Avaliação do colágeno dérmico no envelhecimento pela ultrassonografia de alta frequência e espectroscopia Raman in vivo e suas correlações com a histologia
Data
2017-03-29
Autores
Caetano, Livia de Vasconcelos Nasser 
Orientadores
Bagatin, Edileia
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
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Resumo
Background: The analysis of the correlation between noninvasive dermal collagen evaluation techniques, such as high frequency ultrasonography and Raman spectroscopy, with skin biopsy – often considered the gold standard - is essential to support the results of dermatological studies. Objectives: to characterize and describe the high frequency ultrasound and the Raman spectroscopy parameters associated to dermal collagen in intrinsically aged and photoaged skin; and to analyze their correlation with histology. Methods: a cross sectional diagnostic assessment intervention study included 23 women between 28 and 82 years from the general outpatient clinic of the department of Dermatology of the Federal University of São Paulo. They were divided into 3 groups according to the right forearm photoaging score as mild (1), moderate (2) or advanced (3). Analysis of the dermis on photoexposed (forearm back) and non-photoexposed area (medial arm) was carried out through three methods: high frequency ultrasound, confocal Raman spectroscopy and skin biopsy for immunohistochemistry (collagen I) and histological assessment using picrosirius-red and Verhöff staining techniques together with digital image analysis of histological and ultrasound pictures. The differences between the photoexposed and non-photoexposed regions were studied and statistic correlations between each of the non-invasive methods and the age, photoaging score and histological parameters were assessed. Results: at the non-photoexposed site, the upper and lower dermis ultrasound parameter ratios better correlated with age. The higher coefficients were for the ratio of the low echogenic pixels between the upper and lower dermis, the ratio of the medium and high echogenic pixels between the upper and lower dermis and the ratio of total intensity between the upper and lower dermis. There was a slight correlation with collagen I area fraction in immunohistochemistry. At the photoexposed area, total and upper dermis parameters demonstrated higher correlations with age and clinical score. The low echogenicity pixels area fraction, medium and high echogenic pixels area fraction and Total Intensity presented the higher coefficients. The correlation coefficients between ultrasound parameters and histology were higher for the photoexposed site compared with the non-photoexposed region. The medium and high echogenic pixels area fraction and Total Intensity presented the higher correlation coefficients with collagen area fraction in the Picrossírius red staining (direct) and with solar elastosis area fraction in Verhöff staining (inverse). Principal Component Analysis of the dermis Raman spectra was able to discriminate the photoexposed region (photoaging) from the non-photoexposed region (intrinsic aging) in group 3; and the non-photoexposed dermis of group 1 from group 3 (intrinsic aging). The peak intensities in 855cm-1 and 938cm-1 showed moderate correlation with age, high-frequency ultrasonography, and immunohistochemistry for Collagen I in the non-exposed region. In the photoexposed region, the ratio between 1275 cm-1 and 1450 cm-1 intensities (I1275/I1450) presented moderate to high correlation with age, photoaging score, dermis echogenicity and histology (immunohistochemistry for collagen I, picrossirius and Verhöff). Conclusion: a moderate to high correlation between histology and ultrasound was found in the photoexposed region. Lower, but significant, correlation coefficients occurred in the non-photoexposed region. Significant correlations were also found between in vivo Raman spectroscopy, histology and ultrasonography. The 938 cm-1 and 855 cm-1 peak intensities may be useful for intrinsic aging assessment, while I1275/I1450 ratio can be used for photoaging measurement.
Introdução: O estudo da correlação entre técnicas não invasivas para a avaliação do colágeno dérmico – como a ultrassonografia de alta frequência e a espectroscopia Raman – e um método invasivo muitas vezes considerado padrão ouro – a biópsia cutânea, é necessário para dar consistência aos resultados de estudos dermatológicos. Objetivos: caracterizar e descrever os parâmetros ultrassonográficos e da espectroscopia Raman relacionados ao colágeno dérmico na pele normal, no envelhecimento intrínseco e no fotoenvelhecimento; e avaliar a correlação com a histologia. Casuística e Métodos: estudo transversal e de intervenção diagnóstica com 23 mulheres, entre 28 e 82 anos, provenientes do ambulatório geral de Dermatologia da Universidade Federal de São Paulo, divididas em 3 grupos conforme a classificação de fotoenvelhecimento do antebraço direito em leve (grupo 1), moderado (grupo 2) ou avançado (grupo 3), submetidas a análise da derme na região fotoexposta (dorso do antebraço) e não fotoexposta (braço medial) através de 3 métodos: ultrassonografia de alta frequência, espectroscopia Raman confocal e biópsia cutânea para exames imuno-histoquímico para colágeno I e histológico pelas colorações de Picrossírius red e Verhöff, com análise digital das imagens histológicas e ultrassonográficas. Foram avaliadas as diferenças entre as regiões fotoexposta e não fotoexposta e a correlação estatística entre cada um dos métodos não invasivos e a idade, escala de fotoenvelhecimento e os parâmetros histológicos. Resultados: na região não fotoexposta, a razão dos parâmetros ultrassonográficos de derme superior e derme inferior apresentaram as maiores correlações com a idade, e os maiores coeficientes ocorreram para as razão dos pixels de baixa ecogenicidade da derme superior e inferior, para a razão dos pixels de média e alta ecogenicidade da derme superior e inferior e para a razão da intensidade total da derme superior e inferior. Houve fraca correlação com o percentual de área do colágeno I à imuno-histoquímica. Na região fotoexposta os coeficientes de correlação com a idade e com a escala de fotoenvelhecimento foram maiores para os parâmetros ultrassonográficos de derme superior e derme total, sendo maiores para o percentual de pixels de baixa ecogenicidade, para o percentual de pixels de média e alta ecogenicidade e para a Intensidade Total, todos na derme superior. A correlação entre os parâmetros ultrassonográficos e a histologia mostrou coeficientes maiores na região fotoexposta (correlação moderada a alta) em relação a região não fotoexposta. Os maiores coeficientes ocorreram para os parâmetros ultrassonográficos de percentual de pixels de média e alta ecogenicidade e Intensidade total com a área ocupada pelo colágeno na coloração pelo Picrossírius red e inversamente com a área de elastose solar ao Verhöff. A Análise de Componentes Principais dos espectros Raman da derme foi capaz de discriminar a região fotoexposta (fotoenvelhecimento) da região não fotoexposta (envelhecimento intrínseco) no grupo 3, e a derme não fotoexposta do grupo 1 e do grupo 3 (envelhecimento intrínseco). As intensidades dos picos 855cm-1 e 938 cm-1 mostraram correlação moderada com a idade, com a ultrassonografia de alta frequência e com a imuno-histoquímica para o Colágeno I na região não fotoexposta. Na região fotoexposta a razão entre as intensidades de 1275 cm-1 e 1450 cm-1 (I1275/1450) apresentou correlação moderada a alta com a idade, escore de fotoenvelhecimento, ecogenicidade da derme e histologia (imuno-histoquímica para colágeno I, Picrossírius red e Verhöff). Conclusão: Foi possível estabelecer uma correlação moderada a alta entre os parâmetros histológicos e a ultrassonografia da região fotoexposta. Coeficientes de correlação mais baixos, porém significativos, foram encontrados na avaliação da região não fotoexposta. Correlações significativas foram encontradas entre a intensidade de determinados picos na espectroscopia Raman in vivo e a histologia e ultrassonografia. A intensidade dos picos em 938 cm-1 e 855 cm-1 podem ser úteis na avaliação do envelhecimento intrínseco, enquanto que a razão I1275/1450 auxilia a mensuração do fotoenvelhecimento.
Introdução: O estudo da correlação entre técnicas não invasivas para a avaliação do colágeno dérmico – como a ultrassonografia de alta frequência e a espectroscopia Raman – e um método invasivo muitas vezes considerado padrão ouro – a biópsia cutânea, é necessário para dar consistência aos resultados de estudos dermatológicos. Objetivos: caracterizar e descrever os parâmetros ultrassonográficos e da espectroscopia Raman relacionados ao colágeno dérmico na pele normal, no envelhecimento intrínseco e no fotoenvelhecimento; e avaliar a correlação com a histologia. Casuística e Métodos: estudo transversal e de intervenção diagnóstica com 23 mulheres, entre 28 e 82 anos, provenientes do ambulatório geral de Dermatologia da Universidade Federal de São Paulo, divididas em 3 grupos conforme a classificação de fotoenvelhecimento do antebraço direito em leve (grupo 1), moderado (grupo 2) ou avançado (grupo 3), submetidas a análise da derme na região fotoexposta (dorso do antebraço) e não fotoexposta (braço medial) através de 3 métodos: ultrassonografia de alta frequência, espectroscopia Raman confocal e biópsia cutânea para exames imuno-histoquímico para colágeno I e histológico pelas colorações de Picrossírius red e Verhöff, com análise digital das imagens histológicas e ultrassonográficas. Foram avaliadas as diferenças entre as regiões fotoexposta e não fotoexposta e a correlação estatística entre cada um dos métodos não invasivos e a idade, escala de fotoenvelhecimento e os parâmetros histológicos. Resultados: na região não fotoexposta, a razão dos parâmetros ultrassonográficos de derme superior e derme inferior apresentaram as maiores correlações com a idade, e os maiores coeficientes ocorreram para as razão dos pixels de baixa ecogenicidade da derme superior e inferior, para a razão dos pixels de média e alta ecogenicidade da derme superior e inferior e para a razão da intensidade total da derme superior e inferior. Houve fraca correlação com o percentual de área do colágeno I à imuno-histoquímica. Na região fotoexposta os coeficientes de correlação com a idade e com a escala de fotoenvelhecimento foram maiores para os parâmetros ultrassonográficos de derme superior e derme total, sendo maiores para o percentual de pixels de baixa ecogenicidade, para o percentual de pixels de média e alta ecogenicidade e para a Intensidade Total, todos na derme superior. A correlação entre os parâmetros ultrassonográficos e a histologia mostrou coeficientes maiores na região fotoexposta (correlação moderada a alta) em relação a região não fotoexposta. Os maiores coeficientes ocorreram para os parâmetros ultrassonográficos de percentual de pixels de média e alta ecogenicidade e Intensidade total com a área ocupada pelo colágeno na coloração pelo Picrossírius red e inversamente com a área de elastose solar ao Verhöff. A Análise de Componentes Principais dos espectros Raman da derme foi capaz de discriminar a região fotoexposta (fotoenvelhecimento) da região não fotoexposta (envelhecimento intrínseco) no grupo 3, e a derme não fotoexposta do grupo 1 e do grupo 3 (envelhecimento intrínseco). As intensidades dos picos 855cm-1 e 938 cm-1 mostraram correlação moderada com a idade, com a ultrassonografia de alta frequência e com a imuno-histoquímica para o Colágeno I na região não fotoexposta. Na região fotoexposta a razão entre as intensidades de 1275 cm-1 e 1450 cm-1 (I1275/1450) apresentou correlação moderada a alta com a idade, escore de fotoenvelhecimento, ecogenicidade da derme e histologia (imuno-histoquímica para colágeno I, Picrossírius red e Verhöff). Conclusão: Foi possível estabelecer uma correlação moderada a alta entre os parâmetros histológicos e a ultrassonografia da região fotoexposta. Coeficientes de correlação mais baixos, porém significativos, foram encontrados na avaliação da região não fotoexposta. Correlações significativas foram encontradas entre a intensidade de determinados picos na espectroscopia Raman in vivo e a histologia e ultrassonografia. A intensidade dos picos em 938 cm-1 e 855 cm-1 podem ser úteis na avaliação do envelhecimento intrínseco, enquanto que a razão I1275/1450 auxilia a mensuração do fotoenvelhecimento.