Порівняльна характеристика відновлення шкіри щурів після ультрафіолетового опромінення без та з використанням ербієвого лазеру

Abstract

Вступ. Ультрафіолетове випромінювання, що має значний біологічний вплив серед спектру сонячного світла, може викликати старіння шкіри та пухлини, але в контрольованому використанні має і терапевтично вигідні ефекти на шкіру. Для фототерапії шкірних захворювань використовується ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі 311 нм. Меланін, що міститься в меланосомах (МС), виробляється в меланоцитах (МЦ) в процесі меланогенезу. Фототерапія може викликати клінічну гіперпігментацію, провокуючи збільшення кількості МС. Абляційні лазери, такі як Er:YAG, використовуються для боротьби з гіперпігментацію, але в цей же час мають ризик викликати гіперпігментацію. Частота таких побічних ефектів варіюється від 10 до 46%. Мета дослідження полягала у визначенні змін у чисельності МЦ в епідермісі відносно протяжності базальної мембрани та щільності МС в епідермісі у двох групах тварин: після УФ-опромінення без і з аблятивним лазером. Матеріали і методи. Дослідження починалося імітацією фототерапії дерматозів вузько-смуговим УФ випромінюванням. Тварини розподілені на 2 експериментальні групи – вільної реадаптації, із використанням лазеру та групу контролю (інтактні щури). Відбір зразків шкіри проводили від 54 тварин: 12 особин на вивід (по 6 для кожної з груп) 31-го дня, 45-го дня, 61 та 121-го дня та 6 особин групи контролю. Оцінювалися меланоцитарні та меланосомальні компоненти епідермісу, проводилося порівняння між групами та з інтактними тваринами. Результати. У групі вільної реадаптації на 45-й день щільність МЦ досягла 0,78±0,16 клітин на 100 мкм базальної мембрани (одиниць, од.), що перевищує норму, але не виявляє статистичної достовірності (p=0,37). На 61-й і 121-й день щільність становила 0,72±0,13 і 0,70±0,17 од. відповідно, що свідчить про кореляцію з часом, який минув, r = -0,732, але водночас не достовірно відрізняється від показників контрольної групи. У групі лазерної гіпопігментації щільність МЦ на базальній мембрані становила 0,68±0,26, 0,70±0,26 і 0,69±0,23 од. на 45-й, 61-й і 121-й день відповідно, демонструючи стабільність. Кореляція між щільністю МЦ і часом після УФ-опромінення не враховувалася (r = -0,485). Що стосується аналізу МС, то в контрольній групі площа МС становила 0,77±0,24% від площі епідермісу. На 31-й день щільність МС досягла піку і становила 1,21±0,32%, статистично відрізняючись від контрольної групи (p=0,04). Згодом у групі вільної реадаптації площа МС зменшилася до 1,03±0,16% на 45-й день, 0,91±0,13% – на 61-й день і 0,91±0,25% – на 121-й день. Між щільністю МС і часом, що минув, спостерігалася зворотна кореляція, r = -0,735. Подібні закономірності спостерігалися і в групі лазерної абляції. На 45-й, 61-й та 121-й день площа МС становила 1,07±0,28%, 0,92±0,22% та 0,84±0,19% відповідно. Кореляція між щільністю МС і часом після УФ-опромінення була помітною, r = -0,881. Порівняння щільності МС в епідермісі між експериментальними групами не виявило статистичних відмінностей на жодному етапі експерименту. Висновки. Описаний ультрафіолетовий вплив на шкіру не призвів до статистично достовірного збільшення кількості МЦ на базальній мембрані (р=0,37), але достовірно збільшив площу МС в епідермісі (р=0,04). Порівняння щільності МЦ у групах лазерної гіпопігментації та вільної реадаптації не виявило статистично значущих відмінностей між собою та із групою контролю. Лазерна абляція не призвела ні до збільшення, ні до зменшення середньої концентрації МС в епідермісі порівняно із групою вільної реадаптації.

Introduction. Ultraviolet radiation, which has a significant biological impact among the spectrum of sunlight, can cause skin aging and tumors, but in controlled use it also has therapeutic effects on the skin. Ultraviolet radiation with a wavelength of 311 nm is used for phototherapy of skin diseases. Melanin, contained in melanosomes (MS), is produced in melanocytes (MC) during melanogenesis. Phototherapy can cause clinical hyperpigmentation by provoking an increase in the number of MCs. Ablative lasers, such as Er:YAG, are used to manage hyperpigmentation but at the same time have the risk of causing hyperpigmentation. The frequency of such side effects varies from 10 to 46%. The aim of the study was to determine changes in the number of MCs in the epidermis relative to the length of the basement membrane and the density of MSs in the epidermis in two groups of animals: after UV irradiation without and with an ablative laser. Materials and methods. The study began with an imitation of phototherapy of dermatoses with narrow-band UV radiation. The animals were divided into 2 experimental groups: free readaptation, using laser and a separate control group (intact rats). Skin samples were taken from 54 rats: 12 animals per checkpoint (6 for each group) on days 31, 45, 61, and 121, and 6 animals in the control group. The melanocytic and melanosomal components of the epidermis were evaluated, and comparisons were made between groups and with intact animals. Results. In the group of free readaptation on day 45, the density of MCs reached 0.78±0.16 cells per 100 mkm of basal membrane (units), which exceeded the normal value, but did not show statistical significance (p=0.37). On days 61 and 121, the density was 0.72±0.13. units and 0.70±0.17 units, respectively, which indicated a correlation with the elapsed time, r = -0.732, but at once was not significantly different from the control group. In the laser hypopigmentation group, the density of MCs on the basement membrane was 0.68±0.26, 0.70±0.26 and 0.69±0.23 units on days 45, 61 and 121, respectively, demonstrating stability. The correlation between MCs density and time after UV irradiation was not taken into account (r = -0.485). As for the analysis of MSs, in the control group, the area of MSs was 0.77±0.24% of the epidermis square. On day 31, the density of MSs reached a peak and amounted to 1.21±0.32%, statistically different from the control group (p=0.04). Subsequently, in the group of free readaptation, the area of MSs decreased to 1.03±0.16% on day 45, 0.91±0.13% on day 61, and 0.91±0.25% on day 121. An inverse correlation was observed between the density of MSs and the elapsed time, r = -0.735. Similar patterns were observed in the laser ablation group. On days 45, 61, and 121, the area of MSs was 1.07±0.28%, 0.92±0.22%, and 0.84±0.19%, respectively. The correlation between MSs density and time after UV irradiation was significant, r = -0.881. Comparison of the density of MSs in the epidermis between the experimental groups did not reveal statistical differences at any stage of the experiment. Conclusions. The described ultraviolet impact on the skin did not lead to a statistically significant increase in the number of MCs on the basal membrane (p=0.37), but significantly increased the area of MSs in the epidermis (p=0.04). Comparison of the density of MCs in the groups of laser hypopigmentation and free readaptation did not reveal statistically significant differences between each other and the control group. Laser ablation did not lead to either an increase or decrease in the average concentration of MSs in the epidermis compared to the free readaptation group.