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Jul 08, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13881 (2023) Citare questo articolo

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I biomarcatori quantitativi dell'invecchiamento della pelle del viso sono stati studiati da un centinaio di volontarie caucasiche sane, di età compresa tra 20 e 70 anni, utilizzando l'imaging LC-OCT (Tomografia a coerenza ottica confocale a campo di linea) 3D in vivo accoppiato con algoritmi di quantificazione basati sull'intelligenza artificiale (AI) . Per la tempia, lo zigomo e la mandibola sono stati misurati i parametri degli strati, ovvero lo spessore dello strato corneo (SC), lo spessore dell'epidermide vitale e l'ondulazione della giunzione dermo-epidermica (DEJ), nonché i parametri cellulari. Per tutte e tre le aree facciali studiate, sono state osservate variazioni minime legate all'età nello spessore del SC e negli strati vitali dell'epidermide. Un'epidermide più piatta e più omogenea (diminuzione della deviazione standard del numero di strati), una rete cellulare meno densa con meno cellule per strato (diminuzione della densità della superficie cellulare) e nuclei più grandi ed eterogenei all'interno di ciascuno strato (aumento della volume dei nuclei e la loro deviazione standard) sono stati riscontrati con variazioni significative con l'età. I punteggi di atipia più elevati riflettevano ulteriormente l’eterogeneità dei nuclei in tutta l’epidermide vitale. La visualizzazione 3D delle strutture fini della pelle alla risoluzione micrometrica e il campo visivo di 1200 µm × 500 µm ottenuto con l'imaging LC-OCT ha consentito di calcolare biomarcatori quantitativi rilevanti per una migliore comprensione della biologia cutanea e del processo di invecchiamento in vivo.

Segni visibili dell'invecchiamento come rilassamento cutaneo, rughe, macchie solari e colore della pelle non uniforme definiscono l'età percepita da un individuo agli occhi degli altri e anche la propria immagine corporea1. Sebbene gli atlanti possano essere utilizzati per valutare la gravità dei segni clinici macroscopici2, l’invecchiamento cutaneo risulta dall’accumulo di danni a livello cellulare e molecolare nel tempo, esacerbati da fattori intrinseci (genetica, metabolismo cellulare, processi ormonali e metabolici) ed estrinseci (cronici). esposizione alla luce, inquinamento, sostanze chimiche,…) fattori che rendono difficile la correlazione tra i meccanismi fisiologici e gli effetti visibili.

Mentre i dispositivi di torsione o aspirazione vengono utilizzati per studiare i cambiamenti in vivo legati all'età nelle proprietà meccaniche3, monitorare e quantificare in modo non invasivo i cambiamenti che si verificano sotto la superficie cutanea nelle microstrutture sottostanti dell'epidermide e del derma è impegnativo. L'imaging ad ultrasuoni ad alta frequenza (HFUS) a 22-75 MHz è limitato all'indagine del derma e delle proprietà della banda subepidermica a basso ecogenico (SLEB)4. La tomografia a coerenza ottica (OCT), una tecnica diffusa in oftalmologia5, cardiologia6, gastroenterologia7 o dermatologia (diagnosi di lesioni cutanee)8, non consente di caratterizzare le sottili strutture cutanee dell'epidermide vitale (VE) e dello strato corneo (SC) a causa della risoluzione assiale limitata (~ 10 μm)9.

Le tecniche di microscopia ottica, come la microscopia confocale a scansione laser (CLSM)10,11 o la microscopia a scansione laser multifotone (MPLSM)12 possono ottenere risoluzioni laterali e assiali più elevate quando si osservano caratteristiche a livello micrometrico degli strati superficiali della pelle. Tuttavia, le sorgenti laser e le ottiche di focalizzazione comunemente impiegate in queste tecniche impongono limitazioni sulla profondità di penetrazione, tipicamente intorno a 250 μm13. Recenti miglioramenti strumentali e di analisi dei dati hanno contribuito a quantificare, cioè a correlare, le modifiche strutturali con l'invecchiamento attraverso l'automazione di protocolli di imaging in vivo14,15, ma resta da affrontare l'accesso alla visualizzazione 3D in tempo reale della pelle. La tomografia a coerenza ottica confocale a campo lineare (LC-OCT) è una tecnica di imaging emergente16 che estende i principi dell'OCT nel dominio del tempo (TD-OCT)17. Con LC-OCT è possibile ottenere un campo visivo di 1200 μm × 500 μm × 500 μm durante l'imaging 3D in vivo, con una risoluzione laterale di circa 1 μm e un tempo di acquisizione entro pochi secondi16. Inizialmente sviluppate per l'acquisizione di immagini di sezioni verticali (B-scan) ad altissima risoluzione18, le acquisizioni di immagini di sezioni sia verticali (B-scan) che en face (orizzontali) (scansioni C) hanno fornito immagini LC-OCT 3D isotropiche ad alta risoluzione19 adattato per studiare le strutture istologiche e cellulari della pelle a livello micrometrico20,21. Abbinata ad algoritmi di segmentazione basati sull'intelligenza artificiale (AI), la tecnica è un metodo promettente per studiare disturbi della pelle come la pelle pustolosa22 o la cheratosi attinica23 ma anche per ricavare parametri quantitativi 3D dalla pelle sana per studiare gli effetti intracutanei dell'invecchiamento24,25.