Researching the mechanism of two-component skin erythema, induced by UVB - radiation, to develop erythemal diagnostic (стр. 3 )

Существуют данные [17], согласно которым апоптоз КЦ в культуре возможен и при дозах превышающих 600 Дж/м2 , но измерение апоптоза в данной работе  проводилось через сутки после УФ облучения и апоптоз регистрировался не по фрагментация ДНК, а по косвенно связанным с апоптозом параметрам, что, вероятно, и явилось причиной несоответствия сравниваемых результатов.

Важно, что спектры действия активации и дезактивации или повреждения механизма УФ - индуцированного апоптоза могут отличаться, что также может повлиять на форму дозовой зависимости при узкополосном облучении.

According to these data, UVB-irradiation skin keratinocytes at dose from 50 to 150 J/m2 leads to activation of apoptosis, which increased with dose of UVB, but only up to a certain limit, and at doses of UVB greater than 600 J / m2, apoptosis was replaced by necrosis. Investigation of neutrophil apoptosis induced by UV radiation [12] showed that the maximum (45%) in the number of apoptosis cells reach at a dose of 300 J / m2 and a further increase in the dose reached "saturation." This information is enough to put on the chart axes "semi-empirical" dose dependence of UV-induced apoptosis numerical values.

++++

There is result [17], according to which the apoptosis of KC in the culture is possible at doses greater than 600 J / m 2, but the measurement of apoptosis in this study was carried out a day after UV irradiation and apoptosis was detected not by DNA fragmentation, but indirectly associated with apoptosis parameters, that probably was the reason for mismatch of the compared results.

It is very important that the action spectra of activation and deactivation of or damage to the mechanism of UV - induced apoptosis may be different and this factor may also affect the shape of the dose dependence with narrow-band radiation.

рис.1. Немонотонная дозовая зависимость апоптоза. (в соответствии с экспериментальными данными Mammone T.,2000 г. и 2001г).  Стрелкой указано значение максимальной НеАпоптогенной Дозы (NAD) Doses (NAD) maximal dose UVB, which cannot lead apoptosis,  и максимальной НеЭритемогенной Дозы (NED). Значение NED отмечено как доза УФИ, при превышении которой долей клеток, подверженных некрозу, нельзя пренебречь

Fig.1. Nonmonotonic dose dependence of apoptosis. (In accordance with the experimental data Mammone T., 2000 and Vinokourov MG 2001). The arrow indicates the maximum NeApoptogennoy Doses (NAD) maximal dose UVB, which cannot lead apoptosis, and maximum Not Eritemogenic Doses (NED), marked as dose UVB, above which the cell destroyed by necrosis, cannot be neglected

График (рис.1) построен при условии, что для клетки, получившей UV повреждение, возможны три исхода: или клетка восстанавливает нативность при участии внутриклеточных систем репарации (восстановление, recovery), или элиминируется системой апоптоза (апоптоз, apoptosis), или разрушается вследствие некроза (некроз, necrosis). Вероятность спонтанного (не обусловленного действием УФИ) апоптоза на графике не учитывается, как и вероятность «четвёртого» (патологического) исхода – не восстановившая нативность клетка остаётся живой (менее 3%).

Graph (fig. 1) is built on the assumption that for UV damage cells there are three possible endpoints: or with the participation of intracellular reparation systems all defect will delete (recovery), or cell will eliminates by system of apoptosis (apoptosis), or it collapses due to necrosis (necrosis). The probability of spontaneous (not caused by the action of UVI) apoptosis on the chart does not take into account, both the likelihood of a "fourth" (pathological) outcome - is not delete all defects cell remains alive (less than 3%).

Если доля клеток с сублетальным повреждением (штрих-пунктир) уменьшается, а доля сверхлетально повреждённых клеток (пунктир) возрастает с ростом дозы УФИ монотонно, то доля клеток, повреждённых летально (и по этой причине уходящих в апоптоз) изменяется с дозой "немонотонно" (сплошная линия). Сумма вероятностей трёх исходов повреждающего действия УФИ (восстановление, апоптоз, некроз) принята равной 100%. Стрелкой отмечена НеАпоптогенная Доза (НАД, NAD), то есть доза УФИ, при действии которой вероятность апоптоза (и, тем более, некроза) пренебрежимо мала.

If the part of a sublethal damaged cells (dash-dot) is reduced increasing doses UVB, both the share of super lethal damaged cells (dotted line) increases with increasing doses of UVB monotone, the proportion of cells damaged by lethal (and eliminated by apoptosis) varies with the dose of "non-monotonic" (solid line). The sum probabilities of the three outcomes for the UVB damaged cells (recovery, apoptosis, necrosis) is taken to be 100%. The arrow marked NeApoptogennaya dose (NAD), i. e. the dose of UV radiation, the action of which the probability of apoptosis (and, especially, necrosis) is negligible.

Если клетка с повреждениями ДНК сохраняет способность делиться, то такая мутация может стать причиной заболевания. К заболеванию вследствие мутации может привести как дефект репарационных систем клетки, так и недостаточно активность системы апоптоза. Уменьшение вероятности сохранения мутагенной клетки – ключевая задача профилактики и лечения множества патологий. Но избыточная активность системы апоптоза тоже может являться причиной серьёзных нарушений тканевого гомеостаза. Поэтому исследование активности (измерение оптимальной апоптогенной дозы или порога запуска) системы апоптоза и выяснение причин нарушения этой активности является важной задачей диагностики, тем более что коррекция активности системы апоптоза становится распространенным лечебным воздействием.

If the cell is damaged DNA retains the ability to share such a mutation can cause disease. To the disease due to mutations may cause as a defect reparation systems of cells and not enough activity of apoptosis system. Reducing the integrity of mutagenic cells is a key task for the prevention and treatment of much pathology. But excessive apoptosis system activity can also cause serious violations of tissue homeostasis. Therefore, the research activity apoptosis system (by measure optimum apoptogenic dose (OAD) or threshold run(NAD)) and causes violations of this activity is an important task of the diagnosis, even more so since the correction of system activity of apoptosis is becoming common remedial effect.

рис. 2. Диаграмма построена по тем же данным, что и график на рис.1. На ней показаны области Восстановления, Апоптоза и Некроза КЦ кожи, поврежденных УФ-В излучением.

Figure. 2. Chart is built on the same data, as the graph on Figure 1. It shows the areas of Recovery, Apoptosis and Necrosis of skin KC, damaged by UVB radiation.

На диаграмме рис. 2 более наглядно представлены данные рисунка 1. Область апоптоза ("тонкая прослойка") разделяет области восстановления и некроза. С ростом дозы УФО уменьшается вероятность сублетального и возрастает вероятность сверхлетального повреждения. Но, так как с ростом дозы УФИ энергозависимая программа апоптоза теряет способность элиминировать летально повреждённую клетку (механизм апоптоза повреждается и/или инактивируется, например, вследствие утраты источника энергии), вероятность летального повреждения с дозой возрастает только до некоторого предела, после чего начинает снижаться (апоптоз замещается некрозом).

The diagram in Fig. 2 more clearly shows data of Figure 1. Area of apoptosis ( "thin layer") separates the field of recovery and necrosis. With increasing doses of ultraviolet irradiation decreases the probability of sublethal and increases the likelihood of superletal damage. But, as with increasing doses of UVB energy dependence program for realization apoptosis loses the ability to eliminate the lethal damaged cell (apoptosis mechanism is damaged and / or inactivated, for example, due to the loss of a source of energy), the probability of lethal damage with dose increases only up to a certain limit, and then begins to decline ( substituted apoptosis necrosis).

рис. 3. Экспериментальные данные из работы 13 (Caricchio e. a., 2003г. - столбцы диаграммы) сопоставлены с полуэмпирической дозовой зависимостью апоптоза из рисунка 1.

Fig. 3. The experimental data of work 13 (Caricchio e. a., 2003 -. Columns chart) combined with the own semi-empirical dose-dependent apoptosis from Figure 1.

В промежутке между дозой повреждения, которая вызывает "чистый" (без проявления воспаления) апоптоз или дозой УФБ, приводящей к некрозу, существует диапазон доз УФБ, которые индуцируют апоптоз с изменённой программой  (сопряженного с проявлением воспаления [1]).

In the interval between dose of damage that causes a "clean" (no manifestations of inflammation) apoptosis and dose of UVB leading to necrosis, there is a range of UV doses that induce apoptosis with “different program” (coupled with the manifestation of inflammation [1]).

Исследователи, изучавшие механизм УФ индуцированного апоптоза при аутоиммунных заболеваниях [13] отмечают, что для УФ-В излучения низкие дозы (150 Дж/м2) индуцировали апоптоз (35%), не связанный с воспалительной реакцией. Но промежуточные дозы (360 Дж/м2) порождали "провоспалительный" апоптоз "с изменённой морфологией" (17%), а при дозах свыше 800 Дж/м2 апоптоз практически полностью замещался некрозом. Очевидно, "чистый" апоптоз в коже приводит к появлению в коже Солнечно-Ожоговых Клеток при дозах УФИ, не вызывающих эритему. Данные из работы [13] и график из рис.1, совмещенные на рис. 3, позволяют представить апоптоз как сумму "чистого" и "провоспалительного" апоптоза (рис.4).

Researchers who have studied the mechanism of UV-induced apoptosis (if there is autoimmune diseases)  [13] noted that UV-B radiation low doses (150 J / m 2) induced apoptosis (35%) is not associated with an inflammatory response. But the intermediate dose (360 J / m 2) generate «pro-inflammatory» apoptosis «with altered morphology» (17%), and at doses greater than 800 J / m2 apoptosis almost completely replaced by necrosis. Obviously, the «clean» apoptosis in the skin leads to the appearance in the skin Sun - Burn Cells at doses of UV radiation without causing erythema. Data from [13] and the graph of Figure 1, combined in Fig. 3, allow to present apoptosis as the sum of «pure» and «pro-inflammatory» apoptosis (Figure 4).