-target genes. Gene. 2004;328:1–16. doi: 10.1016/j.gene.2003.12.005
  17. Balak D. Topical trifaroten: a new retinoid. Dr J Dermatol. 2018;179(2):231–232. doi: 10.1111/bjd.16733
  18. Fagerberg L, Hallström BM, Oksvold P, et al. Analysis of the human tissue-specific expression by genome-wide integration of transcriptomics and antibody-based proteomics. Mol Cell Proteom. 2014;13(2):397–406. doi: 10.1074/mcp.M113.035600
  19. Del Rosso JQ. Retinoic acid receptors and topical acne therapy: establishing the link between gene expression and drug efficacy. Cutis. 2002;70(2):127–129.
  20. Xu R, Zhang L, Pan H, Zhang Y. Retinoid X receptor heterodimers in hepatic function: structural insights and therapeutic potential. Front Pharmacol. 2024;15:1464655. doi: 10.3389/fphar.2024.1464655
  21. Mukherjee S, Date A, Patravale V, et al. Retinoids in the treatment of skin aging: an overview of clinical efficacy and safety. Clin Interv Aging. 2006;1(4):327–348. doi: 10.2147/ciia.2006.1.4.327
  22. Dogra S, Yadav S. Acitretin in psoriasis: an evolving scenario. Int J Dermatol. 2014;53(5):525–538. doi: 10.1111/ijd.12365
  23. Rusu A, Tanase C, Pascu GA, Todoran N. Recent advances regarding the therapeutic potential of adapalene. Pharmaceuticals. 2020;13(9):217. doi: 10.3390/ph13090217
  24. Webster G. Mechanism-based treatment of acne vulgaris: the value of combination therapy. Drugs Dermatol. 2005;4(3):281–288.
  25. Zhou R, Jiang X. Effects of adapalene-benzoyl peroxide combination gel in treatment or maintenance therapy of moderate or severe acne vulgaris: a meta-analysis. Ann Dermatol. 2014;26(1):43–52. doi: 10.5021/ad.2014.26.1.43
  26. Aubert J, Piwnica D, Bertino B, et al. Nonclinical and human pharmacology of the potent and selective topical retinoic acid receptor-γ agonist trifarotene. Br J Dermatol. 2018;179(2):442–456. doi: 10.1111/bjd.16719
  27. Santhosh P, Kidangazhiathmana A. Trifarotene: the latest retinoid. Indian J Dermatol Venereol Leprol. 2021;87(5):742–745. doi: 10.25259/IJDVL_741_20
  28. Wagner N, Benkali K, Alió Sáenz A, et al. Clinical pharmacology and safety of trifarotene, a first-in-class RARγ-selective topical retinoid. J Clin Pharmacol. 2020;60(5):660–668. doi: 10.1002/jcph.1566
  29. Cho S, Loew L, Hamilton TA, et al. Long term treatment of photoaged human skin with topical retinoic acid improves epidermal cell atypia and thickens collagen band in the papillary dermis. J Am Acad Dermatol. 2005;53(5):769–774. doi: 10.1016/j.jaad.2005.06.052
  30. Wu K, Kim HT, Rodriguez JL, et al. Suppression of mammary tumorigenesis in transgenic mice by RXR-selective retinoid, LGD 1069. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2002;11(5):467–474.
  31. Khalil S, Bardawil T, Stephan C, et al. Retinoids: a journey from the molecular structures and mechanisms of action to clinical uses in dermatology and adverse effects. J Dermatol Treat. 2017;28(8):684–696. doi: 10.1080/09546634.2017.1309349
  32. Perlamutrov YuN, Olkhovskaya KB. Clinical effectiveness and safety profile of systemic isotretinoin in acne therapy. Russian Journal of Clinical Dermatology and Venereology. 2020;19(5):730–736. doi: 10.17116/klinderma202019051730 EDN: YVEYJQ
  33. Vilochkina AD, Lindover VS, Galukhina EA, et al. Methods of rosacea therapy for achieving long-term remission in metropolitan conditions. Medical council. 2024;18(2):76–82. doi: 10.21518/ms2024-013 EDN: UDCILO
  34. Carretero GR, Belinchón I, Carrascosa J, et al. Acitretina: guía de uso en psoriasis. Actas Dermosifiliográficas. 2013;104:598–616. doi: 10.1016/j.ad.2013.01.003
  35. Blair HA, Scott LJ. Alitretinoin: a review in severe chronic hand eczema. Drugs. 2016;76(13):1271–1279. doi: 10.1007/s40265-016-0621-0
  36. Abbott RA, Whittaker SJ, Morris SL, et al. Bexarotene therapy for mycosis fungoides and Sezary syndrome. Br J Dermatol. 2009;160(6):1299–1307. doi: 10.1111/j.1365-2133.2009.09037.x
  37. Tousi B. The emerging role of bexarotene in the treatment of Alzheimer’s disease: current evidence. Neuropsychiatric Dis Treat. 2015;11:311–315. doi: 10.2147/NDT.S61309
  38. Rueda MJ. Acne subject preference for pump over tube for dispensing fixed-dose combination adapalene 0,1%/benzoyl peroxide 2,5% gel. Dermatol Ther (Heidelb). 2014;4(1):61–70. doi: 10.1007/s13555-014-0054-1
  39. Yin S, Luo J, Qian A, et al. Retinoids activate the irritant receptor TRPV1 and produce sensory hypersensitivity. J Clin Invest. 2013;123(9):3941–3951. doi: 10.1172/JCI66413
  40. Pariser DM, Westmoreland P, Morris A, et al. Long-term safety and efficacy of a unique fixed-dose combination gel of adapalene 0.1% and benzoyl peroxide 2.5% for the treatment of acne vulgaris. J Drugs Dermatol. 2007;6(9):899–905.
  41. Blume-Peytavi U, Fowler J, Kemény L, et al. Long-term safety and efficacy of trifarotene 50 μg/g cream, a first-in-class RAR-γ selective topical retinoid, in patients with moderate facial and truncal acne. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2020;34(1):166–173. doi: 10.1111/jdv.15794
  42. Cheer SM, Foster RH. Alitretinoin. Am J Clin Dermatol. 2000;1(5):307–314; discussion 315-6. doi: 10.2165/00128071-200001050-00005
  43. Andersson E, Rosdahl I, Torma H, et al. Differential effects of UV irradiation on nuclear retinoid receptor levels in cultured keratinocytes and melanocytes. Exp Dermatol. 2003;12(5):563–571. doi: 10.1034/j.1600-0625.2003.00090.x
  44. Jick SS, Terris BZ, Jick H. First trimester topical tretinoin and congenital disorders. Lancet. 1993;341(8854):1181–1182. doi: 10.1016/0140-6736(93)91004-6

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Modulation of gene activity through activation of retinoic acid receptors. ЭРРК, the reactive element of retinoic acid; RAR, retinoic acid receptor; RXR, retinoic X receptor.

Download (349KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Mechanism of action of retinoids. R, retinoid; RA, retinoic acid; RA, retinoic acid receptor, retinoic acid specific reactive element; RXR, retinoic X receptor; RARE, retinoic acid response element.

Download (330KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Expression of nuclear receptors RAR and RXR in the skin. (The drawing was created using the BioRender program, author A.A. Vashkevich).

Download (879KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Eco-Vector


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».