Effects of Cellophane Tape Stripping of Mouse Skin on Epidermal Growth Regulators (Chalones)

Abstract

Variations in epidermal chalones after a single surface application of methylcholanthrene and croton oil have been described in previous papers. This paper reports a study of the effect of adhesive tape stripping of the skin on epidermal growth regulators (G₁ and G₂ chalones).

Pieces of adhesive tape were applied 6 times to the same area of skin in groups of mice. The short-term effects of tape stripping on epidermal DNA synthesis and on mitotic rate were studied at different intervals after stripping. Other groups of mice were killed at similar time intervals after stripping, and the treated area of skin was homogenized and extracted with water. The inhibitory effect of these extracts on normal epidermal DNA synthesis and mitotic rate was assayed in normal hairless mice.

The resulting inhibitions were interpreted as an expression of the concentration of G₁ or G₂ chalone in the skin extracts. The first experiment confirmed that cellophane tape stripping gives rise to a short block in epidermal mitotic activity and probably also in DNA synthesis. This was followed by bimodal peaks of increased activity, the two maxima of labelling index being found on days 2 and 6, and the two maxima of mitotic rate on days 1–2 and 7. The concentrations of the two chalones in the skins of treated animals varied in inverse proportion to the alterations in the DNA synthesis and the mitotic rate, with one exception. Here there was initially a depression of the mitotic rate and a low concentration of G₂ chalone. This was interpreted as a short reaction of the basal cells to the stripping trauma.

It is concluded that adhesive tape stripping removes the differentiating cells and injures some basal cells, simultaneously altering the content of G₁ and G₂ chalones. The resulting increase in the rates of DNA synthesis and mitosis lasts only until the number of cells is high enough to produce growth-regulating substances (chalones) again. This theory may explain the changes observed. Since similar reactions are seen after both carcinogenic and co-carcinogenic chemical injury of the epidermis, the reaction pattern seems to be a general response to cell injury or cell removal.

In früheren Arbeiten wurde über Aktivitätsänderungen epidermaler Chalone nach einmaliger Applikation von Methylcholanthren und Crotonöl berichtet. Die vorliegende Arbeit beschreibt Untersuchungen über den Einfluß des Hornschichtabrisses der Haut mittels Tesafilm auf die epidermalen Wachstumsregulatoren (G₁- und G₂-Chalone). Bei verschiedenen Mäusegruppen wurde dieselbe Hautregion durch 6maliges Aufkleben und Abreißen von Tesafilmstreifen behandelt. Die Wirkung dieser Behandlung auf

die epidermale DNS-Synthese und die Mitoserate wurden in verschiedenen Zeitintervallen danach untersucht. Andere gleichartig behandelte Versuchsgruppen wurden in gleichen Zeitabständen nach Hornschichtabriß getötet, die behandelte Haut homogenisiert und extrahiert. Die inhibierende Wirkung dieser Extrakte auf die epidermale DNS-Synthese und Mitoserate wurde bei normalen haarlosen Mäusen getestet. Die beobachtete Inhibition wird als Ausdruck der Konzentration von G₁ bzw. G₂-Chalone in den Hautextrakten angesehen. Die Untersuchungen ergaben, daß der Hornschichtabriß eine kurze Blockierung der Mitoserate und wahrscheinlich auch der DNS-Synthese hervorruft. Dieser Blockierung folgte ein Anstieg der Proliferationsparameter mit zwei aufeinanderfolgenden Maxima am 2. und 6. Tag für den Markierungsindex und am 1./2. und 7. Tag für die Mitoserate. Die Konzentration beider Chalone in der behandelten Haut verhält sich umgekehrt proportional zur veränderten DNS-Synthese und Mitoserate mit einer Ausnahme. In der Frühphase nach der Behandlung wurden sowohl eine niedrige Mitoserate als auch eine geringe G₂-Chalone-Konzentration beobachtet. Diesen Befund interpretieren wir als kurze unspezifische, traumatische Wirkung des Hornschichtabrisses auf die Basalzellen.

Es wird angenommen, daß durch den Hornschichtabriß mit Tesafilm differenzierte Zellen entfernt und Basalzellen gleichzeitig geschädigt werden. Dieser Vorgang geht mit einer änderung der Konzentration von G₁- und G₂-Chalonen einher. Der daraus resultierende Anstieg der DNS-Synthese und Mitoserate dauert nur so lange, bis eine ausreichende epidermale Zellzahl erreicht wird, um Wachstumsregulatoren (Chalone) zu produzieren.

Ähnliche Reaktionen wurden nach einer Epidermisbehandlung sowohl mit karzinogenen als auch mit co-karzinogenen Substanzen beobachtet. Das Verhaltensmuster der Epidermiszellen scheint einer allgemein gültigen zellulären Reaktionsform auf eine Zellentfernung oder Zellschädigung zu entsprechen.