Abstraktné

Pozadie:Existuje nedostatok zobrazovacích techník a techník spracovania obrazu na presné rozlíšenie a kvantifikáciu dermálnej extracelulárnej matrice (ECM), predovšetkým kolagénu. Cieľom tejto štúdie bolo vyvinúť a demonštrovať holistický prístup k zobrazovaniu a spracovaniu obrazu na vizualizáciu a kvantifikáciu remodelácie kolagénu v makro, mikro a nanoúrovni pomocou histochemického zobrazovania, reflexnej konfokálnej mikroskopie (RCM) a mikroskopie atómovej sily (AFM). , resp.

Glykozid cistanche môže tiež zvýšiť aktivitu SOD v tkanivách srdca a pečene a výrazne znížiť obsah lipofuscínu a MDA v každom tkanive, účinne zachytáva rôzne reaktívne kyslíkové radikály (OH-, H₂O₂ atď.) a chráni pred poškodením DNA. OH-radikálmi. Cystanche fenyletanoidové glykozidy majú silnú schopnosť zachytávať voľné radikály, vyššiu redukčnú schopnosť ako vitamín C, zlepšujú aktivitu SOD v suspenzii spermií, znižujú obsah MDA a majú určitý ochranný účinok na funkciu membrány spermií. Polysacharidy Cistanche môžu zvýšiť aktivitu SOD a GSH-Px v erytrocytoch a pľúcnych tkanivách experimentálne starnúcich myší spôsobenú D-galaktózou, ako aj znížiť obsah MDA a kolagénu v pľúcach a plazme a zvýšiť obsah elastínu. dobrý čistiaci účinok na DPPH, predĺženie doby hypoxie u starnúcich myší, zlepšenie aktivity SOD v sére a oddialenie fyziologickej degenerácie pľúc u experimentálne starnúcich myší Experimenty ukázali, že pri bunkovej morfologickej degenerácii má Cistanche dobrú antioxidačnú schopnosť a má potenciál byť liekom na prevenciu a liečbu chorôb starnutia kože. Zároveň má echinakozid v Cistanche významnú schopnosť vychytávať voľné radikály DPPH a má schopnosť vychytávať reaktívne formy kyslíka a zabraňovať degradácii kolagénu vyvolanej voľnými radikálmi a tiež má dobrý reparačný účinok pri poškodení aniónom voľných radikálov tymínu.

Kliknite na Ako používať Antioxidant Cistanche

【Ďalšie informácie:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:{0}}】

Materiál a metódy:Ako dôkaz koncepcie bol ex vivo testovaný komerčný produkt proti starnutiu, o ktorom je známe, že indukuje neosyntézu a reorganizáciu kolagénu, na biopsiách ľudskej kože od dvoch starých žien.

Výsledky:V porovnaní s neošetrenou pokožkou boli kolagénové vlákna (RCM) a fibrily (AFM) po ošetrení dlhšie a zarovnané. Obsah kolagénu a elastínu (histochemické zobrazenie a ELISA) sa po liečbe štatisticky zlepšil.

Záver:Na základe našich zistení môžeme dospieť k záveru: (1) AFM, RCM a histochemické zobrazovanie dokáže presne odlíšiť kolagén od iných zložiek ECM v koži a (2) metódy spracovania obrazu môžu umožniť kvantifikáciu, a teda zachytiť malé zlepšenia v remodelácii kolagénu po ošetrenie (komerčný kozmetický prípravok s technológiou kolagénového organizátora ako dôkaz koncepcie). Hlásený holistický prístup k zobrazovaniu má priame klinické dôsledky pre vedcov a dermatológov, aby mohli robiť rýchle, v reálnom čase a presné rozhodnutia vo výskume a diagnostike pleti.

KĽÚČOVÉ SLOVÁ

anti-aging, mikroskopia atómovej sily, reorganizácia kolagénu, dermálna remodelácia, extracelulárna matrica, reflexná konfokálna mikroskopia (Vivascope)

1. ÚVOD

Riadená remodelácia dermálnej extracelulárnej matrice (ECM) je nevyhnutná pre normálny vývoj a homeostázu kože a iných orgánov. Remodelácia ECM je charakteristickým znakom v patofyziológii starnutia kože,1 hojenia rán a niektorých smrteľných chorôb vrátane, ale nie výlučne, rakoviny a fibrózy.2 Existuje množstvo estetických a medicínskych možností na liečbu týchto kožných ochorení, avšak zobrazovacie metódy sú vzácne. vizualizácia remodelácie ECM v reálnom čase, predovšetkým kolagénu, ktorý je najhojnejšou štruktúrnou zložkou dermálneho ECM. Hoci sa niektoré z nových neinvazívnych klinických zobrazovacích techník v reálnom čase na vizualizáciu kolagénu a jeho organizácie vyvíjajú, sú multifotónová mikroskopia s druhou harmonickou generáciou (MPM-SHG),3 reflexná konfokálna mikroskopia (RCM),4 optická koherentná tomografia (OCT),5,6 Lindfieldova konfokálna optická koherentná tomografia (LC-OCT) založená na kombinácii modalít RCM a OCT,7 zobrazovanie magnetickou rezonanciou (MRI),8 a ultrazvukové zobrazovanie.9 Z nich RCM, MPM a LC-OCT sú prístroje na zobrazovanie kože s certifikáciou CE. Avšak spomedzi všetkých je technika RCM (Vivascope® 1500 a 3000 od Lucid, Inc. USA) jedinou klinickou dermatologickou diagnostickou technikou schválenou FDA (510(k)# K080788), ktorá je tiež krytá väčšinou poisťovní v USA na diagnostiku kožných lézií.10 Ide o neinvazívnu a nákladovo efektívnu alternatívu klasickej biopsie a histopatologických techník na diagnostiku a monitorovanie rakoviny kože a ich liečby.10 Medzi predklinické zobrazovacie metódy na vizualizáciu organizácie kolagénu patrí mikroskopia atómovej sily ( AFM),11 elektrónová mikroskopia,11,12 histochemické zobrazovanie pomocou fluorescenčnej mikroskopie,13 mikroskopia s polarizovaným svetlom,14 konfokálna laserová skenovacia mikroskopia (CLSM),15,16 multimodálna konfokálna odrazová a fluorescenčná mikroskopia17 a malouhlový rozptyl röntgenového žiarenia18 dobre známy.

Jednou z hlavných výziev, ktoré obmedzujú použitie vyššie uvedených klinických zobrazovacích techník, je, že si vyžaduje zdĺhavé manuálne hodnotenie, pretože odbornosť a skúsenosti s presnou analýzou čiernobielych obrazov kožných štruktúr sú nevyhnutným predpokladom.19,20 potrebné v oblasti spracovania obrazu na vývoj a overenie algoritmov a softvéru na automatizáciu analýzy,5 vytváranie ľahko interpretovateľných digitálne zafarbených obrazov,16,17 a extrahovanie kvantitatívnych informácií na monitorovanie progresie ochorenia a terapie, vrátane organizácie kolagénu v kontexte s našimi výskum.3,6,12–14 Umožní nedermatológom a dermatológom rozhodovať sa rýchlejšie as väčšou istotou, keďže rozhodnutia sa budú robiť na základe väčšej veľkosti vzorky randomizovaných obrázkov. Uskutočnili sa niektoré základné štúdie s cieľom ukázať použitie RCM a MPM na pochopenie kožných zmien súvisiacich s vekom (vrátane organizácie kolagénu) u mladých verzus starých alebo fotostarých subjektov.21,22 Existuje však obmedzené úsilie na rozšírenie sily týchto zobrazovacích techník zachytiť zlepšenie liečby, čo si vyžaduje sofistikované spracovanie obrazu na získanie kvantitatívnych informácií.3,13,16

Cieľom tejto štúdie bolo vyvinúť a demonštrovať holistický prístup k zobrazovaniu a spracovaniu obrazu na vizualizáciu a kvantifikáciu zlepšení dermálnej remodelácie (predovšetkým kolagénu). Na preukázanie koncepcie sa použil klinicky overený komerčný kozmetický prípravok proti starnutiu s technológiou kolagénového organizátora na posúdenie uskutočniteľnosti použitia spracovania obrazu na kvantifikáciu menších zmien kolagénu pred a po ošetrení.

2. MATERIÁLY A METÓDY

2.1 Kožné biopsie a ich liečba

Kožné biopsie použité v tomto výskume boli zvyškom materiálu z brušnej plastickej chirurgie získaný od dvoch darcov po ich súhlase (súhlas si kliniky zachovali). Darcom č. 1 (62 rokov) a darcom č. 2 (52 rokov) boli ženy a typ kože Fitzpatricka II. Biopsie sa udržiavali za štandardných kultivačných podmienok a denne sa liečili testovaným produktom alebo kontrolou (neošetreným alebo placebom) počas 6 dní a zozbierali sa v deň 7 na zobrazovanie a test ELISA. Biopsie od darcu č. 1 sa použili na ELISA, RCM a AFM, zatiaľ čo biopsie od darcu č. 2 sa použili na histochemické zobrazenie.

2.2 Zobrazovanie RCM a AFM

Biopsie kože od darcu č. 1 sa odobrali v deň 7 a zobrazili sa priamo bez akéhokoľvek rezu a farbenia. AFM (Bruker, Multimode 8 AFM) a RCM (Vivascope® 1500) sa použili na získanie obrázkov kolagénu v nano- a mikroúrovni s vysokým rozlíšením v koži ošetrenej testovaným produktom a neošetrenej ako kontrola. Pre všetky experimenty bol AFM vybavený malým konzolovým zariadením (PPP-FMR- 20, nanosenzory): pružinová konštanta, k=0,5–9,5 N/m, rezonančná frekvencia, f {{13} }–115 kHz na vzduchu a bol prevádzkovaný v režime odberu pri izbovej teplote. Vzorky kože boli namontované laterálne na magnetický disk (1 mm x 1 mm) a umiestnené na pódium. Obrázky AFM sa získali pomocou laterálneho/bočného pohľadu na biopsie kože, aby sa predišlo rezom. Pre zobrazenie RCM sa získalo sedem náhodných obrázkov z ošetrených a neošetrených biopsií zhora (strana Stratum corneum) a zdola (strana dermy), aby sa získali vysokokvalitné snímky kolagénu. Obrázky RCM boli spracované a analyzované pomocou ConfoScan® pre textúru kolagénu, aby sa zaznamenal priemerný index fragmentácie. Index fragmentácie je definovaný plochou objektov vydelenou počtom objektov získaných po spracovaní surových obrázkov na kolagénovú textúru. Obrázok S1 ukazuje spracovanie obrazu pomocou ConfoScan® na získanie kvantitatívnych hodnôt indexu fragmentácie kolagénu (CFI).

2.3 Histochemické zobrazovanie

Aby sa otestoval účinok produktu proti starnutiu na ošetrenie pokožky starnúcej svetlom (obnovenie kolagénu a elastínu poškodeného svetlom), biopsie od darcu #2 boli vystavené simulovanej dávke UV (6 J/cm2 s 96 percentami UVA ). Vzorky a podmienky testované v experimentoch boli: (A) negatívna kontrola (neošetrená, bez UV žiarenia a bez testovaného produktu), (B) pozitívna kontrola (koža vystavená UV žiareniu, ale bez testovaného produktu) a (C) ošetrená ( pokožka vystavená UV žiareniu, po ktorom nasleduje denné ošetrenie testovaným produktom). Biopsie kože boli zozbierané v deň 7, narezané, zafarbené na kolagén (farbenie Picosirius) a elastín (imunofarbenie) a zobrazené. Obrázky boli spracované a analyzované pomocou patentovaného algoritmu analýzy obrazu, aby sa získali kvantitatívne informácie o obsahu kolagénu a elastínu v papilárnej derme. Stručne povedané, analytický proces na získanie kvantitatívnych informácií o obsahu kolagénu a elastínu zahŕňa konverziu obrázkov RGB do farebného priestoru LAB, odfiltrovanie pozadia na získanie jasných obrázkov kolagénu a elastínu a potom normalizáciu obsahu kolagénu a elastínu v papilárnej derme na rovnakú plochu alebo niekoľko pixelov. Pre každý stav sa vykonalo šesť biopsií alebo vzoriek kože a z každej vzorky boli dva rezy alebo obrázky, výsledkom čoho bolo N=12 obrázkov a údajových bodov na štatistické testovanie. Obrázok S2 ukazuje schému prístupu spracovania obrazu na získanie kvantitatívnych hodnôt obsahu kolagénu.

2.4 ELISA

Po odbere tkaniva v deň 7 sa použil dierovač s priemerom 4 mm na získanie menších biopsií a vybrali sa dve biopsie s -25 mg/biopsia. Vyseknuté biopsie (celková hmotnosť 50 mg) sa zmiešali v lyzovacom pufri obsahujúcom 0,1 percenta Tritonu a kokteilu inhibítora proteázy, po čom nasledovala homogenizácia tkaniva pomocou automatizovaného homogenizátora s duálnym spracovaním s mechanickými a ultrazvukovými funkciami na úplnú lýzu tkaniva. Lyzované tkanivo bolo odstredené, supernatant bol odobratý, rozdelený na dve časti a skladovaný pri -80 °C až do použitia. Okrem normalizácie týkajúcej sa hmotnosti (50 mg) sa vzorky normalizovali aj na celkový obsah proteínov v supernatante. Supernatant sa analyzoval na Pro-Collagen 1, Elastin, Alpha-Smooth Muscle Actin (A-SMA), Tenascin-X a kyselinu hyalurónovú pomocou komerčných súprav ELISA. Štatistiky sa uskutočnili na N=6 dátových bodoch (3 biopsie × 2 alikvóty).

3 VÝSLEDKY

Histochemické zobrazenie (obrázok 1) poskytlo makroskopické informácie o distribúcii a množstve kolagénu a elastínu. Po ošetrení biopsií kože UV žiarením sa pozoroval jasný pokles červenej farby zväzkov kolagénových a elastínových vlákien.

Tabuľka 1 ukazuje kvantitatívne hodnoty obsahu kolagénu a elastínu v troch podmienkach liečby. Tieto hodnoty nám umožnili zmerať zlepšenia v obsahu kolagénu a elastínu a vykonať štatistické porovnania. Pokles obsahu kolagénu (-23 percent vs. neošetrený) a elastínu (-30 percent vs. neošetrený) po vystavení UV žiareniu bol významný (obrázok 2). Po ošetrení testovaným produktom počas 6 dní boli biopsie kože vystavené UV žiareniu schopné obnoviť kolagén (plus 18 percent oproti ošetreniu UV) a elastín (plus 46 percent oproti ošetreniu UV). Hoci organizácia kolagénu nie je na histochemických snímkach jasná (pretože kolagén je najhojnejší a najhustejšie zabalený v koži), charakteristické kolmé zarovnanie elastínových vlákien smerujúcich k epiderme je pozorované na natívnej (obrázok 1A) a na koži poškodenej UV žiarením. ošetrenie testovaným produktom (obrázok 1C).

ELISA (obrázok 3) porovnáva hladiny biomarkerov vyjadrených kožnými biopsiami liečenými testovaným produktom alebo placebom (ktorému chýba kokteil aktívnych zložiek známych pre dermálnu remodeláciu). V porovnaní s placebom došlo k 2- až 3-násobnému zvýšeniu hladín elastínu a kolagénu, najmä pro-kolagénu typu 1 (testovaný produkt vs. placebo). Hoci to nie je signifikantné, pozorovalo sa aj výrazné zvýšenie (P < 0.1) kyseliny hyalurónovej a tenascínu-X.

RCM dokázalo úspešne odhaliť organizáciu kolagénových vlákien (zväzok kolagénových fibríl) v koži (obrázok 4). Vďaka svojim optickým vlastnostiam konfokálnych a štvrťvlnových doštičiek bola táto technika schopná úspešne rozlíšiť kolagén (silné endogénne kontrastné činidlo s dvojlomom) od iných matríc bez rozrezania a zafarbenia kože. Krátky fragmentovaný kolagén a jeho schúlené usporiadanie (charakteristické pre poškodený a zle organizovaný kolagén v starnutej/fotografickej koži) sa pozoruje pri biopsii neošetrenej kože. Po ošetrení testovaným produktom počas 6 dní vyzerá usporiadanie kolagénových vlákien v tejto 62-ročnej ženskej biopsii kože (darkyňa č. 1) relatívne organizovanejšie ako neošetrené kolagénové vlákna s dĺžkou viac ako 100 µm. navzájom paralelné. Hoci je kontrast slabý, môžeme pozorovať tvar a veľkosť fibroblastov (zvýraznené šípkami na obrázku 4), veľké a roztiahnuté fibroblasty s pravidelnými tvarmi v ošetrenej koži vs. neošetrená koža. Jasné okrúhle bunky na obrázku 4C sú obzvlášť zaujímavé. Môžu to byť žírne bunky alebo zápalové bunky. Nie je jasné, či tieto zápalové bunky reprezentujú normálne zdravotné stavy kože, alebo či boli vyjadrené v reakcii na značnú silu aplikovanú na laserovú hlavu, aby sa pokúsili dosiahnuť lepší kontakt medzi laserovou hlavou a pokožkou pre vysokokvalitné snímky kolagénu. vlákna.

Tabuľka 2 ukazuje priemerný index fragmentácie stanovený analýzou ConfoScan® siedmich náhodných obrázkov ošetrenej verzus neošetrenej kože. Priemerný index fragmentácie kolagénu u liečenej oproti neliečenej skupine bol 0.032 a 0,064, v uvedenom poradí. Zníženie indexu fragmentácie naznačuje zlepšenie organizácie kolagénu.

Aby sme sa hlbšie pozreli na usporiadanie kolagénu, získali sa obrázky AFM na vizualizáciu usporiadania kolagénu v nanoúrovni (obrázok 5). Môžeme vidieť jednotlivé kolagénové fibrily (zväzok tvoriaci kolagénové vlákno) s hrúbkou nanometrov. Ďalej môžeme vidieť aj charakteristický priečny pruhový vzor kolagénových fibríl (D ~ 68 nm), ktorý je v súlade s literatúrou11 a potvrdzuje, že AFM dokázala rozlíšiť kolagén od iných vlákien ECM. V zhode s RCM bola tiež pozorovaná relatívne paralelná organizácia kolagénových fibríl pod AFM pre ošetrenú verzus neošetrenú kožu.

4. DISKUSIA

V tomto výskume sme skúmali potenciál využitia troch zobrazovacích techník na vizualizáciu zmien kolagénu v biopsiách ľudskej kože ošetrených komerčným produktom proti starnutiu obsahujúcim niektoré referenčné syntetické peptidy, o ktorých je známe, že vyvolávajú remodeláciu kolagénu. Histochemické zobrazovanie a zobrazovacie techniky RCM boli spojené so spracovaním obrazu, aby sa získali semikvantitatívne informácie o obsahu kolagénu a fragmentácii ako index na zlepšenie skóre kolagénu po ošetrení produktom proti starnutiu.

Je zaujímavé, že naša štúdia ukázala veľmi silnú koreláciu medzi histochemickým zobrazovaním a testom ELISA, aby sa zaznamenalo významné zvýšenie hladín kolagénu a elastínu po liečbe testovaným produktom. Pro-kolagén typu 1 je markerom novosyntetizovaného kolagénu a jeho nadmerná expresia fibroblastami v reakcii na Matrixyl® (Sederma/Croda) je dobre charakterizovaný mechanizmus účinku proti starnutiu.23,24 Došlo tiež k významnému zvýšeniu pri expresii A-SMA, markera jedinečného pre myofibroblasty, čo sú špeciálne diferencované fibroblastové bunky. Úloha A-SMA v kontrakcii a remodelácii ECM sprostredkovanej fibroblastmi je dobre pochopená25 a uvádza sa priama korelácia medzi expresiou A-SMA a aktivitou kontrakcie fibroblastov.26 Zvýšenie kyseliny hyalurónovej, aj keď nevýznamné, môže byť primárne pripisuje sa prítomnosti kyseliny hyalurónovej ako hydratačnej zložky v produkte proti starnutiu. TNSX je nový proteín ECM, ktorý je lokalizovaný medzi alebo na povrchu kolagénových fibríl v kožnej derme27 a uvádza sa, že TNSX indukuje fibrilogenézu kolagénu závislú od dávky,28,29 hoci existuje polemika, či sa TNSX viaže špecificky na pro-kolagénový typ 1 alebo iné biomolekuly kolagénu a ECM.28,29 Uvádza sa zvýšenie TNSX závislé od dávky v reakcii na SKINectura™ (Lucas Meyer Cosmetics), aktívnu zložku v testovacom produkte proti starnutiu (medzinárodná patentová prihláška # PCT /IB2017/056370). Preto sa dá predpokladať, že Matrixyl® (Sederma/Croda) a SKINectura™ (Lucas Meyer Cosmetics) v testovanom produkte spolupracujú na uľahčení syntézy a zosúladenia čerstvo syntetizovaného kolagénu, prokolagénu typu 1. Významný pokles kolagénu a elastínu po ošetrení UV žiarením (foto-poškodený model kože), po ktorom nasleduje ich oprava po ošetrení prípravkom proti starnutiu (hladiny späť na prirodzenú pokožku nevystavenú UV žiareniu) naznačuje schopnosť histochemického zobrazovania (polarizovaná mikroskopia) a techniky spracovania obrazu merať malé zmeny v obsahu komponentov ECM (obrázky 1 a 2). Vynaložilo sa veľké úsilie na pokus o zobrazenie organizácie kolagénu a elastínu (po imunofluorescenčnom značení) pomocou novo zakúpeného fluorescenčného zobrazovacieho systému Thunder Leica. Rozlíšenie však nebolo dostatočne vysoké, a preto sa o organizácii nedalo spoľahlivo dospieť k záveru. Zobrazovanie CLSM na báze fluorescencie ponúka vyššie rozlíšenie ako konvenčné fluorescenčné zobrazovanie so širokým poľom, čo umožňuje jasnú vizualizáciu organizácie kolagénu a elastínu. Konvenčné širokopoľné fluorescenčné zobrazovanie je obmedzené dominanciou sekundárnej fluorescencie a hrúbkou vzoriek, ktoré nie sú problémom pre CLSM.

Boli sme schopní vizualizovať organizáciu kolagénu pomocou RCM (obrázok 4). RCM je lepšou voľbou ako CLSM, pretože (1) RCM nepoužíva žiadne označenie ani farbenie (na rozdiel od fluorescenčného CLSM, ktoré vyžaduje imunofluorescenčné značenie), čím sa eliminujú akékoľvek možnosti neistoty alebo nešpecifickosti v dôsledku značiek, a (2) RCM je široko používaný použila klinickú dermálnu zobrazovaciu techniku ​​pre kolagén. Zlepšenie textúry kolagénového vlákna, dlhých a tenkých vlákien po ošetrení prípravkom proti starnutiu (v porovnaní s hustými a krátkymi fragmentovanými kolagénovými vláknami v neošetrenej pokožke) naznačuje jeho spôsob účinku na štrukturálnej úrovni. Rozlíšenie RCM bolo dostatočne vysoké, aby dokonca zachytilo fibroblastové bunky, továreň na syntézu kolagénu kože. Kolagénové vlákna obalené okolo fibroblastov by mohli byť novosyntetizované kolagénové vlákna, pretože majú tenší priemer ako okolité kolagénové vlákna a ich zväzky (obrázok 4). Na základe analýzy randomizovaných RCM snímok ConfoScan® môžeme dospieť k záveru, že neošetrená koža má oveľa vyšší index fragmentovaného kolagénu v porovnaní s ošetrenou pokožkou. Hoci na obrázkoch RCM môžeme vidieť paralelné zarovnanie kolagénových vlákien po ošetrení testovaným produktom, nemožno to urobiť, pokiaľ sa nevypočíta pomer izotropia/anizotropia, čo bolo nad rámec tohto výskumu. Ultravysoké rozlíšenie AFM na úrovni nanometrov však odhaľuje dôkaz zarovnania kolagénu na úrovni jednotlivých fibríl. Na základe pozitívnej korelácie medzi obrázkami RCM a AFM na paralelnom usporiadaní kolagénových vlákien (neošetrené vs. ošetrené) existuje veľká možnosť, že produkt proti starnutiu má nárokovanú vlastnosť reorganizácie kolagénu. Pre budúci výskum by sa štúdia mala vykonať s cieľom sledovať rovnaké miesto (kolagénové vlákna) v priebehu času (pozdĺžna štúdia) pred a po ošetrení testovaným produktom, aby sa zistilo, či ide o zarovnanie existujúceho kolagénu alebo novosyntetizovaných kolagénových vlákien. viac zarovnané. Takáto longitudinálna štúdia si však bude vyžadovať integráciu nástrojov RCM a AFM do schopnosti zobrazovania živých tkanív a časozberného zobrazovania na zachytenie zmien v remodelácii kolagénu v reálnom čase.

5 ZÁVERY

Na základe našich výskumných zistení z tejto štúdie proof-of-concept môžeme dospieť k záveru, že AFM, RCM a histochemické zobrazovacie techniky sú schopné monitorovať zmeny v organizácii kolagénu na nano, mikro a makroúrovni. Obrázky AFM a RCM ukazujú dôkaz zarovnania kolagénu v nano- a mikroúrovni po ošetrení testovaným produktom. Analýza randomizovaných RCM a histochemických snímok pomocou patentovaných prístupov na spracovanie snímok ďalej ukazuje, že koža po ošetrení testovaným produktom má nižšiu fragmentáciu kolagénu a vyššiu hustotu kolagénu v porovnaní s neošetrenou. Hoci sa určité úsilie vynaložilo na vývoj a overenie algoritmov spracovania obrazu3,5,6,12–14,16,17 v tomto smere je potrebný ďalší výskum, aby sa dosiahli predklinické a klinické rozhodnutia v oblasti výskumu a diagnostiky založené na údajoch. Náš holistický prístup k aplikácii zobrazovacích techník s vysokým rozlíšením a vysokým obsahom v kombinácii s výkonnými a robustnými algoritmami a softvérom na spracovanie obrazu je krokom týmto smerom.

Hoci rozsah tohto výskumu bol obmedzený na skúmanie kolagénovej organizácie v reakcii na testovaný produkt proti starnutiu na biopsii ľudskej kože ex vivo, tieto zobrazovacie techniky majú dôsledky na monitorovanie a kvantifikáciu prestavby ECM, ktorá je charakteristickým znakom normálneho vývoja, hojenie rán, ako aj kľúčový marker v patofyziológii život ohrozujúcich stavov, ako je fibróza a rakovina, ktoré vznikajú v dôsledku nekontrolovanej prestavby ECM.2

KONFLIKT ZÁUJMOV

Autori vyhlasujú, že žiadny konflikt záujmov nemožno vnímať ako ohrozenie nestrannosti uvádzaného výskumu.

LITERATÚRA

1. Shin JW, Kwon SH, Choi JY, Na JI, Choi HR, Park KC. Molekulárne mechanizmy starnutia pokožky a prístupy proti starnutiu. Int J Mol Sci. 2019;20(9):2126.

2. Cox TR, Erler JT. Remodelácia a homeostáza extracelulárnej matrice: Dôsledky pre fibrotické ochorenia a rakovinu. Dis Model Mech. 2011;4(2):165–78

3. Pittet JC, Freis O, Vazquez-Duchene MD, Perie G, Pauly G. Hodnotenie obsahu elastínu/kolagénu v ľudskej dermis in vivo pomocou multifotónovej tomografie - variácie s hĺbkou a koreláciou so starnutím. Kozmetika. 2014;1(3):211–21

4. Longo C, Casari A, Beretti F, Cesinaro AM, Pellacani G. Starnutie kože: Mikroskopické hodnotenie epidermálnych a dermálnych zmien pomocou konfokálnej mikroskopie. J Am Acad Dermatol. 2013;68(3):e73–82.

5. Yamazaki K, Li E, Miyazawa A, Kobayashi M. Hĺbkovo rozlíšené skúmanie viacerých optických vlastností a morfológie vrások v oblastiach očných kútikov pomocou multikontrastnej Jonesovej matricovej optickej koherentnej tomografie. Skin Res Technology. 2020;27(3):435–443.

6. Yow AP, Cheng J, Li A, Srivastava R, Liu J, Wong DWK a kol. Automatizovaný kožný systém 3D optickej koherentnej tomografie in vivo s vysokým rozlíšením. Annual Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc. 2016;2016:3895–8

7. Ruini C, Schuh S, Sattler E, Welzel J. Line-field konfokálna optická koherentná tomografia-praktické aplikácie v dermatológii a porovnanie so zavedenými zobrazovacími metódami. Skin Res Technology. 2021;27:340–52.

8. Tal S, Maresky HS, Bryan T, Ziv E, Klein D, Persitz A, et al. MRI pri detekcii tvárových kozmetických injekčných výplní. Head Face Med. 2016;12(1):27.

9. Mandava A, Ravuri PR, Konathan R. Ultrazvukové zobrazovanie kožných lézií s vysokým rozlíšením. Indian J Radiol Imaging. 2013;23(3):269–7.

10. Edwards SJ, Mavranesouli I, Osei-Assibey G, Marceniuk G, Wakefield V, Karner C. Systémy Vivascope 1500 a 3000 na detekciu a monitorovanie kožných lézií: Systematický prehľad a ekonomické hodnotenie. Health Technol Assessment. 2016;20(58):1–260.

11. Ushiki T. Kolagénové vlákna, retikulárne vlákna, elastické vlákna. Komplexné pochopenie z morfologického hľadiska. Arch Histol Cytol. 2002;65(2):109–26

12. Starborg T, Kalson NS., Lu Y, Mironov A, Cootes T, Holmes D, et al. Použitie transmisnej elektrónovej mikroskopie a 3view(R) na určenie veľkosti kolagénových vlákien a trojrozmernej organizácie. Nat Protoc. 2013;8(7):1433–48.

13. Wegner KA, Keikhosravi A, Eliceiri AW, Vezina CM. Fluorescencia picosirius red multiplexovaná s imunohistochémiou na kvantitatívne hodnotenie kolagénu v tkanivových rezoch. J Histochem Cytochem. 2017;65(8):479–90.

14. Changoor A, Tran-Khanh N, Methot S, Garon M, Hurtig MB, Shive MS a kol. Metóda mikroskopie s polarizovaným svetlom na presné a spoľahlivé hodnotenie organizácie kolagénu pri oprave chrupavky. Osteoartrálna chrupavka. 2011;19(1):126–35.

15. Bernstein EF, Chen YQ, Kopp JB, Fisher L, Brown DB, Hahn PJ a kol. Dlhodobé vystavenie slnku mení kolagén papilárnej dermis. Porovnanie pokožky chránenej pred slnkom a pokožky starnutej svetlom pomocou Northern analýzy, imunohistochemického farbenia a konfokálnej laserovej skenovacej mikroskopie. J Am Acad Dermatol. 1996;34(2 pt 1):209–18.

16. Schuurmann M, Stecher MM, Paasch U, Simon JC, Grunewald S. Hodnotenie digitálneho farbenia pre ex-vivo konfokálnu laserovú skenovaciu mikroskopiu. JEADV. 2020;34(7):1496–9.

17. Gareau DS. Uskutočniteľnosť digitálne zafarbených multimodálnych konfokálnych mozaík na simuláciu histopatológie. J Biomed Opt. 2009;14(3):034050.

18. Zhang Y, Ingham B, Cheong S, Ariotti N, Tilley RD, Naffa R a kol. Štúdie rozptylu röntgenových lúčov synchrotrónového malého uhla v reálnom čase štruktúry kolagénu počas spracovania kože. Ind Eng Chem Res. 2018;57(1):63–9.

19. Od obrazu k informáciám: Spracovanie obrazu v dermatológii a kožnej biológii. In: Hamblin, M., Avci, P., Gupta, G., editori. Zobrazovanie v dermatológii, 1. vydanie. Academic Press: Amsterdam, Holandsko; 2016. s. 519–35.

20. Schneider SL, Kohli I, Hamzavi IH, Council ML, Rossi AM, Ozog DM. Nové zobrazovacie technológie v dermatológii, časť II: Aplikácie a obmedzenia. J Am Acad Dermatol. 2019;80(4):1121–31.

21. Guida S, Pellacani G, Ciardo S, Longo C. Zobrazovanie starnúcej kože a rakoviny kože pomocou reflexnej mikroskopie. Dermatol Prac Concept. 2021;11(3):2021068.

22. Wang H, Shyr T, Fevola MJ, Cula GO, Stamatas GN. Morfologické zmeny dermálnej matrice v ľudskej koži súvisiace s vekom boli dokumentované in vivo multifotónovou mikroskopiou. J Biomed Opt. 2018;23(3):1–4.

23. Jones RR, Castelletto V, Connon CJ, Hamley IW. Kolagén stimulujúci účinok peptidového amfifilu C16-KTTKS na ľudské fibroblasty. Mol Pharm. 2013;10(3):1063–9.

24. Gorouhi F, Maibach HI. Úloha topických peptidov pri prevencii alebo liečbe starnúcej pokožky. Int J Cosmet Sci. 2009;31(5):327–45.

25. Shinde AV, Humeres C., Frangogiannis NG. Úloha a-aktínu hladkého svalstva pri kontrakcii a remodelácii matrice sprostredkovanej fibroblastmi. Biochim Biophys Acta. 2017;1863(1):298–309.

26. Hinz B, Coletta G, Tomasek JJ, Gabbiani G, Chaponnier C. Expresia aktínu alfa hladkého svalstva upreguluje kontraktilnú aktivitu fibroblastov. Mol Biol Cell. 2001;12(9):2730–41.

27. Valcourt U, Alcaraz LB, Exposito JY, Lethias C, Bartholin L. Tenascin-X: Za architektonickou funkciou. Cell Adh Migr. 2015;9(1–2):154–65.

28. Egging D, van den Berkmortel F, Taylor G, Bristow G, Schalkwijk J. Interakcie ľudských domén tenascínu-X s molekulami dermálnej extracelulárnej matrice. Arch Dermatol Res. 2007;298(8):389–96.

29. Minamitani T, Ikuta T, Saito Y, Takebe G, Sato M, Sawa H a kol. Modulácia fibrilogenézy kolagénu tenascínom-X a kolagénom typu VI. Exp Cell Res. 2004;298(1):305–15

PODPORUJÚCE INFORMÁCIE

Ďalšie podporné informácie možno nájsť v online verzii článku na webovej stránke vydavateľa.

【Ďalšie informácie:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:{0}}】