Increased basal transepidermal water loss leads to elevation of some but not all stratum corneum serine proteases.

Synopsis There are indications of elevation of some inflammatory serine proteases in barrier damaged skin (e.g. plasmin and urokinase). Moreover, many other serine protease activities are present such as desquamatory enzymes as well as a newly detected tryptase-like serine protease. However, the activities of these proteases have never been correlated with stratum corneum (SC) barrier function. The activity of extractable key serine proteases (SC trypsin-like kallikreins, SC chymotrypsin-like kallikreins, SC tryptase-like serine protease, urokinase and plasmin) was measured from the outermost layers of SC obtained from facial tape strippings in clinically normal subjects. The protein content of the tape strippings was quantified by absorption measurements with the novel infrared densitometer SquameScanTM 850A and the protease activities by the use of fluorogenic peptide substrates. SC barrier function, SC hydration and skin surface pH were measured using AquaFluxTM, NOVA dermal phase meter and Skin-pH-Meter®, respectively. As expected, SC hydration was reduced with increased transepidermal water loss (TEWL) values indicative of barrier impairment. Surprisingly, SC chymotrypsin-like activity showed no correlation with hydration or TEWL, whereas all other enzymes positively correlated with impaired barrier function and some were statistically significant: SC trypsin-like kallikreins (R2 = 0.66, P < 0.01), SC tryptase-like enzyme (R2 = 0.95, P < 0.001), plasmin (R2 = 0.86, P < 0.001) and urokinase (R2 = 0.50, P < 0.05). All enzymes except urokinase also negatively correlated with SC hydration. Elevated levels of SC serine proteases have been associated with some dermatological disorders, such as atopic dermatitis, psoriasis and rosacea but these results indicate that these enzymes are also elevated with milder forms of barrier disruption, which is not clinically evident as irritated skin. As these proteases are elevated in the SC, they will also be elevated in the epidermis where they can be involved in neurogenic inflammation and epidermal barrier impairment via activation of the protease-activated receptors. These results highlight the need for using serine protease inhibitors especially for urokinase and plasmin, SC tryptase-like serine protease and possibly SC trypsin-like kallikreins even in milder forms of barrier damage. Resume Il existe des indices sur l’augmentation de certaines proteases a serine inflammatoires dans la barriere cutanee endommagee (plasmine et urokinase par exemple). De plus, de nombreuses autres activites de proteases a serine sont presentes comme les enzymes desquamantes ou la protease a serine tryptase-like nouvellement detectee. Cependant, les activites de ces proteases n’ont jamais ete correlees a la fonction barriere du stratum corneum (SC). L’activite de proteases a serine clees (kallikreine trypsine-like du SC, kallikreine chymotrypsine-like du SC, protease a serine tryptase-like du SC, urokinase et plasmine) a ete mesuree dans les premieres couches du SC obtenues par stripping du visage de sujets cliniquement normaux. La teneur en proteines des strippings a ete quantifiee par des mesures d’absorption avec le nouveau densitometre IR SquameScanTM 850A et les activites proteases ont ete mesurees en utilisant des substrats peptidiques fluorogeniques. La fonction barriere du SC, l’hydratation du SC et le pH de la surface de la peau ont ete mesurees en utilisant respectivement l’AquaFluxTM, le « Dermal phase Meter » Nova et le Skin-pH-meter®.Comme attendu, l’hydratation du SC est reduite avec l’augmentation des valeurs de perte en eau transepidermique (TEWL) indicatrice d’une deterioration de la barriere. De facon surprenante, l’activite chymotrypsine-like du SC ne montre aucune correlation avec l’hydratation ou TEWL, alors que les autres enzymes correlent positivement avec la fonction barriere deterioree et que certaines d’entre elles sont statistiquement significatives : kallikreine trypsine-like du SC (R2 = 0.66, P < 0.01), enzymes tryptase-like du SC (R2 = 0.95, P < 0.001), plasmine (R2 = 0.86, P < 0.001) et urokinase (R2 = 0.5, P < 0.05). Toutes les enzymes, a l’exception du l’urokinase, correlent negativement avec l’hydratation du SC. Des valeurs elevees en proteases a serine du SC ont ete associees a des desordres dermatologiques, comme la dermatite atopique, le psoriasis et la rosacee, mais ces resultats indiquent que ces enzymes sont aussi elevees que dans des formes douces de deterioration de la barriere cliniquement non evidentes, comme une peau irritee. Comme ces teneurs en proteases sont elevees dans le SC, elles le seront aussi dans l’epiderme ou elles peuvent etre impliquees dans une inflammation neurogenique et dans une degradation de la barriere epidermique via une activation des recepteurs actives par proteases. Ces resultats mettent en evidence un besoin d’utiliser des inhibiteurs de proteases a serine, specialement de l’urokinase et de la plasmine, de la protease a serine trypsine-like du SC et certainement des kallikreines trypsine-like du SC, meme dans les cas les plus legers d’endommagement de la barriere.