Nauwkeurige implementatie van minimale erytheem dosis (MED) testen om individuele variatie in menselijke ontstekingsreactie te beoordelen
Summary
Minimale erytheem dosis (MED) testen wordt gebruikt om doseringsschema’s voor ultraviolette straling fototherapie vast te stellen. Het kan individuele variatie in inflammatoire respons beoordelen, maar mist methodologie voor het bereiken van reproduceerbare resultaten. Hier presenteren we een nauwkeurige implementatie van MED en demonstreren het vermogen om individuele variatie in inflammatoire respons vast te leggen.
Abstract
Minimale erytheem dosis (MED) testen wordt vaak gebruikt in klinische instellingen voor het bepalen van de kleinste hoeveelheid ultraviolette (UV) bestraling die nodig is om erytheem (inflammatoire roodheid) op het huidoppervlak te produceren. In deze context wordt de MED beschouwd als een belangrijke factor bij het bepalen van de aanvangsdoses voor UV-fototherapie voor veelvoorkomende huidaandoeningen zoals psoriasis en eczeem. In onderzoeksinstellingen heeft MED-testen ook potentieel om een krachtig hulpmiddel te zijn voor het beoordelen van binnen-en tussenpersonen variatie in ontstekingsreacties. MED-tests zijn echter niet op grote schaal goedgekeurd voor gebruik in onderzoeksinstellingen, waarschijnlijk als gevolg van een gebrek aan gepubliceerde richtlijnen, wat een barrière is voor het verkrijgen van reproduceerbare resultaten van deze test. Ook, protocollen en apparatuur voor het vaststellen van MED sterk variëren, waardoor het moeilijk om resultaten te vergelijken tussen laboratoria. Hier beschrijven we een nauwkeurige en reproduceerbare methode om oppervlakkige erytheem te induceren en te meten met behulp van nieuw ontworpen protocollen en methoden die gemakkelijk kunnen worden aangepast aan andere apparatuur en laboratorium omgevingen. De hier beschreven methode omvat Details over procedures waarmee extrapolatie van een gestandaardiseerd doseringsschema naar andere apparatuur mogelijk is, zodat dit protocol kan worden aangepast aan elke UV-stralingsbron.
Introduction
Minimale erytheem dosis (MED) testen is een door de FDA goedgekeurde procedure om de gevoeligheid van de huid voor straling meestal in het UVB-bereik te evalueren, hoewel de MED kan worden bepaald bij andere golflengten in de UV en zichtbaar spectrum1. Erytheem wordt gedefinieerd als oppervlakkige roodheid op het oppervlak van de huid, veroorzaakt door het doorgeven van capillairen (latere stadia van erytheem zijn beter bekend als zonnebrand). MED-testen zijn veelvuldig gebruikt in de dermatologie literatuur en klinische fototherapie-instellingen om de minimale hoeveelheid ultraviolette (UV) straling te identificeren die de kleinste eenheid van meetbare verandering in de roodheid van de huid zal produceren. MED-testen kunnen worden uitgevoerd met een in de handel verkrijgbare UV-lamp, gelijkwaardig aan wat wordt gebruikt in de meeste commerciële zonne-installaties.
MED-testen omvat continue verspreiding van UV-straling of licht van het zichtbare spectrum op het oppervlak van de huid voor een vooraf bepaalde tijdsduur, met doseringsschema’s die voornamelijk afhankelijk zijn van pigmentatie van de huid en de intensiteit en het type straling . Deze procedure wordt vaak gebruikt in klinische instellingen om te bepalen doseringsschema’s voor patiënten die UV-straling therapie voor huidaandoeningen zoals psoriasis en eczeem2,3. De basisprocedures voor het bepalen van de MED in klinische instellingen zijn elders beschreven4, en kunnen worden gebruikt om de totale dosering van UV-straling naar boven of naar beneden aan te passen, afhankelijk van de individuele variatie in de gevoeligheid van de huid.
Huidpigmentatie is misschien wel de belangrijkste onderwerpspecifieke variabele bij het uitvoeren en meten van de resultaten van de MED-procedure6. Dit komt omdat de duur van de UV-belichting die nodig is om de minimale erytheem respons op te roepen, hoofdzakelijk wordt bepaald door de lichtheid of duisternis van de huid van de deelnemer, zoals gedefinieerd door het Fitzpatrick-huidtype (FST) van de deelnemer. FST7 is een numeriek schema voor het classificeren van de huidskleur van de mens. De Fitzpatrick-schaal is een erkend hulpmiddel voor dermatologische onderzoek naar pigmentatie op de menselijke huid8,9, en classificeert de menselijke huid in een van de zes categorieën van de lichtste (FST I) tot de donkerste (FST VI).
Donkerdere FST-typologieën vereisen een langere UV-duur, daarom is nauwkeurige classificatie van FST belangrijk. Er is een uitgebreide literatuur over methoden voor een accurate beoordeling van FST, met behulp van een breed scala aan benaderingen, waaronder zelfrapportage, dermatoloog interview en op instrumentatie gebaseerde beoordeling. Er is aangetoond dat de waarnemings scores van FST zijn gecorreleerd met de huidige, maar niet natuurlijke huidskleur10, maar FST kan op subjectieve wijze worden bepaald11 met behulp van zelfrapportage via vragenlijst12 en/of objectieve beoordeling via Spectrofotometrie. Fitzpatrick typing by spectrophotometrie is in een aantal studies van10,13,14en15nauw verbonden met het zelf rapport van de deelnemer.
Ondanks het nut en wijdverbreid gebruik van MED-testen in klinische diensten, is deze procedure niet op grote schaal goedgekeurd in laboratorium instellingen voor het meten van individuele variatie in reactie op pro-inflammatoire stimulatie. Het doel van de hier uiteengezette methodologie is het bieden van technieken en stapsgewijze procedures die de nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van de MED-testprocedure vergroten, om toekomstig werk in laboratorium instellingen te vergemakkelijken, gericht op fijnkorrelige kwantificering van intra-individuele variabiliteit in ontstekings respons. We bieden verder representatieve resultaten die de mogelijkheden van dit gestandaardiseerde protocol illustreren om een nauwkeurige variatie van persoons-op-persoon in ontstekingen vast te leggen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nauwkeurige implementatie van MED-tests zoals hier beschreven, kan verschillende voordelen bieden ten opzichte van andere op Lab gebaseerde ontstekings uitdagingen die populair gebruik hebben bereikt. Bijvoorbeeld, zuig blister protocollen17,18,19 verhogen een vloeistof gevulde blister op de huid die vervolgens wordt aangezogen met een spuit om directe toegang tot de cytokine micro-omgeving te krijgen. Hoewel huid blaarvorming e…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door een subsidie van het Virginia Tech College of Science Discovery Fund.
Materials
| 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 280nm-400nm, approximately 25% UVB | |
| UV-proof safety glasses (2 pair) | |||
| UV-proof sleeve | |||
| White cotton gloves (2 pair) |
Riferimenti
- Magnus, I. A. Dermatological Photobiology: Clinical and Experimental Aspects. Blackwell Scientific Publications. , (1976).
- Grundmann-Kollmann, M., et al. Phototherapy for atopic eczema with narrow-band UVB. Journal of the American Academy of Dermatology. 40 (6), 995-997 (1999).
- Honigsmann, H. Phototherapy for psoriasis. Clinical and Experimental Dermatology. 26 (4), 343-350 (2001).
- 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. The distribution of melanin in skin determined in vivo. British Journal of Dermatology. 156 (4), 620-628 (2007).
- 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).
