Протокол описывает исследование системных и местных кожных эффектов воздействия ультрафиолета B у мышей.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Протокол описывает исследование системных и местных кожных эффектов воздействия ультрафиолета B у мышей.
Ультрафиолетовое излучение B (UVB) (280-320 нм) признано канцерогеном с 1928 года, что приводит к минимизации воздействия солнца. Тем не менее, эпидемиологические исследования показывают, что пребывание на солнце коррелирует с увеличением продолжительности жизни и снижением заболеваемости сердечно-сосудистыми заболеваниями и некоторыми видами рака, такими как рак толстой кишки и эндометрия. Воздействие UVB лучей также влияет на метаболизм печени, защищает от гепатоцеллюлярной липотоксичности и влияет на метаболическое здоровье. Эти эффекты частично обусловлены синтезом витамина D, хотя некоторые из них не зависят от витамина D. Кроме того, фототерапия UVB обладает иммуномодулирующими свойствами и используется для лечения кожных заболеваний, таких как витилиго и псориаз, а также влияет на системную иммунную систему. Учитывая широкие физиологические эффекты UVB, существуют пробелы в понимании механизма, лежащего в основе большинства этих эффектов. Мы показали, что ежедневное воздействие УФ-В в в низких дозах усиливает стремление к поиску пищи у самцов мышей, но не у самок из-за повышенной секреции грелина из адипоцитов кожи. У женщин эстроген подавляет активность р53 адипоцитов, блокируя повышение уровня грелина и демонстрируя половозависимую реакцию на излучение UVB. Кроме того, индуцированная UVB активация p53 в эпидермальных кератиноцитах активирует ось гипоталамус-гипофиз-гонады, индуцируя сексуальное поведение и способствуя фертильности яичников. В данной статье изложен протокол изучения местных и системных эффектов низкого уровня UVB-излучения с использованием мышиной модели C57BL/6J. Ключевыми элементами являются точная калибровка доз UVB, условия содержания и тщательное удаление волос для обеспечения постоянного воздействия. Мыши подвергаются дифференцированному режиму воздействия UVB в течение нескольких недель с мониторингом состояния здоровья и изменений в поведении. Также подробно описаны методы валидации эффективности излучения с помощью измерений пигментации. Уделяя особое внимание калибровке доз UVB, тщательному уходу за животными и методологическому контролю, этот протокол облегчит изучение комплексных эффектов воздействия UVB, способствуя детальному пониманию его терапевтических преимуществ и рисков.
Частоты солнечного излучения, достигающие поверхности Земли, включают ультрафиолетовое (УФ), УФ-излучение А (320-400 нм) и УФ-излучение В (280-320 нм). UVB является индуктором мутаций. Ультрафиолетовое излучение было признано канцерогеном в 1928году1, а с середины 1900-х годов в качестве меры предосторожности дляпредотвращения рака кожи рекомендовалось сокращение пребывания на солнце. Несмотря на то, что UVB явно является экологическим триггером рака кожи, исследованияпоследнего десятилетия 3 с недавними исследованиями нашей группы 4,5,6 показали, что UVB оказывает широкое воздействие на физиологические системы. Исследование когорты женщин, за которыми наблюдали в течение 20 лет, показало, что ожидаемая продолжительность жизни была на 2 года выше у женщин, которые не избегали солнца, по сравнению с женщинами, которые избегали солнца на7 лет. Дополнительные исследования показали, что воздействие солнца коррелировало со снижением сердечно-сосудистых заболеваний и общей смертности 8,9,10. Также сообщалось об обратной корреляции между солнечным светом и раком толстой кишки и раком эндометрия8. Воздействие UVB лучей также индуцирует метаболизм печени11, защищает от гепатоцеллюлярной липотоксичности и метаболических заболеваний, а также оказывает положительное влияние на эндорфины и сексуальное поведение 3,6. Эти линии доказательств указывают на пагубные последствия избегания пребывания на солнце для здоровья человека. Благотворное влияние пребывания на солнце в основном связано с индукцией выработки витамина D, однако, по крайней мере, некоторые из преимуществ солнечного света для здоровья не зависят от уровня витамина D 4,6,12
Кожа является самым большим органом тела, и она является первой линией защиты от стрессовых факторов окружающей среды. Эпидермальный и дермальный слои кожи разделены базальным эпидермальным слоем, состоящим из недифференцированных, самообновляющихся кератиноцитов и меланоцитов10. Кератиноциты на возрастающих стадиях терминальной дифференцировки обнаруживаются в верхнем эпидермальном слое. Дерма включает в себя фибробласты и кровеносные сосуды, а гиподерма в основном состоит из адипоцитов. Кожа является дерматоэндокринным органом, так как в коже экспрессируются множественные рецепторы гормонов, такие как рецептор андрогена и рецептор кортикотропин-рилизинг-гормона, что позволяет предположить, что гормоны влияют на процессы в коже паракринными и аутокринными путями 13,14,15. Кожа также является производителем гормонов. Однако, за некоторыми исключениями, выработка гормонов в коже и их высвобождение в кровь не были задокументированы, а также неизвестны триггеры экспрессии (обзор в16).
Было показано, что UVB обладает терапевтическим потенциалом при кожных заболеваниях. Фототерапия, включая псорален-UVA и узкополосную терапию UVB, является основным методом лечения генерализованного витилиго17. Ответ на фототерапию наблюдался у 74% пациентов через 6 месяцев и у 75% пациентов через 12 месяцев после начала лечения18. Механизм действия фототерапии при витилиго недостаточно изучен. Его терапевтическое действие включает в себя комбинацию эффектов на кинетику клеточного цикла, изменения экспрессии цитокинов, воздействие на меланоциты и иммуномодуляцию. В многочисленных исследованиях изучалось влияние фототерапии на иммунитет кожи 19,20,21; Тем не менее, системные эффекты плохо изучены, особенно в контексте витилиго. В отличие от псориаза, где исследование показало снижение провоспалительных цитокинов и увеличение регуляторных Т-клеток после лечения фототерапией, при витилиго количество регуляторных Т-клеток уменьшалось при ультрафиолетовой фототерапии.
Несмотря на то, что UVB оказывает воздействие на мозг14,15, надпочечники22, яичники 5,6, яички6, печень11 и лимфатические узлы23, механизмы, с помощью которых UVB модулируют системные системы, в основном неизвестны. В данном протоколе исследования описана мышиная модель для изучения системных и местных (кожных) эффектов воздействия UVB, что облегчит изучение комплексных эффектов воздействия UVB. Мышиная модель UVB представляет широкий интерес для физиологии кожи, дерматологии и рака кожи, особенно меланомы. Общая цель этого метода состоит в том, чтобы предоставить простой, но надежный и эффективный протокол для разработки мышиной модели UVB для решения научных исследований, связанных с кожей. Протокол описывает, как преодолеть проблемы эритемы кожи, связанные с удалением волос и воздействием UVB в физиологических условиях, и является эффективным для изучения местного и системного воздействия UVB на кожу.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все описанные экспериментальные процедуры были выполнены в соответствии с рекомендациями Комитета по уходу за животными и их использованию в учреждениях Тель-Авивского университета (разрешение IACUC: 01-20-043).
1. Приучение мышей к эксперименту
2. Размещение мышей
3. Бритье и эпиляция
4. Настройка воздействия UVB лучей
5. Воздействие UVB лучей
6. Анализ воздействия UVB лучей
ПРИМЕЧАНИЕ: Мышей усыпляли с использованием удушения CO2 в соответствии с рекомендациями AVMA.
7. Уход за животными
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
В этом методическом документе подробно описывается пошаговая процедура создания модели мыши с UVB-экспозицией. На рисунке 1 ясно показана выбритая область репрезентативной мыши C57BL/6J на тыльной стороне до воздействия UVB-излучения, демонстрируя, что 50%-60% тыльной области было выбрито. Протокол бритья не показывает признаков эритемы кожи, что имеет первостепенное значение для дерматологических исследований. На рисунке 2 показана настройка воздействия UVB на ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
UVB уже давно признан экологическим фактором риска развития рака кожи; однако недавние исследования выявили более широкий спектр эффектов UVB3. Существует потребность в исследованиях, которые обеспечивают более глубокое понимание системных эффектов UVB. Различные дозы, используемые в фундаментальных исследованиях по сравнению с клиническими условиями, усложняют наше понимание эффектов UVB, подчеркивая важность исследований, которые устраняют эти пробелы.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
У авторов нет конфликта интересов.
C.L. выражает признательность за грантовую поддержку от Европейского исследовательского совета в рамках программы исследований и инноваций Европейского Союза Horizon 2020 (грантовое соглашение No 726225), Центра регуляции генов I-CORE в сложных заболеваниях человека (No 41/11) и Израильского научного фонда (ISF; грант 129/13).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Дезинфицирующее средство | Международная дружба | Не применимо | |
| Экспозиционная камера | Сделано на собственном предприятии | Не применимо | |
| Крем для эпиляции | Вет | Не применимо | |
| Бритва для волос | Хайнигер | 707-303 120 В США | |
| Изофлуран | Пирамал Реанимация | Не применимо | |
| Изофлурановая система | Кент Сайентифик | ВетФло-1210С | |
| ПБС | Сигма Олдрич | ТМС-012 | |
| Камера из оргстекла | Сделано на собственном предприятии | Не применимо | |
| Лампа UVB | Ультрафиолетовые продукты | Серия XX - 15 Вт | |
| Радиометр UVX | Ультрафиолетовые продукты | 97-0015-02 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.