Ten protokół opisuje procedurę wywoływania zapalenia trądzikowego na skórze szczura za pomocą kwasu oleinowego i Cutibacterium acnes.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Ten protokół opisuje procedurę wywoływania zapalenia trądzikowego na skórze szczura za pomocą kwasu oleinowego i Cutibacterium acnes.
Trądzik pospolity to powszechna przewlekła choroba skóry charakteryzująca się obecnością zaskórników, grudek i krost na twarzy, szyi i klatce piersiowej. Aby symulować zapalenie trądziku pospolitego, protokół ten szczegółowo opisuje podejście do ustanowienia złożonego modelu gryzoni trądzikowych poprzez wywołanie zapalenia trądziku w uszach szczurów za pomocą kwasu oleinowego i Cutibacterium acnes (C. acnes). Szczury zostały losowo podzielone na cztery grupy: normalna grupa kontrolna (NC), uszy leczone grupą kwasu oleinowego (OA), uszy leczone grupą C. acnes (C. acnes), uszy leczone kwasem oleinowym i C. acnes (OA + C. acnes). Aby naśladować nadmierną produkcję sebum, kwas oleinowy smarowano uszami szczurów w grupach OA i OA + C. acnes przez 25 dni.
Od 21 do 25 dnia, zawiesina C. acnes była wstrzykiwana śródskórnie do uszu szczurów w grupach C. acnes i OA + C. acnes w celu zaostrzenia stanu zapalnego trądziku. Grubość ucha mierzono co tydzień jako wskaźnik nasilenia stanu zapalnego. Przeprowadzono obserwację ogólną, barwienie hematoksyliną i eozyną oraz immunohistochemię (IHC), a wyniki wykazały, że uszy grupy OA i grupy OA + C. acnes były pogrubione i utwardzone, czemu towarzyszył rumień i obecność zaskórników. Dodatkowo grudki obserwowano w grupach C. acnes i OA + C. acnes. W badaniu histopatologicznym stwierdzono hiperkeratynizację i rozszerzone lejki mieszków włosowych w grupach OA i OA + C. acnes. Naciekanie komórek zapalnych i ropni stwierdzono w skórze właściwej grup C. acnes i OA + C. acnes. Wyniki IHC potwierdziły podwyższony poziom czynnika martwicy nowotworu (TNF)-α w skórze właściwej grup C. acnes i OA + C. acnes. Wszystkie powyższe wyniki łącznie wskazują na pomyślne ustanowienie złożonego modelu gryzoni z trądzikiem.
Trądzik pospolity to powszechna przewlekła choroba skóry charakteryzująca się obecnością zaskórników, grudek i krost na twarzy, szyi i klatce piersiowej, które w ciężkich przypadkach mogą przekształcić się w guzki, torbiele i trwałe blizny1. Badania epidemiologiczne donoszą, że trądzik dotyka 9,4% światowej populacji, a wynikające z niego objawy stanowią poważne wyzwanie fizyczne i psychospołeczne2,3.
Patogeneza trądziku jest wieloczynnikowa, obejmuje cztery kluczowe procesy: nadmierną produkcję sebum, tworzenie zaskórników, kolonizację mieszków włosowych przez mikrobiotę skóry oraz uwalnianie mediatorów stanu zapalnego wokół jednostki włosowo-łojowej4,5. Zwiększone wydzielanie sebum, skutkujące gromadzeniem się nadmiaru nienasyconych wolnych kwasów tłuszczowych (UFFA), przyczynia się do nieprawidłowej reprodukcji mikrobioty skóry, z której jedną jest Cutibacterium acnes, jak wykazano w badaniach genomicznych6. Tymczasem mikrobiota skóry rozkłada sebum i zwiększa stężenie UFFA, co prowadzi do błędnego koła7. Ponadto nadmiar UFFA powoduje nadmierne rogowacenie mieszków włosowych, co z kolei wywołuje trądzik8. Mikrobiota skóry i zwiększone wydzielanie sebum aktywują receptory Toll-podobne (TLR) do produkcji wielu cytokin prozapalnych, takich jak interleukina (IL)-1 i TNF-α9,10. Ta kaskada stanów zapalnych, w połączeniu ze zwiększonym sebum i przerostem drobnoustrojów, kończy się wyraźnym nadmiernym rogowaceniem mieszka włosowego i wystąpieniem trądziku11.
Szybki rozwój w dziedzinie badań nad trądzikiem i związanymi z nim wymaganiami klinicznymi doprowadził do stworzenia serii zwierzęcych modeli zapalenia trądziku na uchu szczura, grzbietach szczurów lub myszy oraz uchu królika12,13,14,15. Metody obejmują śródskórne wstrzyknięcie C. trądzik, stosowanie olejków na skórę w celu symulacji nieprawidłowego wydzielania gruczołów łojowych i nadmiernego rogowacenia lub kombinacja obu w celu przyspieszenia stanu zapalnego skóry w celu powstania trądziku16,17,18,19. Jednak stosowanie i dawkowanie środków chemicznych i biologicznych różni się między poprzednimi badaniami, co może zmylić badaczy zamierzających ustalić odpowiedni model trądziku. Badanie to miało na celu ustanowienie łatwej w obsłudze i skutecznej metody tworzenia złożonego modelu gryzoni trądzikowych i zapewnienie wzorca dla naukowców zajmujących się trądzikiem pospolitym.
Ten protokół otrzymał etyczną aprobatę od Pekińskiego Uniwersytetu Medycyny Chińskiej (No.2023033103-1183). W protokole wykorzystano dwanaście samców szczurów rasy Sprague-Dawley (waga, 208 g ± 5 g), które podzielono na cztery grupy: grupę NC (n = 3), grupę OA (n = 3), grupę C. acnes (n = 3) i grupę OA + C. acnes (n = 3).
1. Opracowanie modelu trądziku
2. Pobieranie i analiza tkanek
3. Analiza statystyczna
Grubość i wygląd skóry
Od 7. do 21. dnia uszy w grupie OA oraz w grupie OA + C. acnes były znacznie grubsze niż w grupach NC i C. acnes. W 25. dniu uszy w grupie OA, grupie C. acnes oraz grupie OA + C. acnes były znacznie grubsze niż w grupie NC (p < 0,05). Średnia grubość uszu w trakcie eksperymentu przedstawiona jest na Ryc. 2 oraz w Tabeli 2.
Od 7. do 25. dnia uszy w grupie OA oraz w grupie OA + C. acnes były pogrubione i stwardniałe, co towarzyszyło rumieniowi, łuszczeniu oraz zaskórnikom. Zaobserwowano, że szczury od czasu do czasu drapały uszy, co prowadziło do krwawienia. W 25. dniu w uszach grupy C. acnes oraz grupy OA + C. acnes stwierdzono obecność grudek (Rycina 3).
Histopatologia
W mieszkach włosowych w uszach grupy OA oraz grupy OA + C. acnes zaobserwowano parakeratozę i hiperkeratozę, wraz z hipertrofią warstwy ziarnistej i warstwy kolczystej oraz rozszerzeniem lejka mieszkowe włosowego. Skóra właściwa grup C. acnes oraz OA + C. acnes wykazała mieszanną infiltrację komórek zapalnych, w tym limfocytów i neutrofili. Ponadto w skórze właściwej grup C. acnes i OA + C. acnes stwierdzono znaczną obecność wynikania erytrocytów oraz ropni (Rysunek 4). Jak pokazano na Rysunku 5, ocena patologiczna wykazała wzrost w grupie C. acnes i grupie OA w porównaniu z grupą NC, a wynik był istotnie wyższy w grupie OA + C. acnes niż w grupach NC i OA (p < 0,05).
IHC
Jak pokazano na Rysunku 6, TNF-α wykazano w wysokim stopniu w skórze właściwej w grupach C. acnes oraz OA + C. acnes.

Rycina 1: Przykładowe obrazy oceny patologicznej. Komórki zapalne zaznaczono czerwonymi strzałkami. Przypisywanie punktacji przedstawiono w Tabeli 1. (A) Wynik = 0, brak keratyny w lejku; (B) wynik = 1, hiperplazja nabłonka i gęsta, jednolita akumulacja keratyny rozszerzająca kanał mieszka, choć nie nasilona; (C) wynik = 1, niewielka liczba komórek zapalnych wokół mieszków; (D) wynik = 2, rozległa infiltracja komórek zapalnych w skórze właściwej; (E) wynik = 3, akumulacja gęstej keratyny, która rozszerza lejek i przechodzi do przewodów gruczołów łojowych, przypominając zaskórniki w przypadkach klinicznych; (F) obecność ropni wokół lejka, które mogą potencjalnie prowadzić do powstania grudek lub krost. Paski skali = 100 µm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 2: Zmiany trendów grubości małżowiny usznej od dnia 0 do dnia 25. Grupa NC jest zaznaczona czerwoną linią, grupa OA niebieską linią, grupa C. acnes zieloną linią, a grupa OA i C. acnes żółtą linią. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Wygląd makroskopowy uszu. Jaglicy i grudki zaznaczono czerwonymi strzałkami. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Histologia uszu szczura. (▲) Hiperkeratoza; (■) parakeratoza; (•) poszerzony lejek mieszka włosowego; (♦) Infiltracja komórek zapalnych. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Rysunek 5: Ocena patologiczna. @ oznacza statystycznie istotną różnicę między grupą NC a grupą C. acnes; # oznacza istotną różnicę między grupą NC a grupą OA + C. acnes; * oznacza istotną różnicę między grupą OA + C. acnes a grupą OA (p < 0.05). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 6: Obrazy IHC wykazujące ekspresję TNF-α w uszach szczura. (♦) Infiltracja komórek zapalnych. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
| Wynik | Charakterystyka | ||
| 0 | Niekomedogenne. (patrz Rysunek 1 A) | ||
| 1 | Hiperplazja nabłonkowa oraz gęsta, jednolita akumulacja rogowiny rozpoczynająca rozszerzanie kanału mieszkowego (patrz: Rycina 1 B). | ||
| 1 | Obecność niewielkiej liczby komórek zapalnych, szczególnie wokół mieszków włosowych lub przewodów gruczołów łojowych (patrz Ryc. 1 C). | ||
| 2 | Rozległa infiltracja dużą liczbą komórek zapalnych (patrz Rysunek 1 D). | ||
| 3 | Obecność nagromadzenia gęstej keratyny, która rozszerza lejek i wnika do przewodów gruczołów łojowych, wraz z wyraźną hiperplazją nabłonka mieszkowego (patrz Rysunek 1 E). | ||
| 3 | Obecność ropni (patrz Rysunek 1 F). | ||
Tabela 1: Przypisywanie punktacji patologicznej. Przykładowe obrazy przedstawiono na Rysunku 1.
| Czas | grupa NC (mm) | grupa OA (mm) | C. acnes grupa (mm) | OA + C. acnes grupa (mm) |
| Dzień 0 | 0.4000±0.0250 | 0.4167±0.0144 | 0.4500±0.0000 | 0.4667±0.0382 |
| Dzień 7 | 0.5250±0.0661 | 0.7667±0.0878*▲ | 0.4500±0.0000 | 0.7917±0.0764*▲ |
| Dzień 14 | 0.5083±0.0289 | 0.8167±0.1233*▲ | 0.6083±0.0382 | 0.9333±0.0804*▲ |
| Dzień 21 | 0.5250±0.0433 | 1.0667±0.2241*▲ | 0.5583±0.0144 | 0.9417±0.0722*▲ |
| Dzień 25 | 0.5750±0.0500 | 0.8250±0.1392* | 0.9500±0.1639* | 1.0583±0.0804* |
Tabela 2: Grubość małżowin usznych. Dane przedstawiono jako średnia ± odchylenie standardowe. Symbol „*” oznacza istotną statystycznie różnicę w porównaniu z grupą NC; symbol „▲” oznacza istotną statystycznie różnicę w porównaniu z grupą C. acnes (p < 0,05).
Ponieważ metodologia i kryteria oceny modelu trądziku nie były jasne, protokół ten miał na celu zapewnienie odniesienia dla badaczy zajmujących się trądzikiem. Ze względu na mały rozmiar ucha myszy i zakłócenia spowodowane rosnącymi włosami na plecach, stosowanie kremu do depilacji i golarki, ucho szczura może być lepszą alternatywą dla ustalenia modelu trądziku u gryzoni. Próbowaliśmy stworzyć model trądziku na skórze grzbietu szczurów, ale efekt nie był tak dobry, jak te obserwowane na uchu szczura.
Niektórzy badacze przyjmują tylko jedną metodologię wywoływania zapalenia trądzikowego, taką jak stosowanie olejków lub wstrzykiwanie drobnoustrojów14,16. Jednak badania wykazały, że zwiększone wydzielanie sebum będzie sprzyjać nadmiernej proliferacji C. acnes w zatkanych mieszkach włosowych, podczas gdy C. acnes z kolei stymuluje nieprawidłowe wydzielanie gruczołów łojowych; Wzajemne oddziaływanie między nimi może nasilać zapalenie trądziku. W związku z tym model złożony indukowany przez oleje i C. acnes może być bardziej zgodny ze zmianami klinicznymi trądziku 10,21,22. Aby obiektywnie ocenić zmiany patologiczne w różnych grupach eksperymentalnych, opracowaliśmy system punktacji inspirowany wcześniejszymi badaniami, który obejmuje akumulację keratyny i wynikające z tego rozszerzenie kanałów mieszków włosowych oraz proliferację nabłonka, naciek komórek zapalnych w skórze właściwej, a nawet dalszy rozwój ropnia (Tabela 1 i Rycina 1)16, Lokal mieszkalny 23. Wykorzystując tę metodę punktacji, wraz z analizami histopatologicznymi i immunohistochemicznymi (IHC), stwierdziliśmy, że stosowanie C. acnes i kwasu oleinowego do uszu prowadziło do bardziej znaczących zaburzeń skórnych i stanów zapalnych. Odkrycia te odzwierciedlają objawy obserwowane w umiarkowanych przypadkach trądziku ludzkiego, podkreślając wartość tego złożonego modelu w naśladowaniu rozwoju trądziku (Figura 4 i Rycina 5)24.
Aby lepiej ocenić model, konieczne jest zarejestrowanie grubości uszu przed nałożeniem oleju i C. acnes. Biorąc pod uwagę, że zewnętrzna i wewnętrzna grubość ucha są różne, zarejestrowaliśmy dwa konkretne punkty, aby upewnić się, że wyniki lepiej reprezentują grubość uszu, a dwóch operatorów współpracowało podczas pomiaru uszu. Podczas nakładania kwasu oleinowego do ucha należy zwrócić uwagę na fakt, że płynność kwasu oleinowego sprawia, że łatwo przepływa on do kanału słuchowego i podrażnia szczury; Dlatego konieczne jest przechylenie głowy szczurów, aby uniknąć przedostania się kwasu oleinowego do kanału słuchowego.
Zaskórniki obserwowano w 7 dniu, a zmiany nadal się nasilały aż do końca eksperymentu. Stymulacja C. acnes jest kolejnym ważnym czynnikiem wpływającym na trądzik. C. acnes nie tylko wspomaga syntezę lipidów w gruczołach łojowych, ale także reaguje z komórkami zapalnymi wokół mieszka włosowego i gruczołami łojowymi w skórze właściwej w celu wywołania czynników zapalnych; To dodatkowo nasila odpowiedź zapalną 6,25. Dlatego stosujemy śródskórne wstrzyknięcie C. acnes w celu przyspieszenia stanu zapalnego. Biorąc pod uwagę, że uszy szczurów są niezwykle cienkie, potrzebne są mikroigły, aby uniknąć ich przekłuwania. Aby zapewnić prawidłowe wstrzyknięcie śródskórne, igłę należy nakłuć pod kątem od 10 do 15 stopni, na głębokość około 1 mm. Ponadto, gdy jeden operator wykonuje wstrzyknięcie śródskórne, inny operator musi przymocować głowę szczura, aby zapobiec przekłuciu uszu. Aby zapobiec krwotokowi, miejsce wstrzyknięcia musi omijać powierzchowne naczynia krwionośne szczurów. Po wstrzyknięciu C. acnes uszy były znacznie bardziej szorstkie, bardziej czerwone i bardziej opuchnięte oraz znajdowały się z grudkami (ryc. 3).
Zastosowania sebum/składników sebum i C. acnes różnią się w różnych eksperymentach. Niektórzy badacze przyjęli metodę jednorazowego wstrzykiwania C. acnes, a następnie aplikacji z sebum przez siedem dni, co wywołało ropień, rumień i stwardnienie na grzbiecie szczurów19. Niektórzy inni badacze wstrzykiwali C. acnes przez 4 dni i smarowali sebum przez 30 dni uszyszczurów. Nie ma ujednoliconego standardu, ponieważ zapalenie trądziku jest związane z zastosowaniem składników sebum/sebum, aktywnością i stężeniem C. acnes oraz tkankami do modelu. W tym eksperymencie zamiast sztucznego sebum użyto kwasu oleinowego do symulacji sebum, biorąc pod uwagę, że kwas oleinowy nie tylko indukuje keratynizację mieszków włosowych, stymuluje stany zapalne naskórka, ale także sprzyja wzrostowi C. acnes 6,7,8. W eksperymencie 7 dni po zastosowaniu kwasu oleinowego uszy szczurów wykazywały zaczerwienienie i obrzęk. Od 7 do 14 dnia na uszach szczura zaczęły pojawiać się łuski i zaskórniki. Od 15 do 21 dnia zaskórniki wzrosły, ale nie zaobserwowano dalszych objawów trądziku. W 21 dniu zaczęliśmy wstrzykiwać śródskórnie 1 × 107 CFU C. ACNES, szeroko stosowane podejście udokumentowane w poprzednich badaniach19.
Na początku efekty nie były oczywiste, ale później znaleźliśmy grudki w uszach szczurów, którym wstrzyknięto C. trądzik. Biorąc pod uwagę, że grubość ucha nie wykazywała znaczących zmian w czasie między grupami, zdecydowaliśmy się zakończyć eksperyment w 25 dniu (ryc. 2 i tabela 2). Ten protokół nadal ma pewne ograniczenia. Mały rozmiar okolicy ucha może mieć wpływ na dalsze leczenie farmakologiczne. C. acnes nie jest jedyną mikrobiotą zaangażowaną w patologiczny proces trądziku, dlatego lepszym rozwiązaniem może być stosowanie różnych bakterii do wywoływania trądziku, aby naśladować stan kliniczny26.
Wszyscy autorzy oświadczają, że nie pozostają w konflikcie interesów.
To badanie było wspierane przez Narodową Fundację Nauk o Przyrodzie w Chinach (nr 81974572 i nr 82274523) oraz Pekiński Uniwersytet Medycyny Chińskiej (nr 202310026002).
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Wskaźnik anaaerodynamiczny | Mitsubishi, Japonia | C-22 | |
| AnaeroPack | Mitsubishi, Japonia | C-11, C-41 | |
| Columbia Płytka z agarem do krwi | BeNa Cuture Collection, Chiny | BNCC330605 | |
| Inkubator do stałej temperatury | SHANGCHENG, Chiny | 303-0 | |
| Wacik bawełniany | HYNAUT, Chiny | _ | |
| Cutibacterium acnes | Kolekcja BeNa Cuture, Chiny | BNCC330605 | |
| System wykrywania Dako REAL EnVision, peroksydaza / DAB +, królik / mysz | DAKO, Dania | K5007 | |
| jednorazowa sterylna igła do wstrzykiwań | Aparat medyczny Zhejiang Oujian, Chiny_ | ||
| Waga elektroniczna | JINXUAN, Chiny | A017 | |
| Elektroniczna suwmiarka z noniuszem | Deli, Chiny | DL90150 | |
| Kwas oleinowy (odczynnik analityczny, AR) | Fangzheng, Chiny_ | ||
| Chlorek sodu do wstrzykiwań | CR Double CRANE, Chiny | Y2212241 | |
| SPSS Statistics | IBM, USA | 26.0 | |
| sterylne strzykawki podskórne | Polimer medyczny grupy Shandong Weigao, Chiny_ | ||
| TNF Alfa przeciwciało monoklonalne | Proteintech Group, int, Stany Zjednoczone | 60291-1-lg |
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie