Gegenüberstellung UV-induzierter Hautveränderungen in sonnenexponierter versus sonnengeschützter Haut mittels in vivo konfokaler Laserscanmikroskopie

Abstract

Einleitung: Übermäßige Bestrahlung mit ultraviolettem (UV) Licht führt zu akuten und chronischen UV-Schäden und ist der Hauptrisikofaktor für die Entstehung von Hautkrebs. Zur Prävention werden üblicherweise Sonnenschutzmittel verwendet, deren Wirksamkeit über die Messung der minimalen Erythemdosis (MED), basierend auf makroskopischen Veränderungen der Haut, bestimmt wird. Das Standardverfahren für eine detailliertere Analyse der UV-induzierten Hautveränderungen ist bislang die Histologie. Eine neuere nicht-invasive Untersuchungsmöglichkeit bietet die konfokale Laserscanmikroskopie (KLM), mit der sich die Haut in vivo mit einer Auflösung auf zellulärer Ebene darstellen lässt. Ziel: Das Ziel dieser Studie ist die morphologische Darstellung standardisierter klinischer und histologischer Merkmale der akut sonnengeschädigten Haut mittels KLM sowie die Testung der Effektivität von Sonnenschutzmitteln auf zellulärer Ebene. Methoden: Hierfür wurden die Unterarme von zehn Studienteilnehmern einmalig mit UVB-Licht mit ansteigender Dosierung (96, 132, 168, 204, 240 mJ/cm2) bestrahlt. Der linke Unterarm blieb dabei ungeschützt, während der rechte Unterarm durch eine hochpotente Sonnencreme geschützt war. Die Untersuchung mittels KLM erfolgte nach 24, 48 und 72 Stunden. Zur Validierung der Ergebnisse wurde von einem Studienteilnehmer eine Biopsie von der ungeschützten Haut entnommen. Ergebnisse: Die mittels KLM identifizierten morphologischen Veränderungen im ungeschützten Hautareal beinhalteten das Auftreten von Spongiose, Sunburn cells (apoptotische Zellen), Mikrovesikel und einer Vasodilatation sowie den Verlust der Honigwabenstruktur. Das Vorkommen von Sunburn cells und Mikrovesikel hing von der UVB-Dosis und von der individuellen Sensitivität der Studienteilnehmer ab. Im geschützten Hautareal trat nur einmalig eine Spongiose auf. Die Ergebnisse wurden durch den Nachweis von Sunburn cells und Mikrovesikel in der Hautbiopsie validiert. Schlussfolgerung: Die KLM ist ein geeignetes Verfahren zur nicht invasiven Beurteilung von UV-Licht-induzierten, akuten dynamischen Veränderungen der Haut. Ähnlich wie bei der Histopathologie lassen sich durch die KLM akute schwere UV- Schäden durch den Nachweis von Sunburn cells und Mikrovesikel darstellen. Die KLM könnte daher in Zukunft bei der Klassifikation von Sonnenbrandreaktionen und bei der Analyse der Effektivität von Sonnenschutzmitteln auf zellulärer Ebene Verwendung finden.

Background: Excessive ultraviolet (UV) radiation leads to acute and chronic UV damage and is the main risk factor for the development of skin cancer. Sunscreens are usually used for prevention. Their efficacy is determined by measurement of the minimal erythema dose (MED) which is based on the observation of macroscopic changes occurring to the skin. Currently, histology represents the standard procedure for more accurate morphological alterations of the skin caused by UV light. A novel non-invasive imaging approach is offered by Reflectance confocal microscopy (RCM), a tool that allows in vivo visualization of the skin at cellular-level resolution. Aim: The aim of this study is to provide a morphological representation of standardized clinical and histological features of acutely sun-damaged skin using RCM as well as analysing the efficacy of sunscreens at a cellular level. Methods: For this purpose, the forearms of ten study participants were irradiated once with gradually increasing doses of UVB light (96, 132, 168, 204, 240 mJ / cm2) using an irradiation device. The left forearm was unprotected while the right forearm was protected by a highly potent sunscreen. The RCM investigation was performed 24, 48 and 72 hours after irradiation. To validate the results a biopsy was taken from the unprotected skin of one of the study participants. Results: The morphological changes in the unprotected skin area identified by RCM encompassed appearance of spongiosis, sunburn cells (apoptotic cells), microvesicles and vasodilation as well as the disruption of honeycomb pattern. The detection of sunburn cells and microvesicles depended on the UVB dose and the individual sensitivity of the study participants. Only one time spongiosis was observed in the protected skin. The results were validated by histological detection of sunburn cells and microvesicles in the skin biopsy. Conclusion: The RCM is a suitable method for the non-invasive assessment of acute dynamic changes in the skin triggered by UV light. Similar to histopathology, RCM can identify acute severe UV damage by detecting important features like sunburn cells and microvesicles. In the future, RCM could therefore be used to classify sunburn reactions and to investigate the effectiveness of sunscreens at a cellular level.