Tape-stripping metode til undersøgelse af stratum corneum – ny metode ved forskning i hudens barriere

Yasemin Topal | Dec 2018 | Dermatologi |

Yasemin Topal
stud.med.,
Dermatologisk Afdeling,
Bispebjerg Hospital

Maja-Lisa Clausen,
ph.d., post doc,
Dermatologisk Afdeling,
Bispebjerg Hospital

Caroline Meyer Olesen,
ph.d.-studerende,
Dermatologisk Afdeling,
Bispebjerg Hospital

Tove Agner
overlæge, professor,
Dermatologisk Afdeling,
Bispebjerg Hospital

En række sygdomme kan være lokaliseret til hudbarrieren, hvorfor forskning i denne er essentiel. Hudens barrierefunktion er lokaliseret til stratum corneum, det yderste lag af huden, som har en struktur ligesom mursten (corneocytter) lejret i mørtel (lipider) med en tykkelse på 0,01-0,02 mm.1

Stratum corneum beskytter mod vandtab fra huden samt indtrængen af udefrakommende irritanter, allergener, bakterier, vira med mere. Hudens barrierefunktion kan groft kvantificeres ved måling af det transepidermale vandtab (transepidermal water loss, TEWL), som registrerer vandfordampningen fra huden til atmosfæren. En høj TEWL-værdi ses ved et stort vandtab, hvilket indikerer en forstyrret og ødelagt barrierefunktion.

Hvordan kan stratum corneum undersøges?
Når forskellige parametre og processer i huden, for eksempel de immunologiske, ønskes belyst, anvendes traditionelt hudbiopsier.2 Imidlertid kan det i biopsier være vanskeligt at differentiere mellem epidermale og dermale strukturer, hvorfor en isoleret undersøgelse af epidermis eller stratum corneum er udfordrende.

Hudbiopsier er en invasiv metode, der kan volde patienten ubehag samt efterlade ar, hvilket begrænser brugen med hensyn til lokalitet på kroppen og hyppighed af anvendelsen. Derudover er anvendelse af hudbiopsier mindre egnet, når det gælder undersøgelse af børn. Hudbiopsier umuliggør desuden undersøgelser af reaktioner og processer i det samme hudområde over tid.

En optimal metode til undersøgelse af hudbarrieren vil være en minimal invasiv metode, hvor kun materiale fra hudens øverste lag opsamles. Disse kriterier for en ideel metode opfyldes på mange måder af tape-stripping metoden, som er tiltagende anvendt de senere år. Tape-stripping af hud blev beskrevet første gang af Pinkus i 19513 og er sidenhen anvendt primært til penetrationsstudier og til fremprovokation af skader i hudbarrieren.4-8

I de senere år er anvendelsen af tape-stripping blevet brugt til opsamling af stratum corneum/epidermis ved forskellige hudsygdomme,9-11 eksempelvis på patienter med atopisk eksem til måling af biomarkører, herunder antimikrobielle peptider,12-14 lipider, Natural Moisturizing Factor13,16 samt proteiner.17 Endvidere har Chang et al. som den første benyttet tape-stripping til undersøgelse af hudens mikrobiom ved atopisk eksem.18

Tape-stripping proceduren og påvirkende faktorer
Tape-stripping er en enkel, praktisk og standardiserbar metode. Kommercielle tapes påsættes huden og udsættes for et ensartet og standardiseret tryk ved hjælp af en ”pressurizer” (figur 1), hvorefter de fjernes fra huden, og et tyndt lag celler er samlet på tapen. Der kan tages 1-40 tapes fra samme hudområde, afhængig af hvilken dybde i epidermis, man ønsker materiale fra. Herefter opbevares tapes i lukkede rør, som typisk nedfryses til -80°C, indtil prøverne skal analyseres.16 Materialet kan derefter anvendes til undersøgelse af forskellige epidermale strukturer og markører. Eksempelvis kan ekspressionen af forskellige immunologiske mediatorer undersøges ved RT-PCR-baseret mRNA-analyse, ligesom forskellige peptid/protein markører kan undersøges ved blandt andet ELISA, Western Blot, proteomics samt multiplex.12,14 Endelig kan materialet anvendes til at undersøge hudens bakterielle sammensætning ved mikrobiomanalyser.18

Forskellige faktorer kan påvirke, hvor meget stratum corneum, der fjernes med tapes. Ved et hårdere tryk på tapen med ”pressurizeren” opsamles mere materiale,19 og ligeledes har varigheden af trykket betydning for, hvor meget hudbarrieren påvirkes, idet TEWL stiger mere ved et tryk i ti sekunder frem for et tryk i to sekunder.17,19

Tapes kan variere i form, størrelse og komposition. Nogle er cirkulære og udskåret på forhånd, mens andre er aflange og kan klippes til alt efter formålet. Forskelle i tape-typerne synes ikke at have særlig indflydelse på mængden af opsamlet stratum corneum, dog benytter de fleste studier de cirkulære ”D-squame” -tapes (figur 1).20,21 Uanset tape-type opsamles mindre materiale ved stripping i de dybere lag af epidermis. Dette tilskrives den stærke kohæsion mellem corneocytterne, hvorved færre celler kan strippes af. Dette ses også med det blotte øje ved, at de første tapes visuelt binder mere synligt materiale, mens de efterfølgende 10-20 tapes fremstår mere transparente.

Tykkelsen af epidermis varierer i forhold til den anatomiske lokalitet på kroppen. Ved analyser af atopisk dermatitis hud udføres tape-stripping oftest i albuefurerne og på underarmene, hvor stratum corneum er noget tykkere end i ansigtet og på truncus.19,22 Ligeledes er eksempelvis den eksemprægede hud tyndere end den raske hud.17 I forbindelse med psoriasis tape-strippes der oftest på ekstremiteterne, hvor metoden blandt andet også kan bruges til at fremkalde Köbners fænomen på den læsionsfrie hud.23,24 Selvom tape-stripping er en standardiseret metode, kan der alligevel forekomme inhomogenitet mellem patienterne i mængden af opsamlet stratum corneum, hvilket tilskrives inter-individuelle forskelle i hudens struktur.20

Hvor langt ned i huden kan tape-stripping komme?
Ved gentagen tape-stripping på det samme hudområde bevæger man sig langsomt ned gennem hudens lag, hvilket er demonstreret ved stigende TEWL, faldende proteinmængde samt en mere rød og skinnende hudoverflade (figur 1).17 Der er generelt enighed om, at stratum corneum er totalt fjernet efter 20-40 tapes.20,25 Det skal dog holdes for øje, at den anatomiske lokalitet, forekomst af inflammatoriske læsioner samt individuelle forskelle har betydning i forhold til hudtykkelsen og dermed antallet af tapes, der kræves for at fjerne stratum corneum. Tape-stripping metoden åbner muligheden for at studere de forskellige lag af epidermis separat, hvorefter man eksempelvis kan evaluere i hvilke lag, forskellige biomarkører befinder sig.

Begrænsninger ved brug af tape-stripping
En vigtig begrænsning i tape-stripping metoden er forekomsten af hudfurer og hårsække, som kan komplicere differentieringen af de forskellige lag i epidermis.26 Herudover er metoden begrænset til stratum corneum/øverste del af epidermis, hvilket gør metoden uegnet til studier af dermis og dybereliggende komponenter. Selvom tape-stripping er benyttet til flere formål, foreligger der endnu ikke klare internationale guidelines. Dette medfører, at forskellige studier med samme formål ikke altid har den samme fremgangsmåde, for eksempel antallet af tapes, hvorfor en sammenligning af data på tværs af studierne kan være vanskelig. Det er derfor vigtigt at definere en fremgangsmåde, der er mest optimal i forhold til studiets formål i og med, at flere faktorer kan påvirke udfaldet. Som anført ovenfor er eksempelvis lokalisationen vigtig, da en sammenligning af materiale fra forskellige anatomiske områder kan være vanskelig.27 Ved analyse af tapes kan det være udfordrende at ekstrahere materialet (huden) fra tapen samt undgå forstyrrende elementer fra limen, hvorfor viden og erfaring inden for feltet er en fordel.

Konklusion

Tape-stripping er en enkel og brugbar metode ved forskning i hudbarrieren. Metoden er smertefri og muliggør, at samme hudområde kan følges med gentagne prøver over tid. Metoden er uden ubehag for patienten og medfører i modsætning til hudbiopsier ingen ardannelse. Metoden indsamler alene materiale fra de øverste hudlag, og man undgår således en eventuel kontaminering fra dermis og subcutis, som vil være til stede i biopsier. Ved forskning i atopisk eksem har metoden været brugt til flere forskellige formål, herunder påvisning af biomarkører og for nyligt også hudens mikrobiom. Denne udvikling tyder på, at metoden i fremtiden kan udvikles til at erstatte biopsier ved eksperimentelle undersøgelser af hudbarrieren og måske endda i fremtiden kan få en plads i klinikken.

Referencer

1. Böhling A, Bielfeldt S, Himmelmann A, Keskin M, Wilhelm KP. Comparison of the stratum corneum thickness measured in vivo with confocal Raman spectroscopy and confocal reflectance microscopy. Ski Res Technol 2014;20(1):50-57.  2. Petoud S, Muller G, Moore EG, Xu J, Sokolnicki J, James P, et al. Loricrin and involucrin expression is down-regulated by Th2 cytokines through STAT-6. Clin Immunol 2009;129(1):77-83.  3. PINKUS H. Examination of the epidermis by the strip method of removing horny layers. I. Observations on thickness of the horny layer, and on mitotic activity after stripping. J Invest Dermatol 1951;16(6):383-386. 4. Bianco C, Visser MJ, Pluut O, Svetličić V, Pletikapić G, Jakasa I, Riethmuller C, Adami G, Filon FL, Schwegler-Berry D, Aleksandr B, Stefaniak SK. Characterization of silver particles in the stratum corneum of healthy subjects and atopic dermatitis patients dermally exposed to a silver-containing garment. Nanotoxicology 2016;10(10):1480-1491. 5. Jungersted JM, Høgh JK, Hellgren LI, Jemec GBE, Agner T. Skin barrier response to occlusion of healthy and irritated skin: Differences in trans-epidermal water loss, erythema and stratum corneum lipids. Contact Dermatitis 2010;63(6):313-319. 6. Fluhr JW, Dickel H, Kuss O, Weyher I, Diepgen TL, Berardesca E. Impact of anatomical location on barrier recovery, surface pH and stratum corneum hydration after acute barrier disruption. Br J Dermatol 2002;146(5):770-776. 7. Au WL, Skinner M, Kanfer I. Comparison of tape stripping with the human skin blanching assay for the bioequivalence assessment of topical clobetasol propionate formulations. J Pharm Pharm Sci 2010;13(1):11-20. 8. Lademann J, Jacobi U, Surber C, Weigmann HJ, Fluhr JW. The tape stripping procedure – evaluation of some critical parameters. Eur J Pharm Biopharm 2009;72(2):317-323. 9. Berekméri A, Latzko A, Alase A, Macleod T, Ainscough JS, Laws P, et al. Detection of IL-36γ through noninvasive tape stripping reliably discriminates psoriasis from atopic eczema. J Allergy Clin Immunol 2018. 10. Taslimi Y, Sadeghipour P, Habibzadeh S, Mashayekhi V, Mortazavi H, Müller I, et al. A novel non-invasive diagnostic sampling technique for cutaneous leishmaniasis. PLoS Negl Trop Dis 2017;11(7):1-12. 11. Pechère M, Krischer J, Remondat C, Bertrand C, Trellu L, Saurat JH. Malassezia spp carriage in patients with seborrheic dermatitis. J Dermatol 1999;26(9):558-561. 12. Clausen ML, Slotved HC, Krogfelt KA, Agner T. Measurements of AMPs in stratum corneum of atopic dermatitis and healthy skin-tape stripping technique. Sci Rep 2018;8(1):1-8.  13. Hulshof L, Hack DP, Hasnoe QCJ, Dontje B, Jakasa I, Riethmüller C, et al. Stratum corneum analysis provide a minimal invasive tool to study immune response and skin barrier in atopic dermatitis children. Br J Dermatol 2018;1-3. 14. McAleer MA, Jakasa I, Hurault G, Sarvari P, McLean WHI, Tanaka RJ, et al. Systemic and stratum corneum biomarkers of severity in infant AD include markers of innate and Th-related immunity and angiogenesis. Br J Dermatol 2018;1-2. 15. Dapic I, Kobetic R, Brkljacic L, Kezic S, Jakasa I. Quantification of free fatty acids in human stratum corneum using tandem mass spectrometry and surrogate analyte approach. Biomed Chromatogr 2018;32(2):1-9. 16. Feuillie C, Vitry P, Mcaleer MA, Kezic S, Irvine AD. Adhesion of Staphylococcus aureus to Corneocytes from Atopic Dermatitis Patients Is Controlled by Natural Moisturizing Factor Levels. MBio 2018;9(4):1-11. 17. Clausen ML, Slotved HC, Krogfelt KA, Agner T. Tape Stripping Technique for Stratum Corneum Protein Analysis. Sci Rep 2016;6(Table 2):1-8. 18. Chang KR, Tay ASL, Li C, Ng AHQ, Wang J, Suri BK, et al. Whole metagenome profiling reveals skin microbiome-dependent susceptibility to atopic dermatitis flare. Nat Microbiol 2016;1(9):1-10.  19. Löffler H, Dreher F, Maibach HI. Stratum corneum adhesive tape stripping: Influence of anatomical site, application pressure, duration and removal. Br J Dermatol 2004;151(4):746-752. 20. Bashir SJ, Chew A, Anigbogu A, Dreher F, Maibach HI. Physical and physiological effects of stratum corneum tape stripping. Skin Res Technol 2001;7(1):40-48. 21. Breternitz M, Flach M, Präßler J, Elsner P, Fluhr JW. Acute barrier disruption by adhesive tapes is influenced by pressure, time and anatomical location: Integrity and cohesion assessed by sequential tape stripping; A randomized, controlled study. Br J Dermatol 2007;156(2):231-240. 22. Ya-Xian Z, Suetake T, Tagami H. Number of cell layers of the stratum corneum in normal skin relationship to the anatomical location an the body, age, sex and physical parameters. Arch Dermatol Res 1999;291(10):555-559. 23. Suttle M, Ritanen R, Harvima I. Increase in FoxP3-positive Cells and Their Contacts with Mast Cells in Köbner-negative Patients with Psoriasis after Tape-stripping. Acta Derm Venereol [Internet]. 2018;0. Available from:  24. Emson CL, Fitzmaurice S, Lindwall G, Li KW, Hellerstein MK, Maibach HI, et al. A pilot study demonstrating a non-invasive method for the measurement of protein turnover in skin disorders: application to psoriasis. Clin Transl Med 2013;2(1):12. 25. Hahn T, Hansen S, Neumann D, Kostka KH, Lehr CM, Muys L, et al. Infrared densitometry: A fast and non-destructive method for exact stratum corneum depth calculation for in vitro tape-stripping. Skin Pharmacol Physiol 2010;23(4):183-192. 26. Van Der Molen RG, Spies F, Van ’T Noordende JM, Boelsma E, Mommaas AM, Koerten HK. Tape stripping of human stratum corneum yields cell layers that originate from various depths because of furrows in the skin. Arch Dermatol Res 1997;289(9):514-518. 27. Grice EA, Segre JA. The skin microbiome. Nat Rev Microbiol 2011;9(4):244-253.