В этом протоколе описана процедура индуцирования воспаления акне на коже крыс с помощью олеиновой кислоты и Cutibacterium acnes.
Методическая статья
* These authors contributed equally
В этом протоколе описана процедура индуцирования воспаления акне на коже крыс с помощью олеиновой кислоты и Cutibacterium acnes.
Вульгарные угри — это распространенное хроническое заболевание кожи, характеризующееся наличием комедонов, папул и пустул на лице, шее и груди. Чтобы смоделировать воспаление вульгарных угрей, в этом протоколе подробно описан подход к созданию составной модели акне у грызунов путем индуцирования воспаления акне в ушах крыс с использованием олеиновой кислоты и Cutibacterium acnes (C. acnes). Крысы были случайным образом разделены на четыре группы: нормальная контрольная группа (НК), уши, обработанные олеиновой кислотой группы (ОА), уши, обработанные группой C. acnes (C. acnes), уши, обработанные олеиновой кислотой, и C. acnes (OA + C. acnes). Чтобы имитировать чрезмерную выработку кожного сала, олеиновую кислоту намазывали на уши крыс в группах OA и OA + C. acnes в течение 25 дней.
С 21 по 25 день суспензия C. acnes вводилась внутрикожно в уши крыс в группах C. acnes и OA + C. acnes для усугубления воспаления акне. Толщина уха измерялась еженедельно в качестве показателя тяжести воспаления. Было проведено общее наблюдение, окрашивание гематоксилином и эозином, а также иммуногистохимия (ИГХ), и результаты показали, что уши группы ОА и группы ОА + С. acnes были утолщены и уплотнены, что сопровождалось эритемой и наличием комедонов. Кроме того, папулы наблюдались в группах C. acnes и OA + C. acnes . В гистопатологии выявлена гиперкератинизация и расширенный инфундибулум волосяных фолликулов в группах ОА и ОА + С. acnes . Инфильтрация воспалительных клеток и абсцессов обнаружена в дерме групп C. acnes и OA + C. acnes . Результаты ИГХ подтвердили повышенный уровень фактора некроза опухоли (ФНО)-α в дерме групп C. acnes и OA + C. acnes . Все вышеперечисленные результаты в совокупности свидетельствовали об успешном создании составной модели грызунов с прыщами.
Вульгарные угри являются распространенным хроническим заболеванием кожи, характеризующимся наличием комедонов, папул и пустул на лице, шее и груди, которые в тяжелых случаях могут прогрессировать до узелков, кист и постоянных рубцов1. Эпидемиологические исследования показывают, что акне поражает 9,4% населения мира, в то время как его симптомы создают серьезные физические и психосоциальные проблемы 2,3.
Патогенез акне является многофакторным, включающим четыре критических процесса: избыточную выработку кожного сала, образование комедонов, колонизацию фолликулов микробиотой кожи и высвобождение медиаторов воспаления вокруг пилосебацейного звена 4,5. Повышенная секреция кожного сала, приводящая к накоплению избытка ненасыщенных свободных жирных кислот (UFFA), способствует аномальному размножению микробиоты кожи, одной из которых является Cutibacterium acnes, как показано в геномных исследованиях6. Между тем, микробиота кожи разлагает кожное сало и повышает концентрацию UFFA, что приводит к возникновению порочного круга7. Кроме того, избыток UFFA вызывает гиперкератинизацию в волосяных фолликулах, что в свою очередь провоцирует появление прыщей8. Микробиота кожи и повышенное выделение кожного сала активируют толл-подобные рецепторы (TLR) для выработки множественных провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин (IL)-1 и TNF-α 9,10. Этот каскад воспаления в сочетании с повышенным выделением кожного сала и микробным разрастанием завершается выраженным гиперкератозом волосяного фолликула и возникновением угревой сыпи11.
Быстрое развитие в области исследований акне и связанных с этим клинических требований привело к созданию серии животных моделей воспаления акне на ухе крысы, спине крыс или мышей, а также на ухе кролика 12,13,14,15. Методы включают внутрикожное введение С. Акне, нанесение масел на кожу для имитации аномальной секреции сальных желез и гиперкератинизации, или комбинация того и другого для ускорения воспаления кожи с образованием прыщей 16,17,18,19. Тем не менее, использование и дозировка химических и биологических агентов различаются в предыдущих исследованиях, что может сбить с толку исследователей, намеревающихся создать подходящую модель акне. Это исследование было направлено на создание простого в использовании и эффективного метода формирования сложной модели грызунов-угревой сыпи и предоставление модельного справочника для исследователей, изучающих вульгарные угри.
Этот протокол получил этическое одобрение Пекинского университета китайской медицины (No 2023033103-1183). Двенадцать самцов крыс Sprague-Dawley (вес 208 г ± 5 г) были включены в этот протокол и разделены на четыре группы: группа NC (n = 3), группа OA (n = 3), группа C. acnes (n = 3) и группа OA + C. acnes (n = 3).
1. Разработка модели акне
2. Забор и анализ тканей
3. Статистический анализ
Толщина и внешний вид кожи
С 7-го по 21-й день уши в группе ОА и в группе ОА + C. acnes были значительно толще, чем в группах NC и C. acnes . На 25-й день уши в группе ОА, группе C. acnes и группе OA + C. acnes были значительно толще, чем в группе NC (p < 0,05). Средняя толщина ушей во время эксперимента показана на рисунке 2 и в таблице 2.
С 7 по 25 день уши в группе ОА и группе ОА + С. acnes были утолщены и уплотнены, что сопровождалось эритемой, чешуйками и комедонами. Было замечено, что крысы время от времени чесали уши, что вызывало кровотечение. На 25-е сутки папулы были обнаружены в ушах группы C. acnes и группы OA + C. acnes (рис. 3).
Гистопатология
В волосяных фолликулах наблюдались паракератоз и гиперкератоз, гипертрофия зернистого слоя и остистого слоя, а также расширение инфундибулума волосяного фолликула в ушах группы ОА и группы ОА+ С. acnes . В дерме групп C. acnes и OA + C. acnes наблюдалась смешанная инфильтрация воспалительных клеток, включая лимфоциты и нейтрофилы. Кроме того, в дерме наблюдалось значительное присутствие экстравазации эритроцитов и абсцессов у C. acnes и OA + C. acnes (рис. 4). Как показано на рисунке 5, патологическая оценка выявила увеличение в группе C. acnes и группе ОА по сравнению с группой НК, и оценка была значительно выше в группе ОА + С. acnes , чем в группах НК и ОА (p < 0,05).
IHC
Как показано на рисунке 6, TNF-α был высоко экспрессирован в дерме групп C. acnes и OA + C. acnes .

Рисунок 1: Примеры изображений патологических показателей. Воспалительные клетки помечаются красными стрелками. Задание по подсчету баллов приведено в таблице 1 . (A) Балл = 0, без рога in infundibulum; (B) балл = 1, эпителиальная гиперплазия и плотное, постоянное скопление рогов, расширяющих фолликулярный канал, хотя и не сильное; (С) балл = 1, небольшое количество воспалительных клеток вокруг фолликулов; (D) балл = 2, распространенная инфильтрация воспалительных клеток в дерме; (E) балл = 3, скопление плотного рога, расширяющего инфундибулум и распространяющегося в сальные протоки, напоминающие комедоны клинических случаев; (F) наличие абсцессов вокруг инфундибулума, которые потенциально могут привести к появлению папул или пустулы. Масштабные линейки = 100 μм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2: Изменение тенденций толщины уха с 0-го по 25-й день. Группа NC обозначена красной линией, группа OA обозначена синей линией, группа C. acnes обозначена зеленой линией, а группа OA и C. acnes обозначена желтой линией. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 3: Общий вид ушей. Комедоны и папулы обозначены красными стрелками. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 4: Гистология ушей крыс. (▲) Гиперкератоз; (■) паракератоз; (•) расширенный инфундибулум волосяного фолликула; (♦) Инфильтрация воспалительных клеток. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 5: Патологическая оценка. @ указывает на статистически значимую разницу между группой NC и группой C. acnes ; # указывает на значительную разницу между группой NC и группой OA + C. acnes ; * указывает на значимую разницу между группой OA + C. acnes и группой OA (p < 0,05). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 6: ИГХ-изображения экспрессии TNF-α в ушах крыс. (♦) Инфильтрация воспалительных клеток. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
| Счёт | Характеристики | ||
| 0 | Некомедогенный. (см. Рисунок 1 А) | ||
| 1 | Гиперплазия эпителия и плотное, последовательное скопление рогов, начинающих расширять фолликулярный канал. (см. Рисунок 1 B) | ||
| 1 | Наличие небольшого количества воспалительных клеток, особенно вокруг фолликулов или сальных протоков. (см. Рисунок 1 В) | ||
| 2 | Распространенная инфильтрация большого количества воспалительных клеток. (см. Рисунок 1 D) | ||
| 3 | Наличие скопления плотного рога, расширяющего инфундибулум и распространяющегося в сальные протоки, наряду с выраженной гиперплазией фолликулярного эпителия. (см. Рисунок 1 E) | ||
| 3 | Наличие абсцессов. (см. рисунок 1 F) | ||
Таблица 1: Присвоение патологических баллов. Примеры изображений показаны на рисунке 1.
| Время | Группа ЧПУ (мм) | Группа ОА (мм) | Группа C. acnes (мм) | Группа OA + C. acnes (мм) |
| День 0 | 0,4000±0,0250 | 0,4167±0,0144 | 0,4500±0,0000 | 0,4667±0,0382 |
| День 7 | 0,5250±0,0661 | 0,7667±0,0878*▲ | 0,4500±0,0000 | 0,7917±0,0764*▲ |
| День 14 | 0,5083±0,0289 | 0,8167±0,1233*▲ | 0,6083±0,0382 | 0,9333±0,0804*▲ |
| День 21 | 0,5250±0,0433 | 1,0667±0,2241*▲ | 0,5583±0,0144 | 0,9417±0,0722*▲ |
| День 25 | 0,5750±0,0500 | 0,8250±0,1392* | 0,9500±0,1639* | 1,0583±0,0804* |
Таблица 2: Толщина ушей. Данные отображаются в виде среднего ± стандартного отклонения. Символ «*» указывает на статистически значимую разницу по сравнению с группой НК; Символ «▲» указывает на статистически значимую разницу по сравнению с группой C. acnes (p < 0,05).
Поскольку методология и критерии оценки модели акне не были ясны, этот протокол был направлен на то, чтобы предоставить справочный материал для исследователей, изучающих акне. Из-за небольшого размера мышиного уха и помех, вызванных отрастающими волосами на спине, использованием крема для депиляции и бритвы, ухо крысы может быть лучшей альтернативой для создания модели прыщей у грызунов. Мы пытались создать модель прыщей на коже спины крыс, но эффект был не таким хорошим, как тот, который наблюдался на ухе крысы.
Некоторые исследователи используют только одну методологию для вызова воспаления акне, например, наносят масла или вводят микробы14,16. Тем не менее, исследования показали, что повышенная секреция кожного сала будет способствовать чрезмерной пролиферации C. acnes в закупоренных фолликулах, в то время как C. acnes, в свою очередь, стимулирует аномальную секрецию сальных желез; Взаимодействие между ними может усугубить воспаление акне. Таким образом, комбинированная модель, индуцированная маслами и C. acnes, может быть более совместимой с клиническими поражениями акне 10,21,22. Чтобы объективно оценить патологические изменения в различных экспериментальных группах, мы разработали систему оценки, основанную на предыдущих исследованиях, которая включает в себя накопление кератина и связанное с ним расширение каналов волосяных фолликулов и пролиферацию эпителия, инфильтрацию воспалительных клеток в дерме и даже дальнейшее развитие абсцесса (Таблица 1 и Рисунок 1). 23. Используя этот метод оценки, наряду с гистопатологическим и иммуногистохимическим (ИГХ) анализами, мы обнаружили, что применение C. acnes и олеиновой кислоты в ушах приводит к более значительным кожным заболеваниям и воспалениям. Эти результаты отражают симптомы, наблюдаемые в умеренных случаях акне у человека, подчеркивая ценность этой составной модели в имитации развития акне (Рисунок 4 и Рисунок 5).
Чтобы лучше оценить модель, необходимо записать толщину ушей перед нанесением масла и C. acnes. Учитывая, что внешняя и внутренняя толщина уха различаются, мы зафиксировали две конкретные точки, чтобы убедиться, что результаты лучше отражают толщину ушей, и два оператора сотрудничали при измерении ушей. При нанесении олеиновой кислоты на ухо следует обратить внимание на то, что текучесть олеиновой кислоты заставляет ее легко поступать в слуховой проход и раздражать крыс; Следовательно, необходимо наклонять голову крыс, чтобы избежать попадания олеиновой кислоты в слуховой проход.
Комедоны наблюдались на 7-е сутки, и поражения продолжали усугубляться до конца эксперимента. Стимуляция C. acnes является еще одним важным фактором, влияющим на акне. C. acnes не только способствует синтезу липидов в сальных железах, но и вступает в реакцию с воспалительными клетками вокруг волосяного фолликула и сальных желез в дерме, вызывая воспалительные факторы; Это еще больше усугубляет воспалительную реакцию 6,25. Поэтому мы используем внутрикожные инъекции C. acnes для ускорения воспаления. Учитывая, что уши крыс чрезвычайно тонкие, микроиглы необходимы, чтобы избежать их прокалывания. Чтобы обеспечить правильное внутрикожное введение, игла должна быть проколота под углом от 10 до 15 градусов, глубиной примерно 1 мм. Кроме того, когда один оператор проводит внутрикожную инъекцию, другой оператор должен зафиксировать голову крысы, чтобы предотвратить прокалывание ушей. Чтобы предотвратить кровотечение, место инъекции должно избегать поверхностных кровеносных сосудов крыс. После инъекции C. acnes уши стали значительно более грубыми, красными и опухшими, а также обнаружили папулы (Рисунок 3).
Применение кожного сала/компонентов кожного сала и C. acnes варьируется в разных экспериментах. Некоторые исследователи приняли метод инъекции C. acnes один раз, а затем применения кожного сала в течение семи дней, что вызывало абсцесс, эритему и уплотнение на спине крыс. Некоторые другие исследователи вводили C. acnes в течение 4 дней и мазали кожное сало в течение 30 дней на уши крыс18. Единого стандарта не существует, потому что воспаление акне связано с нанесением кожного сала/компонентов кожного сала, активностью и концентрацией C. acnes, а также тканями модели. В данном эксперименте вместо искусственного кожного сала для моделирования кожного сала использовалась олеиновая кислота, учитывая, что олеиновая кислота не только индуцирует ороговение волосяных фолликулов, стимулирует воспаление эпидермиса, но и способствует росту C. acnes 6,7,8. В эксперименте, через 7 дней после применения олеиновой кислоты, уши крыс показали покраснение и отек. С 7 по 14 день в ушах крысы начали появляться чешуйки и комедоны. С 15 по 21 день комедоны увеличились, но дальнейших симптомов акне не наблюдалось. На 21 день мы начали внутрикожно вводить 1 × 107 КОЕ С. Acnes, широко используемый подход, задокументированный в предыдущих исследованиях19.
Сначала эффекты были неочевидны, но позже мы обнаружили папулы в ушах крыс, которым вводили С. Прыщи. Учитывая, что толщина колоса не показывала существенных изменений с течением времени среди групп, мы решили прекратить эксперимент на 25-е сутки (рис. 2 и табл. 2). Этот протокол все еще имеет некоторые ограничения. Небольшой размер области уха может повлиять на последующее медикаментозное лечение. C. acnes — не единственная микробиота, участвующая в патологическом процессе акне, поэтому, возможно, лучше использовать различные бактерии для индуцирования акне, чтобы имитировать клиническое состояние26.
Все авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.
Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (No 81974572 и No 82274523) и Пекинским университетом китайской медицины (No 202310026002).
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Анаэроиндикатор | Mitsubishi, Япония | C-22 | |
| AnaeroPack | Mitsubishi, Япония | C-11, C-41 | |
| Columbia кровяная агаровая пластина | BeNa Cuture Collection, Китай | BNCC330605 | |
| Инкубатор постоянной температуры | SHANGCHENG, Китай | 303-0 | |
| Ватный тампон | HYNAUT, Китай | _ | |
| Cutibacterium acnes | BeNa Cuture Collection, Китай | BNCC330605 | |
| Dako REAL EnVision Detection System, Peroxidaza/DAB+, кролик/мышь | DAKO, Дания | K5007 | |
| одноразовая стерильная игла для инъекций | Zhejiang Oujian Medical Apparatus, Китай | _ | |
| Электронные весы | JINXUAN, Китай | A017 | |
| Электронный штангенциркуль | Deli, Китай | DL90150 | |
| Олеиновая кислота (Аналитический реагент, AR) | Fangzheng, Китай_ | ||
| Инъекция хлорида натрия | CR Double CRANE, Китай | Y2212241 | |
| SPSS Statistics | IBM, США | 26.0 | |
| стерильные шприцы для подкожных инъекций | Shandong weigao group медицинский полимер, Китай | _ | |
| TNF Альфа Моноклональное антитело | Proteintech Group,int, США | 60291-1-lg |
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение