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Studies of compounds that enhance sphingolipid metabolism in human keratinocytes

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Synopsis Several products are known to inhibit the biosynthesis of ceramides and glucosylceramides, but very few stimulate this process. We studied the influence of a hydrolysate of potato proteins (Lipidessence) on the sphingolipid metabolism of normal human epidermal keratinocytes. By measuring growth with the thymidine uptake assay, it was seen that Lipidessence, added in the culture medium up to an 8% concentration, did not change significantly the proliferation rate of keratinocytes, but beyond this concentration a progressive dose-dependent inhibition of growth was noticeable. Following incubation of cells with the product at 5% and 10% concentrations for 2 days, the lipids were extracted. The different lipid classes were separated by fractionation on columns of aminopropyl silica gel and analyzed by high-performance thin-layer chromatography. When keratinocytes were cultivated in the presence of Lipidessence, the biosynthesis of cholesterol, phosphatidylcholine, phosphatidylserine and gangliosides was stimulated, and a major increase was noticeable in the biosynthesis of free fatty acids, free ceramides, glucosylceramide and sphingomyelin. Radioactive [C]-serine was used as a precursor of sphingoid bases to study sphingolipid biosynthesis. After migration of lipid fractions on thin-layer plates, autoradiography showed that free ceramides and glucosylceramide were labeled, thus suggesting that biosynthesis was accounting for the increased cellular content in sphingolipids.

French
Résumé

Plusieurs produits sont connus pour inhiber la biosynthèse des céramides et des glucosylcéramides, mais un très petit nombre peuvent stimuler ces processus. Nous avons étudiéin vitro l'influence d'un hydrolysat de protéines de pommes de terre (Lipidessence®) sur le métabolisme des kératinocytes de l’épiderme humain normal. En mesurant la croissance par incorporation de thymidine, il a été constaté que Lipidessence®, ajouté au milieu de culture jusqu’à une concentration de 8%, ne changeait pas significativement le taux de prolifération des kératinocytes, mais au-delà de cette concentration, une inhibition de croissance dépendant de la dose a été observée. Après incubation des cellules avec le produit pendant deux jours, les lipides ont été extraits. Les différentes classes de lipides ont été séparées par fractionnement sur colonnes de gel de silice aminopropyle et analysées par chromatographie en couche mince à haute performance. Quand les kératinocytes ont été cultivés en présence de Lipidessence®, la biosynthèse de cholestérol, phosphatidylcholine, phosphatidylsérine et gangliosides a été stimulée, et une augmentation majeure a été observée dans la biosynthèse des acides gras libres, des céramides libres, du glucosylcéramide et de la sphingomyéline. La [14C]-serine radioactive a été utilisée en tant que précurseur des bases sphingoides pour étudier la biosynthèse des sphingolipides. Après migration des fractions lipidiques sur plaques de chromatographie en couche mince, l'autoradiographie a montré que les céramides libres et le glucosylcéramide étaient marqués, suggèrant ainsi qu'une biosynthèse de novo rendait compte de l'augmentation du contenu cellulaire en sphingolipides.
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Keywords: biosynthesis; ceramides; glycolipids; keratinocytes

Document Type: Research Article

Affiliations: 1: Department of Dermatology, Edouard Herriot Hospital, University of Lyon, Lyon, France 2: Engelhard, Lyon, France

Publication date: February 1, 2006

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