Лазерная флуоресцентная спектроскопия и оптическая тканевая оксиметрия в диагностике фиброза кожи

В современной медицинской практике нет эффективных мер борьбы с фиброзом. Одна из причин – поздняя диагностика, связанная с отсутствием доступных клинических биомаркеров и эффективных методов неинвазивного обнаружения этого процесса. Фиброзирующие заболевания кожи характеризуются фиброзом дермы, подлежащих тканей и представлены широким спектром нозологий. Наибольший интерес для изучения представляют склеродермия и рубцы кожи. На экспериментальной модели методами лазерной флуоресцентной спектроскопии и оптической тканевой оксиметрии изучены изменения кожи в рамках развития блеомицин-индуцированного фиброза. Выявлен достоверный рост показателей эндогенной флуоресценции порфиринов на 7 и на 21 сут, вызванный воспалением и гипоксией. Зафиксированы повышение интенсивности эндогенной флуоресценции коллагена и снижение показателей удельного потребления кислорода на 21 сут исследования, связанные с избыточным накоплением межклеточного матрикса. Синхронные измерения флуоресценции коллагена и удельного потребления кислорода позволили провести корреляцию с фазами фиброгенного ответа, описанного морфологически. Полученные результаты позволяют судить о выраженности воспаления и гипоксии в процессе развития фиброза. Объективный и количественный характер регистрируемых параметров дает возможность разработки критериев для диагностики фаз развития фиброза.

1. Wynn T.A., Ramalingam T.R. Mechanisms of fibrosis: therapeutic translation for fibrotic disease //Nature medicine. – 2012. – Vol. 18. – №. 7. – P. 1028–1040.

2. Wynn T.A. Integrating mechanisms of pulmonary fibrosis // Journal of Experimental Medicine. – 2011. – Vol. 208. – No. 7. – P. 1339–1350.

3. Струков А.И., Серов В.В. Патологическая анатомия. 6-е изд. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. – С. 254–255.

4. Rockey D.C., Bell P.D., Hill J.A. Fibrosis–a common pathway to organ injury and failure //New England Journal of Medicine. – 2015. – Vol. 372. – No. 12. – P. 1138–1149.

5. Andrews J.P., Marttala J., Macarak E., et al. Keloids: The paradigm of skin fibrosis–Pathomechanisms and treatment //Matrix Biology. – 2016. – Vol. 51. – P. 37–46.

6. Bijlard E., Kouwenberg C.A., Timman R., et al. Burden of keloid disease: A cross-sectional health-related quality of life assessment //Acta dermato-venereologica. – 2017. – Vol. 97, No. 2. – P. 225–229.

7. Bock O., Schmid-Ott G., Malewski P., Mrowietz U. Quality of life of patients with keloid and hypertrophic scarring //Archives of dermatological research. – 2006. – Vol. 297, No. 10. – P. 433.

8. Muangchan C., Harding S., Khimdas S., et al. Association of C‐ reactive protein with high disease activity in systemic sclerosis: Results from the Canadian Scleroderma Research Group // Arthritis Care Res (Hoboken). – 2012. – Vol. 64, No. 9. – P. 1405–1414.

9. Habiel D.M., Hogaboam C. Heterogeneity in fibroblast proliferation and survival in idiopathic pulmonary fibrosis // Frontiers in pharmacology. – 2014. – Vol. 5, No. 2. – P. 1–6.

10. Wang W., Qu M., Xu L., et al. Sorafenib exerts an anti-keloid activity by antagonizing TGF-β/Smad and MAPK/ERK signaling pathways // J Mol Med (Berl). – 2016. – Vol. 94, No. 10. – P. 1181–1194.

11. Driskell R.R., Lichtenberger B.M., Hoste E., et al. Distinct fibroblast lineages determine dermal architecture in skin development and repair // Nature. – 2013. – Vol. 504. – P. 277–281.

12. Manresa M.C., Godson C., Taylor C.T. Hypoxia-sensitive pathways in inflammation-driven fibrosis // American Journal of PhysiologyRegulatory, Integrative and Comparative Physiology. – 2014. – Vol. 307, No. 12. – P. R1369-R1380.

13. Iredale J.P. Models of liver fibrosis: exploring the dynamic nature of inflammation and repair in a solid organ //The Journal of clinical investigation. – 2007. – Vol. 117, No. 3. – P. 539–548.

14. Lokmic Z., Musyoka J., Hewitson T.D., Darby I.A. Hypoxia and hypoxia signaling in tissue repair and fibrosis // Int Rev Cell Mol Biol. – 2012. – Vol. 296. – P. 139–185.

15. Гуллер А.Е., Шехтер А.Б. Клинический тип и гистологическая структура кожных рубцов как прогностические факторы исхода лечения // Анналы пластической, реконструктивной и эстетической хирургии. – 2007. – №. 4. – С. 19–31.

16. Monstrey S., Hoeksema H., Verbelen J., et al. Assessment of burn depth and burn wound healing potential // Burns. – 2008. – Vol. 34, No. 6. – P. 761–769.

17. Mustoe T.A., Cooter R.D., Gold M.H., et al. International Advisory Panel on Scar Management. International clinical recommendations on scar management // Plast Reconstr Surg. – 2002. – Vol. 110, No. 2. – P. 560–571.

18. Kang T., Abignano G., Lettieri G., et al. Skin imaging in systemic sclerosis // Eur J Rheumatol. – 2014. – Vol. 1, No. 3. – P. 111–116.

19. Smirnova O.D., Rogatkin D.A., Litvinova K.S. Collagen as in vivo quantitative fluorescent biomarkers of abnormal tissue changes // Journal of Innovative Optical Health Sciences. – 2012. – Vol. 5, No. 2. – P. 1250010.

20. Franco W., Gutierrez-Herrera E., Kollias N., Doukas A. Review of applications of fluorescence excitation spectroscopy to dermatology // Br J Dermatol. – 2016. – Vol. 174, No. 3. – P. 499–50 4 .

21. Avouac J. Mouse model of experimental dermal fibrosis: the bleomycin-induced dermal fibrosis // Methods Mol Biol. – 2014. – Vol. 1142. – P. 91–8.

22. Li Y., Zhang J., Zhang W., et al. MicroRNA-192 regulates hypertrophic scar fibrosis by targeting SIP1 // J Mol Histol. – 2017. – Vol. 48, No. 5–6. – P. 357–366.

23. Rogatkin D.A., Lapaeva L.G., Petrinskaya E.N., et al. Multifunctional laser noninvasive spectroscopic system for medical diagnostics and metrological provisions for that // Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. – 2009. DOI: 10.1117/12.831602

24. Rogatkin D., Shumskiy V., Tereshenko S., Polyakov P. Laser-based non-invasive spectrophotometry – An overview of possible medical applications // Photon Lasers Med. – 2013. – Vol. 2, No. 3. – P. 225–240.

25. Ho Y.Y., Lagares D., Tager A.M., Kapoor M. Fibrosis–a lethal component of systemic sclerosis // Nat Rev Rheumatol. – 2014. – Vol. 10, No. 7. – P. 390–402.

26. Petritskaya E.N., Kulikov D.A., Rogatkin D.A., et al. Use of fluorescence spectroscopy for diagnosis of hypoxia and inflammatory processes in tissue // Journal of Optical Technology. – 2015. – Vol. 82, No. 12. – P. 810–814.

27. Van Hal T.W., van Bon L., Radstake T.A system out of breath: how hypoxia possibly contributes to the pathogenesis of systemic sclerosis // International Journal of Rheumatology. – 2011. – Vol. 2011. – P. 824-972

28. Darby I.A., Hewitson T.D. Hypoxia in tissue repair and fibrosis // Cell and tissue research. – 2016. – Vol. 365, No. 3. – P. 553–562.

29. Issa R., Zhou X., Constandinou C.M., et al. Spontaneous recovery from micronodular cirrhosis: evidence for incomplete resolution associated with matrix cross-linking // Gastroenterology. – 2004. – Vol. 126, No. 7. – P. 1795–1808.

30. Iredale J.P. Models of liver fibrosis: exploring the dynamic nature of inflammation and repair in a solid organ // Journal of clinical investigation. – 2007. – Vol. 117, No. 3. – P. 539–548.