Experimental protoporphyria in hairless mice: An animal model for photodynamically induced dermatitis

The porphyrias are disorders of the biosynthesis of haem which are characterized by an overproduction, accumulation and excretion of excessive amounts of porphyrins or porphyrinprecursors. This paper briefly reviews the biosynthesis of porphyrins, their distribution in nature and the various types of erythropoietic porphyrias that has been found in man and animals.Particular attention will be given to the photosensitizing activity of porphyrins. In spite of the recognized relationship between porphyrins and photosensitivity the pathogenesis of the photodermatitis of patients who suffer from photosensitive porphyria is not fully understood.Hairless mice which were made protoporphyric by feeding them 3,5-dicarbethoxy-1,4-dihydrocollidine were used to study the protective effect of scavengers of active oxygen species against photohaemolysis and hypersensitivity of the skin to violet light.It is concluded that: 1. besides singlet oxygen other active oxygen species such as superoxide and hydrogen peroxide might also be involved in photohaemolysis and possibly in the reactions leading to the photodermatitis. 2. protoporphyric hairless mice can be used as sensitive models to study the pathogenesis of photodynamically induced types of dermatitis.

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Kurzfassung Die Porphyrien sind Störungen in der Biosynthese des Haem, die durch Überproduktior Akkumulation und Ausscheidung exzessiver Mengen von Porphyrinen oder Porphyrinvorläufern charakterisiert sind. In vorliegender Arbeit wird eine kurze Übersicht gegeben über die Biosynthese der Porphyrine, ihre Verbreitung in der Natur und die verschiedenen Typen von erythropoietischen Porphyrien, die bei Tieren und Menschen gefunden worden sind.Besondere Aufmerksamkeit wird der photo-sensitierenden Aktivität der Porphyrine gewidmet. Obwohl eine Beziehung zwischen Porphyrinen und Photosensitivität bekannt ist, ist die Pathogenese der Photodermatitis bei Patienten mit photosensitiver Porphyrie noch nicht voll geklärt.Haarlose Mäuse wurden mit 3,5-di-Carbethoxy-1,4-dihydrocollidin gefüttert um sie protoporphyrisch zu machen. Mit diesen Tieren wurden Untersuchungen über den Schutzeffekt der Reinigun von aktiven Sauerstoffverbindungen bei Photohaemolyse und Überempfindlichkeit der Haut gegenüber violettem Licht durchgeführt.Es wird gefolgert, dass: 1. Neben reinem Sauerstoff könnten auch andere aktive Sauerstoffverbindungen wie Superoxid und Wasserstoffperoxid an der Photohämolyse beteiligt sein und möglicherweiseauch bei Reaktionen die zur Photodermatitis führen. 2. Protoporphyrische, haarlose Mäuse können als empfindliche Modelle für die Untersuchung der Pathogenese der photodynamisch-induzierten Dermatitistypen verwendet werden.

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Resume Les porphyries sont des désordres de la biosynthèse de l'héme caractérisées par une surproduction, une accumulation et l'excrétion de taux élevés de porphyrines ou de leurs précurseurs. Cet article passe rapidement en revue la biosynthèse des porphyrines, leur distribution dans la nature et les différents types de porphyries rencontrés chez l'homme et l'animal.Une attention particulière est accordée à l'activité photosensibilisante des porphyrines. Malgré la relation démontrée entre les porphyrines et la photosensibilité, la pathogénie des lésions cutanées chez les malades atteints de photosensibilisation n'est pas totalement connue.Des souris à peau nue rendues protoporphyriques par ingestion de 3-5-dicarbethoxy-1,4-dihydrocollidine ont été utilisées pour étudier l'effet protecteur de l'oxygène contre la photohémolyse et l'hypersensibilité de la peau à la lumière ultraviolette.Les conclusions de ce travail sont les suivantes: 1. Malgré la protection obtenue par l'oxygène natif d'autres composés oxygènés peuvent être concernés par la photohémolyse et peut être dans les réactions conduisant à la photosensibilisation cutanée. 2. Les souris à peau nue protoporphyriques peuvent être utilisées comme modèle pour étudier la pathogénie des dermatites induites par la photosensibilisation.

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Riassunto Le porfirie sono alterazioni della biosintesi dell'eme caratterizzate da sopraproduzione, accumulo ed escrezione di quantità eccessive di porfirine o di precursori delle porfirine. Il presente lavoro discute brevemente la biosintesi delle porfirine, la loro distribuzione in natura e i vari tipi di porfirie eritropoietiche riscontrate nell'uomo e negli animali.Particolare attenzione sarà rivolta all'attività fotosensibilizzante delle porfirine. Sebbene la relazione fra porfirine e fotosensibilizzazione sia stata accertata, non è ancora del tutto compresa la patogenesi della fotodermatite nei pazienti che soffrono di porfiria fotosensibile.Allo scopo di studiare gli effetti protettivi degli eliminatori delle forme attive di ossigeno nei riguardi della fotoemolisi e della ipersensibilità cutanea alla luce violetta, sono stati usati topini nudi resi protoporfirici mediante somministrazione di 3,5-dicarbetoxi-1,4-diidrocollidina.Le conclusioni sono le seguenti: 1. oltre all'ossigeno nascente, altre forme di ossigeno attivo quali il superossido e il perossido di idrogeno potrebbero sostenere un ruolo nella fotoemolisi e forse nelle reazioni che provocano la fotodermatite. 2. i topini nudi protoporfirici possono essere usati quali sensibili modelli nello studio della patogenesi dei tipi di dermatite indotti per via fotodinamica.