Name: pharmacologic induction of epidermal melanin and protection against sunburn in a humanized mouse model
Uploaded: 2013-09-07T16:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Pharmacologic Induction of Epidermal Melanin and Protection Against Sunburn in a Humanized Mouse Model at JoVE.com

Gli autori desiderano ringraziare Malinda Spry per l&#39;assistenza tecnica. Riconosciamo inoltre fonti di finanziamento attuali e passati: il National Cancer Institute (R01 CA131075, R01 CA131075-02S1), Wendy Will causa Cancer Research Fund, il Cancer Foundation Markey, i bambini Miracle Network e Jennifer e David Dickens Melanoma Research Foundation.

1. Preparazione di forskolina per topica Amministrazione da un greggio estratto di radice della pianta Plectranthus barbatus (Cohleus forskohlii) <ol><li> Protocolli per esperimenti murini hanno seguito le linee guida per una condotta etica nella cura e l&#39;uso di animali e sono stati approvati dal Comitato Istituzionale cura degli animali ed uso presso l&#39;Università del Kentucky (protocollo # 00768M2004). L&#39;estratto di radice è composto al 40% peso / volume in una base dermatologica tenore di etan...

Utilizzando un modello animale dell&#39;essere umano pelle chiara, troviamo che l&#39;applicazione topica di un estratto di radice di greggio ricco di forskolina scurisce con fermezza l&#39;epidermide stimolando la produzione di melanina nella pelle. Epidermal melanizzazione dipende dalla espressione del fattore di cellule staminali nell&#39;epidermide basali, come avviene in pelle umana ma non in pelle geneticamente modificato mouse. La pelle dorsale di topi geneticamente modificato manca un numero sufficiente di melan...

L&#39;incidenza del melanoma, la forma più letale di cancro della pelle, è aumentato drasticamente negli ultimi decenni negli Stati Uniti, in particolare tra gli individui di pelle chiara. Prova molecolare ed epidemiologiche forte implica radiazioni UV come un importante fattore ambientale causale 2-5. Esposizione ai raggi UV Aumento in forma di esposizione al sole e l&#39;uso lettino abbronzante è probabile che sia responsabile di gran parte degli aumenti di incidenza melanoma 6-7. Rischio di melanoma sembra particolarmente legata scottature 8, in particolare quelli in giovane età 9-10. Rischio di scottature è legata non solo alla dose e intensità di esposizione UV, ma anche da fattori ereditari che influenzano reazione cutanea alle radiazioni UV. Pigmentazione della pelle è uno dei fattori determinanti più importanti di sensibilità ai raggi UV, il rischio di scottature e rischio di cancro. Il melanoma si verifica circa venti volte più spesso nelle persone di pelle chiara rispetto a individua pelle scuraLS 11-13. La melanina, un pigmento prodotto dai melanociti nell&#39;epidermide, è il principale determinante della carnagione. La melanina viene in due varietà principali: (1) eumelanina, un marrone / nero pigmento scuro efficace per assorbire l&#39;energia della radiazione UV, e (2) Feomelanine, un rossastro / pigmento bionda meno efficace ad impedire la penetrazione di fotoni UV nella pelle. Il colore della pelle, la sensibilità ai raggi UV e rischio di melanoma sono in gran parte determinate dal contenuto epidermica eumelanina 14-15. Eumelanina più nell&#39;epidermide, meno fotoni UV può penetrare nella pelle. A causa dei bassi livelli innate di eumelanina, individui dalla pelle chiara sono molto più inclini a effetti acuti e cronici delle radiazioni UV 16-18. Pigmentazione della pelle, rischio di melanoma e la capacità di &quot;tan&quot; dopo l&#39;esposizione ai raggi UV tutto correlano con la capacità di segnalazione del recettore melanocortina 1 (MC1R), G s-coupled sette transmembrana srecettore urface su melanociti 19-22. Quando MC1R vincola il suo affine ligando ad alta affinità, α-melanocita ormone stimolante (α-MSH), vi è l&#39;attivazione di adenilato ciclasi e la produzione del secondo messaggero cAMP 23. La normale risposta fisiologica della pelle dopo l&#39;esposizione UV comprende la produzione epidermica di α-MSH dai cheratinociti 24-29. Noi e altri ipotizziamo che cheratinociti derivata α-MSH lega a MC1R su melanociti epidermici, avviando la produzione a valle del secondo messaggero cAMP attraverso l&#39;attivazione di adenilato ciclasi 30. livelli di cAMP controllano molti aspetti di differenziazione dei melanociti, comprese le vie di sopravvivenza, la riparazione del DNA e la sintesi del pigmento. Segnalazione MC1R e cAMP inducono chiaramente i livelli degli enzimi del pigmento e la produzione di eumelanina. Quando la segnalazione MC1R è intatto e livelli di cAMP melanocitici sono robusti, eumelanina viene prodotta e la pelle si scurisce. Tuttavia, se la segnalazione MC1R è difettoso elivelli di cAMP citoplasmatici restano bassi, feomelanina è prodotto invece 1. Sintesi di eumelanina può essere stimolata farmacologicamente da agenti che aumentano i livelli di cAMP 1,14,31-35. Poiché la proteina MC1R è un importante regolatore del rischio di melanoma negli esseri umani 36-46, siamo interessati a meccanismi attraverso i quali MC1R protegge contro i melanociti carcinogenesi indotta da UV. Come base per i nostri studi, abbiamo generato un MC1R-variante di modello murino transgenico su un C57BL / 6 background genetico puro 1. In questo modello, fattore delle cellule staminali (SCF) è costitutivamente espressa nell&#39;epidermide basali e melanociti epidermici interfollicolari vengono mantenuti nella pelle per tutta la vita 47, in contrasto con i topi non transgenici in cui melanociti localizzare al derma nei follicoli piliferi. Con il transgene K14-Scf incorporato, la epidermide diventa pigmentato con la particolarità melanina pigmenti del pigmentoceppo degli animali 1. topi K14-SCF sullo sfondo genetico C57BL / 6 con il tipo selvatico segnalazione MC1R avere la pelle nerissima caratterizzata da livelli molto elevati di pigmento eumelanina. Non sorprendentemente, questi animali sono altamente resistente ai raggi UV. Al contrario, geneticamente abbinati K14-SCF C57BL / 6 animali che ospitano un mutante inattivo MC1R non hanno quasi alcun eumelanina nell&#39;epidermide. Invece, questi animali &quot;estensione&quot; (MC1R e / e) hanno una carnagione chiara della pelle causata da deposizione di pigmento feomelanina (Figura 1A) e sono molto più UV-sensitive 48-49. Composti farmacologici con proprietà chimiche che consentono la penetrazione nella pelle hanno mostrato di indurre potentemente eumelanina nell&#39;estensione (MC1R e / e) K14-Scf modello animale manipolando direttamente i livelli di cAMP in melanociti epidermici nella pelle. La melanina upregulation in questo modello è stato reported dall&#39;attivazione ciclasi 1 nonché della fosfodiesterasi 4 inibizione 35. In questo articolo, dimostriamo la preparazione e l&#39;applicazione topica di forskolina in estensione (MC1R e / e) animali K14-SCF quale modello umano UV-sensitive pelle chiara. Abbiamo dimostrato che l&#39;applicazione due volte al giorno del farmaco promuove melanizzazione accelerata, che oscuramento della pelle è dovuto alla epidermica deposizione di pigmento melanina e quella indotta melanina epidermica protegge contro le scottature solari UV-indotta attraverso la misurazione di &quot;dose minima eritematosa&quot; (MED) 48.

<table border="1">
		<tbody>
		 <tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reagents</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Coleus Forskoli extract 20%</td>
			<td>Buckton Scott USA Inc. </td>
			<td>n/a</td>
			<td>Princeton, NJ</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Isothesia, Isoflurane , USP</td>
			<td>Butler Schein</td>
			<td>NCD 11695-6776-1</td>
			<td>Dublin, OH, USA</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>Anased Injection</td>
			<td>LA04612</td>
			<td>Shenandoah, Iowa, USA</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Ketamine HCl, USP</td>
			<td>Putney</td>
			<td>NDC 26637-411-01</td>
			<td>St. Joseph, MO, USA</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Decon Labs.</td>
			<td>2705</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Propylene glycol</td>
			<td>Adesco</td>
			<td>05751L</td>
			<td>Solon, OH, USA</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Depilatory cream, Nair</td>
			<td>Church &amp; Dwight</td>
			<td>JF-11 4381322</td>
			<td>Priceton, NJ</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>EQUIPMENT</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Germicidal Hg Lamp UV-B</td>
			<td>Westinghouse</td>
			<td>F15T8UV-B</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Radiometer photometer</td>
			<td>International light</td>
			<td>1LT400A</td>
			<td>Peabody, MA,USA</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Chromameter</td>
			<td>Konica Minolta</td>
			<td>CR-400</td>
			<td>Ramsey, NJ, USA</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Data Processor for 	Chromameter CR-400</td>
			<td>Konica Monilta</td>
			<td>DR-400</td>
			<td>Ramsey, NJ, USA</td>
		 </tr>
		</tbody>
 </table>

pharmacologic induction of epidermal melanin and protection against sunburn in a humanized mouse model

Correttezza di pelle, sensibilità UV e rischio di cancro della pelle tutti correla con la funzione fisiologica del recettore melanocortina 1, una proteina di segnalazione G s-accoppiato trova sulla superficie dei melanociti. MC1R stimola ciclasi e produzione di cAMP che, a sua volta, up-regola la produzione melanocitico di melanina nella pelle. Al fine di studiare i meccanismi attraverso i quali la segnalazione MC1R protegge la pelle contro i danni UV, questo studio si basa su un modello di topo con la &quot;pelle umanizzato&quot;, basato sulla espressione epidermica di fattore della cellula staminale (SCF). K14-SCF topi transgenici mantengono melanociti nel epidermide e quindi hanno la possibilità di depositare melanina nell&#39;epidermide. In questo modello animale, di tipo selvaggio risultati dello stato MC1R in robusto deposizione di nero eumelanina pigmento e un fenotipo con protezione UV. Al contrario, gli animali K14-SCF con difettoso segnalazione MC1R capacità presentano una pigmentazione rossa / bionda, molto poco eumelanina nella pelle eun fenotipo sensibile ai raggi ultravioletti. Ragionamento che eumelanina deposizione potrebbe essere rafforzato da agenti topici che imitano la segnalazione MC1R, abbiamo scoperto che l&#39;applicazione diretta di estratto forskolina alla pelle di MC1R-difettoso topi di carnagione chiara provocato induzione eumelanina robusto e protezione UV 1. Qui si descrive il metodo per la preparazione e l&#39;applicazione di un estratto di radice naturale forscolina contenente al K14-SCF topi con la pelle chiara e segnalare un metodo per misurare la sensibilità ai raggi UV determinando la dose minima eritematosa (MED). Utilizzando questo modello animale, è possibile studiare come induzione epidermica cAMP e melanizzazione della pelle influiscono risposte fisiologiche all&#39;esposizione UV.

C57BL / 6 topi sono stati generati su sfondi eumelanotic, pheomelanotic o amelanotici incorporano il transgene K14-SCF come descritto (Figura 1A). Coorti di estensione carnagione chiara (MC1R e / e, Tyr + / +) topi sono stati trattati per via topica con dosi due volte al giorno di entrambi i veicoli (70% etanolo, 30% glicole propilenico) o del 40% di estratto di Coleus forskohlii radice di greggio (80 micron per dose) per 5 giorni (Figura 2B). Eff...

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Pharmacologic Induction of Epidermal Melanin and Protection Against Sunburn in a Humanized Mouse Model

Melanina epidermica è indotta mediante applicazione topica di forskolina in un modello murino di umano UV-sensitive pelle chiara. Manipolazione farmacologica dei livelli di cAMP nella pelle e dell&#39;epidermide oscuramento fortemente a proteggere contro l&#39;infiammazione UV-mediata (scottature), come misurato dalla dose minima eritematosa (MED) dosaggio.

Induzione farmacologica di melanina epidermica e di protezione contro le scottature in un modello di topo umanizzato

Fairness of skin, UV sensitivity and skin cancer  risk all correlate with the physiologic function of the melanocortin 1  receptor, a Gs-coupled signaling ...

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