J. Appl. Cosmetol., 3, 187-210 (J uly/September 1985)
Cutaneous elastin degradation in ageing and inflammation W.E. PARISH, Head of Toxicology - Unilever Research Colworth House Sharnbrook - Bedford MK44 1 LO England
Received: March 8, 1985. Presented ar rhe lnternational Meering: A New Look ar O/d Skin: a Challenge to Cosmero/ogy, March 7-9, 1985 Rome - ltaly
Key words: Elastic Fibres in Skin; Ageing of Elastin; Degeneration of Elastin; Elastase Inhibitors; Actinic Elastosis.
Synopsis
Elastic fibres are an essential component of skin and connective tissue. Some fibres persist for many years and turnover of elastin is slow. The amount and dist ribut ion of elastic fibres within a tissue normally remains remarkably constant; the nature of the contro! of this constancy is unknown. Ageing changes of elastic fibres in skin protected from sunlight show some decrease in t he sub-epidermal fibr ils and slight thickening and fragmentation of the deeper fibres. Frequent exposure of persons with pale skin to bright sunlight results in loss of the sub-epidermal fibrils. much hyperplasia of the reticular and deeper elastic fibres followed by fragmentation and, histologically, deposition of amo1-phous elastin in dense masses, degradable by elastase, weakly by chymotrypsin but not by collagenase. There is some mild chronic inflammation which is more likely to result from the other damaging e ffects of sunlight, and distortion of the de rmis by the elastin masses than to a primary st imulus to elas tic fibre degeneration. A summary of studies on elast ic fibre degeneration in acute and chronic vasculi t is is presented, in which in acute vasculitis induced by immune complexes, neut rophils degrade the internal elastic lamina in proportion to their numbers and time. In human chronic vasculitis lesions there appears to be an unstable balance between synthesis of elas tic fibres and their degradation by elastases shown to be secreted by cells in the lesion. Plasma inhibitors of elastases detected in the lesions by immunofluorescence, and probably others from macrophages, fai[ to comrletely contro! the degradation. Fractions o rabbit macrophages were found to contain two distinct inhibitors for rabbit neutrophil elastases.
Riassunto
Le fibre elatiche sono una componente essenzia le dei tessuti cutaneo e connettivo. Alcune fibre persistono per molti a nni e il ricambio dell 'elastina è lento. La quantità e la distribuzione delle f ibre elastiche in un tessuto r imangono di norma considerevolmente costanti; la natura dei fattor i che determ inano questa cos tanza non è nota. I cambiamenti dovut i all'invecchiamento delle fibre elas tiche della pelle protetta dalla luce del sole mostrano una certa diminuzione delle fibrille sotto-epidermiche e un leggero ispessimento e frammentazione delle fibre più profonde. L'esposizione ripetuta di persone da lla pelle chiara alla luce sola re porta come risultato alla perdita delle fibrille sotto-epidermiche, ad una consistente iperplasia delle fibre elastiche reticolari e profonde, a cui fa seguito un processo di frammentazione e, dal punto di vista istologico, una deposizione di elastina amorfa in masse dense, degradabile dall'elastasi e dalla chimotrips ina ma non dalla collagenasi. Si verifica un leggero p rocesso infiammatorio cronico che più probabilmente è il risultato di a ltri effetti dannosi della luce solare e della distorsione del derma ad opera delle masse di elastina, piuttosto che di uno stimolo primario alla degenerazione della fibra elastica. Viene presentato un compendio di s tudi sulla degenerazione della fibra elastica nella vasculite acuta e cronica; nella vascu li te acuta indotta da imunocomplessi, i neutrofil i degradano la lamina e lastica interna in proporzione a l loro numero ed al tempo. Nelle lesioni umane dovute a vasculite cronica sembra esistere un equilibrio instabile t ra la sintesi delle fibre elastiche e la loro degradazione ad opera delle elastasi che si ritiene siano secrete dalle ce llule lese. Gli inibitori delle elastasi presenti nel plasma, rilevati nelle lesion i mediante immunofl uorescenza e probabilmente altri inibitori, originati dai macrofagi, non riescono a controllare completamente la degradazione. In frazioni di macrofagi di coniglio si è rilevata la presenza di due inibitori delle elastasi neutrofi le del coniglio.
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Elastic fibres in skin
In skin e las tic fibres show four genera] patterns of distribution. They occur in large number s in the subcutaneous connective tissue binding the dermis, (the panniculus carnosus) enabling free movement of the skin aver the body. In the deep dermis thick elastic fibres tend to follow the piane of the collagen fibres and pa rallel to the epidermis. A less regular reticular distribution of thinner fibres lies in the more superficia l dermis. From the reticular fibres fine fibrils pass towards and at r ight angles to the dermoepidermal junction, dividing into a plexus of even finer fibrils which meet the junctional layer (Fig. 1). Fine elastic fibres, usually in reticulate pattern, surround the eccrine and apocri-
Fig. 1: Human skin, dermo-epidermaljunction. Elastic fibres emerging from the reticular Jayer to lie a t right-angles to the junction zone and divide into a plexus of fine fibrils. which contact the junction membrane. (Gomori aldehyde fuchsin; counterstain Light green and Orange G).
Fibre elastiche nella pelle
Le fibre elastiche cutanee mostrano quattro modelli generali di distribuzione. Esse sono presenti in gran numero nel tessuto connettivo sottocutaneo che lega il derma (il pannicolo carnoso), il quale rende possibile il libero movimento della pelle sul corpo. Nella parte più profonda del derma le spesse fibre elastiche tendono a seguire il piano delle fibre di collagene, parallelamente all'epidermide. Sul derma più superficiale è presente una distribuzione reticolare meno regolare. Fibrille sottili si trasferiscono ad angolo retto dalle fibre reticolari a lla giunzione derma-epidermica, dividendosi in un plesso d i fibrille ancora più sottili che vanno ad incontrare lo strato di congiunzione (Fig. 1).
Fig. I: Pelle umana, giunzione dermo-epidermica. Fibre elastiche che emergono dallo strato reticolare: sono disposte ad angolo retto rispetto alla zona di congiunzione e si dividono in un plesso di sottil i fihrill e, a cont11tto con al membrana di congiunzione. (Aldeide-fucsina di Gomori; controcolorazione verde chiaro e arancione G).
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ne glands, and also portions of the hair follicles. The arrector pili smooth muscle of the hair also contains wefts of reticulate elastin, particularly at its junction with the follicle. Of particular interest to our studies is the distribution of elastic fibres in blood vessels. In small arterioles, with a diameter of 300 µm or less, the tunica intima is comprised of the endothelium with the internal elastic lamina just beneath it, which in fixed histological specimens has a fine undulating or scalloped form, probably resulting from contraction, outside which lies two or three layers of smooth muscle cells. In the connective tissue adventitia surrounding the small arterioles, dispersed elastic and collagen fibres lie mainly parallel to the course of the vessel. The elastic lamina becomes
Fig. 2: Guinea-pig subcutaneous tissue. Arteriole (right) thick undulating internal elastic lamina. Venule {left) thinner elastic lamina, and discontinuous appearance of spirai fibres in adventitia. Elastic fibres support dilated lymphatic vessels bclow and above blood vessels. (Stain as in Fig. 1).
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Fibre elastiche sottili circondano le ghiandole eccrine ed apocrine ed anche parti dei follicoli piliferi, di solito secondo un modello reticolato. Anche il muscolo liscio erettore del pelo contiene piccole quantità di elastina reticolata, in particolare nel suo punto di congiunzione con il follicolo. La distribuzione delle fibre elas tiche nei vasi sanguigni presenta un interesse particolare per i nostri studi. Nelle piccole arteriole, aventi un diametro di 300 µm o meno, la tunica intima comprende l'endotelio con la lamina elastica interna subito al di-sotto di esso, che in campioni istologici fissati ha una sottile forma ondulata o dentellata, probabilmente risultato di contrazione, al di fuori del quale si trovano due o tre strati di cellule di muscolo liscio. Negli avventizi del tessuto
Fig. 2: Tessuto sottocutaneo di cavia. Spessa lamina elastica interna ondulata di arteriola (a dest ra). Più sottile lamina elastica di venula (a sinistra), e aspetto discontinuo di fibre a spirale negli avventi;li. Fibn: dasliche suslenguno vasi linfatici dilatati al di sotto e al di sopra dei vasi sanguigni. (Colorazione come nella Fig. I).
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thinner and disappears at the precapillary stage in vessels about 60µm diameter. Capillaries have no elastin. Venules, about 300 µm or greater diameter have a thin, non-or slightly undulating internal elastic lamina, and one or two layers of thin smooth muscle cells. Elastic fibres also occur in the adventitia surrounding the venules (Fig. 2). In transverse sections the adventitial fib res appear as irregular fragments, but in serial sections we found that they appear to be arranged in a gradual spira! round the vessel. Lymphatics have very definite longitudinal fine elastic fibres supporting the endothelium basement layer, as seen in human and pig skin (Mortimer et al 1983), and an association with lymphatic vessels and elastin was reported in guinea-pigs (Leak and Burke 1968) which we can conf irm (Fig. 2). Two variants of elastic fibres also occur in skin, oxytalan and elaunin (Smith, Hol-
•I t\, ,,, -Fig. 3: Human skin, dermo·epidermal junction. Oxytalan fibres at right·angles Lu Lhe junction zone di· vide into a plexus of finer fibrils. (Fullmer & Lillie stain)
connettivo che circondano le piccole arteriole, le fibre elastiche e di collagene disperse sono disposte soprattutto parallelamente alla direzione del vaso sanguigno. La lamina elastica diviene più sottile e scompare nella fase precapillare in vasi del diametro di circa 60 µm . I capillari non hanno elastina. Le venule, del diametro di circa 300 µm o più, hanno una lamina elastica interna sottile, non ondulata o leggermente ondulata, ed uno o due strati di sottili cellule di muscolo liscio. Le fibre elastiche si trovano anche negli avventizi che circondano le venule (Fig. 2). Nelle sezioni trasverse le fib re avventizie hanno l'aspetto di frammenti irregolari, mentre le sezioni seriali sembrano essere sistemate in una spirale graduale attorno al vaso. I linfatici hanno sottili fibre elastiche longitudinali molto definite che sostengono lo strato di base dell'endotelio, come si vede nella pelle umana e di suino (Morti-
Fig. 3: Pelle umana, giunzione derma-epidermica. Le fibre di ossitalano, ad angolo retto rispetto alla zona di congiunzione, si d ividono in un p lesso di fibrille più sottili. (Colorazione Fillmer e Lillie.)
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brook and Byers 1982). Oxytalan fibres stain like elastin fibres with routine histological elastic tissue stains but only after exposure to a strong oxidizing agent, and are very resistant to strong acids (Fullmer and Lillie 1958). They occur in much connective tissue, tendons, and the adventitia of blood vessels. In the skin they are particularly evident in the dermo-epidermal junction (Hasegawa 1960) where they form a plexus of radiating fine fibrils at right angles to the junction zone (Fig. 3) in the same manner as the mature elastic fibres (Fig. 1). Elaunin fibres also in skin, have intermediate properties between elastin and oxytalan, staining with orcein without pretreatment oxidation, but requiring prior oxidation before staining with aldehyde fuchsin (Gawlik 1965). It is possible that these are immature forms of elastin. In surface-damaged skin, e.g. an abraision, during resolution or healing with scar formation, the fine elastic fibres beneath the dermo-epidermal junction are frequently absent, but oxytalan fibres are detectable (Hasegawa 1960; Parish unpublished). Elastic fibres are comprised mainly of amorphous elastin surrounded by a thin sheath of microfibrils which have no elasticity. Good contrast of elastin in histological sections is achieved with the semiselective stains acid orcein, Weigert's acidic resorcin-fuchsin, Verhoef's ironhaematoxylin, which is not effective for fine fibrils as in the dermo-epidermal junction, and Gomori's aldehyde-fuchsin, which provides good definition for photography but is less selective in that mast cells, mucin, and «ground substance», possibly mast cell products, in chronic infiamma tory lesions also bind the stain but can be identified as not susceptible to weak pancreatic elastase treatment. Elastic fibres also stain histochemically for ribonuclease, deoxyribonuclease and
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mer et. al. 1983) nelle cavie è stata osservata (Leak e Burke, 1968) una associazione dei vasi linfa ti ci con l'elastina che possiamo confermare (Fig. 2). Nella pelle si trovano, inoltre, due varianti delle fibre elastiche, l'ossi ta lano e l'elaunina (Smith, Holbrook e Byers, 1982). Le fibre di ossitalano si colorano come le fibre di elastina in colorazioni istologiche di routine del tessuto elastico, ma soltanto dopo esposizione ad un agente fortemente ossidante; sono, inoltre, molto resistenti agli acidi forti (Fullmer e Lillie, 1958). Esse si trovano in gran parte del tessuto connettivo, nei tendini, e negli avventizi dei vasi sanguigni. Nella pelle, sono particolarmente evidenti nella giunzione dermo-epidermica (Hasegawa, 1960) dove formano un plesso di sottili fibrille radianti ad angolo retto rispetto a lla zona di congiunzione (Fig. 3) analogamente alle fibre elastiche mature (Fig. 1). Le fibre di elaunina, anch'esse presenti nella pelle, hanno proprietà intermedie tra l'elastina e l'ossitalano, si colorano con l'orceina senza un pre-trattamento di ossidazione, ma richiedono una ossidazione preliminare per la colorazione Fucsinaldeide (Gawlik, 1965). È possibile che vi siano forme immature di elastina. Nelle lesioni cutanee superficiali, per esempio nelle abrasioni, durante la risoluzione o guarigione con formazione di cicatrice, le sottili fibre elastiche al di sot to della giunzione dermo-epidermica sono solitamente assenti, mentre si possono trovare fibre di ossitalano (Hasegawa, 1960; Parish, non pubblicato). Le fibre elastiche sono costituite essenzialmente da elastina amorfa circondata da un sottile rivestimento di microfibrille che non possiedono elasticità. Nelle sezioni istologiche si ottiene un buon contrasto di elastina con l'orceina acida a colorazione scmisclcttiva, con la rcsorcinafucsina aciclica di Weigert, con la ferroematossilina di Verhoef, che non è effi-
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acid phosphatase; another feature that differentiates them from collagen fibres (Jarrett and Hardy 1968; Jarret 1974). Elastic fibres are formed from at least four types of cell, the most active being smooth muscle cells and fibroblasts. The most conclusive evidence is derived from culture of purified celi preparations with histochemical and electron microscopica! examination of the protein fibres synthesised. The following are the cell types shown to synthesise elastin. 1. Smooth muscle cells, i.e. myoblasts or myofibroblasts from immature guineapigs, or aortic smooth muscle (Ross 1971; Fisher-Dzoga, Jones, Vesselinovitch and Wissler 1973; Vitto, Hoffman and Prockop 1976; Abraham, Hart, Winge and Carnes 1977; Burke and Ross 1979). 2. Fibroblasts , especially those from the ligamentum nuchae (J ones, Sear and Grant 1980; Mecham, Lange, Maderas and Starcher 198 1) 3. Chondrocytes in vitro (Thyberg and Hinek 1977; Quintarelli, Starcher, Vacaturo, DiGianfilippo Gotte and Mecham 1979), and a l so by transplan ts in rabbi ts (Thyberg and Hinek 1977) 4. Endothelium (Carnes, Abraham and B uonassisi 1979) Synthesis of elastin is closely associated with that of collagen, though the two products are distinct. It has been reported that fibroblasts in vitro may synthesise elastin and collagen simultaneously (Kao, Gray, Bressan and Prockop 1980). In the intima interna and media of venules four weeks after mild damage by immune complexes, fine strands of elastin appear on the inner surface of the smooth muscle cells, and fine granules are apparent in enlarged endothelia l cells. These stain with orcein or aldehyde-fuchsin and are degradable by elastase but not collagenese. Discrete fibrils leading to thickening of the elastic intima are evidence of synthesis, but the granules in the endo-
cace per fibrille sottili quali quelle presenti nella giunzione derma-epidermica, e con la fucsin-aldeide di Gomori, che fornisce una buona definizione per la fotografia ma è meno selettiva. Infatti, anche le mast cell, la mucina, e la «Sostanza di base», probabilmente prodotti della mast celi, nelle lesioni croniche da infiammazione legano il colorante ma possono essere identificate come non suscettibili ad un debole trattamento pancreatico di elastasi. Anche le fibre elastiche si colorano istochimicamente per la ribonucleasi, la deossiribonucleasi e l'acido fosfatasi; altra caratteristica che le differenzia dalle fibre di collagene (Jarret e Hardy, 1968; Jarret, 1974). Le fibre e lastiche si formano da almeno quattro tipi di cellula, tra cui le più attive sono le cellule di muscolo liscio e i fibroblasti. La prova più decis iva è derivata dalla coltura di preparati cellulari purificati con esame istochimico ed elettromicroscopico delle fibre di proteina sintetizzate. Qui di seguito sono riportati i tipi di cellule che hanno mostrato di sintetizzare l'elastina: 1) Cellule di muscolo liscio, cioè mioblasti o miofibroblasti di cavie immature, o muscolo liscio aortico (Ross, 1971; FisherDzoga, J oines, Vesselinovitch e Wissler, 1973; Vitto, Hoffman e Prockop, 1976; Abraham, Hart, Winge e Carnes, 1977; Burke e Ross, 1979). 2) I fibroblasti, specialmente quelli del ligamentum nuchae (Jones, Sear e Grant, 1980; Mecham, Lange, Maderas e Starcher, 1981). 3) Condrociti in vitro (Thybergee Hinek, 1977; Quintarelli, Starcher, Vacaturo, Di Gianfilippo Gotte e Mecham, 1979), ed anche per mezzo di trapianti eseguiti suconigli (Thyberg e Hinek, 1977). 4) Endotelio (Carnes, Abraham e Buonassisi, 1979). La sintesi dell'elastina è strettamente associata con quella del collagene, sebbene
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thelium may represent degradation rather than synthesis.
Ageing of elastin in protected normai tissu
The turnover of mature elastin in norma! undamaged tissue is very slow; individua! fibres appear to persist for severa! years. There must exist complex systems that protect fibres from endogenous degradation, and in normai protected tissue maintain approximately the same amount of elastin throughout !ife. C14
- labelled glycine incorporateci into the aortic elastin of rats 28 days old, showed some d ecline un ti! the age of 120 days, and a steady state thereafter, up to 930 days. It was concluded that there was no turnover of formed elastin in adult rats or during pregnancy (Walford, Carter and Schneider 1964). Different results, but stili evidence of long duration of e lastin , were observed following treatment of suckling rats with C14 1-proline. In the lungs elastin decreased by one third in 510 days, but by two thirds in skin. Loca! tissue conditions apparently influence the longevity of elastin, and some replacement is likely because the weights of lungs and dry weights of their elastin did not change between 122 and 510 days (Pierce, Besnick and Henry 1967). With increasing age in rabbit a nd human elastic fibres, the polar amino acids, particularly aspartic and glutamic acids, and the amount of cross linking amino acids desmosine and isodesmosine decrease, with a consequent reduction in elasticity. This may progress to fragmentation . The ageing fibres become more fluorescent and yellow (see Sandberg 1976). In examination of human skin by electron microscopy, Braverman a nd Fonferko (1982) showed that in the sun-protected skin of the buttock, there was a small
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i due prodotti siano distinti. Si è osservato ch e i fibroblasti in vitro possono s intetizzare l'elastina e il collagene simul taneamente (Kao, Gray, Bresson e Prockop, 1980). Nella intima interna e media delle venule, quattro settimane dopo un lieve danno da immuno-complessi, sottili fili di elas tina compaiono sulla superficie interna delle cellule di muscolo liscio, e, nelle cellule endoteliali allargate, si rileva la presenza di piccoli granuli. Questi si colorano con l'orceina e la fucsin-adeide e sono degradabili dall'elastasi ma non dalla collagenasi. Fibrille distinte che portano all'ispessimento della intima elastica sono prova di sintesi, ma i granuli nell'endotelio possono rappresentare una degradazione piuttosto ch e una sintesi.
Invecchiamento dell'elastina in un tessuto normale protetto
Il r icambio dell'elastina matura in un tessuto normale non leso è mol to lento; le fibre individuali sembrano pers istere per vari anni. Esistono evidentemente dei sistemi complessi che proteggono le fibre contro la degradazione endogena, e che in un normale tessuto protetto mantengono pressappoco la stessa quantità di e lastina nel corso di tutta la vita. La glicina marcata C14 incorporata nell'elastina aortica di ratti di 28 giorni, ha mostrato un certo declino fino all'età di 120 giorni e successivamente, fino a 930 giorni, uno stato di stabilità. Si è concluso che nei ratti adulti o durante la gravidanza non vi è un r icambio di elastina (Walford Carter e Schneider, 1964). Trattando con 1-prolina C14 ratti lattanti, si sono avuti risultati differenti, anche se è stata posta in evidenza la lunga durata dell'elastina. Nei polmoni, l'elastina è diminuita di un terzo in 5 IO giorni, mentre è diminuita di due terzi nella pelle. Le condizioni locali del tessuto sembrano influenzare la !on-
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amount of fibre disintegration, but at 50 to 70 years of age gaps appeared in the fibres, some empty, others containing granular materiai. Some elastin synthesis occurs (Kligman 1969} but with increasing age the fibres are loosely assembled (Braverman and Fonferko 1982). After 50 years old, there is some loss of the plexus of fine fibri ls beneath the dermoepidermal junction (Montagna and Carlisle 1979}. No inflamma tory cell infiltration is associateci with the age-associated degenera tion (Braverman and Fonf erko 1982).
Light activated degeneration or elastin (elastosis)
The ageing process is much accelerated, and accompanied by other degenerative changes when skin is frequently exposed to strong sunlight, resulting in chronic solar or actinic elastosis. The clinica! manifestations are wrinkles, deep furrows, thinning of the skin and loss of pliability. The dermis contains large amounts of amorphous materia! binding elastinselective stains which atone time was not believed to be derived entirely from elastin, hence elastosis. The early onset in young adults, and severe degeneration in the face of persons 30 to 40 years old exposed to bright surlight, the regional differences in the face according to exposure, and the possible activity of the long ultraviolet waves in 340 to 400nm band, have been well described by Kligman (1969; 1974). The first histological change in elastosis is seen in the papillary dermis with transient thickening of the fibrils perpendicular to the dermo-epidermal junction, which then disappear with loss of the fine plexus or palmate structure. In the reticular zone thickening and h yperplasia proceeds to intertwisting and fragmenta-
gevità dell'elastina, ed è probabile che avvenga qualche sostituzione dal momento che il peso dei polmoni e il peso secco della loro elastina non è cambiato tra 122 e 510 giorni (Pierce, Besnick e Henry, 1967}. Nelle fibre elastiche di coniglio e di uomo, gli aminoacidi polari in particolare l'acido aspartico e glutammico, aumentano con l'avanzare dell'età, e la quantità di desmosina e di isodesmosina, amminoacidi a legame crociato, diminuisce, con una conseguente riduzione di elasticità. Questo processo può portare alla frammentazione. Con l'invecchiamento, le fibre diventano più fluorescenti e gialle (vedi Sandberg, 1976). Braverman e Fonferko (1982}, in uno studio su cute umana condotto con microscopia elettronica, hanno mostrato che nella pelle dei glutei protetta dal sole il livello di disintegrazione delle fibre è b asso, mentre tra SO e 70 anni appaiono tra le fibre lacune vuote o con materiale granuloso. Avviene una sin tesi di elastina (Kligman, 1969} ma con l'avanzare dell'età le fibre si dispongono in modo non compatto (Braverman e Forfenko, 1982). Dopo i 50 anni di età, si verifica una certa perdita del plesso delle sottili fibrille che si trovano al di sotto della giunzione derma-epidermica (Montagna e Carlisle, 1979). Nessuna infiltrazione cellulare di tipo infiammatorio è associata con la degenerazione dovuta all'età (Braverman e Forfenko, 1982).
Degenerazione dell'elastina attivata dalla luce (elastosi)
Il processo di invecchiamento è molto accelerato, ed accompagnato da altri cambiamenti degenerativi quando la pelle viene frequentemente esposta alla luce solare forte, che porta ad una elastosi cronica solare o attinica. Le manifestazioni cliniche sono rughe, pieghe profonde, assottigliamento della pelle e perdita di ela-
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t ion of the fibres with the appearance of an amorphous or granular deposit (Figs. 4, 5). At a later stage the histologically dense amorphous deposits with intact and fragmented fibres dispiace collagen and other elements of the dermis (Fig. 6). The thick elastic fibres of the deep dermis will also enlarge and degenerate, but rarely to the extent of that of the reticular layer. In haematoxylin and eosin stained preparations, the deposits may bind eosin, or weakly b ind haematoxylin to appear as a pale purple mass wi th a deep rose co-
Fig. 4: Human skin, neck. Moderate solar elastosis. Loss of subepidermal plex4s of fibrils, fragmentation of elastic fibres in reticular and deeper dermis. (Stain as in Fig. I)
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sticità. Il derma contiene grandi quantità di materiale amorfo che lega coloranti elstino-selettivi, e che una volta non si riteneva derivassero dall'elastina, di qui il termine elastosi. Kligman ha ben descritto (1969, 1974), il precoce insorgere di questo fenomeno negli adulti giovani, la grave degenerazione che avviene nel volto di persone tra 30 e 40 anni esposte a forte luce solare, le differenze che si osservano nelle varie zone del volto a seconda del livello di esposizione, e la possibile attività delle onde u ltraviolette lunghe comprese nella banda tra 340 e 400 nm.
Fig. 4: Pe lle umana, collo. Moderata elastosi solare. Perdita delle fib rille del plesso sotto-epidermico, frammentazione di fibre elastiche nel derma reticolare e più profondo. (Colorazione come nella Fig. l).
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mass enlarges, the cell change is probably a response to the abnormal tissue enlargement and to other sunlight-mediated effects in the skin, and does not significantly participate in the elastotic process. The particular stimulus to elastic fibre hyperplasia, and the source of degrading enzymes or other mediators of degeneration have not been ascertained. Elastosis has been induced in mice (Sams, Smith and Burk 1964) and rats (Nakamura and Johnson 1968) by longterm intermittent exposure to ultraviolet light. Protection against the effec t of strong sunlight may be natural or acquired by topica! application of suitable light filters. The melanin of negro skin affords much protection; no elastic hyperplasia may be present in the skin of the young, and in the elderly the hyperplasia is less than in caucasians (Kligman 1969). Thus melanin provides much but not complete protection. In white subjects a tan that is not accompanied by appreciable thickening of the s tratum corneum does not provide substantial protection against sunburn (Kaidbey and Kligman 1978). Thickening of the stratum corneum in response to sunburn increases protection (J ohnson 1978) and lightly pigmented skin scatters light, reducing absorption. Additional protection can be acquired by topica! application of sunscreens. The degree of protection can be determined in the laboratory, but the use of a light source that simulates the UV spectrum of sunlight is essential; the common mercury vapour lamps can give false results because of their excessive emissions of short UV wavelenghts. Most sunscreens act by absorbing the burning UVB wavelengths. Formulations that penetrate into the stratum corneum and resist removal by sweating may be more effective (Willis and Kligman 1969).
ne il trattamento produca delle zone che si colorano meno fortemente con l'orceina o con la fucsinaldeide dopo il trattamento. Il materiale elastosico è soprattutto elastina amorfa. Il derma elastosico contiene una quantità in peso di elastina da quattro a sei volte maggiore di quella del derma normale (Smith, Davison e Clark, 1962) e sebbene alcuni ammino-acidi siano presenti nell'elastina normale e elastosica in quantità diverse, essi sono tuttavia simili per composizione ma differiscono significativamente per gli amminoacidi del collagene (Smith, Davison, Sams e Clark, 1962). L'elastosi sembra risultare dalla iperplasia e dalla degenerazione delle fibre elastiche. Non vi è prova consistente di infiammazione cronica. Braverman e Fonferko (1982) descrivono un aumento del numero di macrofagi e di mas t cell. Un certo aumento di queste cellule si verifica, ma in considerazione della distorsione e sostituzione dell' interno del derma a mano a mano che la massa elastosica si allarga, il cambiamento cellulare è probabilmente una risposta all'allargamento abnorme del tessuto e ad altri effetti mediati dalla luce del sole sulla pelle, e non partecipa in modo significativo al processo elastotico. Il particolare stimolo all'iperplasia delle fibre elastiche, e la fonte di enzimi responsabili di degradazione o di altri mediatori di degradazione non sono state accertati. L'elastosi è stata indotta nei topi (Sams, Smith e Burk, 1964) e nei ratti (Nakamura e Johnson, 1968) per mezzo di esposizione, intermittente e a lungo termine, alla luce ultra violetta. La protezione contro l'effetto della luce solare forte può essere naturale o acquisita dopo applicazione di filtri solari adatti. La melanina della pelle nera esplica una maggiore protezione, la iperplasia elastica non può presentarsi nella pelle
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Elastase and Elastase inhibitors
Elastases are secreted by severa} types of cell apart from the digestive pancreatic enzymes. Neutrophil granule elastases of which at least three separable forms occur in human cells and which comprise one sixth of the total soluble protein in the granules, degrade elastin in inflammatory disorders of the lungs, joints and blood vessels, but there is little evidence of participation in skin spontaneous disease (J anoff 1972; Ohlsson and Olsson 1977; Werb, Banda, McKerrow and Sandhaus 1982). Macrophages also secrete elastase, particularly when stimulated by phagocytosis, but the amounts secreted are either much less than released by netrophils or they are less readily detected (Janoff, Rosenberg and Galdston 1971: Werb and Gordon 1975; Werb et al 1982) and may not be detected at all (Levine, Senior and Butler 1976). However, neutrophils release their considerable amo un t of preformed elastase in a short time, even within minutes, whereas macrophages appear to have little preformed elastase, but on stimulation secrete it forsevera! days. It is possible that macrophage elastase is latent, and becomes activated by plasmin (Chapman and Stone 1984). Human skin fibroblasts also secrete an elastase degrading oxytalan and elaunin fibres r apidly, but mature elastic fibres more slowly (Szendroi, Meimon, Bakala, Frances, Robert, Godeau and Hornebeck 1984). It did not degrade elastin isolateci from bovine ligamentum nuchae, indicating a different substrate specificty from neutrophil elastase. The significance of this enzyme in ageing is still to be determined. Elastase activity has also been isolateci from platelets. Neutrophil elastase probably mediates most elastic fibre degradation in acute inflammation. It is a neu-
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dei giovani, e tra gli anziani l'iperplasia è meno frequente di quanto non lo sia t ra i caucasici (Kligman, 1969). La melanina, dunque, rappresenta una maggiore, ma non una completa protezione. Nei soggetti a pelle bianca una abbronzatura che non sia accompagnata da un significativo ispessimento dello strato corneo non fornisce una protezione sufficiente a evitare le scottature (Kaidbey e Kligman, 1978). L'ispessimento dello strato corneo in risposta alla scottatura aumenta la protezione (Johnson, 1978) e la pelle leggermente pigmentata disperde la luce, r iducendo l'assorbimento. Si può conseguire una ulteriore protezione con l'applicazione topica di fil tri solari. Il grado di protezione può essere determinato in laboratorio, ma è essenziale l'uso di una fonte di luce che simula lo spettro UV della luce solare; le comuni lampade a vapore di mercurio possono dare risultati falsi a causa della loro eccessiva emissione di UV a lunghezza d'onda corta. L'azione della maggior parte dei filtri solari consiste nell'assorbimento delle lunghezze d'onda UVB che producono la scottatura. Le formulazion i che penetrano nello strato corneo e non vengono eliminate con il sudore risultano essere più efficaci (Willis e Kligman, 1969).
Elastasi e inibitori delI'elastasi
Le elastasi sono secrete da vari tipi di cellula, oltre che dagli enzimi pancreatici della digestione . Le e1astasi granulari neutrofile che si riscontrano nelle cellule umane in almeno tre forme distinte e che rappresentano un sesto del totale delle proteine solubili dei granuli, degradano l'elastina nei processi infiammatori dei polmoni, delle giunture e dei vasi sanguigni, ma esiste scarsa evidenza della loro partecipazione alle malattie spontanee della pelle (Janoff, 1972; Ohlson e Olsson,
200 Cutaneous elastin degradation in ageing and inflammation
tral protease, basic protein, with a molecular weight of 33,000 to 35,000 daltons, that can be separateci from collagenase and other proteolytic enzymes by ion exchange chromatography on DEAE cellulose (Janoff and Scherer 1968; Janoff 1972; 1973; Ohlsson and Olsson 1974a; Taylor and Crawford 1975). Elastase degrades connective tissue elastin, and elastin stained with orcein which provides a useful indicator system for biologica! activity of cell fractions. Neutrophil elastases also degrade cartilage proteoglycan (Malemud and Janoff 1975; Janoff, Feinstein, Malemud and Elias 1976: Starkey, Barrett and Burleigh 1977), bacterial protein, as in Escherichia coli (Blondin and Janoff 1976) andare claimed to stimulate mitosis in lymphocytes (Vischer, Bretz and Baggiolini 1976), which is worthy of investigation that elastase may amplify inflammatory change in addition to its role as a protein-degrading enzyme. There are severa! inhibitors for elastase in human plasma and cells. As much as 10% of plasma protein has inhibitory activi ty for proteinases (Heimburger, Haupt and Schwick, 1971), but the inhibitors are not fully effective and degenerative changes with age are attributed to progressive action of proteinase (Hornebeck, Brechemier, Jacob, Frances and Robert 1984). Neutrophil granule elastases are inhibited by al-proteinase inhibitor (anti-trypsin) and a2-macroglobulin (Ohlsson and Olsson 1974b), by an inhibitor in macrophages (Blondin, Rosenberg and J anoff 1972) and by an inhibitor in the neutrophil cytoplasm that may protect the cell from any small leak of granular elastase (Janoff and Blondin 1971). Macrophage elastase is not inhibited by al-proteinase inhibitor, which it candegrade. It is inhibited by a2-macroglobulin and by other inhibitors extractable from tissues.
1977; Werb, Banda, McKerrow e Sandhaus, 1982). Anche i macrofagi secernono elastasi, in particolare quando sono stimolati dalla fagocitosi, ma le quantità secrete sono o molto inferiori a quelle liberate dai neutrofili o ri levabili molto meno facilmente (Janoff, Rosenberg e Galdston, 1971; Werb e Gordon, 1975; Werb et. al., 1982) e possono non essere affatto rilevate (Levine, Senior e Butler, 1976). I neutrofili, comunque, liberano la loro considerevole quantità di elastasi preformata in un tempo breve, persino nel corso di qualche minuto, mentre sembra che i macrofagi abbiano meno elastasi preformata, ma a seguito di stim_olo la possono secernere per vari giorni. E possibile che l'elastasi dei macrofagi sia latente e venga attivata dalla plasmina (Chapman e Stone, 1984). Anche i fibroblasti della pelle umana secernono una elastasi che degrada rapidamente le fibre di ossitalano e di elaunina, ma più lentamente le fibre elastiche mature (Szendroi, Meiman, Bakala, Frances, Robert, Godean e Hornebeck, 1984) . Non degradando l'elastina isolata dal ligamentum nuchae dei bovini, dimostra una specificità di substrato differente dall'elastasi neutrofila. Si deve ancora determinare il ruolo di questo enzima nel processo di invecchiamento. L'attività dell'elastasi è anche stata isolata dalle piastrine. L'elastasi neutrofila probabilmente media gran parte della degradazione della fibra elastica nell'infiammazione acuta. È una proteasi neutra, proteina basica, con un peso molecolare compreso tra 33.000 e 35.000 dal ton, che può essere separata dalla collagenasi e da altri enzimi proteolitici per mezzo di cromatografia a scambio ionico su cellulosa DEAE (Janoff e Scherer, 1968; Janoff, 1972; 1973; Ohlsson e Olsson, 1974; Taylor e Crawford, 1975). L'elastasi degrada l'elastina colorata con orceina, e fornisce un utile sistema indicativo
W.E. Parish
Elastase and Elastase inhibitors in inflammation
Within an hour of tissue acute damage, neutrophil polymorphonuclear leucocytes infiltrate the site and will accumulate throughout the period that the chemotactic substances generated are more potent than the inhibitory factors. Ingestion by neutrophils of particulate matter, or death of neutrophils without toxic precipitation of their cytoplasm, results in release of severa! inflammation inducing mediators and of their lysosomal enzymes, particularly elastase. Degradation of the internal elastic lamina is one of the main early changes of immune complex-mediated vasculitis. Immune complexes are aggregates of antigen with antibody activating complement. If the complexes are deposited beneath the vascular, usually small venular,
Fig . 7: Guinea-pig skin. Venule 4 hr after deposition of immune complexes. Breaks in internal elastic lamina at bottorn and right at sites wheno rn::ulrophils infiltrate from lumen . (Stain as in Fig. 1)
201
dell'attività biologica delle frazioni cellulari. Anche le elastasi neutrofile degradano i proteoglicani della cartilagine (Malemud e J anoff, 197 5; J anoff, Feinstein, Malemud e Elias, 1976; Starkey, Barret e Burleigh, 1977) e la proteina batterica, come nell'Escherichia coli (Blondin e Janoff, 1976) e sono ritenuti agenti stimolanti delle mitosi nei linfociti (Vischer, Bretz e Baggiolini, 1976); il fatto che l'elastasi, oltre al suo ruolo di enzima in grado di degradare le proteine, possa ampliare le modificazioni indotte dall 'infiammazione è un argomento che merita di essere approfondito. Nel plasma e nelle cellule umane vi sono vari inibitori dell'elastasi. Ben il 10% delle proteine del plasma svolge una attività inibitoria nei confronti delle p roteinasi (Heinburger, Haupt e Schwich, 1971), ma gli inibitori non sono del tutto efficaci e le modificazioni degenerative che ven-
Fig. 7: Pelle di cavia. Venula quattro ore dopo la deposizione di immuno-complessi. Rotture nella lamina clastica interna nel fondo e a dest ra delle zone in cui si infiltrano i neu trofili dal lumen. (Colorazione come in Fig. 1).
202 Cutaneous elastin degradation in ageing and inflammation
endothelium, the complement fragment CSa attracts neutrophils which infiltrate the site, ingest the complexes and release tissue hydrolytic enzymes including elas tase. The lysosomal elastase degrades the internal elastic lamina of venules and a r terioles (Cochrane and Aiken 1966; J anoff and Scherer 1968; J anoff 1970; Cochrane and J anoff 197 4). Where a few neutrophils penetrate beneath the endothelium and overlie the elastic layer, small breaks occur at the site of con tact (Fig. 7). In vessels in which numerous neutrophils infiltrateci the vessel wall, and fibrinoid necrosis supervened, the elas tin is reduced to small disrupted fragments, which later lyse during the process of healing (Fig. 8).
gono con l'età sono attribuite all'azione progressiva della proteinasi (Hornebeck, Brechemier, Jacob, Frances e Robert, 1984). Le elastasi granulari neutrofile sono inibite dall'inibitore a.1 -proteinasi (anti-tripsina) e dalla a.2-macroglobulina (Ohlsson e Olsson, 1974b), da un inibitore nei macrofagi (Blondin, Rosemberd e Janoff, 1972) e da un inibitore nel citoplasma neutrofilo che può proteggere la cellula da qualsiasi piccola dispersione di elastasi granulare (Janoff e Blondin, 1971 ). L'elastasi dei macrofagi non viene inibita dall' inibitore al-proteinasi, che essa può degradare. È inibita dalla a2-macroglobulina e da altri inibitori estraibili dai tessuti.
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~ - .,.-"' fl"' ... _ Fig. 8: Guinea-pig skin. Fragmentation of internal elastic la111im1 in venule with fibrinold necrosis 24 hr after deposition of immune complexes. (Stain as in Fig. I)
Flg. 8: Pelle di cavia. Frammentazione della lamina elastica interna in venula con necrosi fibrinoide ventiquattro ore dopo la deposizione di immunocomplessi. (Colorazione come in Fig. I).
W.E. Parish
Neutrophil proteinases degrade both the elastic lamina and basement membrane enabling more infiamma tory cells to emigrate, with further tissue damage while the complexes and tissue debris persist. In experimental lesions resolution starts as soon as the immune complexes are removed. In spontaneous vasculi6s in man, even when initiated by immune complexes, several phenomena perpetuate the tissue damage resulting in chronic inflammation (Parish 1977; 1980). In studies on vasculitis some aspects of elastin degradation and elastase inhibitors were examined. 1. Fragmentation of elastin in the blood vessel (venular) wall as a feature to score the severity of vasculitis. 2. The indistinct loose wefts of fibres and diffuse histological staining for elastin in chronic vasculitis as evidence of imbalance between hyperplasia and degradation
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Fig. 9: Human skin, chronic vasculitis. Mononuclear cell accumulation, with fibroblasts, macrophages and some plasma cells round degenerate blood vessels. (Haematoxylin and Eosin)
203
Elastasi e inibitori dell' elastasi nelle infiammazioni
Nel caso di un danno grave del tessuto, i leucociti neutrofili polimorfonucleari si infiltrano nella zona colpita nel corso di un'ora e si accumulano durante tutto il tempo durante il quale le sostanze chemiotattiche generate sono più potenti dei fattori inibitori. L'ingestione da parte dei neutrofili di particolari sostanze, o la morte dei neutrofili senza precipitazione tossica del loro citoplasma, provocano un processo infiammatorio con produzione di enzimi lisosomiali, in part icolare dell'elastasi. La degradazione della lamina elastica interna è uno dei principali e dei primi cambiamenti della vasculite mediata da immuno-complessi. Gli immunocomplessi sono aggregati di antigeni con un complemento di attivazione dell'endotelio vascolare, normahp.ente sotto lo
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-Fig. 9: Pelle umana, vasculite cronica. Accumulo d i cellule mononucleari, con fibroblasti, macrofagi ed alcune cellule di plasma attorno a vasi sanguigni degenerati. (Ematossilina - eosina).
204 Cutaneous elastin degradation in ageing and inflammation
by cells activated by the continua! inflammatory stimulus. 3. Presence of inhibitors of vasculitis in chronic lesions and their role as antiinflammatory agents. The following is a summary of our results 1. The amount of fragmentation of the internal elastic lamina of guinea-pigs and rabbits with active Arthus reactions or following injection of immune complexes, is relateci to the number of infiltrating neutrophils and to other features of vessel damage, particularly fibrinoid necrosis (Figs. 7, 8). The elastic fibre fragments remain after the neutrophils have emigrateci or degenerateci. 2. In some chronic vasculitis lesions of man, the accumulation of perivascular mononuclear cells is associateci with wefts of e lastic fibres that stain weakly with orcein or aldehyde fuchsin compared to compact mature elastic fibres.
Fig. 10: Human skin, chronic vasculitis. Section from same block (Fig. 9). No d istinct internal e]astic lamina in vessels. Wefts of elastic fibres in adventitia and surrounding connective tissue and diffuse intercellular staining. (Stain as in Fig. 1)
strato delle piccole vene; il frammento complemento CSa attrae i neutrofili che si infiltrano nella zona, ingeriscono i complessi e cedono enzimi idrolitici di tessuto, compresa l'elast asi. L'elastasi lisosomiale degrada la lamina elastica interna di venule e arteriole (Cochrane e Aiken, 1966; J anoff e Scherer, 1968; Janoff, 1970; Cochrane e Janoff, 1974). Quando un numero esiguo di neutrofili penetra al di sotto dell'endotelio e si depone sopra lo strato elastico, nella zona di contatto si formano delle piccole rotture (Fig. 7). Nei vasi sanguigni, nella cui parete si sono infiltrati numerosi neutrofili, con il sopraggiungere della necrosi fibrinoide, l'elastina viene ridotta a piccoli frammenti disgregati, che successivamente si dissolvono durante il processo di guarigione (Fig. 8). Le proteinasi neutrofile degradano sia la lamina elastica che la membrana di base
Fig. 10: Pelle umana, vasculite cronica. Sezione dalla stessa zona (Fig. 9). Nei vasi non si distingue alcuna lamina elastica interna. Trame di fibre' elast iche n<>gli avventizi ed attorno al tessuto connet tivo e diffusa colorazione intercellulare. (Colorazione come in Fig. 1).
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They are degradable by weak pancreatic elastase. With a ldehyde fuchsin there is also some diffuse pale staining, possibly precursor ground substance or mast cellderived which is not degradable by elastase. Oxyta lan fibres are present in the advent icia, as stained by the peracetic acida ldehyde fuchsin technique. Sometimes these are more numerous than the mature e lastic fibres. When fresh tissue slices are incubated in serum-free Eagle's medium, endogenous elastase is detectable in the supernatant fluid when it is used to treat fresh sections of nonTial skin. 3 . Using immunofluorescence, al-proteina se inhibitor and a2-macroglobulin were present in the chronic les ions, but not conspicuously bound to the elastin. 4. In attempts to examine the role of elastase in perpetuating chronic vasculiti s, tests were made on rabbits to detect elastase in macrophages and in experimental granulomatous lesions. No elastase was detected in norma! macrophages, or after stimula tion by phagocytosis of la tex particles, and incubated for a further two days. Weak elastase activity was detected in cutaneous granulomata induced by implanted threads of cotton wool. The elastase was detected on synthetic medium (Bieth, Spiers and Wermuth 1974) and on slices of rabbit tendon containing elastic fibres. Stronger elastase activity was detected in delayed hypersensit ivi ty granulomata induced by sensitivity to tuberculin, and to dinitrochlorobenzene on aggregated rabbit albumin. 5. Normal rabbi t macrophages were lysed and separated by agarose gel electrophoresis or SDS-PAGE, and the ma teria! in the major bands were incuba ted for an hour with a semipur ified preparation of rabbit neutrophil elastase . Two bands,
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rendendo così possibile ad un maggior numero di cellule infiammatorie di migrare, con ulteriore danno del tessuto, mentre i residui di complessi e di tessuto persistono. Nelle lesioni sperimentali la risoluzione inizia non appena vengono rimossi gli immuno-compless i. Nella vasculi te spontanea de ll 'uomo, persino quando viene avviata da immunocomplessi, vari fenomeni perpetuano il danno del tessuto con il r isultato di una infiammazione cronica (Parish, 1977; 1980). In vari studi sulla vasculite sono stati esaminati alcuni aspetti della degradazione dell'elastina e degli inibitori della elastasi. 1- Frammentazione dell'elas tina nella parete del vaso sanguigno (venulare) come elemento per valutare la gravità della vasculi te. 2- Trama sconnessa e indistinta delle fibre e una diffusa colorazione istologica dell'elastina nella vasculite cronica come prova di squilibrio t ra l'iperplasia e la degradazione da parte di cellule a ttivate dal continuo stimolo infiammatorio. 3- Presenza d i inibitori della vasculite nelle lesioni croniche e loro ruolo come agenti anti-infiammatori. Quello che segue è un riassunto dei nostri risultati: 1- L'ammontare della frammentazione della lamina elastica interna nelle cavie e nei conigli con reazioni attive Arthus o a seguito di somministrazio n e di immuno-complessi è collegata al numero di neutrofili che s i infiltrano e ad altri aspetti del danno del vaso sanguigno, in particolare la necrosi fibrinoide (Figure 7, a8). I frammenti di fibra elastica permangono dopo che i neutrofili hanno migrato o sono degenerati. 2- In alcune lesioni da vasculite cronica dell'uomo, l'accumulo di cellule perivascolari mononucleari è associato con le trame di fib re elastiche che si colorano
206 Cutaneous elastin degradat ion in ageing and inflammation
which did not contain proteolytic activity far casein, were found which reduced the neutrophil elastase potency. These findings are interpreted to indicate that in acute immune-complex mediated damage, elastic fibre fragmentation is almost entirely due to the neutrophils, though other cells participate in later dissolution during resolution. In chronic vasculitis lesions there is an indication of an unstable balance between increased synthesis of elastin, and degradation by elastases. The mononuclear cells in the lesion are continually stimulated by the inflammatory process. It is likely that fibroblasts and smooth muscle cells synthesise the elastin fibres; at the same time elastases are secreted which degrade the new elastin/fibres. The inhibitors in serum, and probably in the macrophages, do not fully control the activity of the elastases.
Acknowledgements
I thank Professor E. Wilson Jones of St. John's Hospital, London for the human skin preparations used as illustrations. I am grateful to Mr. M.J . Cooke and to Mr. A. Shaw respectively for the high standard of his tological preparation and photography.
debolmente con l'orceina o la aldeidefucsina, diversamente dalle fibre elastiche mature compatte. Esse possono essere degradate da elastasi pancreatica debole. Con la fucsin-aldeide si ha anche una certa colorazione diffusa e pallida, provocata probabilmente da una sostanza precursore o derivata da mast cellula non degradabile da parte dell 'elastasi. Le fibre di ossitalano sono p resenti negli avventizi, quando si applica la tecnica di colorazione con acido peracetico e d fucsin-aldeide. Talvolta queste sono p iù numerose delle fibre elastiche mature. Quando sezioni di tessuto fresco vengono incubate nel mezzo di Eagle privo di siero, l'elastasi endogena può essere identificata nel supernatante, quando questo viene usato per trattare sezioni fresche di pelle normale. 3- Utilizzando l' imunofluorescenza, l'inibitore della al-prote inas i e l a a2-macroglobulina risultavano presenti nelle lesioni croniche, ma non lega t i in modo significativo all'elastina. 4- Nel tentativo di esaminare il ruolo dell'elastasi nella va'sculite cronica, sono stati condotti esami sui conigli per identificare l'elastasi nei macrofagi e nelle lesioni sperimentali granulomatose. Non è stata rilevata elastasi nei macrofagi normali o dopo stimolo con fagocitosi di particelle latex e dopo incubazione per altri due giorni. È stata rilevata una debole attività dell 'elastasi nei granulomi cutanei indotti per impianto di filamenti di ovatta. L'elastasi è stata identificata nel mezzo sintetico (Bieth, Spiers e Wermuth, 1974) e su sezioni di tendine di coniglio contenen ti fibre elastiche. Una più forte attività dell'elastasi è stata rilevata nei granulomi a ipersensibilità r itardata, indotti dalla sensibilità alla tubercolina, e al dinitroclorobenzene su albumina di coniglio aggregata. 5- Macrofagi normali di coniglio sono
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stati dissolti e separati per mezzo di elettroforesi con agarose gel o di SDS-PAGE, e il materiale contenuto nelle bande principali è stato incubato per un'ora in un preparato semipurificato di elastasi neutrofila di coniglio. Sono state rilevate due bande, che non contenevano attivi tà proteolitica per la caseina, le quali r iducevano la potenza dell'elastasi neutrofila. Queste rivelazioni vengono interpretate come indicazioni del fatto che, nel danno acuto mediato da immuno-complesso, la frammentazione della fibra elastica è quasi interamente dovuta ai neutrofili, sebbene altre cellule partecipino alla successiva dissoluzione durante la risoluzione. Nelle lesioni da vasculite cronica vi è una indicazione di equilibrio instabile tra un'aumentata sintesi dell'elast ina e la degradazione da parte delle elastasi. Nella lesione, le cellule mononucleari sono continuamente stimolate dal processo infiammatorio. È probabile che i fibroblasti e le cellule dì muscolo sintetizzino le fibre di elastina; nello stesso tempo vengono secrete le elastasi che degradano le nuove fibre di elastina. Gli inibi tor i presenti nel siero, e probabilmente nei macrofagi, non controllano completamente l'attività delle elastasi.
Ringraziamenti
Ringrazio il Prof. E. Wilson Jones del St. John Hospital, Londra, per aver fornito i preparati d i pelle umana usati come illustrazioni. Desidero esprimere la mia gratitudine ad M.J. Cooke e A. Shaw rispettivamente per l'alto livello delle preparazioni istologiche e del materiale fotografico fornito.
208 Cu taneous elastin degradation in ageing and inflammat ion
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