Summary
Minimal erytem dos (MED) testning används för att fastställa doseringsscheman för ultraviolett strålning ljusterapi. Det kan bedöma individuell variation i inflammatoriska svar men saknar metodik för att uppnå reproducerbara resultat. Här presenterar vi en precisions implementering av MED och visar dess förmåga att fånga individuell variation i inflammatorisk respons.
Abstract
Minimal erytem dos (MED) testning används ofta i kliniska inställningar för att bestämma den minsta mängden ultraviolett (UV) bestrålning som krävs för att producera erytem (inflammatorisk rodnad) på ytan av huden. I detta sammanhang är MED betraktas som en nyckelfaktor vid bestämning av startdoser för UV-ljusterapi för vanliga hudåkommor såsom psoriasis och eksem. I forskningsmiljöer, MED testning har också potential att vara ett kraftfullt verktyg för att bedöma inom-och mellan-personer variation i inflammatoriska reaktioner. Dock har MED testning inte allmänt antagits för användning i forskningsmiljöer, sannolikt på grund av bristande publicerade riktlinjer, vilket är ett hinder för att få reproducerbara resultat från denna analys. Också, protokoll och utrustning för att etablera MED varierar kraftigt, vilket gör det svårt att jämföra resultaten mellan laboratorier. Här beskriver vi en exakt och reproducerbar metod för att inducera och mäta ytliga erytem med hjälp av nydesignade protokoll och metoder som lätt kan anpassas till annan utrustning och laboratoriemiljöer. Den metod som beskrivs här innehåller detaljer om förfaranden som gör det möjligt extrapolering av ett standardiserat doseringsschema till annan utrustning så att detta protokoll kan anpassas till alla UV strålkälla.
Introduction
Minimal erytem dos (MED) testning är ett FDA-godkänt förfarande för att utvärdera kutan känslighet för strålning typiskt i UVB-intervallet, även om MED kan bestämmas vid andra våglängder i UV och synligt spektrum1. Erytem definieras som ytliga rodnad på ytan av huden orsakad av svullnad av kapillärer (senare stadier av erytem är mer allmänt känd som solbränna). MED testning har använts i stor utsträckning i dermatologi litteraturen och kliniska ljusterapi inställningar för att identifiera den minimala mängden ultraviolett (UV) strålning som kommer att producera den minsta enheten av mätbara förändringar i rodnad i huden. Med testning kan åstadkommas med en kommersiellt tillgänglig UV-lampa, motsvarande vad som används i de flesta kommersiella garvning anläggningar.
Med testning innebär kontinuerlig spridning av UV-strålning eller ljus från det synliga spektrumet på ytan av huden under en förutbestämd tid, med doseringsscheman beroende främst på pigmentering av huden och intensiteten och typen av strålning . Denna procedur används ofta i kliniska inställningar för att bestämma doseringsscheman för patienter som får UV-strålning terapi för hudåkommor såsom psoriasis och eksem2,3. Grundläggande förfaranden för bestämning av MED i kliniska inställningar har beskrivits någon annanstans4, och kan användas för att justera den totala dosen av UV-strålning uppåt eller nedåt, beroende på individuell variation i hudens känslighet.
Hudpigmentering är kanske den viktigaste ämnesspecifika variabeln vid dirigering och mätning av resultat från MED-proceduren6. Detta beror på att varaktigheten av UV-exponering som krävs för att framkalla minimal erytem svar bestäms främst av lätthet eller mörker av deltagarens hud, som definieras av deltagarens Fitzpatrick hudtyp (FST). FST7 är ett numeriskt schema för klassificering av mänsklig hudfärg. Fitzpatrick Scale är ett erkänt verktyg för dermatologisk forskning om mänsklig hudpigmentering8,9, och klassificerar mänsklig hud i en av sex kategorier från lättaste (FST i) till mörkaste (FST vi).
Mörkare FST typologier kräver längre UV-varaktighet, därför korrekt klassificering av FST är viktigt. Det finns en omfattande litteratur om metoder för korrekt bedömning av FST, med hjälp av en mängd olika metoder, inklusive själv rapport, dermatolog intervju och instrumenteringsbaserad bedömning. Observatörernas betyg på FST har visats vara korrelerade med nuvarande, men inte naturlig hudfärg10, men FST kan bestämmas subjektivt11 med hjälp av egen rapport via frågeformulär12 och/eller objektiva bedömning via spektrofotometri. Fitzpatrick som skriver med spektrofotometri har visat sig korrelera noga med deltagarnas egen rapport i ett antal studier10,13,14,15.
Trots nyttan och utbredd användning av MED testning i kliniska tjänster, detta förfarande har inte allmänt antagits i laboratoriemiljöer för mätning av individuell variation som svar på pro-inflammatorisk stimulering. Syftet med den metod som beskrivs här är att tillhandahålla tekniker och stegvisa procedurer som ökar precisionen och reproducerbarheten hos MED-testförfarandet, för att underlätta framtida arbete i laboratoriemiljöer med fokus på finkornig kvantifiering av intraindividuell variation i inflammatorisk respons. Vi ger ytterligare representativa resultat som illustrerar förmågan hos detta standardiserade protokoll för att exakt fånga person-till-person variation i inflammation.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alla metoder som beskrivs nedan, inklusive användning av frivilliga försökspersoner har granskats och godkänts av den lokala institutionella Granskningsnämnden (IRB), och är i enlighet med förklaringen från Helsingfors och Belmont Report. Alla deltagare (N = 72) undertecknade ett informerat samtycke som förbjudna av IRB-protokollet. Kriterier för inkludering/uteslutning och utsättnings förfaranden utformades för att maximera deltagarnas säkerhet, och eventuella avvikelser från dessa förfaranden bör övervägas mot bakgrund av deras inverkan på risker och tolerabilitet för försökspersoner. I samband med det arbete som presenteras här begränsade uteslutningskriterierna deltagandet till personer som inte har någon personlig eller familjär historia av inflammatoriska tillstånd, eller några lagliga eller olagliga substanser. Motiveringen till detta är att dessa faktorer kan påverka svaren på MED-testförfarandet.
1. Val av deltagare
- Använd följande inklusionskriterier: 18-55 år gammal; i god allmän hälsa som bestäms av medicinsk symptom checklista (MSCL)5; kan förstå och kommunicera om Lab Safety Protocol presenteras på engelska; kan ge skriftligt medgivande.
- Använd följande uteslutningskriterier: Fitzpatrick Skin typ I, som bestäms av själv rapport; använder kommersiell garvning utrustning regelbundet; hudsår eller lesioner vid planerad exponerings plats. nuvarande hudcancer, eller personlig historia av hudcancer; familjehistoria av hudcancer; diabetes psoriasis eller annan inflammatorisk hudåkomma; perifer vaskulär sjukdom, perifer arteriell sjukdom, Raynauds sjukdom, eller någon annan diagnostiserad cirkulationsrubbningar; eventuella ofrivilliga motoriska störningar; allergisk mot tejp; tar inhalerade steroider för astma (t. ex., flutikason); tar några kortikosteroider; 2 eller flera av följande (diagnostiserad hypertoni, hyperlipidemi, högt kolesterol, rök cigaretter, familjehistoria av koronar eller aterosklerotisk sjukdom (föräldrar/syskon före ålder 55)); aktiv substansberoende-laglig eller olaglig; personer med substansberoende ny till återhämtning (mindre än ett år); användning av läkemedel som påverkar CNS-funktion, inklusive psykofarmaka, opiat läkemedel eller kortikosteroider, under de senaste 3 månaderna; alla ordinerade psykotropa mediciner, för närvarande eller under de senaste 3 månaderna (dessa inkluderar mediciner för ångest, depression, eller andra psykologiska problem).
2. schemaläggning och förberedelse för MED
- Schemalägg deltagare för två möten: den första, MED exponering händelsen (ca 45 min), och den andra, en uppföljning att samla spektrofotometri avläsningar (ca 10 min). Schemalägg uppföljningsmötet för 24 timmar efter den första utnämningen.
- Innan deltagarna anländer, lägga ut och ställa in nödvändig utrustning inklusive två dos test manschetter och säkerhetsutrustning. Har en mängd olika UV-skyddande kläder (såsom UV-skyddande sport ärmar, UV-skyddande handskar, Långärmad medicinsk Scrubs, UV-skyddande lakan och tejp för att fästa arken) för både deltagaren och forskaren att täcka alla hud utsätts för UV- Strålning.
- Kalibrera spektrofotometern enligt tillverkarens specifikationer. Gör detta för varje ämne och varje session.
3. bestämning av Fitzpatrick hudtyp (FST)
- När deltagaren anländer till händelsen MED exponering (besök 1), identifiera FST antingen genom egen rapport eller spektrofotometri. För att maximera deltagarnas säkerhet, inte genomföra MED testning på deltagare kategoriseras som FST 1. För alla andra Fitzpatrick-hudtyper (2 — 6) ska du använda FST-poängen för att bestämma vilket exponerings schema som ska användas.
4. manschetten 1 applicering
- Förklara för deltagaren hur MED test fungerar och värva frågor innan du fortsätter.
- Utför i allmänhet MED-förfarandet på insidan av den icke-dominerande under armen.
- Placera manschetten 1 (med alla bländare beläggningar bort) undvika fräknar, mullvadar, ärr, hår (i möjligaste mån), och eventuella nedskärningar, blåmärken eller lesioner på huden. Ta endast bort det skyddande vax papperet från de laterala (inte centrala) delarna av manschetten 1. Det är viktigt att vax papper stöd från den centrala delen av manschetten 1 inte tas bort, eftersom limmet har en stark potential att irritera huden när skalade bort efter baslinjen avläsningar, orsakar rodnad i huden proximalt till öppningar.
-
Efter att ha situerats manschetten 1 på den avsedda exponeringsplatsen, placera landmärken med en permanent markör för att säkerställa att manschetten 2 kommer att vara placerad på exakt samma plats. Markera huden på fyra punkter utanför veck på varje sida klaffar av manschetten 1, den övre högra, övre vänstra, nedre högra och nedre vänstra punkter.
- Gör dessa märken mörkt nog att överleva cirka 24 h, eftersom de också kommer att användas för att placera manschetten 3 på exakt samma plats vid uppföljningen utnämningen 24 h senare.
5. baseline läsning: manschetten 1 ansökan
- Med hjälp av en spektrofotometer som har kalibrerats enligt tillverkarens specifikationer, inhämta och permanent registrera avläsningar vid var och en av de sex öppna öppningarna i sekvens.
- Se till att spektrofotometern är placerad i mitten av manschetten öppningar samtidigt undvika mullvadar, ärr, eller andra fläckar i möjligaste mån.
- Permanent registrera alla "SCI" värden (L, A, B). För att säkerställa konsekventa avläsningar med samma kalibreringspunkt, håll spektrofotometern i på för varaktigheten av med-proceduren och Stäng inte av förrän efter exponerings exponeringen har slutförts.
- När spektrofotometri-mätningar har registrerats, ta bort manschetten 1. För att minimera deltagarnas obehag, tillämpa medicinska lim lösningsmedel till omkretsen av manschetten 1 som det är skalade bort, vilket kommer att förhindra smärtsamma avlägsnande av hår på armen.
6. avläsning före exponering: manschetten 2 ansökan
- Efter avlägsnande av manschetten 1, placera manschetten 2 på samma plats med hjälp av landmärken ritade på huden för manschetten 1. Den fulla självhäftande baksidan kan exponeras och appliceras för att säkerställa att manschetten 2 är tillräckligt förseglad för att förhindra kors exponering mellan öppningar på grund av otillräcklig vidhäftning till huden.
- Ha både deltagaren och forskaren Don UV-skyddande kläder och säkerhetstillbehör. Minst, deltagaren, teknikern administrera förfarandet och andra parter i rummet måste Don UV-skyddande glasögon. Teknikerna ska bära lång ärm eller använda en UV-skyddande hylsa.
- Innan lampan aktiveras ska teknikern bistå deltagaren i att täcka all exponerad hud, inklusive armen ovanför plåstret, armen och handleden under plåstret, handen och delar av fram-eller baksidan av armen som kan exponeras på sidorna av plåstret (UV- skydds lakan och tejp för att fästa arken kan vara till hjälp för detta). Dessutom, vissa deltagare bär skjortor med öppna necklines kanske vill drapera UV-skyddande trasa över halsen och bröstet om dessa områden kommer att vara nära den UV-källa.
- Sprid en UV-skyddande trasa under deltagarens arm (för att reducera reflektans från bordsytan).
7. MED förfarande: för exponering
Anmärkning: Strålarna från lampan måste vara vinkelräta mot exponerings stället. I allmänhet är den fysiska rörligheten för lampan mindre möjlig än förflyttning eller arrangemang av vinkeln på deltagarnas arm.
- Före aktivering av lampan, ordna deltagarens arm så att UV-strålar från lampan kommer att vara vinkelrätt mot vinkeln på manschetten 2 på deltagarens arm.
- Identifiera rätt avstånd mellan lampan och manschetten 2 på deltagarens arm. Placera radiometerns sensor mot UV-lampan parallellt med ytan på huden och så nära som möjligt till placeringen av manschetten 2.
-
Täck deltagarna armen med en UV-säker trasa för att förhindra exponering, och kort aktivera lampan för att justera avståndet till manschetten 2 tills radiometerns sensor läser 270 μW/cm2.
- För att uppnå denna avläsning, justera avståndet mellan lampan och ytan av huden tills radio mätaren läser 270 μW/cm2 (± 10 μW). När rätt avstånd har bestämts, avaktivera lampan.
Anmärkning: Det är viktigt att notera här att små skillnader i vinkeln av radio mätaren kommer att kraftigt påverka behandlingen. Således bör vinkeln av radio metern vara så nära parallellt med ytan av huden som möjligt.
- För att uppnå denna avläsning, justera avståndet mellan lampan och ytan av huden tills radio mätaren läser 270 μW/cm2 (± 10 μW). När rätt avstånd har bestämts, avaktivera lampan.
- Gör ytterligare justeringar i avstånd under hela exponerings passet för att förhindra avdrift på platsen för armen. Vid varje avläsning bekräftar du avståndet och justera vid behov för att bibehålla radiometriska avläsningar vid cirka 270 μW/cm2 (± 10 μW).
8. MED-förfarande: exponering
- Använd ett stoppur för att implementera MED-schemat. Ta bort den första bländarbeläggningen innan du aktiverar UV-källan. Aktivera källan och stoppuret samtidigt och ta bort varje bländarbeläggning på manschetten 2 enligt schemat som anges nedan, baserat på FST.
- Vid avlägsnandet för varje bländarbeläggning, registrera radiometeravläsning när radio mätaren hålls parallellt med ytan på huden och pekade på lampan. Om avståndet har förändrats, justera avståndet till lampan för att se till att radio mätaren återigen läser 270 (± 10) μW/cm2.
- Låt teknikern övervaka deltagarens arm för att säkerställa en konsekvent positionering. I synnerhet justera armen om armen roterar, eftersom många deltagare kommer att rotera armen när de slappna av. Efter eventuella justeringar, återbekräfta att radio mätaren har 270 μW/cm2 (± 10 μW).
- Stäng av lampan vid exakt den tidpunkt som anges i doseringsschemat i tabell 1. Avaktivera inte stoppuret, eftersom en extra serie spektrofotometeravläsningar ska samlas in exakt 7 minuter efter att lampan har avaktiver TS, enligt beskrivningen nedan.
9.7 min efter exponering avläsning
- Exakt 7 minuter efter avaktiveringen av lampan, anteckna de slutliga spektrofotometervärdena från varje bländare i manschetten 2. Syftet med att samla in uppgifter omedelbart efter exponerings förfarandet är att först bekräfta att UV-strålningen inte har någon negativ reaktion, och för det andra att utvärdera de första svaren, som i vissa fall kan vara små, men betydligt annorlunda än baslinjen ( Pre-Exposure) värden. Någon ökning av rodnad efter 7 minuter är sannolikt en termisk effekt och inte erytem.
Anmärkning: En biverkning till UV-exponeringsexponering efter 7 minuter är sannolikt relaterad till den minimala urtikaria-dosen av solens urticaria, en förvärvad fotosensitivitetsstörning. Fotosensitivitetsstörningar bedöms före MED-proceduren och försökspersoner med dessa sjukdomar bör uteslutas. Men om detta observeras vid någon tidpunkt under provningen bör exponerings protokollet omedelbart avbrytas. - Efter exponering för UV-strålning, manschetten 2 kan vara särskilt svårt att ta bort. Använd självhäftande lösningsmedel, om nödvändigt, för att minimera obehag för deltagarna under avlägsnande av manschetten 2. Deltagare med särskilt hirsute eller på annat sätt känslig hud kan tycka att det är bra att tillämpa antingen olivolja eller alkoholbaserad lim Remover underkanten av manschetten 2, eftersom de tar bort plåstret långsamt. Efter manschetten 2 avlägsnas deltagarna kan ha kvarvarande lim på huden, som också kan avlägsnas med antingen olivolja eller medicinskt lim lösningsmedel.
- Innan avresa från exponeringssessionen, påminna deltagarna att inte tvätta landmärken och inte tillämpa några lotion på exponerings stället.
10. uppföljningsmöte: manschetten 3 ansökan
- Innan deltagaren anländer kalibrerar du spektrofotometern enligt tillverkarens specifikationer.
- Förbered manschetten 3 genom att ta bort alla bländare beläggningar (lämnar vitt vax papper baksidan på den centrala delen av plåstret). När du placerar manschetten 3 på deltagarens arm, ta bort det vita vax papperet baksidan från de två sido klaffarna på plåstret. Med hjälp av landmärken på deltagarens under armen, placera manschetten 3 på samma plats som de föregående två fläckar.
- Ta en avläsning på var och en av de sex öppna öppningar i sekvens. Dessutom visuellt inspektera varje bländare och spela in om det verkar finnas visuella bevis för en erytem svar i var och en av de sex öppningar (röd eller rosa hud indikerar erytem). Efter permanent inspelning av spektrofotometer avläsningar, ta bort manschetten 3, med spädningsvätska vid behov.
- För att ytterligare förbättra deltagarnas komfort och säkerhet, ge 4-6 engångsanvändning bränna gel eller Aloe Vera, och ange för deltagaren att om exponeringen webbplatsen blir kliande eller obekväm, det kan behandlas som en solbränna med dessa eller liknande över disk produkter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Tidsplanen schema presenteras i tabell 1 är ett nytt doseringsschema som beräknades för att fånga med, i genomsnitt, vid mittpunkten av exponeringen händelsen (dvs bländare 3 eller 4) för varje FST. Grunden för den beräknade tidsplanen är som följer.
Tidigare arbete har fastställt att för personer med FST 2, median MED för strålning i UVB-intervallet är 66,9 milliwatt (mW) per cm2, 77,429 MW/cm2 för fst 3 och 85,0 för FST 416. Under ett antagande av en konstant UVB-energi på 270 μW/cm2, extrapolerade vi denna konstant i den temporala domänen för att bestämma antalet sekunder som krävs för att fånga med vid mittpunkten av en given dosering schema för varje FST baserat på dessa median Värden. Vi har vidare införlivat ett expanderande schema, så att varje bländare (2 till 6) får 25% mer energi än den innan den, liknande i princip till expanderande förhållande serie som vanligtvis används i MED testning. Även om det inte finns några referensområden för MED inom FST 5 och 6, beräknade vi scheman för dessa hudtyper genom att extraberäkna skillnaderna mellan referensintervallen från 2 till 4 för att bestämma konstanten för multiplikation av den expanderande tidsserien till en teoretiskt korrekt uppskattning av erforderlig energi för att nå MED i dessa individer, om det finns. Det bör också noteras att tidigare arbete har visat att statistiskt signifikanta skillnader i MED endast kan dyka upp när man jämför FST I MED FST IV20. Följaktligen förväntas, inom ramen för de metoder som beskrivs här, statistiskt signifikanta skillnader mellan sammanhängande FST-kategorier inte nödvändigtvis dyka upp.
Figur 1 visar kompletta data för ett enda, representativt ämne, uppdelat efter bedömningsperiod (före exponering, 7 minuter efter exponering och 24 h uppföljning). Figur 2 tillhandahåller kompletta data för alla ämnen i denna studie, för att ge en heltäckande överblick över de individuella mönster och variationer som sannolikt kommer att påträffas. Figur 3 ger sammanfattande statistik som representerar de aggregerade resultaten för alla ämnen, för att illustrera övergripande mönster av variationer inom varje bländare. Rådata från detta förfarande kan korreleras med andra variabler av vetenskapligt intresse, beroende på sammanhanget och arten av forskningstillämpningar MED precision MED testning som beskrivs här.
| MED schema för varje Fitzpatrick hudtyp (FST) | ||||
| FST 2 | FST 3 | FST 4 | ||
| Ta bort patch 2 | 1:22 | 1:38 | 1:55 | |
| Ta bort Patch 3 | 3:05 | 3:42 | 4:19 | |
| Ta bort patch 4 | 5:13 | 6:16 | 7:19 | |
| Ta bort patch 5 | 7:54 | 9:29 | 11:03 | |
| Ta bort patch 6 | 11:14 | 13:29 | 15:44 | |
| Avstängning av lampa | 15:25 | 18:31 | 21:36 | |
| 7M efter exponering | 22:25 | 25:31 | 28:36 | |
Tabell 1: beräknad doseringsschema enligt FST. Enheter representerar exponeringstiden i min: s).
Figur 1: representativa resultat för ett ämne. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: aggregerade resultat för 72 försökspersoner som illustrerar en * förändring från baslinjen till uppföljning. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: fältresultat sammanfattar variabilitet för 72 försökspersoner som illustrerar en * förändring från baslinjen till uppföljning. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Precisions implementering av MED-tester som beskrivs här kan erbjuda flera fördelar jämfört med andra bevarade Lab-baserade inflammatoriska utmaningar som har uppnått populära användning. Till exempel, sug blåsa protokoll17,18,19 höja en vätskefylld blåsa på huden som därefter aspirerad med en spruta för att få direkttillgång till cytokin mikromiljö. Även hud blåsbildning är ett välkänt verktyg för att studera hudimmunologi och inflammation20, och kan vara särskilt effektivt för att få tillgång till sällsynta populationer av celler och proteiner21, sådana förfaranden kräver specialiserad personal och är ofta oöverkomligt invasiva och obekväma för allmänt bruk i forskningsämnen och därmed presentera både etiska och praktiska utmaningar. Längs samma linjer, ytliga inflammatoriska utmaning förfaranden såsom capsaicin grädde-inducerad vasodilatation är effektiva för att stimulera kutan inflammation, men kvantifiering av lokaliserad inflammatorisk respons (flare) förlitar sig på manuella spårning och mänsklig rating som kan vara föremål för fel, vilket minskar tillförlitligheten i detta förfarande i laboratoriet.
I ljusterapi inställningar syftet med att bestämma MED innan UVB-fototerapi är att beräkna den individuella startdos för en UV-strålning protokoll. När det gäller de metoder som beskrivs här, söker vi inte identifiera MED för detta ändamål, utan i stället ge en replikerbar metod för att bedöma intra-individuell variation i svar på UV-strålning. I liknande bemärkelse bör det också noteras att resultaten från detta förfarande inte kan användas vid beräkningen av erythema tröskeln under solen, som i stället skulle kräva en solsimulator och inte en UV-lampa. Längs samma linjer, det är viktigt att bedöma tidigare garvning och sol exponerings status på testplatsen. I denna studie, vi exkluderade försökspersoner som rapporterade konsekvent användning av kommersiell garvning utrustning. Dessa faktorer, om inte redovisas, kan störa exakt bestämning av hud phototypes.
Vi använde en handhållen spektrofotometer för att objektivt definiera baslinjen hudfärg före exponering, och att mäta variation i hudfärg induceras av UV-strålning. Spektrofotometrar är lätta, handhållna enheter som mäter nyans eller röd kontra grön (a * skala), ljushet eller svart kontra vit (L * skala), och mättnad eller gul kontra blå (b * skala). Tidigare arbete har visat att ökningar av b * och minskningar i L * skala komponenter bättre indikerar hud mörkare orsakad av kumulativ UV-exponering22, medan a * skalan åtgärder hud erytem eller rodnad (dvs., solbränna). Även om MED är, definitionsmässiga, en ökning av synlig erytem, användning av spektrofotometri ger en ytterligare kvantitativ mått som kompletterar visuell inspektion av platsen för exponering. Användningen av spektrofotometri för att mäta erytem samtidigt minskar risken för försökspersoner och ökar precisionen vid mätning av erytem. Detta beror på att spektrofotometern kan mäta förändringar i hudrodnad med betydligt större precision än enbart visuell observation. Att använda instrumentering som spektrofotometri för att mäta ytlig respons på UV-strålning har därmed fördelen att minska den mängd UV-strålning som krävs för att åstadkomma en märkbar förändring. Observationella betyg för att mäta erytem (vanligtvis gjort med en Likert-typ visuell rating skala)23 är mycket subjektiva och begränsa nyttan av med testning. I överensstämmelse med tidigare arbete som har etablerat MED procedurer för kliniska inställningar4, Vi rapporterar a * metriska visas direkt från spektrofotometer, vilket är ett mått på rodnad. Användningen av spektrofotometri (särskilt a *-faktorn) för att mäta kutan erytem har ett betydande prejudikat i den vetenskapliga litteraturen4,14,24,25, och anses vara mer exakt än visuell klassificering.
Det är också nödvändigt att använda en radiometer som kan mäta mikrowatt per cm2 i UVB-intervallet. För att övervaka intensiteten av UV-strålningen, och för att säkerställa att doseringen hålls konsekvent mellan försökspersonerna, en realtid radiometer bör placeras omedelbart intill försökspersonernas hudexponering plats hela tiden. Bland andra fördelar med att använda radio mätaren (till exempel i övervakning glödlampa trötthet över tid), säkerställer radiometri att avståndet mellan glödlampan och huden ger ett konsekvent resultat mellan ämnen. Detta ger också en extra grad av säkerhet för ämnen, genom att se till att källan aldrig placeras för nära huden som också skulle öka UV-strålningen projiceras på huden. Försöksledaren bör spela in UV-intensitet i realtid, eller åtminstone varje gång en bländare som täcker i dos-testning patch (manschetten) avlägsnas, för att bekräfta konsekvensen av spridning över hela exponeringen händelsen. Genom att säkerställa att intensiteten förblir konstant, ytterligare ökar säkerheten genom att förhindra en UV-dos som är större än vad som beskrivs i doseringsscheman som anges här.
Bedömningen av inflammation i samband med erytem och dess nytta för studiet av andra typer av inflammation är fortfarande ett ämne för framtida studier. Närmare bestämt bör framtida arbete undersöka sambandet mellan epitelial svar indexeras av MED testprocedurer som beskrivs här och de biologiska processer som producerar dem för att fastställa den nödvändiga begreppsmässiga och teoretiska grunden för ytterligare granskning av dessa länkar. Som sådan, vi rekommenderar starkt försiktighet vid användning av MED testning som en allmän markör för systemisk inflammation, och uppmuntra ytterligare arbete med denna metod för att sonden faktorer som reglerar cellulära svar på UV-strålning.
MED testning är inte utan risker. Det finns en risk att studera deltagarna att exponerings stället kan bli kliande eller obekväma i nästa 24-48 h. deltagarna kan uppleva känslan av värme på platsen, och det är möjligt att huden kan skal eller bli öm, som i fallet med en solbränna. Flera steg kan vidtas för att minimera risken för detta utfall. Först, innan du utför MED-förfarande FST typning bör utföras för att bestämma hur lång tid som deltagaren kommer att utsättas för UV-strålning. I de fall där försökspersonernas Fitzpatrick Skin-typ är oklar eller inte kan bestämmas rekommenderar vi att du inte utför MED testning. I de fall där det råder oenighet mellan självrapporterad FST eller observatör bestämd FST, standard till den lägre FST som kommer att medföra en lägre dos av UV-strålning. Också, i de fall där ämnena FST är jag (ljusast möjliga hud) Vi rekommenderar mot att genomföra förfarandet, eftersom i detta fall ämnen kan närma sig MED inom 6-8 min, vilket innebär att över-dosering kan bli något mer benägna. MED testning ska inte utföras om radiometriska avläsningar inte är tillgängliga (t. ex. på grund av fel på utrustningen). Innan du lämnar labbet efter UV-exponering förfarande, deltagarna bör ges möjlighet att ta hem over-the counter rättsmedel såsom Aloe paket, och bör berättas att övervaka platsen för exponering nära för nästa 48 h. Deltagarna bör få veta att om eventuella obehag uppstår, de kan tillämpa Aloe som behövs, eller köpa sina egna over-the-counter rättsmedel. Dessa risker anknyter också till vissa etiska överväganden som måste utvärderas innan företaget MED-testning. Till exempel bör risker förknippade med överdosering och andra oavsiktliga konsekvenser tydligt förklaras i dokumentet med informerat samtycke. På samma sätt bör det tydligt anges att även MED testning är i utbredd användning, de långsiktiga konsekvenserna, vad de än må vara, är ofullständigt förstås.
De representativa resultat som presenteras här bör övervägas mot bakgrund av studie begränsningarna. För det första syftade vi endast till att påvisa potentialen för precisionsmed testning för att fånga mellan-individerna variationer i denna studie, och framtida arbete kommer att krävas för att undersöka test-retest tillförlitligheten i detta förfarande. För det andra samlade vi in data från FST 2 till 5, och vi presenterar inte data här på FST 6 (mörkaste hud), eftersom tidigare arbete har visat att individer med mycket mörk hud vanligtvis inte visar tecken på erytem som svar på UV-strålning. Framtida arbete kommer att krävas för att tillämpa och kritiskt utvärdera resultat från vårt beräknade doseringsschema för FST 6. Individer med ljusare hud (FST I och II) kan också dra nytta av en längre uppföljningsperiod, som individer med ljusare hud kan visa tecken på MED efter 48 h. för det tredje rapporterar vi data som hämtats från området för den icke-dominerande under armen, vilket är en bekväm och mindre invasiv plats för utvärdering av de typer av inflammatoriska reaktioner av vetenskapligt intresse i denna studie. Emellertid, Detta kontrasterar med många andra studier som utvärderar MED svar i regioner i kroppen som är mindre utsatta för naturligt ljus som ryggen och skinkorna. Valet av under armen som huvudsaklig plats för spektrofotometri inspelning var huvudsakligen av bekvämlighetsskäl, eftersom insamling av data från känsliga personliga regioner som detta kan orsaka onödigt obehag eller besvär för försökspersonerna. Men områden som normalt är avskärmade med kläder kan vara ett bättre alternativ för mätning av erytem fri från påverkan av tidigare solexponering, och framtida arbete kan överväga denna fråga genom att jämförelsevis utvärdera resultaten från detta förfarande vid olika fysiska platser på kroppen. Det bör också noteras att de förfaranden som beskrivs här inte är avsedda att fastställa MED för ljusterapi inställningar, inte heller bör dessa förfaranden användas för foto biologiska undersökningar såsom solskyddsfaktor (SPF) bestämning för kommersiella Solskydd. Även om vi kunde uppnå snäva toleranser i stråldos av ± 10 μW per cm2, framtida arbete bör bedöma nyttan av att stabilisera den fysiska ARRANGEMANGET av UV-radiometer, som i vårt förhållningssätt hålls manuellt. Även om inte nödvändigtvis en begränsning, valde vi 7 minuter efter exponering som en semi-godtycklig uppföljnings punkt, för att bedöma om några omedelbara förändringar inträffat-även om dessa förändringar inte är relaterade till erytem, och kan i stället avse lokaliserad uppvärmning eller andra orelaterade svar. En annan potentiell begränsning är kostnaden för instrumentering, särskilt spektrofotometer. Slutligen noterar vi att det stora antalet utestängnings kriterier kan begränsa generalizabilityen.
Potentiella tillämpningar av precision MED testning sträcker sig till någon forskning inställning där kvantifiering av systemisk inflammatorisk respons hos människor krävs. I synnerhet kan denna metod vara särskilt relevant för området psychoneuroimmunologi, som undersöker gränssnittet mellan psykologiska, neurobiologiska och livsstilsfaktorer (stress, diet, hormonell status, ångest och depression) som relaterar till immunsvar inklusive systemisk inflammation. Framtida arbete kan också undersöka nyttan av att justera vissa fysiska konfigurationer av MED-testprocedurer som beskrivs här. Till exempel kan justering av avståndet från ytan av huden till UV-strålkällan antingen göras manuellt (som var fallet här) eller, alternativt, realtids avläsningar från Radio mätaren kan användas för att justera exponeringstiden. Inverkan av uppföljningstiden kan också utvärderas, att systematiskt undersöka individuella skillnader i tiden för att nå Peak MED, och längre uppföljnings perioder kan även läggas till, för att utvärdera intra-individuell variation i återhämtningstid. Det bör också noteras att de metoder som beskrivs här finns inom ett bredare sammanhang av globala standarder för solskyddsmetoder, kosmetika och solskyddsfaktor (SPF) testning (t. ex., ISO 24444). De metoder som presenteras här är inte avsedda att användas i dessa sammanhang, inte heller bör de tillämpas för bestämning av MED i ljusterapi inställningar eller SPF betyg som beskrivs av Förenta staternas Food and Drug Administration (FDA). Standarderna för SPF-testning är baserade på enskilda MED, och är inte lämpliga för intra-individuella bedömningar som beskrivs här. Slutligen bör det framtida arbetet också ta hänsyn till uppföljnings periodens längd. I den aktuella studien, de flesta försökspersoner utvärderades vid eller nära 24 h efter exponering, med några sällsynta undantag på grund av variation i scheman och ämnes tillgänglighet (aldrig överstiga 48 h post exponering). Inverkan av uppföljningstiden kan också utvärderas, att systematiskt undersöka individuella skillnader i tiden för att nå Peak MED, och längre uppföljnings perioder kan även läggas till, för att utvärdera intra-individuell variation i återhämtningstid.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna på denna studie förklarar inga intressekonflikter, finansiella eller på annat sätt.
Acknowledgments
Detta arbete stöddes av ett bidrag från Virginia Tech College of Science Discovery Fund.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 6-aperture dose testing patch (“Cuff”) | Daavlin | ||
| Medical grade adhesive solvent | |||
| Non-reflective UV proof cloth | |||
| Radiometer | SolarLight | Model 6.2 UVB Meter | |
| Single use aloe or burn gel | |||
| Spectrophotometer | Konika-Minolta | CM-2600D | |
| Stopwatch | |||
| UV lamp – Fiji Sun | Sperti | Emission spectrum 280 nm-400 nm, approximately 25% UVB | |
| UV-proof safety glasses (2 pair) | |||
| UV-proof sleeve | |||
| White cotton gloves (2 pair) |
References
- Magnus, I. A. Dermatological Photobiology: Clinical and Experimental Aspects. Blackwell Scientific Publications. , J. B. Lippincott. (1976).
- Grundmann-Kollmann, M., et al. Phototherapy for atopic eczema with narrow-band UVB. Journal of the American Academy of Dermatology. 40 (6), Pt 1 995-997 (1999).
- Honigsmann, H.
- Heckman, C. J., et al. Minimal Erythema Dose (MED) testing. Journal of Visualized Experiments. (75), e50175 (2013).
- Kroenke, K., et al. Physical symptoms in primary care. Predictors of psychiatric disorders and functional impairment. Archives of Family Medicine. 3 (9), 774-779 (1994).
- Coelho, S. G., et al. Non-invasive diffuse reflectance measurements of cutaneous melanin content can predict human sensitivity to ultraviolet radiation. Experimental Dermatology. 22 (4), 266-271 (2013).
- Fitzpatrick, T. B. The validity and practicality of sun-reactive skin types I through VI. Archives of Dermatology. 124 (6), 869-871 (1988).
- Matts, P. J., Dykes, P. J., Marks, R.
- Eilers, S., et al. Accuracy of self-report in assessing Fitzpatrick skin phototypes I through VI. JAMA Dermatology. 149 (11), 1289-1294 (2013).
- Daniel, L. C., Heckman, C. J., Kloss, J. D., Manne, S. L. Comparing alternative methods of measuring skin color and damage. Cancer Causes, Control. 20 (3), 313-321 (2009).
- Ravnbak, M. H., Philipsen, P. A., Wulf, H. C. The minimal melanogenesis dose/minimal erythema dose ratio declines with increasing skin pigmentation using solar simulator and narrowband ultraviolet B exposure. Photodermatology Photoimmunology & Photomedicine. 26 (3), 133-137 (2010).
- Miller, S. A., et al. Evidence for a new paradigm for ultraviolet exposure: a universal schedule that is skin phototype independent. Photodermatology Photoimmunology & Photomedicine. 28 (4), 187-195 (2012).
- Pershing, L. K., et al. Reflectance spectrophotometer: The dermatologists' sphygmomanometer for skin phototyping. Journal of Investigative Dermatology. 128 (7), 1633-1640 (2008).
- Kollias, N., Baqer, A., Sadiq, I. Minimum Erythema Dose Determination in Individuals of Skin Type-V and Type-Vi with Diffuse-Reflectance Spectroscopy. Photodermatology Photoimmunology & Photomedicine. 10 (6), 249-254 (1994).
- Treesirichod, A., Chansakulporn, S., Wattanapan, P. Correlation Between Skin Color Evaluation by Skin Color Scale Chart and Narrowband Reflectance Spectrophotometer. Indian Journal of Dermatology. 59 (4), 339-342 (2014).
- Gambichler, T., et al. Reference limits for erythema-effective UV doses. Photochemistry and Photobiology. 82 (4), 1097-1102 (2006).
- Kool, J., et al. Suction blister fluid as potential body fluid for biomarker proteins. Proteomics. 7 (20), 3638-3650 (2007).
- Clark, K. E., Lopez, H., Abdi, B. A., et al. Multiplex cytokine analysis of dermal interstitial blister fluid defines local disease mechanisms in systemic sclerosis. Arthritis Research & Therapy. 17, 73 (2015).
- Rosenkranz, M. A., et al. A comparison of mindfulness-based stress reduction and an active control in modulation of neurogenic inflammation. Brain Behavior and Immunity. 27 (1), 174-184 (2013).
- Smith, T. J., Wilson, M. A., Young, A. J., Montain, S. J. A suction blister model reliably assesses skin barrier restoration and immune response. Journal of Immunological Methods. 417, 124-130 (2015).
- Holm, L. L., et al. A Suction Blister Protocol to Study Human T-cell Recall Responses In Vivo. Journal of Visualized Experiments. (138), 57554 (2018).
- Seitz, J. C., Whitmore, C. G. Measurement of erythema and tanning responses in human skin using a tri-stimulus colorimeter. Dermatologica. 177 (2), 70-75 (1988).
- Henriksen, M., Na, R., Agren, M. S., Wulf, H. C. Minimal erythema dose after multiple UV exposures depends on pre-exposure skin pigmentation. Photodermatology Photoimmunology & Photomedicine. 20 (4), 163-169 (2004).
- Stamatas, G. N., Zmudzka, B. Z., Kollias, N., Beer, J. Z. In vivo measurement of skin erythema and pigmentation: new means of implementation of diffuse reflectance spectroscopy with a commercial instrument. British Journal of Dermatology. 159 (3), 683-690 (2008).
- Latreille, J., et al. Influence of skin colour on the detection of cutaneous erythema and tanning phenomena using reflectance spectrophotometry. Skin Research and Technology. 13 (3), 236-241 (2007).
