Коллоидная овсянка, часть I: История, фундаментальные научные данные, механизм действия и клиническая эффективность при лечении атопического дерматита

Блэр Алле, дипломированный врач, и Адам Фридман, дипломированный врач, заведующие кафедрой дерматологии Школы медицины и медицинских наук Джорджа Вашингтона, Вашингтон, округ Колумбия

АННОТАЦИЯ

Коллоидная овсянка имеет давнюю историю применения при лечении дерматологических заболеваний. В ее состав входят различные фитохимические вещества, которые обусловливают ее широкое функциональное назначение и клиническое применение. Она обладает различными механизмами действия, включая прямое противовоспалительное, противозудное, антиоксидантное, противогрибковое, пребиотическое, барьерно-восстанавливающее свойства, а также благотворно влияет на pH кожи. Было доказано, что они особенно полезны при лечении атопического дерматита. В части 1 данной серии из двух частей мы рассмотрим историю коллоидной овсянки, фундаментальные научные данные, механизм действия и клиническую эффективность при лечении атопического дерматита.

Журнал лекарственных средств в дерматологии 2020; 19:10 (Дополнение): с. 4-7

ВВЕДЕНИЕ

История овсянки

Овсянка имеет давнюю и богатую историю применения в дерматологии. Первые упоминания о пользе овсянки для здоровья кожи относятся к 2000 году до нашей эры в Аравии и Египте, где она описывалась как успокаивающее и защищающее средство при сухой или зудящей, воспаленной коже.¹ Впоследствии в римской медицинской литературе овсяная мука была признана средством местной терапии различных дерматологических заболеваний.¹ Первые научные исследования о пользе овсяной муки для кожи появились в 1930-х годах, включая информацию об очищающих свойствах овсяной муки, ее роли в снятии зуда и функции защитного средства для кожи.² В 1940-1950-х гг. коллоидная овсянка стала поступать в продажу как в виде порошка, так и в смеси со смягчающими маслами, что послужило толчком к проведению медицинских исследований, изучавших преимущества ванн с коллоидной овсянкой при различных ксеротических дерматозах.³ В 1989 г. Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA) одобрило коллоидную овсянку как безопасный и эффективный безрецептурный препарат.⁴ В 2003 г. FDA отметило, что коллоидная овсянка может снимать раздражение и зуд при различных дерматозах, обеспечивая временную защиту кожи.⁵ Коллоидная овсянка – один из немногих продуктов, которые FDA признает безопасным безрецептурным средством. Сегодня она выпускается в различных формах, включая кремы, лосьоны, шампуни, гели для бритья, средства для ванн и мытья тела.

Фундаментальные данные об овсянке

Коллоидная овсянка – это порошок, полученный в результате измельчения и переработки цельного зерна овса. В соответствии со строгими протоколами, установленными Фармакопеей США, зерно овса измельчается и обрабатывается до тех пор, пока не более 3% от общего количества частиц в порошке не превысят размер 150 мкм и не более 20% – размер 75 мкм.⁶ Малый размер частиц способствует их способности оседать на коже и образовывать окклюзионный барьер при диспергировании в воде.

В состав овса входят различные виды фитохимических веществ, которые обусловливают его широкое функциональное назначение и клиническое применение. Коллоидная овсянка состоит из сахаров и аминокислот (65%), белков (15-20%), липидов (11%) и клетчатки (5%).⁷ Наиболее важные группы фитохимических веществ, присутствующих в овсе, включают фенолы, β-глюканы, лигнаны, авенантрамиды, каротиноиды, витамин Е и фитостеролы.⁷ Из фенольных соединений, присутствующих в овсе, феруловая кислота и кофейная кислота являются сильными антиоксидантами, а феруловая кислота также обладает свойствами поглощения ультрафиолета.⁸ Флавоноиды, группа фенольных соединений, присутствующих в овсе, также способны поглощать ультрафиолетовый свет с длиной волны 320-370 нм.⁹ β-глюканы являются полисахаридами мономеров D-глюкозы и обладают высокой вязкостью в основном благодаря своим β-(1-3)-связям.⁷ Данная вязкость обусловливает влагосвязывающие свойства овса. Овес также содержит широкий спектр минералов и витаминов, из которых витамин Е является наиболее клинически значимым. Витамин Е является природным антиоксидантом, защищающим от окислительного стресса, воспаления и фотоиндуцированного старения.¹⁰

Механизм действия

Коллоидный овес обладает различными механизмами действия, включая прямое противовоспалительное, противозудное, антиоксидантное, противогрибковое, пребиотическое, барьерно-восстанавливающее свойства, а также благотворно влияет на pH кожи. Воспалительные заболевания кожи, включая псориаз и атопический дерматит (АД), характеризуются высоким уровнем арахидоновой кислоты, эйкозаноидов, фосфолипазы А2 (фермента, мобилизующего арахидоновую кислоту) и лейкотриена В4, который является мощным хемотаксическим фактором, стимулирующим дегрануляцию нейтрофилов и индуцирующим пролиферацию кератиноцитов. Было установлено,что овес ингибирует фосфолипазу А2 в кератиноцитах, снижая тем самым высвобождение арахидоновой кислоты, что уменьшает образование провоспалительных эйкозаноидов.¹¹ Противовоспалительная активность овса изучалась и в сосудистой системе. Го и соавт. обнаружили, что авенантрамиды, специфические полифенолы из овса, ингибируют индуцированную IL-1B активацию NF-κB в эндотелиальных клетках.¹²

Также было обнаружено, что авенантрамиды подавляют стимулируемую IL-1β секрецию провоспалительных цитокинов, таких как IL-6, IL-8 и MCP-1.13 В целом данные результаты свидетельствуют о противовоспалительных свойствах овса и его роли в снятии воспаления при различных дерматологических заболеваниях.

Коллоидная овсянка также обладает противозудными свойствами благодаря подавлению нейрогенного воспаления. В мышиной модели зуда мышам вводили соединение 48/80, которое приводит к дегрануляции тучных клеток и высвобождению гистамина, ключевых медиаторов зуда. Те мыши, которых лечили авенантрамидом, чесались на 40,7% меньше, чем контрольные.¹⁴ Данные результаты на мышиных моделях были дополнительно оценены в клинических исследованиях пациентов, страдающих от зуда. В одном клиническом исследовании 139 пациентов с различными зудящими дерматозами в течение 3 месяцев принимали ванны и очищающие средства с коллоидной овсянкой. Более чем у 71% пациентов за период исследования было достигнуто полное или почти полное купирование зуда.¹⁵

В дополнение к противовоспалительным и противозудным свойствам, коллоидная овсянка также обладает антиоксидантными свойствами. Фенольные авенантрамиды проявляют антиоксидантную активность in vitro. Фенолы как класс химических соединений проявляют антиоксидантную активность посредством нескольких механизмов: некоторые являются донорами атомов водорода, которые ингибируют каскад цепных радикальных реакций, а другие функционируют как хелаторы ионов металлов.^16,17 Антиоксидантные свойства авенантрамидов были подробно изучены. В одном из таких исследований были синтезированы восемь авенантрамидов, идентифицированных в экстрактах овса, и оценена их антиоксидантная активность путем определения реакционной способности по отношению к 1,1-дифенил-2-пикрилгидразилу и линолевой кислоте по эффективности переноса атома водорода от фенола к радикалу. Авенантрамиды продемонстрировали более высокую антиоксидантную активность, чем другие фенольные соединения овса, и авторы предположили, что это может быть связано с резонансной структурой его амидной связи.¹⁶

Коллоидная овсянка также обладает противогрибковыми и пребиотическими свойствами. Ген Pc-2 в растениях A. sativa придает устойчивость к Puccinia coronate, грибку корончатой ржавчины. Инокуляция растений овса спорами P. coronate индуцировала выработку авенантрамида и подавляла дальнейший рост грибов.¹⁸ Новые данные также показали, что коллоидная овсянка обладает пребиотическими свойствами. Коллоидная овсянка метаболизируется и способствует росту бактерий, которые являются симбиотическими для кожи, включая эпидермальный стафилококк, золотистый стафилококк и пропионовая бактерия акне. В исследовании Лю-Волш и соавт. коллоидная овсянка увеличивала скорость роста Staphylococcus epidermidis значительно больше, чем Staphylococcus aureus, что позволяет предположить различную реакцию указанных организмов на овес.¹⁹ Молочная кислота и короткоцепочечные жирные кислоты вырабатываются микробами путем ферментации и, как было установлено, играют важную роль в поддержании здоровья кишечника и кожи. Молочная кислота также является известным природным увлажняющим фактором и увлажнителем. Согласно исследованиям in vitro, проведенным Лю-Волш и соавторами, метаболизм коллоидной овсянки приводит к увеличению выработки молочной кислоты Staphylococcus epidermidis и Staphylococcus aureus. В том же исследовании шесть недель использования увлажняющего лосьона, содержащего 1% коллоидной овсянки, значительно повысили уровень лактата in vivo.¹⁹

Коллоидная овсянка также обладает восстанавливающими барьер свойствами. Липиды играют решающую роль в роговом слое, особенно в его барьерной функции и способности предотвращать избыточную потерю воды. Липиды рогового слоя состоят из эквимолярной смеси керамидов, холестерина и свободных жирных кислот. Цельное овсяное масло богато незаменимыми липидами, включая триглицериды, диацилглицерин, фосфолипиды и свободные жирные кислоты. Овес также содержит линолевую кислоту, которая, как было показано, эффективно снижает трансэпидермальную потерю воды (TEWL) и восстанавливает проницаемость кожного барьера.^20-21 Липофильные молекулы овса также обладают агонистическими свойствами в отношении различных рецепторов и генов, участвующих в дифференцировке эпидермиса, синтезе липидов и переработке церамидов. Пероксисомные рецепторы, активируемые пролифератором (PPAR), являются лиганд-активируемыми ядерными рецепторами, которые, как было показано, индуцируют экспрессию белков эпидермальной дифференцировки и синтез липидов в кератиноцитах.²² В исследованиях in vitro на культурах клеток и тканей Чон и соавт. обнаружили, что липофильные молекулы овса обладают двойной активностью агонистов PPARα и PPARβ/δ. Обработка овсяным маслом также приводила к значительному повышению уровня регуляции генов дифференцировки (включая инволюкрин и трансглутаминазу 1) и генов переработки церамидов (β-глюкоцереброзидаза, сфингомиелиназы 3).23

Наконец, местное применение экстракта овса благотворно влияет на рН кожи. Кожа представляет собой слабокислую микросреду с рН приблизительно 5,5,15. Данная кислотность усиливает барьерную функцию кожи, защищая от проникновения патогенных микроорганизмов и помогая поддерживать целостность поверхностного кератинового слоя. Воспаленная кожа повышает рН кожи с кислого до основного. Было доказано, что местное применение экстракта овсянки снижает pH кожи от основного до нормального физиологического pH, что указывает на то, что он может выступать в качестве восстанавливающего буфера.¹⁵

Применение при атопическом дерматите

Клиническая польза коллоидной овсянки была продемонстрирована в ходе обширных исследований среди различных групп пациентов, особенно при атопическом дерматите (АД). Атопический дерматит - распространенное рецидивирующее воспалительное заболевание кожи со сложным патогенезом. Он характеризуется генетическими аномалиями кожного барьера из-за мутаций в филаггрине, дефицитом керамидов и кателицидинов, иммунологическими нарушениями со сдвигом в сторону воспалительного пути Th-2 и повышением уровня сывороточного иммуноглобулина (IgE). Средства местного применения составляют основу терапии АД независимо от тяжести заболевания. Согласно действующим клиническим рекомендациям по лечению атопического дерматита, применение увлажняющих кремов должно быть неотъемлемой частью лечения пациентов с АД (основано на доказательствах I уровня), и имеются убедительные доказательства того, что их применение может снизить тяжесть заболевания и потребность в фармакологическом вмешательстве.²⁴

Использование коллоидной овсянки при лечении АД является идеальным по нескольким причинам. Как пораженная, так и не пораженная кожа при АД характеризуется ксерозом, нарушениями барьерной функции и снижением содержания керамидов. Нарушенный кожный барьер, о чем свидетельствует повышенная трансэпидермальная потеря воды, способствует проникновению раздражителей и аллергенов из окружающей среды, что впоследствии приводит к зуду за счет высвобождения цитокинов и воспаления. ^25,26 Авенантрамиды, присутствующие в коллоидной овсянке, способны уменьшать воспаление и, таким образом, оказывать противозудное действие, как уже говорилось ранее, за счет уменьшения высвобождение провоспалительных цитокинов и, как было доказано, значительно снижает реакцию расчесывания – до 40% по сравнению с носителем на мышиных моделях.²⁷ Липиды и жирные кислоты, содержащиеся в коллоидной овсянке, также обеспечивают барьерную защиту и способствуют восполнению и пополнению рогового слоя при атопическом дерматите, который, как известно, характеризуется снижением содержания церамидов (жизненно важных липидов рогового слоя).

В нескольких исследованиях изучалась потенциальная польза коллоидной овсянки в качестве дополнительного средства при лечении АД. В исследовании, проведенном Небус и соавт., 25 пациентов в возрасте 12-60 лет с легкой и умеренной формой АД (по критериям Ханифина и Райки) и площадью поверхности тела не менее 5% были включены в 8-недельное исследование, в ходе которого проводилось местное применение окклюзионного крема на основе овса два раза в день и мытье тела средством на основе овса один раз в день. Пациенты, принимавшие системные препараты от экземы, были исключены из исследования, но тем, кто применял предписанные местные методы лечения, было разрешено продолжать прием лекарств. Показатели общей оценки исследователя (IGA), площадь экземы и индекс тяжести (EASI), а также тяжесть зуда были значительно улучшены на 2, 4 и 8 неделях. 28 В дополнительном исследовании с участием более молодой когорты из 23 пациентов в возрасте от 3-5 месяцев до 5 лет изучалась роль дополнительной схемы применения крема из коллоидной овсянки дважды в день с глицериновым очищающим средством на основе коллоидной овсянки в сочетании с топическими стероидами. Показатели IGA и EASI были значительно улучшены по сравнению с исходным уровнем как на 2-й, так и на 4-й неделе, а индекс качества жизни ребенка был значительно улучшен на 4-й неделе. 29 В международном многоцентровом исследовании, проведенном в Греции, Италии и Португалии, 71 пациент в возрасте от 6 месяцев до 20 лет с легкой и легко-умеренной степью тяжести АД, получающий в настоящее время лечение стероидами и/или иммуномодуляторами местного действия или без них, применял коллоидную овсяную муку дважды в день. Через 12 недель пациенты сообщили о значительном улучшении зуда, эритемы и качества жизни.³⁰

Дополнительные исследования сравнили безопасность и эффективность 1%-ного коллоидного овсяного крема с рецептурными кремами и эмульсиями при лечении атопического дерматита легкой и легко-умеренной степени тяжести. В рандомизированном двойном слепом исследовании, проведенном Лисант и соавт., 90 пациентов в возрасте от 6 месяцев до 18 лет с АД легкой и умеренной степени тяжести были рандомизированы для использования либо коллоидного овсяного крема, либо стандартного, не содержащего стероидов, рецептурного барьерного крема два раза в день. Пациенты, принимавшие местные стероиды IV–VII классов, были допущены к участию в исследовании, те, кому требовались системные стероиды или стероиды I–III классов, были исключены. На 3-й неделе оценки EASI показали, что коллоидный овсяный крем не уступал рецептурному крему.³¹

Атопический дерматит также характеризуется снижением микробного разнообразия с непропорциональной колонизацией и восприимчивостью к золотистому стафилококку до и во время обострения.³² В контролируемом многоцентровом клиническом исследовании с участием пациентов в возрасте 16-50 лет с экземой легкой и умеренной степени изучалось влияние двухразового ежедневного применения 1%-ного коллоидного овсяного крема на микробиом кожи. По сравнению с лечением стандартным увлажняющим кремом, лечение 1%-ным коллоидным овсяным кремом от экземы основывалось на тенденции к снижению распространенности видов стафилококка к 7-му дню и более высокому микробному разнообразию пораженной кожи, приближающемуся к уровню разнообразия на коже без повреждений. Аналогичного улучшения микробного разнообразия не наблюдалось при использовании стандартного увлажняющего крема. Авторы утверждают, что, хотя механизм увеличения микробного разнообразия неясен, он может быть связан с благотворным воздействием на рН кожи и улучшением трансэпидермальной потери воды (см. рис. 1).33

РИСУНОК 1. (А) Разнообразие микробиома в местах поражения и прилегающих к ним участках меняется со временем при применении 1%-ного коллоидного овсяного крема от экземы. (Б) Относительное содержание микробиома в стандартном увлажняющем креме и 1%-ном креме от экземы на основе коллоидного овса. (В) Разнообразие Шеннона. 

Сверху вниз:

Относительное содержание.

Поражение. Отсутствие повреждений.

Род.

Относительное содержание.

1%-ный коллоидный овсяный крем от экземы. Стандартное увлажняющее средство. Род.

Исходный уровень. День 1. День 3. День 7. День 14. Регрессия.

1%-ный коллоидный овсяный крем от экземы. Стандартное увлажняющее средство.

Исходный уровень. День 1. День 3. День 7. День 14. Регрессия.

Время.

Поражение. Отсутствие повреждений.

ВЫВОДЫ

Овес веками использовался для лечения широкого спектра дерматозов. В первой части настоящего дополнения, состоящего из двух частей, мы рассказали об исследованиях и многогранных преимуществах, лежащих в основе его использования. Овес состоит из различных соединений с широким спектром механизма действия, обладающих противовоспалительными, противозудными, антиоксидантными, противогрибковыми, пребиотическими и восстанавливающими барьер свойствами. Данные присущие коллоидной овсянке свойства обусловливают ее функциональность и эффективность при лечении АД, состояния, которое является особенно тяжелым и широко распространенным. В следующей части настоящего дополнения мы продолжим изучать клинические преимущества коллоидной овсянки при АД у особых групп населения, а также клиническую эффективность и переносимость исключая экзему.

Colloidal Oatmeal Part I: History, Basic Science, Mechanism of Action, and Clinical Efficacy in the Treatment of Atopic Dermatitis

Blair Allais MD and Adam Friedman MD FAAD
Department of Dermatology, George Washington School of Medicine and Health Sciences, Washington, DC

ABSTRACT

Colloidal oatmeal has a long-standing history in the treatment of dermatologic disease. It is composed of various phytochemicals, which contribute to its wide-ranging function and clinical use. It has various mechanisms of action including direct anti-inflammatory, anti-pruritic, anti-oxidant, anti-fungal, pre-biotic, barrier repair properties, and beneficial effects on skin pH. These have been shown to be of particular benefit in the treatment of atopic dermatitis. In Part 1 of this two-part series, we will explore the history of colloidal oatmeal, basic science, mechanism of action, and clinical efficacy in the treatment of atopic dermatitis.

J Drugs Dermatol. 2020;19:10(Suppl):s4-7

INTRODUCTION

History of Oatmeal

Oatmeal has a longstanding and rich history pertaining to its dermatologic use. The first documentation of oatmeal for skin health dates back as early as 2000 BC in Arabia and Egypt, where it was described as soothing and protectingin dry or itchy, inflamed skin.1 Oatmeal flour was subsequently recognized as a topical therapy for a variety of dermatologic conditions in Roman medical literature.1 The first scientific studies on the skin benefits of oatmeal appeared in the 1930s, including information about the cleansing properties of oatmeal, its role in relieving itch, and its function as a skin protectant.2 In the 1940s and 1950s colloidal oatmeal became commercially available both in powder form and mixed with emollient oils, instigating medical studies examining the benefits of colloidal oatmeal baths in various xerotic dermatoses.3 In 1989, the United States Food and Drug Administration (FDA) approved colloidal oatmeal as a safe and effective over-the-counter drug.4 In 2003, the FDA noted that colloidal oatmeal could relieve irritation and itching due to a number of dermatoses, providing temporary skin protection.5 Colloidal oatmeal is one of the few products that the FDA recognizes as a safe over the counter treatment. Today it is available in various forms including creams, lotions, shampoos, shaving gels, bath treatments, and body wash.

Basic Oat Science

Colloidal oatmeal is the powder obtained from the grinding and processing of whole oat grain. Under strict protocols established by the US Pharmacopeia, oat grain is ground and processed until no more than 3% of the total particles in the powder exceed 150 pm in size and no more than 20% exceed 75 pm in size.6 The small size of the particles contributes to their ability to deposit on the skin and form an occlusive barrier when dispersed in water.

Oat is composedofvarious types of phytochemicals, which contribute to its wide-ranging function and clinical use. Colloidal oatmeal consists of sugars and amino acids (65%), proteins (15-20%), lipids (11%), and fiber (5%).7 The most important groups of phytochemicals present in oats include phenolics, в-glucans, lignans, avenanthramides, carotenoids, vitamin E, and phytosterols.7 Of the phenolics present in oats, ferulic acid and caffeic acid are strong antioxidants, and ferulic acid also has UV absorbing properties.8 Flavonoids, a group of phenolic compounds present in oat, also are capable of absorbing ultraviolet A light from 320-370 nm.9 в-glucans are polysaccharides of D-glucose monomers and have a high viscosity largely due to their e-(1-3)-linkages.7 This viscosity contributes to the water-binding properties of oat. Oats also contain a wide range of minerals and vitamins, of which vitamin E is the most clinically relevant. Vitamin E is a naturally occurring antioxidant that protects against oxidative stress, inflammation, and photo-induced aging.10

Mechanism of Action

Colloidal oat has various mechanisms of action including direct anti-inflammatory, anti-pruritic, anti-oxidant, anti-fungal, pre-biotic, barrier repair properties, and beneficial effects on skin pH. Inflammatory skin disorders including psoriasis and atopic dermatitis (AD) exhibit high levels of arachidonic acid, eicosanoids, phospholipase A2 (the enzyme that mobilizes arachidonic acid), and leukotriene B4, which is a potent chemotactic factor that stimulates neutrophil degranulation and induces keratinocyte proliferation. Oat has been shown to inhibit phospholipase A2 in keratinocytes, thereby decreasing arachidonic acid release, which decreases pro-inflammatory eicosanoid formation.11The anti-inflammatory activities of oats have also been studied in the vasculature. Guo et al demonstrated that avenanthramides, specific polyphenols from oats, inhibit IL-1B induced NF-kB activation in endothelial cells.12

Avenanthramides have also been found to suppress IL-1 в stimulated secretion of pro-inflammatory cytokines such as IL-6, IL-8, and MCP-1.13 Taken together, these findings highlight the anti-inflammatory properties of oat and their role in alleviating inflammation in various dermatologic conditions.
Colloidal oatmeal also has anti-pruritic properties via the inhibition of neurogenic inflammation. In a murine itch model, mice were injected with compound 48/80, which leads to mast cell degranulation and histamine release, key mediators of itch. Those mice that were treated with avenanthramide itched 40.7% less than controls.14 These findings in murine models have been evaluated further in clinical studies of patients who suffer from itch. In one clinical study, 139 patients with a variety of pruritic dermatoses were treated with colloidal oatmeal bath and cleanser for 3 months. More than 71% of patients achieved complete or near-complete relief of pruritus during the study period.15

In addition to anti-inflammatory and anti-pruritic properties, colloidal oatmeal also has anti-oxidant properties. Phenolic avenanthramides exhibit antioxidant activity invitro. Phenols as a class of chemical compounds exert antioxidant activity through several mechanisms: some are hydrogen atom donors that inhibit the cascade of radical chainreactions, and others function as metal ion chelators.1617 The antioxidant properties of avenanthramides have been studied in detail. In one such study, eight avenanthramides identified in oat extracts were synthesized and assessed for antioxidant activity by determining reactivity toward 1,1- diphenyl-2-pic-rylhydrazyl and linoleic acid via the efficiency of hydrogen atom transfer from phenol to radical. Avenanthramides demonstrated higher antioxidant activity than other oat phenolic compounds, and authors hypothesized that it may be due to the resonance structure of its amide bond.16

Colloidal oatmeal also has anti-fungal and prebiotic properties. The Pc-2 gene in A. sativa plants confers resistance to Puccinia coronate, the crown rust fungus. Inoculation of oat plants with spores of P. coronate-induced avenanthramide production and inhibited further fungal growth.18 Emerging evidence has also shown that colloidal oatmeal has prebiotic properties.

Colloidal oatmeal is metabolized by and promotes the growth of bacteria that is commensal to the skin including Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, and Propionibacterium acnes. In a study by Liu-Walsh et al, colloidal oatmeal increased the growth rate of Staphylococcus epidermidis significantly more than that of Staphylococcus aureus, suggesting a differential response of these organisms to oats.19 Lactic acid and short-chain fatty acids are produced by microbes by fermentation, and have been shown to play an important role in the maintenance of gut and skin health. Lactic acid is also a known natural moisturizing factor and humectant. According to in vitro studies by Liu-Walsh et al, metabolism of colloidal oatmeal results in increased production of lactic acid by Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus. In the same study, six weeks of use of a moisturizing lotion containing 1% colloidal oatmeal significantly increased the level of lactate in vivo.19

Colloidal oatmeal also has barrier repair properties. Lipids play a crucial role in the stratum corneum, particularly in its barrier function and ability to prevent excess loss of water. Stratum corneum lipids consist of an equimolar mixture of ceramides, cholesterol, and free fatty acids. Whole oat oil is rich in essential lipids including triglycerides, diacylglycerol, phospholipids, and free fatty aids. Oats also contain linoleic acid, which has been shown to be effective in reducing tran-sepidermal water loss (TEWL) and restoring the permeability of the skin barrier.20-21 The lipophilic molecules in oat also possess agonist properties towards various receptors and genes involved in epidermal differentiation, further lipid synthesis, and ceramideprocessing. Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are ligand-activated nuclear receptors that have been shown toinduce both the expression of epidermal differentiation proteins and lipid synthesis in keratinocytes.22 In in vitro cell and tissue culture studies, Chon et al demonstrated that lipophilic oat molecules possess dual PPARa and PPARe/5 agonist activities. Oat oil treatment also resulted in a significant up-regulation of differentiation genes (including involucrin and transglutaminase 1) and ceramide processing genes (в-glucocerebrosidase, sphingomyelinases 3).23

Finally, topical application of oat extract has a beneficial effect on skin pH. The skin is a slightly acidic microenvironment with a pH of approximately 5.5.15 This acidity enhances the barrier function of the skin, protecting against entry of pathogens, and assisting in maintenance of the integrity of the superficial keratin layer. Inflamed skin increases the pH of the skin from acidic to basic. Topical application of oatmeal extract has been shown to decrease the pH of the skin from a basic pH towards a normal physiologic pH, indicating that it can act as a restorative buffer.15

Use in Atopic Dermatitis

The clinical benefits of colloidal oatmeal have been demonstrated through extensive research across diverse patient populations, particularly in atopic dermatitis (AD). Atopic dermatitis is a common, relapsing inflammatory skin disorder with a complex pathogenesis. It is characterized by genetic abnormalities in the skin barrier via mutations in filaggrin, deficiencies in ceramides and cathelicidins, immunologic disturbances with a shift toward the Th-2 inflammatory pathway, and an elevation in serum immunoglobulin (IgE) levels. Topical agents are a mainstay of AD therapy regardless of disease severity. According to current clinical guidelines for the treatment of atopic dermatitis, the application of moisturizers should be an integral part of the treatment of patients with AD (based on level I evidence) and there is strong evidence that their use can reduce disease severity and the need for pharmacologic intervention.24

FIGURE 1. (A) The microbiome diversity at lesion sites and adjacent sites changes overtime with 1% colloidal oat eczema cream. (B) The microbiome relative abundance of a standard moisturizer and 1% colloidal oat eczema cream. (C) Shannon diversity.

The use of colloidal oatmeal in the treatment of AD is ideal for several reasons. Both lesional and non-lesional skin in AD is characterized by xerosis, barrier abnormalities, and decreased content of ceramides. The disrupted skin barrier, as evidenced by increased transepidermal water loss, allows for penetration of irritants and allergens from the environment, subsequently leading to itch via cytokine release and inflam-mation.25,26 Avenanthramides present in colloidal oatmeal can decrease inflammation and thereby have an anti-itch effect, as was previously discussed, via reducing the release of pro-inflammatory cytokines, and have been shown to significantly reduce scratching response by up to 40% compared with vehicle in murine models.27 The lipids and fatty acids in colloidal oatmeal also offer barrier protection and help to replenish and supplement the stratum corneum in atopic dermatitis, which is known to be characterized by decreased ceramides (a vital stratum corneum lipid).

Several studies have examined the potential benefit of colloidal oatmeal as an adjunctive treatment in AD. In a study by Nebus et al, 25 patients aged 12-60 years with mild to moderate AD (by Hanifin and Rajka criteria) and at least 5% body surface area were enrolled in an 8-week study consisting of a topical regimen of twice daily application of an oat-based occlusive cream and once daily oat-based body wash. Patients taking systemic medications for eczema were excluded, but those using prescribed topical treatments were allowed to continue their medications. Investigator Global Assessment (IGA) scores, Eczema Area and Severity Index (EASI) scores, and itch severity were all significantly improved at weeks 2, 4, and 8.28 An additional study with a younger cohort of 23 patients aged 3-5 months to 5 years-old examined the role of an adjunctive regimen of colloidal oatmeal cream twice daily with a colloidal oatmeal-based glycerin cleanser in conjunction with topical steroids. IGA and EASI scores were significantly improved from baseline at both week 2 and week 4, and Baby/ Child QualityofLife Index was significantly improved at week 4.29 In an international multicenter study conducted in Greece, Italy, and Portugal, 71 patients aged 6 months to >20 years with mild-to-moderate AD currently treated with or without topical steroids and/or immune modulators applied colloidal oatmpeayl twice daily. At 12 weeks, patients reported significant improvement in itch, erythema, and quality of life.30

Additional studies have compared the safety and efficacy of 1% colloidal oatmeal cream to prescription creams and emulsions in the management of mild to moderate atopic dermatitis. In a randomized, double-blind, two-arm trial by Lisante et al, 90 patients aged 6 months-18 years with mild to moderate AD were randomized to either use colloidal oatmeal cream or a standard, steroid-free prescription barrier cream twice daily. Patients using class IV-VII topical steroids were allowed in the study, those requiring systemic or class I-III steroids were excluded. At week 3, EASI scores showed that the colloidal oatmeal cream was non-inferior to the prescription cream.31

Atopic dermatitis is also characterized by a decreased microbial diversity with a disproportionate colonization and susceptibility towards Staphylococcus aureus pre- and during flares.32 A controlled, multicenter, clinical usage study of patients aged 16-50 years with mild to moderate eczema examined the effect of twice daily use of 1% colloidal oatmeal cream on the skin microbiome.

Compared to treatment with a standard moisturizer, treatment with 1% colloidal oat eczema cream was associated with trends toward lower prevalence of Staphylococcus species by day 7 and higher microbial diversity of lesional skin, approaching the level of diversity on non-lesional skin. Similar improvement in microbial diversity was not observed with standard moisturizer. The authors posit that while unclear, the mechanism for increased microbial diversity may be through beneficial effects on skin pH and improvements in transepidermal water loss (See Figure 1).33

CONCLUSIONS

Oats have been used for centuries to treat a wide variety of dermatoses. In Part I of this two-part supplement, we have outlined the research and multifaceted benefits behind its use. Oat is composed of various compounds with a wide-ranging mechanism of action, possessing anti-inflammatory, antipruritic, anti-oxidant, anti-fungal, prebiotic, and barrier repair properties. These inherent characteristics of colloidal oatmeal lend to its function and effectiveness in the management of AD, a condition that is particularly burdensome and widespread. In the subsequent portion of this Supplement, we will continue to examine the clinical benefits of colloidal oatmeal in AD in special populations, and clinical efficacy and tolerance beyond eczema.

REFERENCES

1. Kurtz ES, Wallow W. Colloidal oatmeal: history, chemistry and clinical properties. J Drugs Dermatol. 2007;6(2):167-170.1. Kurtz ES, Wallow W. Colloidal oatmeal: history, chemistry and clinical properties. J Drugs Dermatol. 2007;6(2):167-170.

2. Webster FH. Oat utilization: past, present and future. In: Webster FH,ed. Oats: Chemistry and Technology. St. Paul, Minnesota: American Association of Cereal Chemists, Inc; 1986:413-430.

3. Franks AG. Dermatologic uses of baths. Am Pract Dig Treat. 1958;9:1998-2000.

4. Skin protectant drug products for over-the-counter human use; proposed rulemaking for poison ivy, poison oak, poison sumac, and insecDt biotes dNrug products. 54FR40808, 1989; October 3.

5. Skin protectant drug products for over-the-counter human use; final monograph. 68FR33362. 2003; June 4.

6. Colloidal Oatmeal. The United States Pharmacopeia: The National Formulary. Rockville, Maryland: United States Pharmacopeia Convention, Inc; 2006:591-592.

7. Health Benefits of Oat Phytochemicals. In: Oats Nutrition and Technology. Chichester, UK: John Wiley & Sons Ltd; 2013:171-194.

8. Graf E. Antioxidant potential of ferulic acid. Free Radic Biol Med. 1992;13: 435-448.

9. Collins FW. Oat phenolics: structure, occurrence and function. In: Webster FH, ed. Oats: Chemistry and Technology. St Paul, Minnesota: American Association of Cereal Chemists, Inc; 1986:227-291.

10. Nachbar F, Korting HC. The role of vitamin E in normal and damaged skin. J Mol Med. 1995;73:7-17.

11. Makdisi J, Kutner A, Friedman A. Oats and Skin Health. In: Oats Nutrition and Technology. Chichester, UK: John Wiley & Sons Ltd; 2013:311-331.

12. Guo W, Wise ML, Collins FW, et al. Avenanthramides, polyphenols from oats, inhibit IL-1B induced NK-kB activation in endothelial cells. Free Radic Biol Med. 2008;44:415-429.

13. Liu L, Zubik L, Collins F, et al. The antiatherogenic potential of oat phenolic compounds. Atherosclerosis 2004;175:39-49.

14. Sur R, et al. Avenanthramides, polyphenols from oats, exhibit anti-inflammatory and anti-itch activity. Arch Dermatol Res. 2008;569-574.

15. Grais M. Role of colloidal oatmeal in dermatologic treatment of the aged. AMA Arch Derm Syphilol. 1953;68:402-407.

16. Bratt K, et al. Avenanthramides in oats (Avena sativa L.) and structure-antioxidant activity relationships. J Agric Food Chem. 2003;51:594-600.

17. Dimberg L et al. Avenanthramides - a group of phenolic antioxidants in oats.Cereal Chem. 1993;70:637-641.

18. Miyagawa H. Induction of avenanthramides in oat leaves inoculated with crown rust fungus, Puccinia coronate f. sp. avenae. Bio Biotech Bioch. 1995;59:2305-2306.crown rust fungus, Puccinia coronate f. sp. avenae. Bio Biotech Bioch. 1995;59:2305-2306.

19. Liu-Walsh F, Tierney NK, Hauschild J, et al. Fermentation of colloidal oatmeal by cutaneous bacteria results in enhanced production of lactic acid and short fatty acids. Poster 6639 presented at the American Academy of Dermatology Annual Meeting, 16-20 February 2018, San Diego, CA.

20. Ziboh VA, Miller CC, Cho Y. Metabolism of polyunsaturated fatty acids by skin epidermal enzymes: generation of anti-inflammatory and antiproliferative metabolites. Am J Clin Nutr. 2000;71 (suppl):361S-366S.

21. Potter RC, Castro JM, Moffatt LC, investors; Nurture, Inc. assignee. Oat oil compositions with useful cosmetic and dermatological properties. US Patent 5620692. April 15, 1997.

22. Chong HC, Tan MJ, Philippe V, et al. Regulation of epithelial-mesenchymal IL-1 signaling by PRARe/6 is essential for skin homeostasis and wound healing. J Cell Biol. 2009;184(6):817-831.

23. Chon SH, Tannahill R, Yao X, et al. Keratinocyte differentiation and upregulation of ceramide synthesis induced by an oat lipid extract via the activation of PPAR pathways. Exp Dermatol. 2015;24(4):290-5.

24. Eichenfield, LF, Tom WL, Chamlin SL, et al. Guidelines for the management of atopic dermatitis. J Am Acad Dermatol. 2014;71(1):116-132.

25. Elias PM, Hatano Y, Williams ML. Basis for the barrier abnormality in atopic dermatitis: outside-inside-outside pathogenic mechanisms. J Allergy Clin IN Limmuool. 2008;121(6):1337-1343.

26. Lebwohl M, Herrmann LG. Impaired skin barrier function in dermatologic disease and repair with moisturization. Cutis. 2005;76(6 Suppl):7-12

27. Sur R, Nigam A, Grote D, Liebel F, Southall MD. Avenanthramides, polyphenols from oats, exhibit anti-inflammatory and anti-itch activity. Arch Dermatol Res. 2008;300(10):569-574.

28. Nebus J, Nystrand G, Fowler J, et al. A daily oat-based skin care regimen for atopic skin. JAad Acad Dermatol. 2009;60:AB67

29. Nebus J, Wallow W, Nystrand G, et al. Tolerance and efficacy of a colloidal oatmeal cream and cleanser regimen in babies and children with mild to aices moderate atopic dermatitis. Poster. 8th Annual Caribbean Dermatology Symposium. 20-24 January 2009. St. Maarten.

30. Lopes MJ. 11th Presentation at the European Society for Pediatric Dermatology Congress, 16-19 May 2012, Istanbul, Turkey. Presentation

31. Lpisanyte TA, Nunez C, Zhang P. Efficacy and safety of an over-the-counter1% colloidal oatmeal cream in the management of mild to moderate atopic pderpmatiytis in children: a double-blind, randomized, active-controlled study. J Dermatol Treat. 2017;28(7):659-667.

32. Salava A, Lauerma A. Role of the skin microbiome in atopic dermatitis. Clin Transl Allergy. 2014;4:33.

33. Capone K, Kirchner F, Klein SL, Tierney NK. Effects of colloidal oatmeal topical atopic dermatitis cream on skin microbiome and skin barrier properties. J Drugs Dermatol. 2020;19(5):524-531.