Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1058210.32607/20758251-2013-5-4-110-117Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleThree-Dimensional Model of Mouse Epidermis for Experimental Studies of PsoriasisТрехмерная модель мышиного эпидермиса для лабораторных исследований псориазаSobolevaA. G.СоболеваA. Г.
Russian Federation
mesentsev@vigg.ruSobolevV. V.СоболевВ. В.
Russian Federation
mesentsev@vigg.ruBruskinS. A.БрускинС. A.
Russian Federation
mesentsev@vigg.ruMezentsevA. V.МезенцевA. В.
Russian Federation
mesentsev@vigg.ruFederal Non-profit Research Institute of Russian Academy of Sciences, N.I. Vavilov Institute of General GeneticsИнститут общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН1512201354VOL 5, NO4 (2013)ТОМ 5, №4 (2013)11011717012020Copyright ©; 2013, Soboleva A.G., Sobolev V.V., Bruskin S.A., Mezentsev A.V.Copyright ©; 2013, Соболева A.Г., Соболев В.В., Брускин С.A., Мезенцев A.В.2013Soboleva A.G., Sobolev V.V., Bruskin S.A., Mezentsev A.V.Соболева A.Г., Соболев В.В., Брускин С.A., Мезенцев A.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10582

Three-dimensional models of skin and epidermis imitate the structure of real tissues and provide accurate information about certain skin conditions, such as psoriasis. A three-dimensional model of mouse epidermis was generated from the epidermal keratinocytes of newborn mice and treated with cytokines. The aim of this study was to evaluate this model as an experimental model of psoriasis and to assess the changes occurring in its structure and gene expression after the exposure to proinflammatory cytokines. Treatment of the three-dimensional model with either interleukin 17 or a combination of tumor necrosis factor and interferon γ was shown to produce morphological changes, which were similar to acanthosis in psoriatic skin. The observed changes in gene expression of metalloproteinases and certain psoriasis biomarkers, such as mki67, krt16 and fosl1, were similar to the changes in patients’ skin. Notably, changes caused by interleukin 17 were less evident than those caused by the combination of interferon γ and tumor necrosis factor. On the contrary, HaCaT cells exhibited no significant changes in the expression of fosl1 and had decreased levels of mki67 after being treated with a combination of TNF and IFNG. Moreover, treatment with IL17 had no significant effect on krt16 and mki67 expression and even reduced the fosl1 levels. The findings suggest that artificially generated three-dimensional models of murine skin can be used to study psoriasis.

Трехмерные модели кожи и эпидермиса позволяют получать достоверную информацию о таких заболеваниях, как псориаз, поскольку они точно имитируют структуру кожи. Из кератиноцитов новорожденных мышат нами получена трехмерная модель эпидермиса, которую обработали цитокинами. В представленной работе оценена пригодность этой трехмерной модели для изучения псориаза, описаны изменения в ее структуре и экспрессии генов после обработки провоспалительными цитокинами. Показано, что обработка трехмерной модели интерлейкином 17 или комбинацией фактора некроза опухолей и интерферона γ приводит к изменениям структуры, сходным с проявлениями акантоза при псориазе. Наблюдаемые изменения в экспрессии генов металлопротеиназ и других биомаркеров псориаза (mki67, krt16 и fosl1) были сходны с изменениями в пораженной коже больных. Обработка модели интерфероном γ и фактором некроза опухолей приводит к более выраженным изменениям экспрессии генов, чем обработка интерлейкином 17. Напротив, обработка клеток HaCaT фактором некроза опухолей и интерфероном γ не влияла существенно на экспрессию fosl1, но снижала экспрессию mki67, интерлейкин 17 практически не влиял на экспрессию krt16 и mki67, но снижал экспрессию fosl1. Результаты исследования подтверждают возможность использования трехмерной модели эпидермиса мыши для изучения псориаза.

acanthosiscell culturingpsoriasiscornificationqPCRthree-dimensional modelingакантозколичественная ПЦРкорнификациякультивирование клетокпсориазтрехмерное моделированиеThis work was supported by the Ministry of Science and Education of the Russian Federation (grant No. 16.512.11.2049), the federal program “From Fundamental Science to Medicine” and the special program “Scientific and Pedagogical Potential of Innovative Russia” (grant No. P1309).Работа поддержана Министерством науки и образования Российской Федерации (грант № 16.512.11.2049), федеральной программой «От фундаментальной науки к медицине» и специальной программой «Научный и педагогический потенциал инновационной России» (грант № P1309).[1] Kolbe L., Mann T., Gerwat W., Batzer J., Ahlheit S., Scherner C., Wenck H., Stab F. // J. Eur. Acad. Dermatol. Venerol. 2013, V.27, S1, P.19-23[2] Vasil’ev A.V., Vorotelyak E.A., Kisilev I.V., Terskikh V.V. // Vestn. Ross. akad. med. nauk (Annals of the Russian Academy of Medical Sciences). 2008, №2, P.45-53[3] Mel’tsova A.Zh., Gritsenko V.V., Orlovskiy P.I., Tomson V.V., Sabel’nikov V.V., Shulepova E.K., Prokopets A.I., Pinaev G.P., Blinova M.I., Iudintseva N.M. // Vestn. Khir. Im. I. I. Grek. 2007, V.166, №1, P.72-77[4] Kandarova H., Liebsch M., Genschow E., Gerner I., Traue D., Slawik B., Spielmann H. // Altex. 2004, V.21, №3, P.107-114[5] Mun G.C., Aardema M.J., Hu T., Barnett B., Kaluzhny Y., Klausner M., Karetsky V., Dahl E.L., Curren R.D. // Mutat. Res. 2009, V.673, №2, P.92-99[6] Johnson-Huang L.M., Lowes M.A., Krueger J.G. // Dis. Model Mech. 2012, V.5, №4, P.423-433[7] Tjabringa G., Bergers M., van Rens D., de Boer R., Lamme E., Schalkwijk J. // Am. J. Pathol. 2008, V.173, №3, P.815-823[8] Chomczynski P., Mackey K. // BioTechniques 1995, V.19, №6, P.942-945[9] Starodubtseva N.L., Sobolev V.V., Soboleva A.G., Nikolaev A.A., Bruskin S.A. // Genetika. 2011, V.47, №9, P.1117-1123[10] Starodubtseva N.L., Minnibaev M.T., Soboleva A.G., Korsunskaya I.M., Krivoshchapov L.G., Elkin A.M., Iakovenko G.T., Piruzyan A.L., Bruskin S.A., Sobolev V.V. // Sovremennye problemy dermatovenerologii, immunologii i vrachebnoy kosmetologii (Modern problems of dermatovenereology, immunology, and clinical cosmetology). 2011, V.2, №15, P.38-41[11] Smirnov S.V., Kiselev I.V., Vasil’ev A.V., Terskikh V.V. // Khirurgiia (Mosk). 2003, №12, P.58-62[12] Panarin E.F., Nud’ga P.A., Petrova V.A., Bochek A.M., Goffman I.V., Baklagina Yu.G., Saprykina N.N., Blinova M.I., Yudintseva N.M., Spichkina O.G. // Cellular transplantology and tissue engineering. 2010, V.5, №1, P.65-73[13] Shved Yu.A., Kukhareva L.V., Zorin I.M., Solov’ev A.Iu., Blinova M.I., Bilibin A.Iu., Pinaev G.P. // Tsitologiia. 2006, V.48, №2, P.161-168[14] Shved Yu.A., Zorin I.M., Pinaev G.P., Bilibin A.Iu. // Fisiko-khimia polimerov: sintez, svoystva i primenenie (Physical chemistry of polymers: synthesis, properties and applications). 2009, №15, P.175-179[15] Linde N., Gutschalk C.M., Hoffmann C., Yilmaz D., Mueller M.M. // PloS One. 2012, V.7, №7, P.e40058[16] Souto L.R., Vassallo J., Rehder J., Pinto G.A., Puzzi M.B. // Sao Paulo Med. J. 2009, V.127, №1, P.28-33[17] Uchino T., Takezawa T., Ikarashi Y. // Toxicol. in vitro. 2009, V.23, №2, P.333-337[18] Nakajima K., Kanda T., Takaishi M., Shiga T., Miyoshi K., Nakajima H., Kamijima R., Tarutani M., Benson J.M., Elloso M.M. // J. Immunol. 2011, V.186, №7, P.4481-4489[19] Schonthaler H.B., Huggenberger R., Wculek S.K., Detmar M., Wagner E.F. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009, V.106, №50, P.21264-21269[20] Liang Y. // Patholog. Res. Int. 2011, №936794[21] Wang Z., Sokolovska A., Seymour R., Sundberg J.P., Hogenesch H. // PloS One. 2012, V.7, №2, P.e31809[22] van der Fits L., Mourits S., Voerman J.S., Kant M., Boon L., Laman J.D., Cornelissen F., Mus A.M., Florencia E., Prens E.P. // J. Immunol. 2009, V.182, №9, P.5836-5845[23] Fransson J., Hammar H. // Arch. Dermatol. Res. 1992, V.284, №6, P.343-348[24] Rikimaru K., Moles J.P., Watt F.M. // Exp. Dermatol. 1997, V.6, №5, P.214-221[25] Iizuka H., Takahashi H., Honma M., Ishida-Yamamoto A. // J. Dermatol. 2004, V.31, №4, P.271-276[26] Serov D.N., Sobolev V.V., Potekaev N.N., Piruzian E.S., Korsunskaya I.M., Abdeeva I.A., Soboleva A.G., Zolotarenko A.D., Minnibaev M.T. // Klinicheskaia dermatologia i venerologia (Clinical dermatology and venereology). 2010, №4, P.4-9[27] Balbin M., Fueyo A., Knauper V., Lopez J. M., Alvarez J., Sanchez L.M., Quesada V., Bordallo J., Murphy G., Lopez-Otin C. // J. Biol. Chem. 2001, V.276, №13, P.10253-10262[28] Hyc A., Osiecka-Iwan A., Niderla-Bielinska J., Moskalewski S. // Int. J. Mol. Med. 2011, V.27, №1, P.127-137[29] Huang Y.C., Wang T.W., Sun J.S., Lin F.H. // Artif. Organs. 2006, V.30, №3, P.150-159[30] Li Z., Rana T.M. // Nat. Commun. 2012, V.3, P.1085[31] Yano S., Banno T., Walsh R., Blumenberg M. // J. Cell. Physiol. 2008, V.214, №1, P.1-13[32] Gazel A., Rosdy M., Bertino B., Tornier C., Sahuc F., Blumenberg M. // J. Invest. Dermatol. 2006, V.126, №12, P.2647-2657