Skip to main content
Log in

Prüfung der Festigkeitseigenschaften von Rattenhaut in Abhängigkeit von Lebensalter und Geschlecht

Studies on the mechanical properties of rat skin in correlation to sex and age

  • Published:
Archiv für klinische und experimentelle Dermatologie Aims and scope Submit manuscript

Summary

Male and female rats of Sprague Dawley strain were used to study the mechanical properties of skin in correlation to body weight as an indicator for age. Groups of ten rats of each sex were used for each ten gram interval of body weight. Flaps of shaved skin of the back were prepared and the thickness of skin specimens was measured. Strips of 5 mm width were cut and fastened between clamps of the Instron®-instrument. The load resulting in rupture of the skin strip was measured and the tensile strength (load/cross section) was calculated. Each parameter was analysed mathematically with the analog computer.

Skin thickness showed a linear correlation to body weight without differences depending on sex. When correlated to body weight, the graph of the load at rupture and even more pronounced the graph of the tensile strength revealed several phases which were expressed in the form of differential equations. During growth phase differences between male and female rats were noticed. These have to be attributed to a more intensive growth of male rats. Tensile strength of skin tissue showed a maximum in rats being about three months old. Further increase in body weight (or age) was correlated to a slow decrease in tensile strength. Similar results found in human skin were discussed.

Zusammenfassung

An männlichen und weiblichen Sprague-Dawley-Ratten wurden die mechanischen Eigenschaften der Haut in Abhängigkeit vom Körpergewicht untersucht. Es wurden die Hautdicke, die bis zum Abriß notwendige Kraft und die Reißfestigkeit geprüft. Für jeden Parameter wurde eine mathematische Analyse mit dem Analogrechner durchgeführt.

Die Hautdicke zeigte eine lineare Abhängigkeit vom Körpergewicht. Geschlechtsunterschiede ließen sich an der Hautdicke nicht feststellen. Die Reißkraft und noch ausgeprägter die Reißfestigkeit zeigten in Abhängigkeit vom Körpergewicht einen mehrphasischen Verlauf, der in Differentialgleichungen erfaßt wurde. Geringe Unterschiede, die im Kurvenverlauf der Proben von männlichen und weiblichen Tieren in der Wachstumsphase festzustellen waren, sind auf das stärkere Wachstum der Männchen zu beziehen. Die Reißfestigkeit als Maß der Eigenschaften des kollagenen Materials zeigte ein deutliches Maximum im Alter von knapp 3 Monaten. Mit zunehmendem Alter war eine langsame Abnahme der Reißfestigkeit festzustellen. Ähnliche Befunde, wie sie an menschlicher Haut erhoben wurden, werden diskutiert.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

Literatur

  • Banfield, W. G., MacKay, C. M., Brindley, D. C.: Quantitative changes in acetic acid-extractable collagen of hamster skin related to anatomical site and age. Gerontologia (Basel) 12, 231–236 (1966).

    Google Scholar 

  • Brozek, J., Kinzey, W.: Age changes in skinford compressibility. J. Geront. 15, 45–51 (1960).

    Google Scholar 

  • Bürger, M., Schlomka, G.: Beiträge zur physiologischen Chemie des Alterns der Gewebe. Z. exp. Med. 61, 105–116 (1928).

    Google Scholar 

  • —— Ergebnisse und Bedeutung chemischer Gewebsuntersuchungen für die Alternsforschung. Klin. Wschr. 7, 1944–1952 (1928).

    Google Scholar 

  • Cadavid, N. G., Paladini, A. C.: Amino acid composition of dermal-collagen fractions in rats of different ages. Biochem. J. 92, 436–439 (1964).

    Google Scholar 

  • Clausen, B.: Influence of age on connective tissue. Lab. Invest. 11, 229–234 (1962a).

    Google Scholar 

  • —: Influence of age on connective tissue. Lab. Invest. 11, 1340–1345 (1962b).

    Google Scholar 

  • Clausen, B.: Ageing of connective tissue. In: Hormone and connective tissue, pp. 396–422. Ed. by G. Asboe-Hansen. Munksgaard 1966.

  • Deshmukh, K., Nimini, M. E.: Chemical changes associated with aging of collagen in vivo and in vitro. Biochem. J. 112, 397–405 (1969).

    Google Scholar 

  • Dickerson, J. W. T., John, P. M. V.: The effect of sex and site on the composition of skin in the rat and mouse. Biochem. J. 92, 364–368 (1964).

    Google Scholar 

  • Ebling, F. J., Hale, P. A.: The composition of female rat skin in relation to region, age, hair growth cycle and hormones. J. Endocr. 36, 186 (1966).

    Google Scholar 

  • Evans, R., Cowdry, E. V., Nielson, P. E.: Ageing of human skin. Anat. Rec. 545–565 (1943).

  • Fleischmajer, R., Krol, S.: Dermal urea-soluble collagen. Proc. Soc. exp. Biol. (N.Y.) 128, 1061–1065 (1968).

    Google Scholar 

  • Fry, P., Harkness, M. L. R., Harkness, R. D.: Mechanical properties of the collagenous framework of skin in rats of different ages. Amer. J. Physiol. 206, 1425–1429 (1964).

    Google Scholar 

  • Gibson, T.: The micro-architecture of dermal fibres. In: Wound healing (Ed. Illingworth). The Lister Centenary Scientific Meeting, pp. 267–273. London: J. & A. Churchill Ltd. 1966.

    Google Scholar 

  • Grahame, R., Holt, P. J. L.: The influence of ageing on the in vivo elasticity of human skin. Gerontologia (Basel) 15, 121–139 (1969).

    Google Scholar 

  • Grassmann, W.: Kollagen. Fortschr. Chem. org. Naturst. 23, 196–314 (1965).

    Google Scholar 

  • Harkness, R. D.: Biological functions of collagen. Biol. Rev. 36, 399–463 (1961).

    Google Scholar 

  • —: Factors affecting the strength of the dermis. In: Wound healing (Ed. Illingworth). The Lister Centenary Scientific Meeting, pp. 243–256. London: J. & A. Churchill Ltd. 1966.

    Google Scholar 

  • —: Mechanical properties of collagenous tissues. In: Treatise on collagen, ed. B. S. Gould, Biol. Collagen, vol. 2, pp. 248–299. London-New York: Academic Press 1968.

    Google Scholar 

  • Harkness, M., Harkness, R. D.: Effect of sulphydryl reagents on a mechanical property of skin. Nature (Lond.) 211, 496–497 (1966).

    Google Scholar 

  • Hauss, W. H., Junge-Hülsing, G., Schulze, W.: Über alternsbedingte und organgebundene Unterschiede des Stoffwechsels der Bindegewebs-Sulfomucopolysaccharide. Z. Alternsforsch. 14, 259–270 (1961).

    Google Scholar 

  • Heikkinen, E.: Transformations of rat skin collagen. Acta physiol. scand. Suppl. 317, 4–61 (1968).

    Google Scholar 

  • —, Kulonen, E.: Collagen components in the consecutive extracts of rat skin. Acta physiol. scand. 68, 231–233 (1966).

    Google Scholar 

  • Herrick, E. H.: Tensile strength of tissues as influenced by male sex hormone. Anat. Rec. 73, 145–149 (1945).

    Google Scholar 

  • —, Brown, K.: Lowered tensile strength and collagen levels in tissues following discontinuation of male sex hormone. Poultry Sci. 31, 191–193 (1952).

    Google Scholar 

  • Holzmann, H., Kobelt, D., Korting, G. W., Vogel, H. G.: Prüfung der mechanischen Eigenschaften von menschlicher Haut in Abhängigkeit von Alter und Geschlecht. Arch. klin. exp. Derm. (im Druck).

  • Jackson, D. S., Steven, F. S.: Age changes in the cross-linking of human collagen. Z. Geront. 15, 77–84 (1969).

    Google Scholar 

  • Jansen, L. H., Rottier, P. B.: Elasticity of human skin related to age. Dermatologica (Basel) 115, 106–111 (1957).

    Google Scholar 

  • ——: Some mechanical properties of human abdominal skin measured on excised strips. Dermatologica (Basel) 117, 65–83 (1958).

    Google Scholar 

  • Jochims, J.: Untersuchungen des mechanischen Verhaltens der Hautgewebe (Cutis und Subcutis) mit einer neuen Methode. Z. Kinderheilk. 56, 81–97 (1934).

    Google Scholar 

  • Joseph, K. T., Bose, S. M.: Influence of biological ageing on the stability of skin collagen in albino rats. In: Collagen, pp. 371–395, ed. by N. Ramanathan. New York-London: Intersci. Publ. 1962.

    Google Scholar 

  • Junge-Hülsing, G., Wagner, H.: Altern und Bindegewebe. Z. Geront. 1, 345–359 (1968).

    Google Scholar 

  • Kenedi, R. M., Gibson, T., Daly, C. H.: Bio-engineering studies of the human skin II. In: Biomechanics and related bio-engineering topics. Proceedings of a symposium held in Glasgow, September 1964, ed. by R. M. Kenedi. Pergamon Press 1964.

  • ———: Bio-engineering studies of the human skin. In: Structure and function of connective and skeletal tissue, pp. 388–394. London: Butterworth 1965.

    Google Scholar 

  • McGavack, T. H., Kung-Ying Tang Kao: The influence of age and sex on the soluble collagen, insoluble collagen and elastin of rat tissues. Exp. med. Surg. 18, 101–123 (1960).

    Google Scholar 

  • Mendoza, S. A., Milch, R. A.: Tensile strength of skin collagen. Surg. Forum 15, 443–434 (1964).

    Google Scholar 

  • ——: Age variations of nominal tensile strength of Wistar rat skins. Gerontologia (Basel) 10, 42–46 (1964/65).

    Google Scholar 

  • Mills, B. G., Bavetta, L. A.: Variations in extractable collagen of bone and skin with age and growth. J. Geront. 21, 449–454 (1966).

    Google Scholar 

  • Morsches, B., Holzmann, H., Korting, G. W.: Untersuchungen zum quantitativen Verhalten von Kollagen und nichtkollagenem Eiweiß in der menschlichen Haut in Abhängigkeit von Alter und Lokalisation. Arch. klin. exp. Derm. 224, 117–127 (1966).

    Google Scholar 

  • Murray, D. H., Watts, W. R., Ring, J. R.: Hexosamine and hydroxyproline concentrations in skin and buccal mucosa of an aging rat population. J. Geront. 16, 17–19 (1961).

    Google Scholar 

  • Nimni, M. E., Guia, de E., Bavetta, L. A.: Changes in the quantity and nature of collagen in rabbit skin as a function of age. Nature (Lond.) 207, 865–866 (1965).

    Google Scholar 

  • Pearce, R. H.: Glycosaminoglycans and glycoproteins in skin. In: The amino sugars, Vol. A, p. 149, ed. by E. A. Balazs and R. W. Jeanloz. New York-London: Academic Press 1965.

    Google Scholar 

  • Pikkarainen, J.: The molecular structures of vertebrate skin collagens. Acta physiol. scand. Suppl. 309, 4–63 (1968).

    Google Scholar 

  • Prodi, G.: Effect of age on acid mucopolysaccharides in rat dermis. J. Geront. 19, 128–131 (1964).

    Google Scholar 

  • Ridge, M. D., Wright, V.: A Rheological study of skin. In: Biomechanics and rerelated bioengineering topics. Proceedings of a symposium held in Glasgow, September 1964, ed. by R. M. Kenedi. Pergamon Press 1964a.

  • ——: The description of skin stiffness. Biorheology 2, 67–74 (1964b).

    Google Scholar 

  • ——: An extensometer for skin — its construction and application. Med. biol. Engng. 4, 533–542 (1966).

    Google Scholar 

  • Rollhäuser, H.: Die Zugfestigkeit der menschlichen Haut. Gegenbaurs morph. Jb. 90, 249–260 (1950).

    Google Scholar 

  • Ruppelt, E.: Über einige mechanische Eigenschaften der menschlichen Haut. Z. Biol. 98, 49–59 (1937).

    Google Scholar 

  • Schade, H.: Untersuchungen zur Organfunction des Bindegewebes. Z. exp. Path. Ther. 11, 369–399 (1912).

    Google Scholar 

  • —: Gewebselastometrie zu klinischem und allgemeinärztlichem Gebrauch. Münch. med. Wschr. 53, 2241–2246 (1926).

    Google Scholar 

  • Schallwegg, O.: Die menschliche Haut in ihren Beziehungen zu Alter, Geschlecht und Konstitution. Z. menschl. Vererb.- u. Konstit.-Lehre 25, 207–228 (1941).

    Google Scholar 

  • Schiller, S., Dorfman, A.: Effect of age on the heparin content of rat skin. Nature (Lond.) 185, 111–112 (1960).

    Google Scholar 

  • Schmidt-La Baume, F.: Elastometrie in der Dermatologie. I. Mitt. Arch. Derm. Syph. (Berl.) 153, 565–573 (1927).

    Google Scholar 

  • —: Über Dermoelastometrie. II. Mitt. Arch. Derm. Syph. (Berl.) 153, 767–771 (1927).

    Google Scholar 

  • —: Über Dermoelastometrie. Arch. Derm. Syph. (Berl.) 156 383–423 (1928).

    Google Scholar 

  • Sinex, F. M.: Cross-linkage and aging. Advanc. Geront. Res. 1, 165–180 (1964).

    Google Scholar 

  • —: The role of collagen in aging. In: Treatise of collagen, ed. by B. S. Gould, Biol. Collagen, vol. 2, pp. 410–448. London-New York: Academic Press 1968.

    Google Scholar 

  • Shuster, S., Bottoms, E.: Senile degeneration of skin collagen. Clin. Sci. 25, 487–491 (1963).

    Google Scholar 

  • Smith, Q. T.: Body weight, cutaneous collagen and hexosamine of cortisometreated female rats of various ages. J. invest. Derm. 42, 353–357 (1964).

    Google Scholar 

  • — Allison, D. J.: Cutaneous collagen and hexosamine and femur collagen of testosterone propionate-treated rats of various ages. Biochem. Pharmacol. 14, 709–720 (1965).

    Google Scholar 

  • Sobel, H.: Aging of ground substance in connective tissue. Advanc. Geront. Res. 2, 205–283 (1967).

    Google Scholar 

  • — Gabay, S., Wright, E. T., Lichtenstein, I., Nelson, N. H.: The influence of age upon the hexosamine-collagen ratio of dermal biopsies from men. J. Geront. 13, 128–131 (1958).

    Google Scholar 

  • — Marmorston, J.: Hormonal influences upon connective tissue changes of aging. Recent Progr. Hormone Res. 14, 457–480 (1958).

    Google Scholar 

  • Sodeman, W. A., Burch, G. E.: A direct method for the estimation of skin distensibility with its application to the study of vascular states. J. clin. Invest. 17, 785–793 (1938).

    Google Scholar 

  • Southwood, W. F. W.: The thickness of the skin. Plast. reconstr. Surg. 15, 423–429 (1955).

    Google Scholar 

  • Ströbel, H.: Die Gewebsveränderungen der Haut im Verlaufe des Lebens. Arch. Derm. Syph. (Berl.) 186, 636–668 (1947).

    Google Scholar 

  • Stüttgen, G.: Die mechanische Eigenschaften der Haut. In: Die normale und pathologische Physiologie der Haut, S. 18–28. Stuttgart: G. Fischer 1965.

    Google Scholar 

  • Verzár, F.: Nachweis der Zunahme der Bindung von Hydroxyprolin im Collagen der. Haut mit dem Alter. Gerontologia (Basel) 4, 104–111 (1960).

    Google Scholar 

  • —: Factors which influence the age-reaction of collagen in the skin. Gerontologia (Basel) 9, 209–221 (1964).

    Google Scholar 

  • Vogel, H. G.: Zur Wirkung von Hormonen auf physikalische und chemische Eigenschaften des Binde- und Stützgewebes. Habilitationsschrift, Marburg 1966.

  • —: Untersuchungen zur Wirkung von Hormonen auf physikalische und chemische Eigenschaften des Binde- und Stützgewebes. Fortschr. Med. 86, 666–668 (1968).

    Google Scholar 

  • Vogel, H. G.: Veränderungen des Bindegewebes beim Alterungsprozeß. Med. Mschr. 22, 340–345 (1968).

    Google Scholar 

  • —: Zur Wirkung von Hormonen auf physikalische und chemische Eigenschaften des Binde- und Stützgewebes. Arzneimittel-Forsch. 19, 1495–1503, 1732–1742, 1790–1801, 1981–1996 (1969).

    Google Scholar 

  • Vogel, H. G.: Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften der Haut von Ratten durch Hormone. Arzeimittel-Forsch. (im Druck).

  • Wenzel, H. G.: Untersuchungen einiger mechanischer Eigenschaften der Haut, insbesondere der Striae cutis distensae. Virchows Arch. path. Anat. 317, 654–706 (1950).

    Google Scholar 

  • Wirtschafter, Z. T., Bentley, J. P.: The influence of age and growth rate on the extractable collagen of skin of normal rats. Lab. Invest. 11, 316–320 (1962).

    Google Scholar 

  • Wöhlisch, E., du Mesnil de Rochemont, R.: Untersuchungen über elastische und thermodynamische Eigenschaften des Bindegewebes. Beitr. path. Anat. 76, 233–237 (1927).

    Google Scholar 

  • ——, Gerscher, H.: Untersuchungen über die elastischen Eigenschaften tierischer Gewebe. Z. Biol. 85, 325–341 (1926).

    Google Scholar 

  • Wright, V., Ridge, M. D.: The mechanical properties of joints and skin. Structure and function of connective and skeletal tissue. pp. 402–405. London: Butterworth 1965.

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Vogel, H.G., Kobelt, D., Korting, G.W. et al. Prüfung der Festigkeitseigenschaften von Rattenhaut in Abhängigkeit von Lebensalter und Geschlecht. Arch. klin. exp. Derm. 239, 296–306 (1970). https://doi.org/10.1007/BF00520344

Download citation

  • Received:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF00520344

Navigation