Le radiazioni ionizzanti sono ampiamente utilizzate in diversi settori, tra cui energia, medicina, industria e agricoltura. Pur portando benefici significativi, rappresenta anche minacce dirette e potenziali per la salute umana, in particolare per gli operatori del lavoro e i pazientioncologici 1,2. Dato che la pelle è l'organo più grande del corpo e ne forma la copertura esterna, essa inevitabilmente diventa il bersaglio principale in caso di esposizione a radiazioni ionizzanti. Composta da epidermide, dermide e tessuto sottocutaneo, la pelle svolge funzioni fisiologiche indispensabili. Tuttavia, i meccanismi alla base delle lesioni cutanee indotte dalle radiazioni e le strategie efficaci per la sua prevenzione e trattamento rimangono insufficientemente chiariti. Pertanto, esiste una necessità critica di un modello sperimentale standardizzato e riproducibile che prenda di mira specificamente le lesioni cutanee indotte da radiazioni nello strato superficiale e sia adatto a studi meccanicistici e interventistici. Di conseguenza, per far progredire la ricerca in questo campo, abbiamo creato con successo un nuovo modello animale di lesioni cutanee da radiazioni.
Negli studi convenzionali, le radiazioni ad alta energia, come raggi X o raggi γ, sono comunemente utilizzate per indurrelesioni cutanee 3,4. Questi tipi di radiazioni possiedono un'elevata capacità di penetrazione, permettendo loro di interagire facilmente con tessuti e organi sottocutanei e più profondi. Di conseguenza, pur inducendo danni cutanei innescano anche risposte estese nei tessuti più profondi, compromettendo la specificità del modello per la ricerca focalizzata sulla pelle e complicando significativamente l'interpretazione deirisultati 5. Questa mancanza di specificità tissutale rappresenta una limitazione importante quando l'obiettivo principale della ricerca è indagare la lesione da radiazioni limitate dalla pelle piuttosto che gli effetti sistemici delle radiazioni.
Al contrario, abbiamo sviluppato un modello di lesioni cutanee più specifico e raffinato, sfruttando le caratteristiche della radiazione β dello strontio-90 (90Sr), ovvero la bassa energia e la penetrazione tessutale limitata. Le ricerche hanno dimostrato che il danno causato dai raggi β è prevalentemente confinato agli strati epidermico e dermico dellapelle, minimizzando così efficacemente l'interferenza della risposta dei tessuti profondi. Rispetto ai modelli di radiazione ad alta penetrazione, questo approccio consente una localizzazione precisa della lesione, una riduzione del coinvolgimento degli organi viscerali e una migliore interpretabilità dei cambiamenti patologici e infiammatori specifici della pelle. Inoltre, l'utilizzo dei raggi β per stabilire un modello di radiodermatite è giustificato anche da considerazioni critiche sulle potenziali minacce reali. Le lezioni dell'incidente nucleare di Chernobyl dimostrano che un'esposizione esterna ad alto dosaggio a particelle di β può causare gravi ustioni β e persino feritefatali 7. Inoltre, esistono anche potenziali rischi per la salute a lungo termine dovuti alla radiazione β derivanti da contaminantiradiazioni.
Per esplorare questi meccanismi, è fondamentale anche selezionare un animale adatto da sottoporre all'irradiazione a raggi β. Sebbene i minimaiali siano stati utilizzati con successo per stabilire modelli di lesioni cutanee indotte da raggida β 10,11, la loro applicabilità generale nella ricerca è più limitata rispetto ai topi. Inoltre, una caratteristica chiave della pelle del topo è l'alta densità di follicoli piliferi, che la rende un modello adatto per esplorare gli effetti della radiazione sugli arti cutanee nello studio delle lesioni cutanee da radiazione. Pertanto, l'uso di un modello di topo presenta vantaggi notevoli. Inoltre, i modelli murini offrono vantaggi pratici, tra cui costi inferiori, maggiore produttività, manipolabilità genetica e maggiore compatibilità con analisi molecolari e immunologiche, rendendoli particolarmente adatti a studi meccanicistici e screening da intervento.
Le citochine infiammatorie sono piccole molecole o proteine biologicamente attive secernite sia dalle cellule immunitarie che da quelle non immuni, classificate in modo ampio come pro-infiammatorie o antinfiammatorie. Nei danni cutanei indotti da radiazioni ionizzanti, queste citochine sono fattori chiave di determinazione. In realtà, tali danni sono fondamentalmente una malattia infiammatoria incontrollata, principalmente orchestrata da una rete di citochine echemiocine 12. L'IL-6 è un mediatore pro-infiammatorio chiave e una delle citochine critiche coinvolte nelle risposte infiammatorie acute a radiazioni einfezioni 13,14,15. Studi recenti hanno dimostrato che la radiazione attiva la via di segnalazione IL-6/STAT3 e la senescenza cellulare, favorendo così l'infiltrazione delle cellule immunitarie e contribuendo a dermatite da radiazioni, infiammazione cutanea e perditadi capelli 16. Curiosamente, mostra anche effetti radioprotettivi in contestispecifici 17,18. Al contrario, l'IL-10 è un importante regolatore antinfiammatorio. Le sue funzioni includono la limitazione delle risposte infiammatorie eccessive, il rafforzamento dell'immunità innata, la promozione dei meccanismi di riparazione dei tessuti e il mantenimento dell'omeostasi tissutale durante infezioni einfiammazioni 19,20. L'IL-10 spesso agisce in sinergia con l'IL-6, dimostrando effetti benefici nel promuovere la guarigione delle ferite dermiche, ridurre la formazione delle cicatrici e migliorare alcune condizionidermatologiche 21,22,23. Sebbene le ricerche esistenti abbiano dimostrato che IL-6 e IL-10 rispondono rispettivamente all'esposizione a radiazioni e ultravioletti,rispettivamente 16, 24, 25, le loro risposte alla radiazione β restano poco chiare.
In sintesi, questo studio mira a stabilire un modello murino stabile e riproducibile di lesioni cutanee indotte da radiazioni tramite 90β-radiazioni di Sr. Questo modello è particolarmente adatto per studi focalizzati su lesioni da radiazioni cutanee, scenari di esposizione β-radiazioni, regolazione infiammatoria, danni all'appendice cutanea e rimodellamento a lungo termine dei tessuti. Tuttavia, non è destinato a replicare la radioterapia tumorale a tessuti profondi o solidi, che tipicamente richiede radiazioni altamente penetranti come raggi X o raggi γ. Presentiamo le procedure per l'istituzione del modello e per la validazione sistematica della sua fattibilità attraverso valutazioni multilivello, inclusi il punteggio di danno da radiazioni, l'esame istologico e l'espressione molecolare delle citochine chiave (IL-6 e IL-10). L'analisi dinamica di questi parametri aiuterà a chiarire i ruoli regolatori di IL-6 e IL-10 nel processo di lesione, fornendo così una solida base sperimentale e un riferimento teorico per lo sviluppo di strategie di intervento mirate in futuro.