研究小鼠对紫外B辐射的长期暴露

摘要

该方案描述了紫外线B辐射对小鼠全身及局部皮肤效应的研究。

摘要

中波紫外线（UVB）辐射（280–320 nm）自1928年起就被认定为致癌物，因此人们普遍主张尽量减少阳光暴露。然而，流行病学研究表明，阳光暴露与寿命延长以及心血管疾病和某些癌症（如结肠癌和子宫内膜癌）发病率降低相关。UVB暴露还影响肝脏代谢，可保护机体免受肝细胞脂毒性损伤，并影响整体代谢健康。这些效应部分归因于维生素D的合成，但其中一些作用与维生素D无关。此外，UVB光疗具有免疫调节特性，可用于治疗白癜风和银屑病等皮肤疾病，同时也能影响全身免疫系统。鉴于UVB具有广泛的生理效应，目前对大多数效应背后的机制仍缺乏充分理解。我们发现，每日低剂量UVB暴露可通过促进皮肤脂肪细胞分泌饥饿素（ghrelin），增强雄性小鼠的觅食行为，但在雌性小鼠中无此效应。在雌性个体中，雌激素抑制脂肪细胞中p53的活性，从而阻断饥饿素水平的升高，表明UVB辐射存在性别依赖性反应。此外，UVB诱导表皮角质形成细胞中p53的活化，可激活下丘脑-垂体-性腺轴，促进性行为并增强卵巢的促生育功能。本文介绍了一种利用C57BL/6J小鼠模型研究低剂量UVB辐射局部及全身效应的实验方案。关键步骤包括UVB剂量的精确校准、饲养条件的控制以及谨慎脱毛以确保暴露的一致性。小鼠接受为期数周的梯度UVB照射，并持续监测其健康状况和行为变化。文中还详细描述了通过色素沉着测量来验证辐射效率的方法。通过强调UVB剂量的校准、严格的动物护理以及方法学上的对照措施，该实验方案将有助于系统研究UVB暴露的全面效应，推动对其治疗益处与潜在风险的深入理解。

引言

到达地球表面的太阳辐射频率包括紫外线（UV）、UVA辐射（320-400 nm）和UVB辐射（280-320 nm）。UVB是一种诱变剂。早在1928年，紫外线就被确认为致癌物¹，自20世纪中期以来，减少日晒被建议作为预防皮肤癌的谨慎措施²。尽管UVB显然是皮肤癌的环境诱因，但过去十年的研究³以及我们研究团队最近的研究^4,5,6表明，UVB对生理系统具有广泛的影响。一项对女性队列长达20年的随访研究显示，与避免日晒的女性相比，不避光的女性预期寿命高出2年⁷。其他研究也表明，日晒与心血管疾病及总体死亡率的降低相关^8,9,10。阳光照射与结肠癌及子宫内膜癌之间也存在负相关关系⁸。UVB暴露还可诱导肝脏代谢¹¹，对肝细胞脂毒性及代谢性疾病具有保护作用，并对内啡肽水平和与性相关的行为产生....

方案

所有描述的实验操作均按照特拉维夫大学机构动物护理与使用委员会（IACUC 许可证：01-20-043）的指南进行。

1. 实验小鼠的适应性驯化

1. 根据实验人员的IACUC方案，通过商业供应商购买或自行繁育7至8周龄的C57BL/6J小鼠。本方案针对的是C57BL/6J背景的15周龄小鼠，但该方案需针对其他品系小鼠及更年轻年龄段（< 7周龄）进行校准。
   注意：使用不同年龄分组小鼠的方案必须经实验所在机构的IACUC批准。动物健康状况的详细信息见（补充表1）。
2. 在实验开始前至少对小鼠进行7天的适应性饲养。运输和后勤操作后，适应性饲养对小鼠至关重要。

2. 小鼠的饲养

1. 将动物饲养在铺有标准垫料的饲养笼中 随意摄取 在标准温度22 ± 1°C、湿度32%–35%条件下，采用12:00小时明暗循环（光照时间：07:00–19:00，黑暗时间：19:00–07:00），自由摄取标准饲料和水。
   注意：我们已在限制性饮食获取条件下测试过本方案，其在这些实验条件下同样适用。
2. 确保每笼小鼠数量符合其体重、窝仔数及实验假设的要求。

结果

本方法论文介绍了建立UVB照射小鼠模型的详细逐步操作流程。图1清晰展示了代表性C57BL/6J小鼠在UVB照射前背部剃毛区域，显示背部面积的50%-60%已被剃除。剃毛操作未引起皮肤红斑，这对皮肤病学研究至关重要。图2展示了使用UVB灯在独立的UVB照射室（置于有机玻璃舱内）对小鼠进行UVB照射的装置设置。该装置为本实验室自主设计，具有成本低、效率高、操作便捷且维护简单的特点。图3展示了UVB照射后皮肤色素沉着随时间逐渐增加的代表性结果，观察周期为4周。小鼠皮肤色素沉着程度使用皮肤分光光度计进行测定。这些代表性结果验证了概念可行性，并与既往UVB照射研究^4,25一致，通过免疫荧光和Fontana-Masson染色进一步证实了UVB照射方案的有效性。

讨论

长期以来，中波紫外线（UVB）一直被认为是皮肤癌的环境风险因素；然而，近期研究揭示了UVB更广泛的作用谱³。目前亟需开展能够深入理解UVB系统性效应的研究。基础研究与临床应用中所采用的UVB剂量存在差异，这增加了对UVB效应理解的复杂性，凸显了开展能够弥合这一差距的研究的重要性。

本文所述的C57BL/6J小鼠UVB照射方案包含多个关键步骤，以确保实验的可靠性和可重复性。精确的剃毛和脱毛处理对于实现背部皮肤表面均匀接受UVB照射至关重要，而逐步增加UVB剂量有助于避免急性皮肤损伤，并模拟实际暴露情况。通过色素沉着测量和皮肤活检来验证辐射效率，是该方案的另一优势。这些方法可提供具体且可量化的数据，用于评估UVB照射的效果。该方案能有效诱导皮肤色素沉着的变化，反映出UVB辐射的剂量依赖性效应。这些结果与已知的UVB影响一致^3,25，验证了实验设计的合理性及其在后续研究中的适用性。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
消毒剂	Amity international	不适用
暴露室	自制	不适用
脱毛膏	Veet	不适用
毛发剃除器	Heiniger	707-303 120V US
异氟烷	Piramal Critical Care	不适用
异氟烷系统	Kent Scientific	VetFlo-1210S
PBS	Sigma Aldrich	TMS-012
有机玻璃室	自制	不适用
UVB 灯	Ultra-Violet Products	XX系列 - 15 瓦
UVX 辐射计	Ultra-Violet Products	97-0015-02