Publication
The bioactive effects of cannabinoids on skin : from daily care to disease management applications
| datacite.subject.fos | Ciências Agrárias::Biotecnologia Agrária e Alimentar | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Fernandes, João Carlos Azevedo Cruz Gonçalves | |
| dc.contributor.advisor | João Pedro Azevedo, Silva | |
| dc.contributor.advisor | Sara Nunes da Costa e, Silva | |
| dc.contributor.author | Veiga, Mariana da Luz Cabral | |
| dc.date.accessioned | 2024-12-09T15:41:35Z | |
| dc.date.embargo | 2027-12-09 | |
| dc.date.issued | 2024-01-26 | |
| dc.date.submitted | 2023-10 | |
| dc.description.abstract | Cannabinoids were first isolated in the 1960s from the Cannabis sativa L. plant. The study into the pharmacological and therapeutic potential of cannabinoids has gained traction in the past decades. This comes as a result of their recognized bioactivity, including antimicrobial, anti-inflammatory, and immunomodulatory activity, and due to the decriminalization of Cannabis-derived products continuing to expand worldwide. Cannabidiol (CBD) is one of the most researched cannabinoids. In particular, its anti-inflammatory activity has been vastly investigated, with a consequent unravelling of direct and indirect interactions with a myriad of receptors, broadening the potential therapeutic applications of CBD. More recently, cannabigerol (CBG), the main precursor of all phytocannabinoids, has also been in focus, although reports on this cannabinoid are still scarce in comparison with its counterpart CBD. Studies concerning the use of CBD and CBG for different therapies have increased, although the current role of cannabinoids in treating dermatological conditions has yet to be defined. Therefore, this thesis aims to explore the use of CBD and CBG for topical applications and to enlighten their potential as promotors of skin health and skin care. To this end, we first assessed their safety through a range of chemical and biological assays, including sensitization and mutagenicity tests. Although CBD extracted from the plant has solidified its use for topical applications, the CBG used in this work is produced through fermentation technology, and its safety profile has yet to be elucidated. After concluding both molecules were safe for topical application, we evaluated their potential as cosmetic ingredients. Several assays were performed to determine if CBD and CBG could be used for skin care and hair care, with both compounds demonstrating their ability to prevent inflammation in keratinocytes after exposure to pollution, and CBG presenting the capacity to induce hair growth in an ex vivo hair follicle model. Next, and considering the antimicrobial activity reported for cannabinoids, we focused on evaluating the antimicrobial and antibiofilm activity of CBD and CBG against bacteria and fungi belonging to the skin microbiota or associated with skin disorders and assessed their anti-adhesion effect against Staphylococci in keratinocytes. For the first time, we reported the MIC and MBC for Cutibacterium acnes, Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli. Thus, this study cemented the use of cannabinoids as antimicrobial agents, besides reporting on their potential as preservative ingredients and their positive lack of impact on the normal skin microbiota. We then evaluated the capacity of CBD and CBG to ameliorate the profile of inflammatory skin conditions, including psoriasis, irritant contact dermatitis (ICD) and atopic dermatitis (AD). Firstly, we developed, optimized, and validated ex vivo skin models with these conditions, and then assessed the impact of cannabinoids on them. Regarding the psoriatic model, CBD and CBG significantly reduced the inflammation and the hyperproliferation of keratinocytes, two of the main characteristics of this disease. Finally, the treatment of CBD and CBG for ICD and AD was also successful, with a reestablishment of the epidermal barrier and a reduction in inflammatory markers. These results are important as inflammatory skin conditions are associated with a low quality of life, and although corticosteroids are the go-to medications to alleviate symptoms, it has been demonstrated these medicines lose efficiency over time and have several side effects. We also attested that neither CBD nor CBG have a side effect common to betamethasone, hypertrichosis. Overall, the works herein reported provide valuable contributions in the field of dermatology, providing a step towards developing new applications for cannabinoids and potentially uncovering new topical treatments for skin disorders. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Os canabinóides foram isolados pela primeira vez nos anos 60, a partir da planta Cannabis sativa L. Devido à sua reconhecida bioatividade, incluindo atividade antimicrobiana, anti-inflamatória e imunomoduladora, e à medida que a descriminalização de produtos derivados da Cannabis continua a expandir-se em todo o mundo, o estudo sobre o potencial farmacológico destas moléculas tem ganho tração. Atualmente, o canabidiol (CBD) é um dos canabinóides mais estudados. É de salientar a sua atividade anti-inflamatória que, sendo amplamente investigada, tem permitido a descoberta das suas interações (diretas e indiretas) com diversos recetores, consequentemente ampliando as suas potenciais aplicações terapêuticas. Mais recentemente, o canabigerol (CBG), o principal precursor de todos os fitocanabinóides, também tem sido foco de atenção, embora os estudos sobre este canabinóide ainda sejam escassos em comparação com o seu homólogo CBD. Estudos sobre a aplicação do CBD e CBG em diversas doenças aumentaram, embora o atual papel dos canabinóides no tratamento de condições dermatológicas ainda necessite ser definido. Assim, esta tese tem como principal objetivo explorar o uso de CBD e CBG para aplicações tópicas e esclarecer o seu potencial enquanto promotores da saúde da pele, assim como para cuidados cosméticos (skin e hair care). Para isso, primeiramente avaliámos a segurança da aplicação tópica destes canabinóides através de ensaios químicos e biológicos, incluindo testes de sensitização e mutagenicidade. Embora o uso do CBD extraído da planta esteja estabelecido para aplicações tópicas, o CBG usado neste trabalho é produzido por fermentação, e o seu perfil de segurança ainda não está devidamente estabelecido. Após concluirmos que ambas as moléculas eram seguras para aplicação tópica, decidimos verificar o seu potencial enquanto ingredientes cosméticos. Vários testes foram realizados para determinar se o CBD e o CBG teriam potencialidade para cuidados com a pele e cabelo. Ambos os canabinóides demonstraram capacidade para prevenir a inflamação em queratinócitos expostos à poluição, tendo o CBG apresentado capacidade de induzir o crescimento capilar num modelo ex vivo de folículo piloso. Considerando a atividade antimicrobiana descrita para canabinóides, avaliámos a atividade antimicrobiana e antibiofilme do CBD e CBG contra bactérias e fungos pertencentes à microbiota da pele ou associados a distúrbios cutâneos e avaliámos a sua capacidade para evitar a adesão de Staphylococci em queratinócitos. Pela primeira vez, estabelecemos o valor de MIC e MBC para Cutibacterium acnes, Pseudomonas aeruginosa e Escherichia coli. Assim, este estudo consolidou o uso de canabinóides como agentes antimicrobianos, além de demonstrar o seu potencial como ingredientes conservantes, e da ausência de impacto na microbiota normal da pele. Em seguida, explorou-se a capacidade do CBD e CBG para melhorar o perfil de condições inflamatórias da pele, incluindo psoríase, dermatite de contato irritativa (DCI) e dermatite atópica (DA). Para isso, desenvolvemos, otimizámos e validámos modelos ex vivo de pele onde essas condições foram induzidas e posteriormente usados na avaliação do impacto dos canabinóides. Em relação ao modelo psoriático, tanto o CBD como o CBG reduziram significativamente a inflamação e a hiperproliferação de queratinócitos, duas das principais características da psoríase. Finalmente, o tratamento com CBD e CBG para DCI e DA também foi bem-sucedido, com o restabelecimento da barreira epidérmica e redução dos marcadores inflamatórios. Estes resultados são importantes, pois as condições inflamatórias da pele estão associadas a uma baixa qualidade de vida, e tem sido demonstrado que os corticosteroides, utilizados para aliviar os sintomas, perdem eficácia ao longo do tempo, e levam a diferentes efeitos adversos. De salientar que este trabalho demonstrou a ausência de hipertricose pelos canabinóides, um efeito secundário comum ao corticosteroide betametasona. Em suma, esta tese fornece contribuições valiosas no campo da dermatologia, abrindo caminho para o desenvolvimento de novas aplicações para os canabinóides, com particular destaque para a sua aplicação no tratamento de doenças dermatológicas do foro inflamatório. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 101750382 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.14/47465 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.relation | POCI-01−0247-FEDER-027578 | pt_PT |
| dc.subject | Cannabidiol | pt_PT |
| dc.subject | Cannabigerol | pt_PT |
| dc.subject | Inflammatory skin conditions | pt_PT |
| dc.subject | Skin microbiota | pt_PT |
| dc.subject | Ex vivo models | pt_PT |
| dc.subject | Canabidiol | pt_PT |
| dc.subject | Canabigerol | pt_PT |
| dc.subject | Doenças inflamatórias da pele | pt_PT |
| dc.subject | Microbiota da pele | pt_PT |
| dc.subject | Modelos ex vivo | pt_PT |
| dc.title | The bioactive effects of cannabinoids on skin : from daily care to disease management applications | pt_PT |
| dc.type | doctoral thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | embargoedAccess | pt_PT |
| rcaap.type | doctoralThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Doutoramento em Biotecnologia | pt_PT |