Effect of vitamin C and its derivatives on collagen synthesis and cross‐linking by normal human fibroblasts

Synopsis Vitamin C (VitC) plays a critical role in the maintenance of a normal mature collagen network in humans (anti‐scurvy properties) by preventing the auto‐inactivation of lysyl and prolyl hyroxylase, two key enzymes in collagen biosynthesis. In this study two in vitro models were designed to evaluate the effects of VitC on collagen biosynthesis and cross‐linking at cellular and tissue levels. It was shown that VitC induced a dose‐dependent increase in collagen type I deposits by normal human fibroblasts (NHF) cultured in monolayer, and enhanced extracellular matrix contraction by NHF in a lattice model, in a non‐cytotoxic range of concentrations (103m, 104m, 105m). Exogenous VitC supply could thus contribute to the maintenance of optimal collagenic density in the dermis and locally strengthen the collagen network. Vitamin C‐phosphate (VitC‐P) and vitamin C‐glucoside (VitC‐Glu) (two VitC derivatives presenting higher chemical stability in aqueous solution) were also tested in our two models, and showed similar biological properties, but with different potencies. These two compounds can be considered as pro‐vitamins for skin, and could thus advantageously substitute for VitC in VitC‐based anti‐ageing products, as they allow the development of stable, easy‐to‐use formulations. Résumé La vitamine C (VitC) joue, chez l'homme, un rôle critique dans le maintein d'un réseau collagènique normal (propriété antiscorbutique) en empêchant l'autoinactivation de la lysyl‐ et de la prolyl‐hydroxylase, deux enzymes clefs de la synthèse du collagène. Dans cet article, deux modèles in vitro ont été mis au point dans le but d'évaluer les effets de la VitC sur la biosynthèse du collagène et sa réticulation aux niveaux cellulaire et tissulaire. Nous montrons que la VitC favorise, de façon dose‐dependante et dans un domaine de concentrations non cytotoxiques (10–5 M, 10–4 M, 10–3 M), la production de collagène de type I par des fibroblastes humains normaux (FHN) en culture. Dans les mêmes conditions, la VitC augmente, dans un modèle d'équivalent de derme, la contraction de la matrice extracellulaire par les FHNs. Un apport exogène de collagènique optimale et renforcer localement le réseau de collagène. Le phosphate de vitamine C (VitC‐P) et le glucoside de vitamine C (VitC‐Glu) (deux dérivés présentant une plus grande stabilité chimique en solution aqueuse) ont étéévalués dans ces deux modèles et ont présenté des propriétés biologiques comparables à celles de la VitC, mais avec des intensités variables. Ces deux composés peuvent être considérés comme des pro‐vitamines pour la peau, et pourraient avantageusement remplacer la VitC dans les produits anti‐âge à base de VitC, dans la mesure où ils devraient permettre le développement de formulations stables et simples d'usage. © Rapid Science Ltd. 1998