Effect of repeated ultraviolet irradiation on skin of hairless mice

Summary

The effect of repeated UV-irradiation on mechanical and biochemical parameters was studied in skin of hairless mice. UV-A irradiation for a period of 1 h daily over 8 weeks caused only a slight increase in skin thickness and a decrease in ultimate strain. The changes induced by UV-B and C, however, were quite remarkable.

Skin thickness was increased depending on the daily dose exposure time (15–90 s at an irradiation rate of 20 mW/cm² UV-B and A and of 14 mW/cm² UV-C) and the duration of treatment (1–6 weeks). Ultimated load, tensile strength and modulus of elasticity showed an increase following medium dosages after 1 and 2 weeks, however, a decrease after high dosages and longterm treatment. Ultimate strain was found to be the most sensitive parameter being decreased depending on exposure time and duration of treatment. Insoluble collagen and total collagen were decreased after long-term treatment thus being correlated with the mechanical parameters. The elastin content was only barely influenced and not correlated with the mechanical data, e.g. the modulus of elasticity. Thus, a favourable effect of short-term treatment with low doses of UV-irradiation of mechanical parameters of skin could be demonstrated. Long-term treatment with relatively high doses of UV-B, however, resulted in unfavourable effects, whereby first ultimate strain, then ultimate load, modulus of elasticity and tensile strength were decreased.

Zusammenfassung

An der Haut von haarlosen Mäusen wurde die Wirkung von wiederholter UV-Bestrahlung auf mechanische und biochemische Parameter untersucht. Eine tägliche UV-A-Bestrahlung über 1 h während 8 Wochen verursachte nur eine leichte Zunahme der Hautdicke und eine Abnahme der Dehnung beim Abriß. Nach UV-B- bzw. UV-C-Bestrahlung waren die Veränderungen jedoch sehr viel drastischer. In diesen Untersuchungsreihen wurden die Mäuse mit einer UV-Lampe im Abstand von 17 cm bestrahlt, so daß die Bestrahlungsintensität 20 mW/cm² UV-B und-A und 14 mW/cm² UV-C betrug. Über 1–6 Wochen wurden verschiedene Tiergruppen täglich 15–90 s exponiert. Die Reißkraft, die Reißfestigkeit und der Elastizitätsmodul zeigten nach mittleren Strahlendosen nach 1–2 Wochen eine Zunahme, jedoch nach hohen Strahlendosen und langdauernder Behandlung eine Abnahme. Die Dehnung beim Abriß war der empfindlichste Parameter insofern, als er in Abhängigkeit von Expositionszeit und Behandlungsdauer abnahm. Der Gehalt an unlöslichem Kollagen und Gesamtkollagen war nach langdauernder Behandlung vermindert und demnach mit den mechanischen Parametern korreliert. Der Elastin-Gehalt wurde nur gering beeinflußt und war somit mit den mechanischen Meßwerten nicht korreliert. In diesen Experimenten konnte ein günstiger Effekt einer kurzdauernden Behandlung mit niedrigen UV-Bestrahlungsdosen auf die mechanischen Eigenschaften der Haut gezeigt werden. Eine langdauernde Behandlung mit hohen Dosen von UV-B bewirkte jedoch ungünstige Effekte, wobei hauptsächlich die Dehnung beim Abriß, aber auch die Reißfestigkeit und der Elastizitätsmodul vermindert waren.