De huid is het grootste orgaan van het lichaam en bedekt en beschermt het lichaam tegen gevaren. Het heeft drie verschillende lagen: epidermis, dermis en hypodermis. Elke laag heeft zijn unieke functies: de opperhuid voorkomt uitdroging en microbiële invasie; de dermis heeft een rijk netwerk van cellen en een extracellulaire matrix die zorgt voor treksterkte en elasticiteit1; De huidlaag bevat de sensorische receptoren, haarzakjes, klieren en bloedvaten voor lymfe- en capillaire netwerken. De hypodermis of het onderhuidse weefsel, met zijn overvloed aan vetweefsel, vormt de contouren van het lichaam en verdeelt mechanische belasting 2,3,4.
Straling, gegenereerd als gevolg van ongelukken, oorlog, terrorisme of therapeutische toepassingen, dringt door het lichaam in een lineair progressief karakter, waardoor de huid het eerste orgaan is dat in contact komt. De dreiging van dergelijke incidenten is toegenomen als gevolg van het toegenomen gebruik van radioactieve materialen in industrieën, medische faciliteiten en militaire installaties5. Klinisch wordt stralingsschade aan de huid gekenmerkt door cutaan stralingssyndroom (CRS), een van de vier subsyndromen van acuut stralingssyndroom (ARS). De reactie van de huid op ioniserende straling heeft belangrijke implicaties voor de behandeling en bescherming tegen verdere schade6. Bijkomende verwondingen zoals brandwonden en trauma bemoeilijken de klinische uitkomst verder in combinatie met stralingsletsels7. De mate van blootstelling van de huid aan straling correleert met een point-of-no-return-drempel, van waaruit de aantasting van andere organen resulteert in enkelvoudig of meervoudig orgaanfalen en uiteindelijk leidt tot de dood van de patiënt 8,9. Cutane stralingsschade bestaat uit een acute en een chronische fase. Acute stralingsbeschadiging manifesteert zich klinisch als erytheem, huidoedeem, dermatitis, blaarvorming, epidermale denudatie, droge of natte afschilfering, ulceratie en veranderingen in het haar en de nagels. De chronische fase manifesteert zich als dermale atrofie, fibrose, chronische ulceratie en teleangiëctasieën 10,11. Over het algemeen manifesteren acute effecten zich voornamelijk in de epidermis, terwijl chronische effecten het meest prominent zijn in de dermis. Acute reactie op blootstelling aan straling leidt tot een duidelijke afname van de mitotische activiteit binnen 12 uur na blootstelling, gevolgd door hyperemie, celvergroting, vacuolisatie, nucleaire pyknose en fragmentatie 4,12.
Stralingsdoses van meer dan 40 Gy resulteren in vochtige afschilfering en verlies van de opperhuid, wat leidt tot een verhoogde vatbaarheid voor infecties13. Bovendien induceert blootstelling van de huid aan straling de productie van cytokines, waardoor een inflammatoire immuunrespons in de huidlaag wordt veroorzaakt. Prominente ontstekingsmediatoren zijn onder meer interleukinen (IL-1, IL-3, IL-5, IL-6 en IL-8) en tumornecrosefactor-α (TNFα)14. Het falen van de oplossing van ontstekingen kan uiteindelijk leiden tot de ontwikkeling van fibrose op de plaats van stralingsschade15. Extra fysieke wonden of thermische verwondingen verergeren deze fibrotische respons nog meer, die zich uitstrekt tot de spierlaag16. Het transformeren van groeifactor-β (TGFβ) is het belangrijkste cytokine bij de ontwikkeling van fibrose17. Momenteel laten maar heel weinig behandelingsopties veelbelovende resultaten zien, en de meerderheid kan problemen hebben met de therapietrouw van de patiënt. Verder onderzoek naar de cellulaire en moleculaire reacties van de huid op verschillende stralingsdoses zal het begrip van de door straling geïnduceerde huidpathofysiologie verbeteren en de ontwikkeling van nieuwe therapieën bevorderen.
Om de klinische vertaling van onderzoeksresultaten in preklinische modellen te vergemakkelijken bij het verlichten van door straling geïnduceerde schade aan de huid en zachte weefsels, is het ontwerpen van zeer relevante experimentele modellen van therapeutische interventies na bestraling cruciaal. Er zijn zowel in vitro als in vivo modellen van door straling geïnduceerde schade beschreven, waaronder celcultuurmodellen van bestraalde endotheelcellen18,19, fibroblasten20 of keratinocyten19 en in vivo modellen van knaagdieren, varkens en niet-menselijke primaten. Knaagdiermodellen worden veel gebruikt in stralingsonderzoek vanwege hun overeenkomsten in reactie op stralingsschade met mensen en hun flexibiliteit van genetische manipulatie21. De stralingsdosisvereisten zijn hoger bij knaagdieren dan bij mensen bij het zoeken naar vergelijkbare resultaten: afschilfering, fibrose en necrose16,22. De beschrijving van scorecriteria om de respons op straling te meten heeft de acceptatie van knaagdiermodellen van huidletsel door straling verder verbeterd21,23.
Huidig onderzoek in de preklinische setting richt zich op het begrijpen van de mechanismen van door straling geïnduceerd huidletsel en het ontwikkelen van therapeutische opties. Het is dus essentieel om een robuust en reproduceerbaar preklinisch model op te zetten om de stralingsbelediging met een hoge klinische vertaalbaarheid te creëren. Dit werk beschrijft een muizenmodel van huidfibrose met een geoptimaliseerde stralingsdosis en afgiftetechniek. Ons model, dat functionele, histologische en moleculaire metingen combineert, kan worden gebruikt om het mechanisme van de ontwikkeling van fibrose effectief te bestuderen en nieuwe therapeutische opties te onderzoeken.