Summary

Implementación de precisión de pruebas mínimas de dosis de eritema (MED) para evaluar la variación individual en la respuesta inflamatoria humana

Published: October 03, 2019
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Summary

La prueba mínima de la dosis de eritema (MED) se utiliza para establecer horarios de dosificación para la fototerapia con radiación ultravioleta. Puede evaluar la variación individual en la respuesta inflamatoria, pero carece de metodología para lograr resultados reproducibles. Aquí, presentamos una implementación de precisión de MED y demostramos su capacidad para capturar la variación individual en la respuesta inflamatoria.

Abstract

Las pruebas mínimas de dosis de eritema (MED) se utilizan con frecuencia en entornos clínicos para determinar la menor cantidad de irradiación ultravioleta (UV) necesaria para producir eritema (enrojecimiento inflamatorio) en la superficie de la piel. En este contexto, el MED se considera un factor clave para determinar las dosis iniciales de la fototerapia UV para afecciones comunes de la piel como la psoriasis y el eczema. En entornos de investigación, las pruebas MED también tienen potencial para ser una herramienta poderosa para evaluar la variación dentro y entre personas en las respuestas inflamatorias. Sin embargo, las pruebas MED no han sido ampliamente adoptadas para su uso en entornos de investigación, probablemente debido a la falta de directrices publicadas, que es un obstáculo para obtener resultados reproducibles de este ensayo. Además, los protocolos y equipos para establecer MED varían ampliamente, lo que dificulta la comparación de resultados entre laboratorios. Aquí, describimos un método preciso y reproducible para inducir y medir el eritema superficial utilizando protocolos y métodos de nuevo diseño que se pueden adaptar fácilmente a otros equipos y entornos de laboratorio. El método descrito aquí incluye detalles sobre los procedimientos que permitirán la extrapolación de un programa de dosificación estandarizado a otros equipos para que este protocolo se pueda adaptar a cualquier fuente de radiación UV.

Introduction

La prueba mínima de dosis de eritema (MED) es un procedimiento aprobado por la FDA para evaluar la sensibilidad cutánea a la radiación típicamente en el rango UVB, aunque el MED se puede determinar en otras longitudes de onda en el espectro UV y visible1. El eritema se define como enrojecimiento superficial en la superficie de la piel causado por el engorgement de los capilares (las etapas posteriores del eritema se conocen más comúnmente como quemaduras solares). Las pruebas MED se han utilizado ampliamente en la literatura dermatológica y en los entornos de fototerapia clínica para identificar la cantidad mínima de radiación ultravioleta (UV) que producirá la unidad más pequeña de cambio medible en el enrojecimiento de la piel. Las pruebas MED se pueden realizar con una lámpara UV disponible comercialmente, equivalente a lo que se utiliza en la mayoría de las instalaciones comerciales de bronceado.

Las pruebas MED implican la dispersión continua de la radiación UV o la luz del espectro visible sobre la superficie de la piel durante un período de tiempo predeterminado, con horarios de dosificación dependiendo principalmente de la pigmentación de la piel y la intensidad y el tipo de radiación . Este procedimiento se utiliza comúnmente en entornos clínicos para determinar los horarios de dosificación para los pacientes que reciben radioterapia UV para afecciones de la piel como psoriasis y eczema2,3. Los procedimientos básicos para determinar el MED en entornos clínicos se han descrito en otros lugares4, y se pueden utilizar para ajustar la dosis total de radiación UV hacia arriba o hacia abajo, dependiendo de la variación individual en la sensibilidad de la piel.

La pigmentación de la piel es quizás la variable específica del sujeto más importante en la realización y medición de los resultados del procedimiento MED6. Esto se debe a que la duración de la exposición uv necesaria para evocar la respuesta mínima al eritema está determinada principalmente por la ligereza u oscuridad de la piel del participante, según lo definido por el tipo de piel Fitzpatrick (FST) del participante. FST7 es un esquema numérico para clasificar el color de la piel humana. La escala Fitzpatrick es una herramienta reconocida para la investigación dermatológica sobre pigmentación de la piel humana8,9, y clasifica la piel humana en una de las seis categorías, desde la más clara (FST I) hasta la más oscura (FST VI).

Las tipologías FST más oscuras requieren una mayor duración UV, por lo que la clasificación precisa del FST es importante. Existe una extensa bibliografía sobre los métodos para la evaluación precisa del FST, utilizando una amplia variedad de enfoques, incluyendo autoinforme, entrevista dermamatóna y evaluación basada en instrumentación. Se ha demostrado que las clasificaciones de observadores de FST están correlacionadas con el color de la piel actual, pero no natural10, sin embargo, el FST se puede determinar subjetivamente11 utilizando el autoinforme a través del cuestionario12 y/o la evaluación objetiva a través de Espectrofotometría. Se ha demostrado que la escritura de Fitzpatrick por espectrofotometría se correlaciona estrechamente con el autoinforme del participante en una serie de estudios10,13,14,15.

A pesar de la utilidad y el uso generalizado de las pruebas MED en los servicios clínicos, este procedimiento no ha sido ampliamente adoptado en entornos de laboratorio para la medición de la variación individual en respuesta a la estimulación proinflamatoria. El propósito de la metodología aquí esbozada es proporcionar técnicas y procedimientos paso a paso que aumenten la precisión y reproducibilidad del procedimiento de prueba MED, con el fin de facilitar el trabajo futuro en entornos de laboratorio centrados en cuantificación de la variabilidad intra-individual en la respuesta inflamatoria. Además, proporcionamos resultados representativos que ilustran la capacidad de este protocolo estandarizado para capturar con precisión la variación de persona a persona en la inflamación.

Protocol

Todos los métodos descritos a continuación, incluido el uso de voluntarios humanos, han sido revisados y aprobados por la Junta de Revisión Institucional (IRB) local, y están de acuerdo con la Declaración de Helsinki y Belmont Report. Todos los participantes (N-72) firmaron el consentimiento informado según lo proscrito por el protocolo IRB. Los criterios de inclusión/exclusión y los procedimientos de interrupción se diseñaron para maximizar la seguridad de los participantes, y cualquier desviación de estos pr…

Representative Results

El calendario presentado en el Cuadro 1 es un novedoso calendario de dosificación que se calculó para capturar el MED, en promedio, en el punto medio del evento de exposición (es decir, apertura 3 o 4) para cada FST. La base para la programación calculada es la siguiente. Los trabajos anteriores han establecido que para las personas con FST 2, la mediana de MED para la radiación en el rango UVB es de 66,9 milivatios (mW) por cm2,77.429 mW/cm2 para FS…

Discussion

La implementación de precisión de las pruebas MED como se describe aquí podría ofrecer varias ventajas sobre otros desafíos inflamatorios basados en laboratorio que han logrado un uso popular. Por ejemplo, los protocolos de blíster de succión17,18,19 levantan un blíster lleno de líquido en la piel que posteriormente se aspira con una jeringa para obtener acceso directo al microambiente citoquina. Aunque las ampollas en …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue apoyado por una subvención del 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)

References

  1. Magnus, I. A. Dermatological Photobiology: Clinical and Experimental Aspects. Blackwell Scientific Publications. , (1976).
  2. 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).
  3. Honigsmann, H. Phototherapy for psoriasis. Clinical and Experimental Dermatology. 26 (4), 343-350 (2001).
  4. Heckman, C. J., et al. Minimal Erythema Dose (MED) testing. Journal of Visualized Experiments. (75), e50175 (2013).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Fitzpatrick, T. B. The validity and practicality of sun-reactive skin types I through VI. Archives of Dermatology. 124 (6), 869-871 (1988).
  8. 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).
  9. Eilers, S., et al. Accuracy of self-report in assessing Fitzpatrick skin phototypes I through VI. JAMA Dermatology. 149 (11), 1289-1294 (2013).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Pershing, L. K., et al. Reflectance spectrophotometer: The dermatologists’ sphygmomanometer for skin phototyping. Journal of Investigative Dermatology. 128 (7), 1633-1640 (2008).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Gambichler, T., et al. Reference limits for erythema-effective UV doses. Photochemistry and Photobiology. 82 (4), 1097-1102 (2006).
  17. Kool, J., et al. Suction blister fluid as potential body fluid for biomarker proteins. Proteomics. 7 (20), 3638-3650 (2007).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
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Richey, J. A., Sullivan-Toole, H., Strege, M., Carlton, C., McDaniel, D., Komelski, M., Epperley, A., Zhu, H., Allen, I. C. Precision Implementation of Minimal Erythema Dose (MED) Testing to Assess Individual Variation in Human Inflammatory Response. J. Vis. Exp. (152), e59813, doi:10.3791/59813 (2019).

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