Molecular mechanisms of skin biorevitalization: expression of signaling molecules under the action of trehalose-containing gel

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Introduction: Biorevitalization is a modern method of injection cosmetology aimed at correcting age-related skin changes by introducing hyaluronic acid (HA) and additional biologically active components. The hyaluronic gel for microimplantation and mesotherapy, containing trehalose, differs from classical biorevitalizants by its complex action, aimed not only at moisturizing the skin, but also at stimulating its regenerative processes.

Purpose of the study: The purpose of this work was to study the features of the molecular mechanisms of skin biorevitalization under the action of the trehalose-containing gel.

Material and methods: Using the immunohistochemistry (IHC) method, which provides high selectivity in the detection and localization of molecules with antigenic properties in tissues, the expression of Aquaporin 3, NF-κB, PINK1, Parkin biomarkers in skin biopsies of patients before and after treatment was determined.

Results: The combination of hyaluronic acid and trehalose demonstrated a complex effect of the drug with the manifestation of molecular biological effects: skin hydration without the risk of hyperhydration, stimulation of mitophagy and metabolic activity, moderate regulation of inflammation, which generally contributes to physiological effective biorevitalization.

Conclusion. Injections of a gel based on hyaluronic acid and trehalose help to reduce dense collagen type I and the expression of Aquaporin 3, which increases the hydrophilicity of the dermal matrix and mitochondrial metabolic activity. Histological and immunohistochemical data confirmed that the combination of such components activates regeneration, improves skin hydration and reduces inflammation, which contributes to successful biorevitalization.

About the authors

Tatyana S. Zubareva

FSBI “St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology” of the Ministry of Health of the Russian Federation; ANO NRC “Saint Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology”

Author for correspondence.
Email: molpathol@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-9518-2916
SPIN-code: 2725-6105

Head of the Laboratory of Molecular Pathology, Department of Translational Biomedicine, Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher of Functional Morphology Laboratory Department of Cell Biology and Pathology

Russian Federation, Ligovsky ave., 2–4, St. Petersburg, 191036; Dynamo ave., 3, Saint Petersburg, 197110

Yulia S. Krylova

FSBI “St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology” of the Ministry of Health of the Russian Federation; Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Email: cmbm@spbniif.ru
ORCID iD: 0000-0002-8698-7904
SPIN-code: 9729-7872

Senior Researcher, Laboratory of Molecular Pathology, Department of Translational Biomedicine, Assistant of the Pathological Anatomy Department, Candidate of Medical Sciences

Russian Federation, Ligovsky ave., 2–4, St. Petersburg, 191036; L'va Tolstogo str., 6–8, Saint Petersburg, 197022

Anna S. Panfilova

FSBI “St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology” of the Ministry of Health of the Russian Federation; ANO NRC “Saint Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology”

Email: cmbm@spbniif.ru
ORCID iD: 0000-0001-6872-3799
SPIN-code: 7493-3382

research assistant at the Laboratory of Molecular Neuroimmunoendocrinology, Department of Translational Biomedicine, Researcher of Functional Morphology Laboratory Department of Cell Biology and Pathology

Russian Federation, Ligovsky ave., 2–4, St. Petersburg, 191036; Dynamo ave., 3, Saint Petersburg, 197110

Igor M. Kvetnoy

FSBI “St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology” of the Ministry of Health of the Russian Federation; ANO NRC “Saint Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology”

Email: igor.kvetnoy@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7302-5581
SPIN-code: 7023-1838

Deputy Director for Fundamental Medicine, Head of the Department of Translational Biomedicine, Head of Functional Morphology Laboratory Department of Cell Biology and Pathology, Professor, Doctor of Medical Sciences

Russian Federation, Ligovsky ave., 2–4, St. Petersburg, 191036; Dynamo ave., 3, Saint Petersburg, 197110

Susanna G. Gracheva

“Face Sculpture Clinic” Ltd

Email: Susanna.grachev@gmail.com
ORCID iD: 0009-0006-1818-2246
SPIN-code: 8637-4982

Dermatovenerologist, cosmetologist, head

Russian Federation, Moskovskiy ave., 183–185, lit. A, Saint Petersburg, 196066

Yulia I. Belova

FSBI “St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology” of the Ministry of Health of the Russian Federation; ANO NRC “Saint Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology”

Email: cmbm@spbniif.ru
ORCID iD: 0009-0007-0961-3515
SPIN-code: 7197-4731

laboratory assistant-researcher of the laboratory of molecular pathology of the department of translational biomedicine, Researcher of Functional Morphology Laboratory Department of Cell Biology and Pathology

Russian Federation, Ligovsky ave., 2–4, St. Petersburg, 191036; Dynamo ave., 3, Saint Petersburg, 197110

Alena I. Fedorina

FSBI “St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology” of the Ministry of Health of the Russian Federation; ANO NRC “Saint Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology”

Email: cmbm@spbniif.ru
ORCID iD: 0009-0002-3220-0368
SPIN-code: 2971-5820

laboratory assistant-researcher of the laboratory of molecular neuroimmunoendocrinology of the department of translational biomedicine, Researcher of Functional Morphology Laboratory Department of Cell Biology and Pathology

Russian Federation, Ligovsky ave., 2–4, St. Petersburg, 191036; Dynamo ave., 3, Saint Petersburg, 197110

Mikhail M. Trukhachev

Primae Aesthetics Center

Email: m_truhachv@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-0788-0077
SPIN-code: 8258-1240

Dermatovenerologist, cosmetologist, plastic surgeon, chief physician

Russian Federation, Rodionovskaya str., 12, Moscow, 125466

Yulia A. Rodina

JSC “Institute of Plastic Surgery and Cosmetology”

Email: rodina_y@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9694-2796
SPIN-code: 6185-5560

Candidate of Medical Sciences. Dermatovenerologist, cosmetologist, trichologist

Russian Federation, Olkhovskaya str., 27, Moscow, 105066

References

  1. Marinho A., Nunes C., Reis S. Hyaluronic acid: a key ingredient in the therapy of inflammation. Biomolecules. 2021; 11 (10): 1518. doi: 10.3390/biom11101518
  2. Jin J. et al. Trehalose promotes functional recovery of keratinocytes under oxidative stress and wound healing via ATG5/ATG7. Burns. 2023; 49 (6): 1382–91. doi: 10.1016/j.burns.2022.11.014
  3. Boury-Jamot M., Daraspe J., Bonté F., Perrier E., Schnebert S., Dumas M., Verbavatz J.M. Skin aquaporins: function in hydration, wound healing, and skin epidermis homeostasis. Aquaporins. 2009; 205–17. doi: 10.1007/978-3-540-79885-9_10
  4. Eiyama A., Okamoto K. PINK1/Parkin-mediated mitophagy in mammalian cells. Current opinion in cell biology. 2015; 33: 95–101. doi: 10.1016/j.ceb.2015.01.002
  5. Hosseinpour-Moghaddam K., Caraglia M., Sahebkar A. Autophagy induction by trehalose: Molecular mechanisms and therapeutic impacts. J. of cellular physiology. 2018; 233 (9): 6524–43. doi: 10.1002/jcp.26583
  6. Chmielewski R., Lesiak A. Mitigating Glycation and Oxidative Stress in Aesthetic Medicine: Hyaluronic Acid and Trehalose Synergy for Anti-AGEs Action in Skin Aging Treatment. Clinical, Cosmetic and Investigational Dermatology. 2024; 2701–12. doi: 10.2147/CCID.S476362
  7. Franz S. et al. Overexpression of S100A9 in obesity impairs macrophage differentiation via TLR4-NFkB-signaling worsening inflammation and wound healing. Theranostics. 2022; 12 (4): 1659. doi: 10.7150/thno.67174
  8. Chou Y. et al. Progress in the development of stem cell-derived cell-free therapies for skin aging. Clinical, Cosmetic and Investigational Dermatology. 2023; 3383–406. doi: 10.2147/CCID.S434439
  9. Bollag W. B. et al. Aquaporin-3 in the epidermis: more than skin deep. American J. of Physiology-Cell Physiology. 2020; 318 (6): 1144–53. doi: 10.1152/ajpcell.00075.2020
  10. Yan Z. J. et al. Artificial aquaporin that restores wound healing of impaired cells. J. of the American Chemical Society. 2020; 142 (37): 15638–43. doi: 10.1021/jacs.0c00601
  11. Osman S. PINK spots: Diseased mitochondria prepare for mitophagy.Nature Structural & Molecular Biology. 2022; 29 (2): 82. doi: 10.1038/s41594-022-00733-7
  12. Han H. et al. PINK 1 phosphorylates Drp1S616 to regulate mitophagy-independent mitochondrial dynamics. EMBO reports. 2020; 21 (8): e48686. doi: 10.15252/embr.201948686
  13. Koyano F. et al. Ubiquitin is phosphorylated by PINK1 to activate parkin. Nature. 2014; 510 (7503): 162–6. doi: 10.1038/nature13392.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Assessment of collagenization and fibroblast count in skin biopsies

Download (544KB)
3. Fig. 2. Signaling molecules expression in skin biopsies recorded by bright and fluorescent immunohistochemistry methods

Download (186KB)

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».