Linking diet to acne metabolomics, inflammation, and comedogenesis: an update

Abstract

Acne vulgaris, an epidemic inflammatory skin disease of adolescence, is closely related to Western diet. Three major food classes that promote acne are: 1) hyperglycemic carbohydrates, 2) milk and dairy products, 3) saturated fats including trans-fats and deficient ω-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs). Diet-induced insulin/insulin-like growth factor (IGF-1)-signaling is superimposed on elevated IGF-1 levels during puberty, thereby unmasking the impact of aberrant nutrigenomics on sebaceous gland homeostasis. Western diet provides abundant branched-chain amino acids (BCAAs), glutamine, and palmitic acid. Insulin and IGF-1 suppress the activity of the metabolic transcription factor forkhead box O1 (FoxO1). Insulin, IGF-1, BCAAs, glutamine, and palmitate activate the nutrient-sensitive kinase mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1), the key regulator of anabolism and lipogenesis. FoxO1 is a negative coregulator of androgen receptor, peroxisome proliferator-activated receptor-γ (PPARγ), liver X receptor-α, and sterol response element binding protein-1c (SREBP-1c), crucial transcription factors of sebaceous lipogenesis. mTORC1 stimulates the expression of PPARγ and SREBP-1c, promoting sebum production. SREBP-1c upregulates stearoyl-CoA- and Δ6-desaturase, enhancing the proportion of monounsaturated fatty acids in sebum triglycerides. Diet-mediated aberrations in sebum quantity (hyperseborrhea) and composition (dysseborrhea) promote Propionibacterium acnes overgrowth and biofilm formation with overexpression of the virulence factor triglyceride lipase increasing follicular levels of free palmitate and oleate. Free palmitate functions as a “danger signal,” stimulating toll-like receptor-2-mediated inflammasome activation with interleukin-1β release, Th17 differentiation, and interleukin-17-mediated keratinocyte proliferation. Oleate stimulates P. acnes adhesion, keratinocyte proliferation, and comedogenesis via interleukin-1α release. Thus, diet-induced metabolomic alterations promote the visible sebofollicular inflammasomopathy acne vulgaris. Nutrition therapy of acne has to increase FoxO1 and to attenuate mTORC1/SREBP-1c signaling. Patients should balance total calorie uptake and restrict refined carbohydrates, milk, dairy protein supplements, saturated fats, and trans-fats. A paleolithic-like diet enriched in vegetables and fish is recommended. Plant-derived mTORC1 inhibitors and ω-3-PUFAs are promising dietary supplements supporting nutrition therapy of acne vulgaris.

Influência do Índice de Massa Corporal e da Dieta na Fisiopatologia da Acne Vulgaris

“…De facto, a maior incidência da acne nos adolescentes ocorre apenas quando a hormona de crescimento atinge o pico máximo de secreção, momento em que há uma maior produção de insulina e assim maior estimulação hepática para a produção de IGF-1. 8,9 A IGF-1 em particular ocupa um papel central, sendo responsável pela puberdade e maturação sexual e é sobretudo um ponto de convergência da sinalização alimentar na acne vulgar, sendo o principal elo de ligação entre a dieta e a inflamação e comedogénese. 8 A IGF-1 atua no recetor da IGF-1 (IGF1R), provocando uma hiperatividade da cascata de sinalização fosfatidilinositol 3 quinase (PI3K)-proteina B quinase (AKT), potenciando a ação androgénica por 3 mecanismos: i) Hiperactividade da enzima 5-alpha reductase, aumentando assim a conversão intracutânea de testosterona em dihidrotestosterona (DHT); ii) Estimulação da produção de dehidroepiandrosterona (DHEA) na glândula suprarrenal e da testosterona na gónada; iii) Translocação para o citoplasma e inibição da proteína nuclear forkhead box 01 (FoxO1), responsável por inibir o recetor celular dos androgénios.…”

“…8 A IGF-1 atua no recetor da IGF-1 (IGF1R), provocando uma hiperatividade da cascata de sinalização fosfatidilinositol 3 quinase (PI3K)-proteina B quinase (AKT), potenciando a ação androgénica por 3 mecanismos: i) Hiperactividade da enzima 5-alpha reductase, aumentando assim a conversão intracutânea de testosterona em dihidrotestosterona (DHT); ii) Estimulação da produção de dehidroepiandrosterona (DHEA) na glândula suprarrenal e da testosterona na gónada; iii) Translocação para o citoplasma e inibição da proteína nuclear forkhead box 01 (FoxO1), responsável por inibir o recetor celular dos androgénios. [8][9][10] ( Fig. 1) A ação da IGF-1 varia também com a atividade da proteína de ligação à IGF-3 (IGFBP-3), estando a sua bioatividade aumentada quando diminui a IGFBP-3.…”

“…8 Os androgénios em geral induzem também o IGF-1 no folículo pilosebáceo sendo que a insulina, à semelhança do IGF-1, também ativa a cascata PI3K-AKT. 8 A literatura recente tem demonstrado que os alimentos podem influenciar as doenças dermatológicas de modos diferentes, referindo existir associação entre a dieta e a acne vulgar.…”

“…8 Os androgénios em geral induzem também o IGF-1 no folículo pilosebáceo sendo que a insulina, à semelhança do IGF-1, também ativa a cascata PI3K-AKT. 8 A literatura recente tem demonstrado que os alimentos podem influenciar as doenças dermatológicas de modos diferentes, referindo existir associação entre a dieta e a acne vulgar. 3,4,8,12 A dieta ocidental em particular, constituída por carbohidratos com alto teor glicémico, leite de vaca e ácidos gordos saturados, tem sido indicada como uma das grandes responsáveis pelo aumento sérico da IGF-1, estados da hiperinsulinémia e inibição do Fox01.…”

The Role of Nutrition in Dermatology

“…Paleolithic diet or consumption of tea, turmeric, or omega-3-fatty acids) can improve acne. The Paleolithic diet, which emphasizes fruits, vegetables, grassfed meat, nuts, and healthy fats, has been suggested to be an ideal diet to prevent acne and help alleviate acne vulgaris in affected individuals [21,22]. Tea, a beverage commonly consumed worldwide, contains polyphenols, which are antioxidant molecules with antimicrobial and anti-inflammatory properties [23].…”