Het protocol beschrijft een onderzoek naar de systemische en lokale huideffecten van blootstelling aan ultraviolet B bij muizen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Het protocol beschrijft een onderzoek naar de systemische en lokale huideffecten van blootstelling aan ultraviolet B bij muizen.
Ultraviolette B (UVB) straling (280-320 nm) is sinds 1928 erkend als kankerverwekkend, wat leidt tot een minimalisering van de blootstelling aan de zon. Epidemiologische studies suggereren echter dat blootstelling aan de zon correleert met een verhoogde levensverwachting en een verminderde incidentie van hart- en vaatziekten en bepaalde vormen van kanker zoals darm- en endometriumkanker. Blootstelling aan UVB beïnvloedt ook het levermetabolisme, beschermt tegen hepatocellulaire lipotoxiciteit en beïnvloedt de metabole gezondheid. Deze effecten zijn deels te wijten aan de vitamine D-synthese, hoewel sommige onafhankelijk zijn van vitamine D. Bovendien heeft fototherapie met UVB immunomodulerende eigenschappen en wordt het gebruikt om huidaandoeningen zoals vitiligo en psoriasis te behandelen, terwijl het ook het systemische immuunsysteem aantast. Gezien de brede fysiologische effecten van UVB, zijn er hiaten in het begrip van het mechanisme achter de meeste van deze effecten. We toonden aan dat dagelijkse blootstelling aan UVB op een laag niveau het voedselzoekgedrag bij mannelijke muizen verbetert, maar niet bij vrouwen vanwege een verhoogde ghrelinesecretie van huidadipocyten. Bij vrouwen remt oestrogeen de p53-activiteit van adipocyten, blokkeert het de verhoging van ghreline en vertoont het een geslachtsafhankelijke reactie op UVB-straling. Bovendien activeert UVB-geïnduceerde p53-activering in epidermale keratinocyten de hypothalamus-hypofyse-gonadale as, waardoor seksueel gedrag en ovariële profertiliteit worden geïnduceerd. Dit artikel schetst een protocol voor het bestuderen van lokale en systemische effecten van lage UVB-straling met behulp van een C57BL/6J-muismodel. Belangrijke elementen zijn onder meer nauwkeurige kalibratie van UVB-doses, huisvestingsomstandigheden en zorgvuldige ontharing om een consistente blootstelling te garanderen. Muizen worden gedurende enkele weken onderworpen aan een gradueel UVB-blootstellingsregime, waarbij de gezondheid en gedragsveranderingen worden gecontroleerd. Methoden voor de validatie van stralingsefficiëntie door middel van pigmentatiemetingen worden ook gedetailleerd beschreven. Door de nadruk te leggen op kalibratie van UVB-doses, rigoureuze dierenverzorging en methodologische controles, zal dit protocol de studie van de uitgebreide effecten van blootstelling aan UVB vergemakkelijken en bijdragen aan een genuanceerd begrip van de therapeutische voordelen en risico's ervan.
De frequenties van zonnestraling die het aardoppervlak bereiken, zijn onder meer ultraviolette (UV), UVA-straling (320-400 nm) en UVB-straling (280-320 nm). UVB is een mutatie-inductor. UV werd in 1928 erkend als kankerverwekkend1 en vanaf het midden van de 1900e eeuw werd het verminderen van de blootstelling aan de zon aanbevolen als voorzorgsmaatregel om huidkanker te voorkomen2. Hoewel UVB duidelijk een omgevingstrigger is voor huidkanker, heeft onderzoek in het afgelopen decennium3 met recente studies van onze groep 4,5,6 aangetoond dat UVB brede effecten heeft op fysiologische systemen. Uit een onderzoek onder een cohort vrouwen die meer dan 20 jaar werden gevolgd, bleek dat de levensverwachting 2 jaar hoger was bij vrouwen die de zon niet vermeden in vergelijking met vrouwen diedat wel deden 7. Aanvullende studies toonden aan dat blootstelling aan de zon gecorreleerd was met een afname van hart- en vaatziekten en de algehele mortaliteit 8,9,10. Er zijn ook omgekeerde correlaties gemeld tussen zonlicht en darmkanker en endometriumkanker8. Blootstelling aan UVB induceert ook het levermetabolisme11, beschermt tegen hepatocellulaire lipotoxiciteit en stofwisselingsziekten, en heeft positieve effecten op endorfine en seksueel gerelateerd gedrag 3,6. Deze bewijslijnen geven de nadelige effecten aan van het vermijden van blootstelling aan de zon op de menselijke gezondheid. De gunstige effecten van blootstelling aan de zon zijn voornamelijk toegeschreven aan de inductie van vitamine D-productie, maar ten minste enkele van de gezondheidsvoordelen van zonlicht zijn onafhankelijk van vitamine D-spiegels 4,6,12
De huid is het grootste orgaan van het lichaam en het is de eerste verdedigingslinie tegen omgevingsstressoren. De epidermale en dermale huidlagen worden gescheiden door een basale epidermale laag die bestaat uit ongedifferentieerde, zelfvernieuwende keratinocyten en melanocyten10. Keratinocyten in toenemende stadia van terminale differentiatie worden aangetroffen in de bovenste epidermale laag. De dermis omvat fibroblasten en bloedvaten, en de hypodermis bestaat voornamelijk uit adipocyten. De huid is een dermato-endocrien orgaan omdat meerdere receptoren van hormonen, zoals androgeenreceptor en corticotropine-releasing hormoonreceptor, in de huid tot expressie worden gebracht, wat suggereert dat hormonen processen in de huid beïnvloeden via paracriene en autocriene routes 13,14,15. De huid is ook een producent van hormonen. Op enkele uitzonderingen na is de hormoonproductie in de huid en de afgifte ervan in het bloed echter niet gedocumenteerd, noch zijn de triggers voor expressie bekend (review in16).
Van UVB is aangetoond dat het therapeutisch potentieel heeft bij huidziekten. Fototherapie, waaronder psoralen-UVA en smalbandige UVB-therapie, is de belangrijkste behandelingsmodaliteit voor gegeneraliseerde vitiligo17. Respons op fototherapie trad op bij 74% van de patiënten na 6 maanden en bij 75% van de patiënten 12 maanden na aanvang van de behandeling18. Het werkingsmechanisme van fototherapie bij vitiligo wordt niet goed begrepen. De therapeutische werking omvat een combinatie van effecten op de kinetiek van de celcyclus, veranderingen in cytokine-expressie, effecten op melanocyten en immunomodulatie. Talrijke studies hebben de effecten van fototherapie op de immuniteit van de huid onderzocht 19,20,21; De systemische effecten worden echter slecht begrepen, vooral in de context van vitiligo. In tegenstelling tot psoriasis, waar een studie een afname van pro-inflammatoire cytokines en een toename van regulerende T-cellen aantoonde na een fototherapiebehandeling, nam bij vitiligo het aantal regulerende T-cellen af met UV-fototherapie21.
Hoewel UVB effecten heeft op de hersenen14,15, bijnieren22, eierstokken 5,6, testikels 6, lever11 en lymfeklieren23, zijn de mechanismen waarmee UVB systemische systemen moduleert meestal niet bekend. Dit onderzoeksprotocol beschrijft een muismodel voor het bestuderen van de systemische en lokale (huid)effecten van UVB-blootstelling die de studie van de uitgebreide effecten van UVB-blootstelling zullen vergemakkelijken. Het UVB-muismodel is van breed belang in huidfysiologie, dermatologie en huidkanker, met name melanoom. Het algemene doel van deze methode is om een eenvoudig maar robuust, effectief protocol te bieden voor de ontwikkeling van het UVB-muismodel voor huidgerelateerde wetenschappelijke onderzoeksvragen. Het protocol beschrijft hoe de uitdagingen van huiderytheem in verband met ontharing en blootstelling aan UVB onder fysiologische omstandigheden kunnen worden overwonnen en is effectief bij het bestuderen van de lokale en systemische effecten van UVB op de huid.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle beschreven experimentele procedures zijn uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen van de Tel Aviv University Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC-vergunning: 01-20-043).
1. Gewenning van de muizen voor het experiment
2. Huisvesting van de muizen
3. Scheren en ontharen
4. Opstelling van UVB-blootstelling
5. Blootstelling aan UVB
6. Analyse van de blootstelling aan UV-B
OPMERKING: Muizen werden geëuthanaseerd met behulp van CO2 -verstikking volgens de AVMA-richtlijnen.
7. Verzorging van de dieren
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dit methodedocument vermeldt de gedetailleerde stapsgewijze procedure voor het genereren van het muismodel met UVB-blootstelling. Figuur 1 toont duidelijk het geschoren gebied van de representatieve C57BL/6J-muis aan de dorsale zijde voorafgaand aan UVB-blootstelling, wat aantoont dat 50%-60% van het dorsale gebied is geschoren. Het scheerprotocol vertoont geen tekenen van huiderytheem, wat van het grootste belang is voor dermatologische onderzoeken.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
UVB wordt al lang erkend als een milieurisicofactor voor huidkanker; recente studies hebben echter een breder spectrum van UVB-effecten belicht3. Er is behoefte aan studies die een dieper inzicht geven in de systemische effecten van UVB. De verschillende doses die in fundamenteel onderzoek worden gebruikt in vergelijking met klinische omgevingen bemoeilijken ons begrip van UVB-effecten en onderstrepen het belang van onderzoek dat deze hiaten overbrugt.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben geen belangenconflicten.
C.L. erkent de subsidie van de European Research Council in het kader van de Horizon 2020-onderzoeks- en innovatieprogrammeur van de Europese Unie (subsidieovereenkomst nr. 726225), het I-CORE Gene Regulation in Complex Human Disease Center (nr. 41/11) en de Israel Science Foundation (ISF; subsidie 129/13).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Desinfectiemiddel | Amity international | Niet van toepassing | |
| Blootstellingskamer | Gemaakt in huis | Niet van toepassing | |
| Haarverwijderingscrème | Veet | Niet van toepassing | |
| Haarscheerder | Heiniger | 707-303 120V US | |
| Isofluraan | Piramal Critical Care | Niet van toepassing | |
| Isofluraan systeem | Kent Scientific | VetFlo-1210S | |
| PBS | Sigma Aldrich | TMS-012 | |
| Plexi-glas kamer | Gemaakt in huis | Niet van toepassing | |
| UVB-lamp | Ultra-Violet Products | XX-Serie - 15 Watt | |
| UVX radiometer | Ultra-Violet Products | 97-0015-02 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.