Summary

Präzisionsimplementierung von Minimal Erythema Dose (MED)-Tests zur Beurteilung individueller Variationen in der menschlichen Entzündlichen Reaktion

Published: October 03, 2019
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Summary

Minimale Erythem-Dosis (MED) Tests wird verwendet, um Dosierungspläne für ULTRAviolette Strahlen-Phototherapie zu erstellen. Es kann individuelle Variationen in der Entzündungsreaktion bewerten, aber es fehlt die Methodik, um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. Hier stellen wir eine präzise Umsetzung von MED vor und zeigen seine Fähigkeit, individuelle Variationen in der Entzündungsreaktion zu erfassen.

Abstract

Minimale Erythem-Dosis-Tests (MED) werden häufig in klinischen Umgebungen zur Bestimmung der kleinsten Menge an ultravioletter (UV) Bestrahlung verwendet, die notwendig ist, um Erythem (entzündliche Rötung) auf der Hautoberfläche zu erzeugen. In diesem Zusammenhang wird das MED als Schlüsselfaktor bei der Bestimmung der Anfangsdosen für die UV-Phototherapie bei häufigen Hauterkrankungen wie Psoriasis und Ekzemen angesehen. In der Forschung haben MED-Tests auch das Potenzial, ein leistungsfähiges Werkzeug zur Beurteilung von Variationen von Entzündungsreaktionen innerhalb und zwischen Personen zu sein. DIE MED-Tests wurden jedoch nicht weit verbreitet, da sie in Forschungsumgebungen verwendet werden können, was wahrscheinlich auf das Fehlen veröffentlichter Leitlinien hindeutet, was ein Hindernis für die Erzielung reproduzierbarer Ergebnisse aus diesem Test darstellt. Auch Protokolle und Ausrüstungen für die Einrichtung von MED sind sehr unterschiedlich, was es schwierig macht, die Ergebnisse in den Laboratorien zu vergleichen. Hier beschreiben wir eine präzise und reproduzierbare Methode zur Induziert und Messung von oberflächlichem Erythem mit neu entwickelten Protokollen und Methoden, die leicht an andere Geräte und Laborumgebungen angepasst werden können. Die hier beschriebene Methode enthält Einzelheiten zu Verfahren, die eine Extrapolation eines standardisierten Dosierungsplans auf andere Geräte ermöglichen, so dass dieses Protokoll an jede UV-Strahlungsquelle angepasst werden kann.

Introduction

Minimale Erythem-Dosis (MED) Tests ist ein FDA-zugelassenes Verfahren zur Bewertung der kutanen Empfindlichkeit gegenüber Strahlung typischerweise im UVB-Bereich, obwohl die MED bei anderen Wellenlängen im UV- und sichtbaren Spektrum bestimmt werden kann1. Erythem ist definiert als oberflächliche Rötung auf der Hautoberfläche, die durch die Verengung von Kapillaren verursacht wird (spätere Stadien von Erythem werden häufiger als Sonnenbrand bezeichnet). MED-Tests wurden ausgiebig in der Dermatologie-Literatur und klinischen Phototherapie-Einstellungen verwendet, um die minimale Menge an ultravioletter (UV) Strahlung zu identifizieren, die die kleinste Einheit messbarer Veränderungen in der Rötung der Haut erzeugen wird. DIE MED-Prüfung kann mit einer handelsüblichen UV-Lampe durchgeführt werden, die dem entspricht, was in den meisten kommerziellen Gerbanlagen verwendet wird.

MED-Tests umfassen die kontinuierliche Verteilung von UV-Strahlung oder Licht aus dem sichtbaren Spektrum auf die Hautoberfläche für einen vorgegebenen Zeitraum, wobei Die Dosierungspläne in erster Linie von der Pigmentierung der Haut und der Intensität und Art der Strahlung abhängen. . Dieses Verfahren wird häufig in klinischen Umgebungen verwendet, um Dosierungspläne für Patienten zu bestimmen, die UV-Strahlentherapie für Hauterkrankungen wie Psoriasis und Ekzeme2,3. Grundlegende Verfahren zur Bestimmung des MED in klinischen Umgebungen wurdenananderer Stelle 4 beschrieben und können verwendet werden, um die Gesamtdosis der UV-Strahlung nach oben oder unten anzupassen, abhängig von der individuellen Variation der Hautempfindlichkeit.

Die Hautpigmentierung ist vielleicht die wichtigste fachspezifische Variable bei der Durchführung und Messung der Ergebnisse des MED-Verfahrens6. Dies liegt daran, dass die Dauer der UV-Exposition, die erforderlich ist, um die minimale Erythem-Reaktion zu evozieren, hauptsächlich durch die Leichtigkeit oder Dunkelheit der Haut des Teilnehmers bestimmt wird, wie durch den Fitzpatrick-Hauttyp (FST) des Teilnehmers definiert. FST7 ist ein numerisches Schema zur Klassifizierung der menschlichen Hautfarbe. Die Fitzpatrick-Skala ist ein anerkanntes Werkzeug für die dermatologische Forschung zur menschlichen Hautpigmentierung8,9, und klassifiziert die menschliche Haut in eine von sechs Kategorien von hellster (FST I) bis dunkelster (FST VI).

Dunklere FST-Typologien erfordern eine längere UV-Dauer, daher ist eine genaue Klassifizierung von FST wichtig. Es gibt eine umfangreiche Literatur über Methoden zur genauen Bewertung von FST, mit einer Vielzahl von Ansätzen, einschließlich Selbstanzeige, Dermatologen-Interview und instrumentationsbasierte Bewertung. Beobachterbewertungen von FST haben gezeigt, dass sie mit der aktuellen, aber nicht natürlichen Hautfarbe10korreliert sind, fST kann jedoch subjektiv11 mittels Selbstanzeige mittels Fragebogen12 und/oder objektiver Bewertung über Spektrophotometrie. Die Fitzpatrick-Typisierung durch Spektrophotometrie hat gezeigt, dass sie eng mit der Selbstanzeige der Teilnehmer in einer Reihe von Studienkorreliert 10,13,14,15.

Trotz des Nutzens und der weit verbreiteten Anwendung von MED-Tests in klinischen Dienstleistungen wurde dieses Verfahren in Laborumgebungen zur Messung individueller Variationen als Reaktion auf pro-inflammatorische Stimulation nicht weit verbreitet. Der Zweck der hier beschriebenen Methodik besteht darin, Techniken und schrittweise Verfahren bereitzustellen, die die Präzision und Reproduzierbarkeit des MED-Prüfverfahrens erhöhen, um die zukünftige Arbeit in Laborumgebungen zu erleichtern, die sich auf feinkörnige Quantifizierung der intraindividuellen Variabilität der Entzündungsreaktion. Darüber hinaus liefern wir repräsentative Ergebnisse, die die Fähigkeit dieses standardisierten Protokolls veranschaulichen, Die Variationen von Mensch zu Mensch bei Entzündungen genau erfassen können.

Protocol

Alle nachstehend beschriebenen Methoden, einschließlich des Einsatzes menschlicher Freiwilliger, wurden vom lokalen Institutional Review Board (IRB) überprüft und genehmigt und stehen im Einklang mit der Erklärung von Helsinki und dem Belmont-Bericht. Alle Teilnehmer (N=72) unterzeichneten die im IRB-Protokoll verbotene Einwilligung in Kenntnis der Sachlage. Inklusions-/Ausschlusskriterien und Einstellungsverfahren wurden entwickelt, um die Sicherheit der Teilnehmer zu maximieren, und jede Abweichung von diesen Verfa…

Representative Results

Der in Tabelle 1 dargestellte Zeitplan ist ein neuartiger Dosierungsplan, der berechnet wurde, um die MED im Durchschnitt zur Mitte des Expositionsereignisses (d. h. Blende 3 oder 4) für jeden FST zu erfassen. Die Grundlage für den berechneten Zeitplan ist wie folgt. Bisherige Arbeiten haben ergeben, dass für Personen mit FST 2 der Median MED für Strahlung im UVB-Bereich 66,9 Milliwatt (mW) pro cm2, 77,429 mW/cm2 für FST 3 und 85,0 für FST 4<sup cla…

Discussion

Die präzise Implementierung von MED-Tests, wie hier beschrieben, könnte mehrere Vorteile gegenüber anderen bestehenden laborbasierten entzündungshemmenden Herausforderungen bieten, die den weit verbreiteten Gebrauch erreicht haben. Zum Beispiel, Saugblase Protokolle17,18,19 heben eine flüssigkeitsgefüllte Blister auf der Haut, die anschließend mit einer Spritze angesaugt wird, um direkten Zugang zur Zytokin-Mikroumgebung …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde durch ein Stipendium des Virginia Tech College of Science Discovery Fund unterstützt.

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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