Changes in antioxidant, inflammatory and metabolic markers during 1 week cultivation of human skin explants

Abstract

Human skin explant (HSE) seems to be a useful model for dermatological/cosmetic testing. HSE prepared from donor superfluous skin from plastic surgery operations is cheap and easily obtainable compared to reconstructed models. The HSE use, however, may be limited by the degeneration processes during cultivation. The aim was to monitor changes in metabolic activity and selected apoptotic, inflammatory and antioxidant parameters during 7 day cultivation. The significant changes were found in the superoxide dismutase‐2 level from day 5, glutathione S‐reductase level from day 6, metabolic activity and fibulin‐5 level from day 4, cyclooxygenase‐2, interleukin‐6 and interleukin‐10 from day 1 to 2. Other selected markers (lipid peroxidation products and glutathione level, glutathione S‐transferase, catalase, superoxide dismutase and glutathione S‐reductase activity, glutathione peroxidase and glutathione S‐reductase levels) were not modified significantly due to high inter‐individual variability of skin donors. The HSE microstructure as well as cytokeratin‐10 and proliferation marker Ki67 expression was also only minimally affected during cultivation. Collectively, the results demonstrate that HSE represents a good model for short‐term studies focused on the physical and chemical agent toxicity, protective potential of compounds or metabolic biotransformation. However, reduced metabolic activity, increased inflammation and the high inter‐individual variability and sensitivity of donors have to be taken into consideration.

Emergence of New Concepts in Skin Physiopathology through the Use of in vitro Human Skin Explants Models

“…Vostálová et al [1] 2019 -After 8 days, TNFα induce type 1 collagen degradation through MMP1 Ågren et al [2] 2015 -After 9 days, TNFα and IL1 α induce arrest of 18 s transcription Neil et al [3] 2020 -HLA II-positive cells exist in burned HSEs revealing a real level of skin immunocompetence even when the skin is explanted Gross-Amat et al [4] 2020 How to prolong the duration and quality of HSE tissues in culture? -Proliferating keratinocytes exist in HSEs up to 75 days Frade et al [5] 2015 -Culture medium pH should be (>5.5), isotonic with skin cells and should contain 0.5 g L-1 of glucose.…”

Avaliação da viabilidade e aplicação do modelo de pele humana ex vivo (hOSEC) para estudos de fotoenvelhecimento

“…A pesquisa clínica em voluntários humanos é restrita por razões éticas e alguns tipos de ensaios são impossíveis de realizar, especialmente quando envolve eventos nocivos, como é o caso da radiação. O uso de animais também se tornou inviável nesta afecção, tanto pela incerteza da legitimidade dos dados gerados devido as diferenças entre o tecido animal e o humano, quanto pelas várias objeções éticas, econômicas e científicas contra o uso dos mesmos (LEITE et al, 2021;NEIL;BROWN;WILLIAMS, 2020;VOSTÁLOVÁ et al, 2019).…”

“…A cultura de explantes de pele ex vivo demonstra ser uma excelente alternativa para estudos dermatológicos, uma vez que possui estrutura 3D e todos os tipos de células da pele nativa. O modelo apresenta vantagens significantes frente aos demais e já teve sua aplicação comprovada em diversos estudos de relevância, tais como a avaliação de danos e proteção induzidos por radiação, demonstrando viabilidade e vitalidade celular por um determinado período de tempo, além de se mostrar adequado para avaliar a segurança e eficácia de produtos tópicos, como protetores solares (FRADE et al, 2015;VOSTÁLOVÁ et al, 2019). Já está bem definido na literatura que a radiação UV induz hiperproliferação epidérmica e altera a expressão de marcadores de diferenciação (MAKINO et al, 2019).…”

“…A pele é um órgão complexo, estruturado em três camadas (epiderme, derme e hipoderme), fundamental para a proteção do organismo contra agentes físicos, químicos e biológicos. A pele também medeia funções imunológicas, endócrinas e neurais, além de prevenir a perda de fluídos e manter a temperatura corporal, concedendo defesa e reparo ao tecido (DRÉNO et al, 2016;NGUYEN;SOULIKA, 2019;RABE et al, 2006;VOSTÁLOVÁ et al, 2019).…”

“…fator de proliferação Ki-67 foi localizado na epiderme, sendo que no D14 as células positivas estavam mais acentuadas na camada basal. Não observamos nenhuma mudança significativa durante o cultivo, assim como nos estudos deVostálová et al (2019) eFrade et al (2015). Porém, notamos um aumento de células positivas na análise seguinte ao D0, seguindo para uma redução expressiva na análise seguinte no D14, o que corrobora com os achadosde Makino et al (2019) em pele humana xenotransplantada irradiada com UVB.…”