Protokół opisuje badanie ogólnoustrojowych i miejscowych skutków skórnych ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe B u myszy.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Protokół opisuje badanie ogólnoustrojowych i miejscowych skutków skórnych ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe B u myszy.
Promieniowanie ultrafioletowe B (UVB) (280-320 nm) jest uznawane za czynnik rakotwórczy od 1928 roku, co prowadzi do minimalizacji ekspozycji na słońce. Jednak badania epidemiologiczne sugerują, że ekspozycja na słońce koreluje ze zwiększoną średnią długością życia i zmniejszoną częstością występowania chorób sercowo-naczyniowych i niektórych nowotworów, takich jak rak okrężnicy i endometrium. Ekspozycja na promieniowanie UVB wpływa również na metabolizm wątroby, chroni przed lipotoksycznością wątrobowokomórkową i wpływa na zdrowie metaboliczne. Efekty te są częściowo spowodowane syntezą witaminy D, chociaż niektóre są niezależne od witaminy D. Ponadto fototerapia UVB ma właściwości immunomodulujące i jest stosowana w leczeniu chorób skóry, takich jak bielactwo i łuszczyca, wpływając jednocześnie na ogólnoustrojowy układ odpornościowy. Biorąc pod uwagę szerokie efekty fizjologiczne UVB, istnieją luki w zrozumieniu mechanizmu stojącego za większością tych efektów. Wykazaliśmy, że codzienna ekspozycja na promieniowanie UVB o niskim poziomie zwiększa zachowania związane z poszukiwaniem pożywienia u samców myszy, ale nie u samic z powodu zwiększonego wydzielania greliny z adipocytów skóry. U kobiet estrogen hamuje aktywność p53 adipocytów, blokując podwyższenie poziomu greliny i wykazując zależną od płci odpowiedź na promieniowanie UVB. Dodatkowo, indukowana UVB aktywacja p53 w keratynocytach naskórka aktywuje oś podwzgórze-przysadka-gonady, indukując zachowania seksualne i propłodność jajników. W artykule przedstawiono protokół badania miejscowych i ogólnoustrojowych skutków niskiego promieniowania UVB przy użyciu modelu myszy C57BL/6J. Kluczowe elementy obejmują precyzyjną kalibrację dawek UVB, warunków utrzymania i starannego usuwania włosów, aby zapewnić stałą ekspozycję. Myszy są poddawane stopniowanemu reżimowi ekspozycji na promieniowanie UVB przez kilka tygodni, z monitorowaniem zmian zdrowotnych i behawioralnych. Szczegółowo opisano również metody walidacji wydajności promieniowania poprzez pomiary pigmentacji. Kładąc nacisk na kalibrację dawek UVB, rygorystyczną opiekę nad zwierzętami i kontrole metodologiczne, protokół ten ułatwi badanie kompleksowych skutków ekspozycji na promieniowanie UVB, przyczyniając się do lepszego zrozumienia korzyści i zagrożeń terapeutycznych.
Częstotliwości promieniowania słonecznego, które docierają do powierzchni Ziemi, obejmują promieniowanie ultrafioletowe (UV), promieniowanie UVA (320-400 nm) i promieniowanie UVB (280-320 nm). UVB jest induktorem mutacji. Promieniowanie UV zostało uznane za czynnik rakotwórczy w 1928roku1, a od połowy XX wieku zalecano zmniejszenie ekspozycji na słońce jako środek zapobiegawczy w celu uniknięcia raka skóry2. Chociaż UVB jest wyraźnie środowiskowym czynnikiem wyzwalającym raka skóry, badania przeprowadzone w ciągu ostatniej dekady3 z ostatnimi badaniami z naszej grupy 4,5,6 wykazały, że UVB ma szeroki wpływ na układy fizjologiczne. Badanie przeprowadzone na kohorcie kobiet obserwowanych przez ponad 20 lat wykazało, że oczekiwana długość życia była wyższa o 2 lata u kobiet, które nie unikały słońca, w porównaniu z kobietami, które unikały słońca przez7 lat. Dodatkowe badania wykazały, że ekspozycja na słońce była skorelowana ze spadkiem chorób sercowo-naczyniowych i ogólną śmiertelnością 8,9,10. Stwierdzono również odwrotne korelacje między światłem słonecznym a rakiem jelita grubego i rakiem endometrium8. Ekspozycja na promieniowanie UVB indukuje również metabolizmwątroby11, chroni przed lipotoksycznością wątrobowokomórkową i chorobami metabolicznymi oraz ma pozytywny wpływ na endorfiny i zachowania seksualne 3,6. Te dowody wskazują na szkodliwy wpływ unikania ekspozycji na słońce dla zdrowia ludzkiego. Korzystne efekty ekspozycji na słońce przypisuje się głównie indukcji produkcji witaminy D, jednak przynajmniej niektóre korzyści zdrowotne płynące ze światła słonecznego są niezależne od poziomu witaminy D 4,6,12
Skóra jest największym organem ciała i stanowi pierwszą linię obrony przed stresorami środowiskowymi. Warstwy naskórka i skóry właściwej są oddzielone podstawową warstwą naskórka złożoną z niezróżnicowanych, samoodnawiających się keratynocytów i melanocytów10. Keratynocyty w narastających stadiach końcowego różnicowania znajdują się w górnej warstwie naskórka. Skóra właściwa obejmuje fibroblasty i naczynia krwionośne, a tkanka podskórna składa się głównie z adipocytów. Skóra jest narządem dermato-endokrynnym, ponieważ wiele receptorów hormonów, takich jak receptor androgenowy i receptor hormonu uwalniającego kortykotropinę, ulega ekspresji w skórze, co sugeruje, że hormony wpływają na procesy zachodzące w skórze drogą parakrynną i autokrynną 13,14,15. Skóra jest również producentem hormonów. Z kilkoma wyjątkami produkcja hormonów w skórze i uwalnianie ich do krwi nie zostały udokumentowane, ani nie są znane czynniki wyzwalające ekspresję (przegląd w16).
Wykazano, że UVB ma potencjał terapeutyczny w chorobach skóry. Fototerapia, w tym psoralen-UVA i wąskopasmowa terapia UVB, jest główną metodą leczenia uogólnionego bielactwa17. Odpowiedź na fototerapię wystąpiła u 74% pacjentów po 6 miesiącach i u 75% pacjentów po 12 miesiącach od rozpoczęcia leczenia18. Mechanizm działania fototerapii w bielactwie nie jest dobrze poznany. Jego działanie terapeutyczne obejmuje połączenie wpływu na kinetykę cyklu komórkowego, zmiany w ekspresji cytokin, wpływ na melanocyty i immunomodulację. W licznych badaniach analizowano wpływ fototerapii na odporność skóry 19,20,21; Jednak skutki ogólnoustrojowe są słabo poznane, zwłaszcza w kontekście bielactwa. W przeciwieństwie do łuszczycy, w której badanie wykazało spadek cytokin prozapalnych i wzrost limfocytów T regulatorowych po leczeniu fototerapią, w bielactwie liczba limfocytów T regulatorowych zmniejszyła się podczas fototerapii UV21.
Chociaż UVB ma wpływ na mózg14,15, nadnercza22, jajniki 5,6, jądra6, wątrobę11 i węzły chłonne23, mechanizmy, za pomocą których UVB moduluje układy ogólnoustrojowe, są w większości nieznane. Ten protokół badawczy opisuje model mysi do badania ogólnoustrojowych i miejscowych (skórnych) skutków ekspozycji na promieniowanie UVB, co ułatwi badanie kompleksowych skutków ekspozycji na promieniowanie UVB. Mysi model UVB cieszy się szerokim zainteresowaniem w fizjologii skóry, dermatologii i raku skóry, zwłaszcza czerniaku. Ogólnym celem tej metody jest zapewnienie prostego, ale solidnego i skutecznego protokołu do opracowania mysiego modelu UVB dla pytań naukowych związanych ze skórą. Protokół opisuje, jak przezwyciężyć wyzwania związane z rumieniem skóry związanym z depilacją i ekspozycją na promieniowanie UVB w warunkach fizjologicznych i jest skuteczny w badaniu miejscowego i ogólnoustrojowego wpływu promieniowania UVB na skórę.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie opisane procedury eksperymentalne zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi Komitetu ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu w Tel Awiwie (zezwolenie IACUC: 01-20-043).
1. Przyzwyczajenie myszy do eksperymentu
2. Trzymanie myszy
3. Golenie i depilacja
4. Konfiguracja ekspozycji na promieniowanie UVB
5. Ekspozycja na promieniowanie UVB
6. Analiza ekspozycji na promieniowanie UVB
UWAGA: Myszy zostały poddane eutanazji przy użyciu uduszenia CO2 zgodnie z wytycznymi AVMA.
7. Opieka nad zwierzętami
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Niniejszy artykuł metodyczny opisuje szczegółową procedurę krok po kroku generowania modelu mysiego poddanego ekspozycji na UVB. Rysunek 1 wyraźnie przedstawia obszar wygolony u reprezentatywnej myszy C57BL/6J na stronie grzbietowej przed ekspozycją na UVB, wykazując, że wygolono 50%-60% powierzchni grzbietu. Protokół golenia nie wykazuje oznak rumienia skóry, co jest kwestią kluczową w badaniach dermatologicznych. Rysunek 2 przedstawia układ do ekspozycji myszy...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UVB od dawna jest uznawane za środowiskowy czynnik ryzyka raka skóry; jednak ostatnie badania rzuciły światło na szersze spektrum skutków UVB3. Istnieje potrzeba badań, które pozwolą lepiej zrozumieć ogólnoustrojowe skutki UVB. Różne dawki stosowane w badaniach podstawowych w porównaniu z warunkami klinicznymi komplikują nasze zrozumienie skutków UVB, podkreślając znaczenie badań, które wypełniają te luki.
Opisany tutaj protokół ekspozycji myszy C57BL/6J na promieniowan...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie pozostają w konflikcie interesów.
C.L. dziękuje za wsparcie grantowe Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych w ramach programu Unii Europejskiej w zakresie badań naukowych i innowacji Horyzont 2020 (umowa o grant nr 726225), I-CORE Gene Regulation in Complex Human Disease Center (nr 41/11) oraz Israel Science Foundation (ISF; grant 129/13).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Środek dezynfekujący | Przyjaźń międzynarodowa | Nie dotyczy | |
| Komora ekspozycyjna | Wyprodukowano we własnym zakresie | Nie dotyczy | |
| Krem do depilacji | Veet powiedział: | Nie dotyczy | |
| Golarka do włosów | Heiniger | 707-303 120 V Stany Zjednoczone | |
| Izofluran | Intensywna terapia Piramal | Nie dotyczy | |
| System izofluranu | Naukowy Kent | VetFlo-1210S | |
| PBS | Sigma Aldrich | TMS-012 powiedział: | |
| Komora z pleksi | Wyprodukowano we własnym zakresie | Nie dotyczy | |
| Lampa UVB | Produkty ultrafioletowe | Seria XX — 15 W | |
| Radiometr UVX | Produkty ultrafioletowe | 97-0015-02 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.