Avaliação da atividade da unidade epidermo-melânica e do dano dérmico no melasma

A patogênese do melasma, especialmente o papel dos queratinócitos e fibroblastos no desenvolvimento e manutenção da doença não é bem compreendida. Alterações dérmicas como dano estrutural à zona de membrana basal, melanócitos em pêndulo, elastose solar, celularidade, proliferação vascular, além da expressão de mediadores inflamatórios, fatores de crescimento, expressão epitelial de melanocortina e receptores dos hormônios sexuais; sugerem interação entre a unidade epidermo-melânica e a derme na fisiopatologia do melasma. A pigmentação melânica da pele pode ser estimulada por diferentes vias de sinalização, sendo a radiação ultravioleta, citocinas dérmicas e inflamação epidérmica, os modelos mais usuais. Neste estudo, objetivamos comparar a morfologia nuclear e a textura da cromatina entre queratinócitos basais no melasma facial e pele adjacente, investigar a ativação das diferentes vias de estímulo à pigmentação, além do envolvimento da derme, com foco na zona de membrana basal e colágeno, no melasma facial. Para a sua execução, foram coletados pares de biópsias faciais (2mm) de mulheres adultas com melasma e de pele adjacente (<2 cm). Processaram-se para coloração de PAS e picrosirius red; imunofluorescência para p53, p38, IL- 1α, αMSH, MC1R e COX2; imunoistoquímica para Melan-Acontracorada com PAS; Microscopia Eletrônica de Transmissão, além de cultura primária de fibroblastos para real-timePCR array e marcação para SA-β-gal. Foram avaliados: núcleos de queratinócitos da camada basal quanto à morfometria nuclear e textura da cromatina; quantificada a intensidade de fluorescência nos compartimentos da epiderme e derme; avaliadas organelas citoplasmáticas e zona de membrana basal; além do colágeno dérmico e densidade de melanócitos: totais e em pêndulo. Em relação à pele adjacente sem melasma: núcleos de queratinócitos basais da epiderme com melasma facial apresentaram índices morfométricos e textura da cromatina alterados; houve aumento da expressão epitelial de αMSH e MC1R, sem diferença quanto ao p53, p38, IL1α e COX2; houve maior número de organelas citoplasmáticas e melanossomas em estágios de maturação maiores nos queratinócitos e melanócitos; áreas danificadas na zona de membrana basal com presença de microvesículas adjacentes à membrana basal; maior número de melanócitos em pêndulo; colágeno dérmico desestruturado. Entre os fibroblastos, houve maior marcação para SA-β-gal e expressão alterada dos genes COL4A1, IL6, ESR2, DKK3, CCL2, WIF1, WNT3A, HGF, IL1B, MMPs 1-7-9 no melasma. As alterações encontradas nos queratinócitos, na derme e zona de membrana basal, sugerem que o fenótipo do melasma pode resultar de alterações em toda unidade epidermo-melânica, não somente de uma hipertrofia dos melanócitos, as vias inflamatórias da epiderme e dependentes de p53 não se mostraram proeminentes, além de ser identificado um possível papel do processo de reparo/dano da derme e da senescência de fibroblastos na patogênese da doença.The melasma pathogenesis, specially the role of keratinocytes and fibroblast in the disease development and maintenance are not completely understood. Dermal alterations such as basal membrane structural damage, pendulous melanocytes, solar elastosis, cellularity, vascular proliferation, in addition to the expression of inflammatory mediators, grow factors, epithelial melanocortin and sexual hormones receptors, suggest there is an interaction between the epidermal melanin unit and dermis in melasma physiopathology. The melanin skin pigmentation can be stimulated by different signaling pathways. UVR, dermal cytokines and epidermal inflammation are the most common models. These study aims to compare the nuclear morphology and chromatin texture in basal keratinocytes between melasma and adjacent skin, to investigate the activation of different pigmentation signaling pathways, and the dermal involvement, focusing on basal membrane zone and collagen. Therefore, facial skin biopsies (2 mm) from women were taken from melasma and normal skin (<2 cm apart) and processed for PAS and picrosirius red; immunofluorescence for p53, p38, IL-1α, αMSH, MC1R and COX2, immunohistochemistry for Melan-A counterstaining with PAS, and transmission electronic microscopy. Furthermore, primary fibroblast culture for real-timePCRarray and SA-β-gal staining. The nuclei of basal keratinocytes were evaluated as nuclear morphometry and chromatin texture; the fluorescence intensity was quantified in the epidermis and dermis; cytoplasm organelles and basal membrane zone were evaluated; in addition to dermal collagen and melanocytes density: total and pendulous. Regarding adjacent healthy skin, the melasma skin showed alterations in morphometric index and chromatin texture; there was greater epithelial expression of αMSH and MC1R, but without difference for p53, p38, IL1α and COX2; cytoplasm organelles and melanossomas in higher maturity were in greater number in keratinocytes and melanocytes; there were commoner damaged areas in basal membrane zone, presence of microvesicules adjacent to basal membrane; and higher number of pendulous melanocyte; dermal collagen was less structured. There were greater SA-β-gal staining and altered expression of COL4A1, IL6, ESR2, DKK3, CCL2, WIF1, WNT3A, HGF, IL1B, MMPs 1-7-9 genes in melasma fibroblasts.The alterations presented in keratinocytes, dermis and basal membrane zone suggest the melasma phenotype can result from alteration in entire epidermal melanin unit, not just hypertrophic melanocytes, the epidermal inflammatory pathways and p53 dependents do not show prominence, in addition to the possible role of the repair/ damage process identified at dermis and fibroblast senescence in the melasma pathogenesis.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Desenvolvimento de um método de análise digital para o teste do cometa corado pela prata

O teste do cometa é utilizado para estimativa de dano ao DNA nos protocolos de avaliação do risco toxicológico. É rápido, de baixo custo, de fácil realização, seguro e pode ser aplicado em diversos tecidos. Corantes fluorescentes são os mais empregados para o ensaio. É também descrita a utilização de sais de prata com vantagens operacionais, carecendo de sistemas automatizados validados para esta análise. Neste trabalho, desenvolveram-se dois algoritmos automatizados para a análise do cometa corado pela prata. Foram realizados ensaios do cometa para sete grupos com dois camundongos Balb/c machos cada, submetidos ao tratamento intraperitoneal com soro fisiológico (G1), e três doses crescentes de genotóxicos conhecidos: MNU (N-nitroso-N-metilurea) (G2 – 5 μg/g, G3 – 25 μg/g, G4 – 50 μg/g) e DEN (N-nitrosodietilamina) (G5 – 20 μg/g, G6 – 80 μg/g, G7 – 180 μg/g). As lâminas dos testes do cometa foram confeccionadas a partir do sangue total e coradas pela prata e SYBR Gold. As coradas pela prata foram analisados por três avaliadores e pelos algoritmos automatizados. Aqueles corados pela fluorescência foram analisados pelo software Comet IV®. Os avaliadores apresentaram alta correlação de suas estimativas. Os algoritmos se correlacionaram fortemente com a análise dos avaliadores, principalmente com os escores obtidos pela classificação visual. Houve alta concordância na avaliação da sua repetitividade. Os algoritmos apresentaram resultados semelhantes, não indicando superioridade entre si para a análise do teste. Todos os métodos avaliados se mostraram capazes de diferenciar as concentrações dos genotóxicos utilizados. Porém, os algoritmos desenvolvidos não apresentaram correlação com os resultados obtidos pelo sistema do teste do cometa corado pela fluorescência, sugerindo que os métodos de coloração discriminem diferentes estruturas...The comet assay is used to estimate DNA damage in the protocols for toxicological risk assessment. It's fast, inexpensive, easily performed, safe and can be applied in most tissues. Fluorescent dyes are frequently used for testing. Silver salts have been reported with some operational advantages; however automated systems for its analysis were not sufficiently validated for this staining. In this study, we have developed two algorithms for automated analysis of the comet assay silver stained. The assay was performed for seven groups of two (Balb/c) mice each, treated with intraperitoneal saline (G1) and three different genotoxic doses: MNU (N-nitroso-N-methylurea) (G2 - 5 μg/g, G3 - 25 μg/g, G4 - 50 μg/g) and DEN (N-nitrosodiethylamina) (G5 - 20 μg/g, G6 - 80 μg/g, G7 - 180 μg/g). The slides of the comet assay were made with total blood and were stained with silver and SYBR Gold. The silver stained slides were analyzed by three evaluators and the automated algorithms. Those stained by fluorescence were analyzed through software Comet IV®. Evaluators showed high correlation of their estimates. Both algorithms were correlated strongly with the evaluators' analysis mainly on the scores obtained by visual classification. Moreover, their agreement was high when assessed by repetitivity. The algorithms showed similar results, demonstrating no superiority to each other for the analysis of the test. All methods evaluated proved able of differentiating genotoxic concentrations used. However, the algorithms were not correlated with the results obtained by the automated system of comet assay fluorescence stained, suggesting that the staining methods linkage different genomic structures or with different affinities. The automated algorithms developed proved valid for the direct analysis of comet assay silver stained, allowing their use in genotoxicity researchCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Análise morfométrica do colágeno dérmico a partir da segmentação por conglomerados (clusters) de cor

Análise morfométrica do colágeno dérmico pode fornecer subsídio quantitativo para a pesquisa em dermatologia. Os autores demonstram uma técnica de análise de imagem digital que permite a identificação de estruturas microscópicas, a partir da segmentação por conglomerados (clusters), de cor aplicada à estimativa da intensidade e densidade das fibras colágenas da derme.Morphometric analysis of dermal collagen can provide quantitative support to dermatologic research. The authors of this article disclose a technique of digital image analysis which allows the identification of microscopic structures by color cluster segmentation regarding the estimate intensity and density of dermal collagen fibers

Desenvolvimento e validação de técnica quantitativa de análise de imagem para avaliação do teste do cometa corado pela prata

INTRODUÇÃO: O ensaio do cometa ou técnica da eletroforese de células isoladas é largamente empregado para avaliação de danos e reparo do DNA em células individuais. O material pode ser corado por técnicas de fluorescência ou por sal de prata. Este último apresenta vantagens técnicas, como o tipo de microscópio utilizado e a possibilidade de armazenamento das lâminas. A análise dos cometas pode ser feita de modo visual, porém há a desvantagem da subjetividade dos resultados, que pode ser minimizada por análise digital automatizada. OBJETIVOS: Desenvolvimento e validação de método de análise digital de cometas corados por sal de prata. MÉTODOS: Cinquenta cometas foram fotografados de maneira padronizada e impressos em papel. Além de medidas manualmente, essas imagens foram classificadas em cinco categorias por três avaliadores, antes e depois de pré-processadas automaticamente pelo software ImageJ 1.38x. As estimativas geradas pelos avaliadores foram comparadas quanto sua correlação e reprodutibilidade. em seguida, foram desenvolvidos algoritmos de análise digital das medidas, com base em filtros estatísticos de mediana e de mínimo. Os valores obtidos foram comparados com os estimados manual e visualmente após o pré-processamento. RESULTADOS: As medidas manuais das imagens pré-processadas apresentaram maior correlação intraclasse do que as imagens preliminares. Os parâmetros automatizados apresentaram alta correlação com as medidas manuais pré-processadas, sugerindo que este sistema aumenta a objetividade da análise, podendo ser utilizado na estimativa dos parâmetros dos cometas. CONCLUSÃO: A presente análise digital proposta para o teste do cometa corado pela prata mostrou-se factível e de melhor reprodutibilidade que a análise visual.BACKGROUND: Comet assay or single cell gel electrophoresis is a useful and widely applied technique for the assessment of DNA damage and repair in individual cells. Nuclei can be stained with fluorescence methods or silver salts. The latter has technical advantages such as the type of microscope used and the possibility of slide storage. Comet analysis may be performed visually, however, there is the disadvantage of subjective results, which can be minimized by automated digital analysis. OBJECTIVES: Development and validation of digital analysis method for silver stained comet assays. METHODS: Fifty comets were photographed in a standardized way and printed on paper. Before and after being automatically preprocessed by ImageJ 1.38x software, the images were manually measured and classified into five categories by three evaluators. Their estimates were compared as to their correlation and reproducibility. Afterwards, an algorithm for automated digital analysis of the comet measurements was developed based on statistical filters of median and minimum. These results were compared with those manually and visually estimated after preprocessing. RESULTS: Manual measurements of preprocessed images showed higher intraclass correlation than the original ones. Automated results had high correlation with the pre-processed manual measurements, suggesting that this system increases objectivity and can be used in the estimation of comet parameters. CONCLUSIONS: Digital analysis of silver stained comet assay proved to be feasible and better reproducible than the visual analysis

Evaluation epidermal p53 immunostaining by digital image analysis

Digital techniques have been developed and validated to assess semiquantitatively immunohistochemical nuclear staining. Currently visual classification is the standard for qualitative nuclear evaluation. Analysis of pixels that represents the immunohistochemical labeling can be more sensitive, reproducible and objective than visual grading. This study compared two semiquantitative techniques of digital image analysis with three techniques of visual analysis imaging to estimate the p53 nuclear immunostaining. Methods: Sixty-three sun-exposed forearm-skin biopsies were photographed and submitted to three visual analyses of images: the qualitative visual evaluation method (0 to 4 +), the percentage of labeled nuclei and HSCORE. Digital image analysis was performed using ImageJ 1.45p; the density of nuclei was scored per ephitelial area (DensNU) and the pixel density was established in marked suprabasal epithelium (DensPSB). Results: Statistical significance was found in: the agreement and correlation among the visual estimates of evaluators, correlation among the median visual score of the evaluators, the HSCORE and the percentage of marked nuclei with the DensNU and DensPSB estimates. DensNU was strongly correlated to the percentage of p53-marked nuclei in the epidermis, and DensPSB with the HSCORE. Conclusion: The parameters presented herein can be applied in routine analysis of immunohistochemical nuclear staining of epidermis. © 2012 John Wiley & Sons A/S