In recent years great interest in phototherapy as an effective method for treatment of skin diseases has been

observed. The biological effect of UV depends on the dose and the wavelength as well as patients’ sensitivity

to UV. Recently particular interest is more focused on narrow-band UVB (311-313 nm), which is considered safe

and effective treatment for a variety of skin diseases. In the article the immunomodulatory and

immunosuppressive mechanism of UVB 311 nm is described. The benefits and complications typical for this

method are presented

Antoszczyk, Grażyna

Obtułowicz, Aleksander

Advances in Dermatology and Allergology

Polish

Jagiellonian Univeristy Repository

Postępy Dermatologii i Alergologii XXVII; 2010/5426Adres do korespondencji: dr n. med. Aleksander Obtułowicz, Katedra i Klinika Dermatologii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiegow Krakowie, ul. Kopernika 19, 31-501 Kraków, tel. +48 12 424 74 00, e-mail: obtulowicz@poczta.fmTeoretyczne podstawy zastosowania promieniowaniawąskopasmowego UVB 311 nm w dermatologiiThe theoretical basis for application of NB-UVB radiation in dermatologyAleksander Obtułowicz, Grażyna Antoszczyk Katedra i Klinika Dermatologii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie,kierownik Katedry i Kliniki: prof. dr hab. n. med. Anna Wojas-PelcPost Dermatol Alergol 2010; XXVII, 5: 426–429Artykuł poglądowy/Review paperStreszczenieW ciągu ostatnich lat obserwuje się coraz większe zainteresowanie fototerapią jako metodą leczniczą różnych der-matoz. Biologiczne działanie promieniowania ultrafioletowego zależy od dawki, długości fali oraz od indywidualnejwrażliwości pacjenta na UV. Szczególną uwagę poświęca się ostatnio terapii z zastosowaniem promieni UVB 311 nmjako metodzie coraz bardziej dostępnej, a jednocześnie uważanej za bezpieczniejszą od PUVA (psoralen ultra-violet A).W pracy przedstawiono wielokierunkowe immunomodulująco-immunosupresyjne mechanizmy działania promie-niowania UVB 311 nm, omówiono również korzyści i powikłania związane z tą metodą fototerapii.Słowa kluczowe: UVB 311 nm, mechanizm działania, powikłania.AbstractIn recent years great interest in phototherapy as an effective method for treatment of skin diseases has beenobserved. The biological effect of UV depends on the dose and the wavelength as well as patients’ sensitivityto UV. Recently particular interest is more focused on narrow-band UVB (311-313 nm), which is considered safeand effective treatment for a variety of skin diseases. In the article the immunomodulatory andimmunosuppressive mechanism of UVB 311 nm is described. The benefits and complications typical for thismethod are presented. Key words: UVB 311 nm, biological effect, side effects.Znany od tysięcy lat korzystny efekt działania pro-mieniowania ultrafioletowego (UV) na wybrane chorobydermatologiczne zaowocował wprowadzeniem w 1923 r.lamp kwarcowych, a następnie lampy fluorescencyjnejoraz wysokociśnieniowych lamp rtęciowych z dodatkiemhalogenowych połączeń metali jako sztucznych źródełpromieniowania ultrafioletowego [1]. Aktualnie dostępnesą lampy emitujące wybrane części spektrum UV, w zależ-ności od dodatków metali.Coraz liczniejsze badania i obserwacje klinicznepozwoliły na wprowadzenie do lecznictwa dermatolo-gicznego urządzeń emitujących następujące zakresy dłu-gości fal:• szerokopasmowy UVB (280–320 nm) (broad band UVB– BB-UVB),• selektywna fototerapia UVB z kilkoma szczytami natę-żenia (305 nm i 325 nm) (SUP),• wąskopasmowy UVB (311 nm) (narrow band UVB – NB--UVB),• UVA (320–400 nm) w połączeniu z psoralenem (5-metoksypsoralenem lub 8-metoksypsoralenem) poda-wanym doustnie lub zewnętrznie jako roztwór do kąpieli(psoralen ultra-violet A – PUVA),• UVA1 (340–400 nm) [1, 2].Efekty terapeutyczne zależą m.in. od emitowanychdługości fali. Głębokość penetracji w skórze wzrasta z dłu-gością promieniowania [2]. Do warstw siateczkowej i bro-dawkowatej skóry właściwej przenika ponad 50% UVA,natomiast promieniowanie UVB jest w 90% zatrzymy-wane przez warstwę rogową naskórka [3, 4].Postępy Dermatologii i Alergologii XXVII; 2010/5 427Pomimo że korzystny wpływ UV na skórę znany jestw wielu dermatozach, mechanizm działania UV jest zło-żony i nadal nie do końca poznany. Coraz więcej wynikówobserwacji podkreśla jego działanie immunosupresyjne;wiele dermatoz reaguje na działanie promieniami UV rów-nie dobrze jak na miejscowe czy ogólne leczenie immuno -supresyjne [5].Wprowadzenie pod koniec lat 80. wąskopasmowegopromieniowania UV (NB-UVB 311 nm) stworzyło nowemożliwości w lecznictwie dermatologicznym. Wraz ze zdo-bywanym doświadczeniem zaczęto uznawać napromie-nianie falami o długości 311 nm za alternatywną metodęterapeutyczną do wcześniej stosowanego szerokopa-smowego UVB czy kojarzonego z psolarenami UVA. Próby porównywania działania promieniowania NB--UVB z szerokopasmowym UVB wykazały szereg istotnychróżnic na korzyść promieniowania wąskopasmowego [6].Promieniowanie NB-UVB penetruje głębiej w obrębskóry niż BB-UBV [7], co jest podstawą jego zastosowa-nia w leczeniu dermatoz toczących się w głębszych war-stwach skóry [2]. W związku z ograniczeniem długości falipromieniowanie NB-UVB charakteryzuje się większymprofilem bezpieczeństwa, co objawia się m.in. mniejszązdolnością do wywoływania reakcji rumieniowych orazograniczeniem skłonności do oparzeń skóry. Wykazanorównież, że skutkiem promieniowania NB-UVB w porów-naniu z BB-UBV jest bardziej nasilona apotoza limfocy-tów T w skórze i naskórku oraz większe osłabienie zarów-no aktywności, jak i zdolności komórek Langerhansanaskórka do prezentacji antygenu [8]. Udowodniono, żepromieniowanie to charakteryzuje się mniejszą karcyno-gennością w porównaniu z BB-UBV, gdyż emitowana dłu-gość fali 311 nm jest słabiej absorbowana przez DNAkomórek [7–10]. Praktycznie od czasu wprowadzenia dolecznictwa palników emitujących wąski zakres promie-niowania UVB 311 nm nie stosuje się w dermatologii lampemitujących cały zakres promieniowania UVB [11]. Promieniowanie NB-UVB charakteryzuje się dużymprofilem bezpieczeństwa i dobrą tolerancją, a poprzezhamowanie apoptozy uodparnia keratynocyty na karcy-nogenne działania UV, co dodatkowo zwiększa jego bez-pieczeństwo [12]. Obecnie promieniowanie NB-UVB 311 nm jest uważane za bezpieczniejsze niż UVA, co wyni-ka m.in. ze stosowanych dawek promieniowania. Ta meto-da terapii nie wymaga stosowania leków światłouczula-jących i jest chętniej stosowana u dzieci czy kobiet w ciążyoraz jest bardziej akceptowana przez chorych [13].Wyniki badań ostatnich lat wykazujące wielokierun-kowe działanie NB-UVB na skórę rozszerzyły znaczniewskazania do tej formy fototerapii. Niewątpliwie sku-teczność promieniowania UVB jest wynikiem jego wpły-wu zarówno na proliferację komórek, jak i funkcjonowa-nie układu odpornościowego.Omawiając możliwości terapeutyczne promieniowa-nia NB-UVB w wielu dermatozach, należy podkreślićprzede wszystkim jego działanie na proliferację komórekskóry, uwalnianie cytokin czy wywoływanie swoistej, alenie uogólnionej immunosupresji [5]. Ta swoistość działa-nia NB-UVB związana jest z wpływem promieniowaniana regulatorowe limfocyty T (LTr) należące do podtypuCD4+CD25+. Limfocyty te wytwarzane są z limfocytówdziewiczych w mikrośrodowisku IL-10 [5, 14–16].Podstawowym efektem ekspozycji skóry na promie-niowanie NB-UVB jest działanie immunosupresyjne zwią-zane zarówno ze zmniejszeniem liczby komórek Langer-hansa, jak również ich zdolności do prezentacji antygenu.W skórze naświetlanej promieniami UV dochodzi do uwal-niania cytokin o wielokierunkowym działaniu. Wydziela-nie cytokin prozapalnych, takich jak: IL-1, IL-6, IL-8, TNF-α, odpowiada za powstawanie miejscowej bądźuogólnionej reakcji oparzeniowej. Jednocześnie stymulo-wane UV keratynocyty, wydzielając m.in. α-MSH, zwrot-nie hamują wydzielanie silnie prozapalnych cytokin: IL-1,IL-2, IL-5, IL-6 [2, 5].W codziennej praktyce większość chorych naświetla-nych wzrastającymi dawkami UVB zgłasza wzmożonąwrażliwość skóry czy przejściowy rumień, ustępujący wrazz liczbą naświetlań i brązowieniem skóry [16–18].Uwalnianie cytokin immunosupresyjnych wydaje sięistotnym elementem warunkującym korzystny efekt tera-peutyczny promieniowania UV na skórę. Wzrost produk-cji prostaglandyny E2 przez keratynocyty i komórki Lan-gerhansa prowadzi do zatrzymania procesu prezentacjiantygenu i hamuje aktywację limfocytów Th1. W skórzenaświetlanej indukowana jest synteza IL-10, która poprzezzahamowanie produkcji IFN-γ przez limfocyty Th1 wyka-zuje silne działanie przeciwzapalne [19–21].Podczas terapii NB-UVB obserwuje się redukcję licz-by komórek typu LT (Th1) z obniżeniem aktywności pro-zapalnych cytokin: IL-12, IFN-γ, IL-8 [22]. Jednocześniezwiększa się stosunek limfocytów Th2 do Th1, co jest kon-sekwencją modulującego wpływu NB-UVB na odpowiedźimmunologiczną [23].Działanie immunomodulujące promieniowania UVBjest wieloetapowe. Oprócz opisanego zmniejszenia aktyw-ności LT (Th1), promieniowanie to zakłóca przekazywaniesygnału przez cytokiny immunomodulujące, takie jak: IFN-γ czy IL-2, na drodze hamowania fosforylacji białkasygnałowego STAT1 i STAT5, odgrywających kluczową rolęw transdukcji sygnału cytokinowego [5, 24].Pod wpływem promieniowania UVB zwiększa się syn-teza naskórkowej witaminy D, która powstrzymuje proli-ferację limfocytów T, hamując ekspresję cząstek MHC kla-sy II na komórkach prezentujących antygen i aktywnośćkomórek Langerhansa [2, 25–27].Przewlekła ekspozycja na NB-UVB stopniowo zmniej-sza ekspresję antygenu CLA (cutaneous lymphocyteasso-ciated antygen), redukując jednocześnie ekspresję nie-swoistych tkankowo integryn na limfocytach T [28].Wykazano również, że NB-UVB wywiera silne działa-nie immunomodulujące poprzez zdolność do izomeryza-cji kwasu urokainowego z formy trans do cis. Działanie toTeoretyczne podstawy zastosowania promieniowania wąskopasmowego UVB 311 nm w dermatologiiPostępy Dermatologii i Alergologii XXVII; 2010/5428oparte jest na wywoływaniu supresji odpowiedzi immu-nologicznej w nadwrażliwości komórkowej oraz na hamo-waniu zdolności prezentacji antygenu przez komórki Lan-gerhansa [8, 29–31].Spośród licznych znanych mechanizmów działaniapromieniowania NB-UVB na skórę zwraca uwagę induk-cja apoptozy komórek [8]. Jest ona wielokierunkowa i nie-selektywna, to znaczy, nie jest swoista dla keratynocytówi dotyczy różnych komórek, w tym limfocytów T czy makro-fagów [8]. Promieniowanie NB-UVB na drodze pośredniejpoprzez dimery cyklobutanowe i fotoprodukty indukujeuszkodzenie DNA naświetlanych komórek [5, 9].W napromienianej NB-UVB skórze obserwuje się wię k -szą ekspresję receptorów śmierci komórek (receptor CD95,receptor dla TNF czy receptor TRIAL), ligandów dla nich,jak i aktywnych form tlenu, czego skutkiem jest indukcjaśmierci komórek [1, 5, 9, 32].Na podstawie wyników badań immunohistochemicz-nych w skórze eksponowanej na promieniowanie UVBzaobserwowano pobudzanie metaloproteinaz z jedno-czesnym hamowaniem ich inhibitorów. Efektem tego dzia-łania było zmniejszenie liczby włókien kolagenowych, costało się podstawą prób zastosowania promieniowaniaNB-UVB w wybranych chorobach tkanki łącznej [5].Coraz lepiej udokumentowane wielokierunkoweimmunosupresyjno-immunomodulujące działanie UVBna skórę znajduje odbicie w coraz szerszym panelu wska-zań do naświetlań UVB. Próby empiryczne i codzienneobserwacje potwierdzają korzystne efekty terapeutycznefototerapii NB-UVB w licznych dermatozach, począwszyod chorób alergicznych, poprzez autoimmunologiczne,kończąc na chorobach z nadwrażliwością na światło[18, 33–36].Piśmiennictwo1. Braun-Falco O, Plewig G, Wolff HH, Burgdorf WHC.Dermatology. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2000. 2. Bowszyc-Dmochowska M. Fototerapia w dermatologii. PrzewLek 2006; 7: 85-91.3. Woźniacka A, Lesiak A, Sysa-Jędrzejowska A. Mechanizmdziałania terapeutycznego promieniowania ultrafioletowegona skórę. Przegl Dermatol 2002; 4: 303-7.4. Rougier A. Czy promieniowanie UVA jest niebezpieczne?Postępy Dermatologii 1999; XVI: 351-7.5. Weichenthal M, Schwarz T. Fototerapia. Jak działają promienieUV. Ars Medica Aesthetica 2006; 1: 31-9.6. Khalaf AT. Narrow-band ultraviolet B and conventional UVBphototherapy in psoriasis: a randomized controlled trial. AmJ App Science 2008; 8: 905-8.7. Lebwohl M, Christophers E, Langley R, et al. An international,randomized, double-blind, placebo-controlled phrase 3 trialof intramuscular alefacept in patients with chronic plaquepsoriasis. Arch Dermatol 2003; 139: 719-27.8. Ozawa M, Ferenczi K, Kikuchi T, et al. 312-nanometerultraviolet B light (narrow-band UVB) induces apoptosis of Tcells within psoriatic lesions. J Exp Med 1999; 189: 711-8.9. Tzung TY, Runger TM. Assessment of DNA damage inducedby brondband and NB-UVB in cultured lymphoblasts andkeratinocytes using the comet assay. Photochem Photobiol1998; 67: 647-50.10. Man I, Crombie IK, Dawe RS, et al.The photocarcinogenic riskof narrowband UVB (TL-01) phototherapy:early follow-updata. Br J Dermatol 2005; 152: 755-7.11. Walters IB, Burack LH, Coven TR, et al. Suberythemogenic NB-UVBis markedly more effective than conventional UVB intreatment of psoriasis vulgaris. J Am Acad Dermatol 1999; 40:893-900.12. Decraene D, Smaers K, Maes D, et al. A low UVB dose, withthe potential to trigger a protective p53-dependent geneprogram, increases the resilience of keratinocytes againstfuture UVB insults. J Invest Dermatol 2005; 125: 1026-31.13. British Photodermatology Gropu. An appraisal of narrowband(TL-10) UVB phototherapy. British Photodermatology GroupWorkshop Report (April 1996). Br J Dermatol 1997; 137: 327-30.14. Norval M, McLonne P, Lesiak A, et al. The effect of chronicultraviolet radiation on the human immune system.Photochem Photobiol 2008; 84: 19-28.15. Schwarz T. 25 years of UV-induced immunosuppressionmediated by T cells-from disregarded T suppressor cells tohighly respected regulatory T cells. Photochem Photobiol2008; 84: 10-8.16. Sezer E, Etikan I. Porównanie skuteczności miejscowejwąskozakresowej fototerapii UVB i miejscowej PUVAw leczeniu przewlekłego wyprysku dłoni. Dermatologica 2007;6: 35-40.17. Waterston K, Naysmith L, Rees JL. Physiological variation inthe erythemal response to ultraviolet radiation andphotoadaptation. J Invest Dermatol 2004; 123: 958-64.18. Grewe M, Gyufko K, Krutmann J. Interleukin-10 production bycultured human keratinocytes: regulation by ultrafiolet B andultrafiolet A1 radiation. J Invest Dermatol 1995; 104: 3-6.19. Dadej I, Wołowiec J. Rola UVA w patologii skóry. Post DermatolAlergol 2003; 3: 170-5.20. Luger TA, Schwarz T. Effects of UV-light cytokines andneuroendocrine hormones. In: Photoimmunology. Elmets C,Krutmann I. Backwell, London 1995; 55-76.21. Urbanski A, Schwarz T, Neuner P, et al. Ultraviolet light inducesincreased circulating interleukin 6 in humans. Invest Dermatol1990; 6: 808-11.22. Walters IB, Ozawa M, Cardinale I, et al. Narrowband [312 nm]UV-B suppresses interferon gamma and interleukin 12 andincreases Il 4 transcripts: differential regulation of cytokinesat the single-cell level. Arch Dermatol 2003; 139: 155-61.23. Ullirich SE. The role of epidermal cytokines in generation ofcutaneous immune reactions and ultraviolet radiation-induced immune suppresion. Photochem Photobiol 1995; 62:389-401.24. Aragane Y, Kulms D, Metze D, et al. Ultraviolet light inducesapoptosis via direct activation of CD95/Fas /Apo-1/indeoen-dently of its ligand CD95L. J Cell Biol 1998; 140: 171-82.25. Akaraphanth R, Kittipavara Y, Voravutinon N, et al. Efficacyof a far erythemogenic dose of narrow-band ultraviolet Bphototherapy in chronic plaque-type psoriasis. J Dermatol2010; 37: 140-5.26. Vähävihu K, Ylianttila L, Kautiainen H. Narrowband ultravioletB course improves vitamin D balance in women in winter. BrJ Dermatol 2010; 162: 848-53.27. Vähävihu K, Ala-Houhala M, Peric M, et al. Narrowbandultraviolet B treatment improves vitamin D balance and altersantimicrobial peptide expression in skin lesions of psoriasisand atopic dermatitis. Br J Dermatol 2010; 163: 321-8.Aleksander Obtułowicz, Grażyna Antoszczyk Postępy Dermatologii i Alergologii XXVII; 2010/5 42928. Sigmundsdottir H, Gudjohnsson JE, Valdimarsson H. Theeffects of ultraviolet B treatment on the expression ofadhesion molecules by circulating T lymphocytes in psoriasis.Br J Dermatol 2003; 148: 996-1000.29. Epstein IH. UVL-induced stimulation of DNA synthesis inhairless mouse epidermis. J Invest Dermatol 1968; 52: 445.30. Beissert S, Mohammad T, Torri H, et al. Regulation of tumorantigen presentation by urocanic acid. J Immunol 1997; 159:92-6.31. Narbutt J. Fototerapia w leczeniu atopowego zapalenia skóry.Terapia Alergologia 2008; 4: 104-8.32. Kulms D, Zeise E, Poppelmann B, et al. DNA damage deathreceptor activation and reactive oxygen species contributeto ultraviolet radiation- induced apoptosis in an essentialand independent way. Oncogene 2002; 21: 5844-51.33. Roelandts R. Fototerapia fotodermatoz. Dermatologia 2003;3: 20-3.34. Ibbotson SH, Bilsland D, Cox NH, et al. An update andquidance on narrowband ultraviolet B phototherapy, a Britishphotodermatology group workshop report. Br J Dermatol2004; 151: 283-97.35. Gambichler T. Management of atopic dermatitis using photo(chemo) therapy. Arch Dermatol Res 2009; 3: 197-203.36. Welsh O, Herz-Ruelas ME, Gómez M, et al. Therapeuticevaluation of UVB-targeted phototherapy in vitiligo thataffects less than 10% of the body surface area. Int J Dermatol2009; 5: 529-34.Teoretyczne podstawy zastosowania promieniowania wąskopasmowego UVB 311 nm w dermatologii

The theoretical basis for application of NB-UVB radiation in dermatology

https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/bitstream/handle/item/157006/obtulowicz_antoszczyk_teoretyczne_podstawy_zastosowania_promieniowania_waskopasmowego_2010.pdf?sequence=1&isAllowed=y

The theoretical basis for application of NB-UVB radiation in dermatology

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Jagiellonian Univeristy Repository