J. Appl. Cosmetol., 3, 187-210 (J uly/September 1985)

Cutaneous elastin degradation in ageing and inflammation W.E. PARISH, Head of Toxicology - Unilever Research Colworth House Sharnbrook - Bedford MK44 1 LO England

Received: March 8, 1985. Presented ar rhe lnternational Meering: A New Look ar O/d Skin: a Challenge to Cosmero/ogy, March 7-9, 1985 Rome - ltaly

Key words: Elastic Fibres in Skin; Ageing of Elastin; Degeneration of Elastin; Elastase Inhibitors; Actinic Elastosis.

Synopsis

Elastic fibres are an essential component of skin and connective tissue. Some fibres persist for many years and turnover of elastin is slow. The amount and dist ribut ion of elastic fibres within a tissue nor­mally remains remarkably constant; the nature of the contro! of this constancy is unknown. Ageing changes of elastic fibres in skin protected from sun­light show some decrease in t he sub-epidermal fi­br ils and slight thickening and fragmentation of the deeper fibres. Frequent exposure of persons with pale skin to bright sunlight results in loss of the sub-epidermal fibrils. much hyperplasia of the reticular and dee­per elastic fibres followed by fragmentation and, hi­stologically, deposition of amo1-phous elastin in den­se masses, degradable by elastase, weakly by chy­motrypsin but not by collagenase. There is some mild chronic inflammation which is more likely to result from the other damaging e ffects of sunlight, and distortion of the de rmis by the elastin masses than to a primary st imulus to elas tic fibre degene­ration. A summary of studies on elast ic fibre degeneration in acute and chronic vasculi t is is presented, in which in acute vasculitis induced by immune com­plexes, neut rophils degrade the internal elastic la­mina in proportion to their numbers and time. In human chronic vasculitis lesions there appears to be an unstable balance between synthesis of elas tic fibres and their degradation by elastases shown to be secreted by cells in the lesion. Plasma inhibitors of elastases detected in the lesions by immunofluo­rescence, and probably others from macrophages, fai[ to comrletely contro! the degradation. Fractions o rabbit macrophages were found to con­tain two distinct inhibitors for rabbit neutrophil ela­stases.

Riassunto

Le fibre elatiche sono una componente essenzia le dei tessuti cutaneo e connettivo. Alcune fibre per­sistono per molti a nni e il ricambio dell 'elastina è lento. La quantità e la distribuzione delle f ibre ela­stiche in un tessuto r imangono di norma conside­revolmente costanti; la natura dei fattor i che deter­m inano questa cos tanza non è nota. I cambiamenti dovut i all'invecchiamento delle fibre elas tiche del­la pelle protetta dalla luce del sole mostrano una certa diminuzione delle fibrille sotto-epidermiche e un leggero ispessimento e frammentazione delle fibre più profonde. L'esposizione ripetuta di persone da lla pelle chia­ra alla luce sola re porta come risultato alla perdi­ta delle fibrille sotto-epidermiche, ad una consisten­te iperplasia delle fibre elastiche reticolari e pro­fonde, a cui fa seguito un processo di frammenta­zione e, dal punto di vista istologico, una deposizio­ne di elastina amorfa in masse dense, degradabile dall'elastasi e dalla chimotrips ina ma non dalla col­lagenasi. Si verifica un leggero p rocesso infiamma­torio cronico che più probabilmente è il risultato di a ltri effetti dannosi della luce solare e della di­storsione del derma ad opera delle masse di elasti­na, piuttosto che di uno stimolo primario alla de­generazione della fibra elastica. Viene presentato un compendio di s tudi sulla de­generazione della fibra elastica nella vasculite acuta e cronica; nella vascu li te acuta indotta da imuno­complessi, i neutrofil i degradano la lamina e lasti­ca interna in proporzione a l loro numero ed al tem­po. Nelle lesioni umane dovute a vasculite cronica sembra esistere un equilibrio instabile t ra la sinte­si delle fibre elastiche e la loro degradazione ad ope­ra delle elastasi che si ritiene siano secrete dalle ce l­lule lese. Gli inibitori delle elastasi presenti nel pla­sma, rilevati nelle lesion i mediante immunofl uore­scenza e probabilmente altri inibitori, originati dai macrofagi, non riescono a controllare completamen­te la degradazione. In frazioni di macrofagi di coniglio si è rilevata la presenza di due inibitori delle elastasi neutrofi le del coniglio.

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Elastic fibres in skin

In skin e las tic fibres show four genera] patterns of distribution. They occur in large number s in the subcutaneous con­nective tissue binding the dermis, (the panniculus carnosus) enabling free move­ment of the skin aver the body. In the deep dermis thick elastic fibres tend to follow the piane of the collagen fibres and pa rallel to the epidermis. A less regular reticular distribution of thinner fibres lies in the more superficia l dermis. From the reticular fibres fine fibrils pass to­wards and at r ight angles to the dermo­epidermal junction, dividing into a plexus of even finer fibrils which meet the junc­tional layer (Fig. 1). Fine elastic fibres, usually in reticulate pattern, surround the eccrine and apocri-

Fig. 1: Human skin, dermo-epidermaljunction. Ela­stic fibres emerging from the reticular Jayer to lie a t right-angles to the junction zone and divide into a plexus of fine fibrils. which contact the junction membrane. (Gomori aldehyde fuchsin; counterstain Light green and Orange G).

Fibre elastiche nella pelle

Le fibre elastiche cutanee mostrano quat­tro modelli generali di distribuzione. Es­se sono presenti in gran numero nel tes­suto connettivo sottocutaneo che lega il derma (il pannicolo carnoso), il quale ren­de possibile il libero movimento della pel­le sul corpo. Nella parte più profonda del derma le spesse fibre elastiche tendono a seguire il piano delle fibre di collage­ne, parallelamente all'epidermide. Sul derma più superficiale è presente una di­stribuzione reticolare meno regolare. Fi­brille sottili si trasferiscono ad angolo retto dalle fibre reticolari a lla giunzione derma-epidermica, dividendosi in un plesso d i fibrille ancora più sottili che vanno ad incontrare lo strato di congiun­zione (Fig. 1).

Fig. I: Pelle umana, giunzione dermo-epidermica. Fibre elastiche che emergono dallo strato reticola­re: sono disposte ad angolo retto rispetto alla zona di congiunzione e si dividono in un plesso di sottil i fihrill e, a cont11tto con al membrana di congiunzio­ne. (Aldeide-fucsina di Gomori; controcolorazione verde chiaro e arancione G).

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ne glands, and also portions of the hair follicles. The arrector pili smooth muscle of the hair also contains wefts of reticu­late elastin, particularly at its junction with the follicle. Of particular interest to our studies is the distribution of elastic fibres in blood ves­sels. In small arterioles, with a diameter of 300 µm or less, the tunica intima is comprised of the endothelium with the in­ternal elastic lamina just beneath it, which in fixed histological specimens has a fine undulating or scalloped form, pro­bably resulting from contraction, outsi­de which lies two or three layers of smooth muscle cells. In the connective tissue adventitia surrounding the small arterioles, dispersed elastic and collagen fibres lie mainly parallel to the course of the vessel. The elastic lamina becomes

Fig. 2: Guinea-pig subcutaneous tissue. Arteriole (right) thick undulating internal elastic lamina. Ve­nule {left) thinner elastic lamina, and discontinuous appearance of spirai fibres in adventitia. Elastic fi­bres support dilated lymphatic vessels bclow and above blood vessels. (Stain as in Fig. 1).

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Fibre elastiche sottili circondano le ghiandole eccrine ed apocrine ed anche parti dei follicoli piliferi, di solito secon­do un modello reticolato. Anche il musco­lo liscio erettore del pelo contiene picco­le quantità di elastina reticolata, in par­ticolare nel suo punto di congiunzione con il follicolo. La distribuzione delle fibre elas tiche nei vasi sanguigni presenta un interesse par­ticolare per i nostri studi. Nelle piccole arteriole, aventi un diametro di 300 µm o meno, la tunica intima comprende l'en­dotelio con la lamina elastica interna su­bito al di-sotto di esso, che in campioni istologici fissati ha una sottile forma on­dulata o dentellata, probabilmente risul­tato di contrazione, al di fuori del quale si trovano due o tre strati di cellule di mu­scolo liscio. Negli avventizi del tessuto

Fig. 2: Tessuto sottocutaneo di cavia. Spessa lami­na elastica interna ondulata di arteriola (a dest ra). Più sottile lamina elastica di venula (a sinistra), e aspetto discontinuo di fibre a spirale negli avventi­;li. Fibn: dasliche suslenguno vasi linfatici dilatati al di sotto e al di sopra dei vasi sanguigni. (Colora­zione come nella Fig. I).

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thinner and disappears at the precapilla­ry stage in vessels about 60µm diameter. Capillaries have no elastin. Venules, about 300 µm or greater diameter have a thin, non-or slightly undulating internal elastic lamina, and one or two layers of thin smooth muscle cells. Elastic fibres also occur in the adventitia surrounding the venules (Fig. 2). In transverse sections the adventitial fib res appear as irregular fragments, but in serial sections we found that they appear to be arranged in a gradual spira! round the vessel. Lymphatics have very definite longitudi­nal fine elastic fibres supporting the en­dothelium basement layer, as seen in hu­man and pig skin (Mortimer et al 1983), and an association with lymphatic vessels and elastin was reported in guinea-pigs (Leak and Burke 1968) which we can con­f irm (Fig. 2). Two variants of elastic fibres also occur in skin, oxytalan and elaunin (Smith, Hol-

•I t\, ,,, -Fig. 3: Human skin, dermo·epidermal junction. Oxy­talan fibres at right·angles Lu Lhe junction zone di· vide into a plexus of finer fibrils. (Fullmer & Lillie stain)

connettivo che circondano le piccole ar­teriole, le fibre elastiche e di collagene di­sperse sono disposte soprattutto paralle­lamente alla direzione del vaso sangui­gno. La lamina elastica diviene più sotti­le e scompare nella fase precapillare in vasi del diametro di circa 60 µm . I capil­lari non hanno elastina. Le venule, del diametro di circa 300 µm o più, hanno una lamina elastica interna sottile, non ondulata o leggermente ondulata, ed uno o due strati di sottili cellule di muscolo liscio. Le fibre elastiche si trovano anche negli avventizi che circondano le venule (Fig. 2). Nelle sezioni trasverse le fib re av­ventizie hanno l'aspetto di frammenti ir­regolari, mentre le sezioni seriali sembra­no essere sistemate in una spirale gradua­le attorno al vaso. I linfatici hanno sottili fibre elastiche lon­gitudinali molto definite che sostengono lo strato di base dell'endotelio, come si vede nella pelle umana e di suino (Morti-

Fig. 3: Pelle umana, giunzione derma-epidermica. Le fibre di ossitalano, ad angolo retto rispetto alla zona di congiunzione, si d ividono in un p lesso di fi­brille più sottili. (Colorazione Fillmer e Lillie.)

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brook and Byers 1982). Oxytalan fibres stain like elastin fibres with routine hi­stological elastic tissue stains but only af­ter exposure to a strong oxidizing agent, and are very resistant to strong acids (Fullmer and Lillie 1958). They occur in much connective tissue, tendons, and the adventitia of blood vessels. In the skin they are particularly evident in the dermo-epidermal junction (Hasegawa 1960) where they form a plexus of radia­ting fine fibrils at right angles to the junc­tion zone (Fig. 3) in the same manner as the mature elastic fibres (Fig. 1). Elaunin fibres also in skin, have intermediate pro­perties between elastin and oxytalan, staining with orcein without pretreat­ment oxidation, but requiring prior oxi­dation before staining with aldehyde fuchsin (Gawlik 1965). It is possible that these are immature forms of elastin. In surface-damaged skin, e.g. an abraision, during resolution or healing with scar formation, the fine elastic fibres beneath the dermo-epidermal junction are fre­quently absent, but oxytalan fibres are detectable (Hasegawa 1960; Parish unpu­blished). Elastic fibres are comprised mainly of amorphous elastin surrounded by a thin sheath of microfibrils which have no ela­sticity. Good contrast of elastin in histo­logical sections is achieved with the se­miselective stains acid orcein, Weigert's acidic resorcin-fuchsin, Verhoef's iron­haematoxylin, which is not effective for fine fibrils as in the dermo-epidermal junction, and Gomori's aldehyde-fuchsin, which provides good definition for pho­tography but is less selective in that mast cells, mucin, and «ground substance», possibly mast cell products, in chronic in­fiamma tory lesions also bind the stain but can be identified as not susceptible to weak pancreatic elastase treatment. Elastic fibres also stain histochemically for ribonuclease, deoxyribonuclease and

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mer et. al. 1983) nelle cavie è stata osser­vata (Leak e Burke, 1968) una associazio­ne dei vasi linfa ti ci con l'elastina che pos­siamo confermare (Fig. 2). Nella pelle si trovano, inoltre, due varian­ti delle fibre elastiche, l'ossi ta lano e l'e­launina (Smith, Holbrook e Byers, 1982). Le fibre di ossitalano si colorano come le fibre di elastina in colorazioni istologiche di routine del tessuto elastico, ma soltan­to dopo esposizione ad un agente forte­mente ossidante; sono, inoltre, molto re­sistenti agli acidi forti (Fullmer e Lillie, 1958). Esse si trovano in gran parte del tessuto connettivo, nei tendini, e negli av­ventizi dei vasi sanguigni. Nella pelle, so­no particolarmente evidenti nella giunzio­ne dermo-epidermica (Hasegawa, 1960) dove formano un plesso di sottili fibrille radianti ad angolo retto rispetto a lla zo­na di congiunzione (Fig. 3) analogamente alle fibre elastiche mature (Fig. 1). Le fi­bre di elaunina, anch'esse presenti nella pelle, hanno proprietà intermedie tra l'e­lastina e l'ossitalano, si colorano con l'or­ceina senza un pre-trattamento di ossida­zione, ma richiedono una ossidazione pre­liminare per la colorazione Fucsin­aldeide (Gawlik, 1965). È possibile che vi siano forme immature di elastina. Nelle lesioni cutanee superficiali, per esempio nelle abrasioni, durante la risoluzione o guarigione con formazione di cicatrice, le sottili fibre elastiche al di sot to della giunzione dermo-epidermica sono solita­mente assenti, mentre si possono trova­re fibre di ossitalano (Hasegawa, 1960; Parish, non pubblicato). Le fibre elastiche sono costituite essen­zialmente da elastina amorfa circondata da un sottile rivestimento di microfibril­le che non possiedono elasticità. Nelle se­zioni istologiche si ottiene un buon con­trasto di elastina con l'orceina acida a co­lorazione scmisclcttiva, con la rcsorcina­fucsina aciclica di Weigert, con la ferro­ematossilina di Verhoef, che non è effi-

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acid phosphatase; another feature that differentiates them from collagen fibres (Jarrett and Hardy 1968; Jarret 1974). Elastic fibres are formed from at least four types of cell, the most active being smooth muscle cells and fibroblasts. The most conclusive evidence is derived from culture of purified celi preparations with histochemical and electron microscopica! examination of the protein fibres synthe­sised. The following are the cell types shown to synthesise elastin. 1. Smooth muscle cells, i.e. myoblasts or myofibroblasts from immature guinea­pigs, or aortic smooth muscle (Ross 1971; Fisher-Dzoga, Jones, Vesselinovitch and Wissler 1973; Vitto, Hoffman and Proc­kop 1976; Abraham, Hart, Winge and Car­nes 1977; Burke and Ross 1979). 2. Fibroblasts , especially those from the ligamentum nuchae (J ones, Sear and Grant 1980; Mecham, Lange, Maderas and Starcher 198 1) 3. Chondrocytes in vitro (Thyberg and Hi­nek 1977; Quintarelli, Starcher, Vacatu­ro, DiGianfilippo Gotte and Mecham 1979), and a l so by transplan ts in rabbi ts (Thyberg and Hinek 1977) 4. Endothelium (Carnes, Abraham and B uonassisi 1979) Synthesis of elastin is closely associated with that of collagen, though the two pro­ducts are distinct. It has been reported that fibroblasts in vitro may synthesise elastin and collagen simultaneously (Kao, Gray, Bressan and Prockop 1980). In the intima interna and media of venu­les four weeks after mild damage by im­mune complexes, fine strands of elastin appear on the inner surface of the smooth muscle cells, and fine granules are appa­rent in enlarged endothelia l cells. These stain with orcein or aldehyde-fuchsin and are degradable by elastase but not colla­genese. Discrete fibrils leading to thicke­ning of the elastic intima are evidence of synthesis, but the granules in the endo-

cace per fibrille sottili quali quelle pre­senti nella giunzione derma-epidermica, e con la fucsin-aldeide di Gomori, che for­nisce una buona definizione per la foto­grafia ma è meno selettiva. Infatti, anche le mast cell, la mucina, e la «Sostanza di base», probabilmente prodotti della mast celi, nelle lesioni croniche da infiamma­zione legano il colorante ma possono es­sere identificate come non suscettibili ad un debole trattamento pancreatico di ela­stasi. Anche le fibre elastiche si colora­no istochimicamente per la ribonucleasi, la deossiribonucleasi e l'acido fosfatasi; altra caratteristica che le differenzia dal­le fibre di collagene (Jarret e Hardy, 1968; Jarret, 1974). Le fibre e lastiche si formano da almeno quattro tipi di cellula, tra cui le più atti­ve sono le cellule di muscolo liscio e i fi­broblasti. La prova più decis iva è deriva­ta dalla coltura di preparati cellulari pu­rificati con esame istochimico ed elettro­microscopico delle fibre di proteina sin­tetizzate. Qui di seguito sono riportati i tipi di cellule che hanno mostrato di sin­tetizzare l'elastina: 1) Cellule di muscolo liscio, cioè miobla­sti o miofibroblasti di cavie immature, o muscolo liscio aortico (Ross, 1971; Fisher­Dzoga, J oines, Vesselinovitch e Wissler, 1973; Vitto, Hoffman e Prockop, 1976; Abraham, Hart, Winge e Carnes, 1977; Burke e Ross, 1979). 2) I fibroblasti, specialmente quelli del li­gamentum nuchae (Jones, Sear e Grant, 1980; Mecham, Lange, Maderas e Star­cher, 1981). 3) Condrociti in vitro (Thybergee Hinek, 1977; Quintarelli, Starcher, Vacaturo, Di Gianfilippo Gotte e Mecham, 1979), ed an­che per mezzo di trapianti eseguiti suco­nigli (Thyberg e Hinek, 1977). 4) Endotelio (Carnes, Abraham e Buonas­sisi, 1979). La sintesi dell'elastina è strettamente as­sociata con quella del collagene, sebbene

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thelium may represent degradation ra­ther than synthesis.

Ageing of elastin in protected normai tis­su

The turnover of mature elastin in norma! undamaged tissue is very slow; individua! fibres appear to persist for severa! years. There must exist complex systems that protect fibres from endogenous degrada­tion, and in normai protected tissue maintain approximately the same amount of elastin throughout !ife. C14

- labelled glycine incorporateci into the aortic elastin of rats 28 days old, sho­wed some d ecline un ti! the age of 120 days, and a steady state thereafter, up to 930 days. It was concluded that there was no turnover of formed elastin in adult rats or during pregnancy (Walford, Car­ter and Schneider 1964). Different results, but stili evidence of long duration of e la­stin , were observed following treatment of suckling rats with C14 1-proline. In the lungs elastin decreased by one third in 510 days, but by two thirds in skin. Lo­ca! tissue conditions apparently influen­ce the longevity of elastin, and some re­placement is likely because the weights of lungs and dry weights of their elastin did not change between 122 and 510 days (Pierce, Besnick and Henry 1967). With increasing age in rabbit a nd human elastic fibres, the polar amino acids, par­ticularly aspartic and glutamic acids, and the amount of cross linking amino acids desmosine and isodesmosine decrease, with a consequent reduction in elastici­ty. This may progress to fragmentation . The ageing fibres become more fluore­scent and yellow (see Sandberg 1976). In examination of human skin by electron microscopy, Braverman a nd Fonferko (1982) showed that in the sun-protected skin of the buttock, there was a small

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i due prodotti siano distinti. Si è osser­vato ch e i fibroblasti in vitro possono s in­tetizzare l'elastina e il collagene simul ta­neamente (Kao, Gray, Bresson e Prockop, 1980). Nella intima interna e media delle venule, quattro settimane dopo un lieve danno da immuno-complessi, sottili fili di elas tina compaiono sulla superficie inter­na delle cellule di muscolo liscio, e, nelle cellule endoteliali allargate, si rileva la presenza di piccoli granuli. Questi si co­lorano con l'orceina e la fucsin-adeide e sono degradabili dall'elastasi ma non dal­la collagenasi. Fibrille distinte che porta­no all'ispessimento della intima elastica sono prova di sintesi, ma i granuli nell'en­dotelio possono rappresentare una degra­dazione piuttosto ch e una sintesi.

Invecchiamento dell'elastina in un tessu­to normale protetto

Il r icambio dell'elastina matura in un tes­suto normale non leso è mol to lento; le fi­bre individuali sembrano pers istere per vari anni. Esistono evidentemente dei si­stemi complessi che proteggono le fibre contro la degradazione endogena, e che in un normale tessuto protetto manten­gono pressappoco la stessa quantità di e lastina nel corso di tutta la vita. La gli­cina marcata C14 incorporata nell'elasti­na aortica di ratti di 28 giorni, ha mostra­to un certo declino fino all'età di 120 gior­ni e successivamente, fino a 930 giorni, uno stato di stabilità. Si è concluso che nei ratti adulti o durante la gravidanza non vi è un r icambio di elastina (Walford Carter e Schneider, 1964). Trattando con 1-prolina C14 ratti lattanti, si sono avuti risultati differenti, anche se è stata posta in evidenza la lunga durata dell'elastina. Nei polmoni, l'elastina è diminuita di un terzo in 5 IO giorni, mentre è diminuita di due terzi nella pelle. Le condizioni locali del tessuto sembrano influenzare la !on-

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amount of fibre disintegration, but at 50 to 70 years of age gaps appeared in the fibres, some empty, others containing granular materiai. Some elastin synthe­sis occurs (Kligman 1969} but with increa­sing age the fibres are loosely assembled (Braverman and Fonferko 1982). After 50 years old, there is some loss of the ple­xus of fine fibri ls beneath the dermo­epidermal junction (Montagna and Carli­sle 1979}. No inflamma tory cell infiltration is asso­ciateci with the age-associated degenera ­tion (Braverman and Fonf erko 1982).

Light activated degeneration or elastin (elastosis)

The ageing process is much accelerated, and accompanied by other degenerative changes when skin is frequently exposed to strong sunlight, resulting in chronic so­lar or actinic elastosis. The clinica! ma­nifestations are wrinkles, deep furrows, thinning of the skin and loss of pliabili­ty. The dermis contains large amounts of amorphous materia! binding elastin­selective stains which atone time was not believed to be derived entirely from ela­stin, hence elastosis. The early onset in young adults, and severe degeneration in the face of persons 30 to 40 years old ex­posed to bright surlight, the regional dif­ferences in the face according to exposu­re, and the possible activity of the long ultraviolet waves in 340 to 400nm band, have been well described by Kligman (1969; 1974). The first histological change in elastosis is seen in the papillary dermis with tran­sient thickening of the fibrils perpendi­cular to the dermo-epidermal junction, which then disappear with loss of the fi­ne plexus or palmate structure. In the re­ticular zone thickening and h yperplasia proceeds to intertwisting and fragmenta-

gevità dell'elastina, ed è probabile che av­venga qualche sostituzione dal momento che il peso dei polmoni e il peso secco del­la loro elastina non è cambiato tra 122 e 510 giorni (Pierce, Besnick e Henry, 1967}. Nelle fibre elastiche di coniglio e di uo­mo, gli aminoacidi polari in particolare l'acido aspartico e glutammico, aumenta­no con l'avanzare dell'età, e la quantità di desmosina e di isodesmosina, ammi­noacidi a legame crociato, diminuisce, con una conseguente riduzione di elasti­cità. Questo processo può portare alla frammentazione. Con l'invecchiamento, le fibre diventano più fluorescenti e gial­le (vedi Sandberg, 1976). Braverman e Fonferko (1982}, in uno studio su cute umana condotto con microscopia elettro­nica, hanno mostrato che nella pelle dei glutei protetta dal sole il livello di disin­tegrazione delle fibre è b asso, mentre tra SO e 70 anni appaiono tra le fibre lacune vuote o con materiale granuloso. Avvie­ne una sin tesi di elastina (Kligman, 1969} ma con l'avanzare dell'età le fibre si di­spongono in modo non compatto (Braver­man e Forfenko, 1982). Dopo i 50 anni di età, si verifica una certa perdita del ples­so delle sottili fibrille che si trovano al di sotto della giunzione derma-epidermica (Montagna e Carlisle, 1979). Nessuna in­filtrazione cellulare di tipo infiammato­rio è associata con la degenerazione do­vuta all'età (Braverman e Forfenko, 1982).

Degenerazione dell'elastina attivata dal­la luce (elastosi)

Il processo di invecchiamento è molto ac­celerato, ed accompagnato da altri cam­biamenti degenerativi quando la pelle vie­ne frequentemente esposta alla luce so­lare forte, che porta ad una elastosi cro­nica solare o attinica. Le manifestazioni cliniche sono rughe, pieghe profonde, as­sottigliamento della pelle e perdita di ela-

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t ion of the fibres with the appearance of an amorphous or granular deposit (Figs. 4, 5). At a later stage the histologically dense amorphous deposits with intact and frag­mented fibres dispiace collagen and other elements of the dermis (Fig. 6). The thick elastic fibres of the deep dermis will al­so enlarge and degenerate, but rarely to the extent of that of the reticular layer. In haematoxylin and eosin stained prepa­rations, the deposits may bind eosin, or weakly b ind haematoxylin to appear as a pale purple mass wi th a deep rose co-

Fig. 4: Human skin, neck. Moderate solar elastosis. Loss of subepidermal plex4s of fibrils, fragmenta­tion of elastic fibres in reticular and deeper dermis. (Stain as in Fig. I)

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sticità. Il derma contiene grandi quanti­tà di materiale amorfo che lega coloran­ti elstino-selettivi, e che una volta non si riteneva derivassero dall'elastina, di qui il termine elastosi. Kligman ha ben de­scritto (1969, 1974), il precoce insorgere di questo fenomeno negli adulti giovani, la grave degenerazione che avviene nel volto di persone tra 30 e 40 anni esposte a forte luce solare, le differenze che si os­servano nelle varie zone del volto a secon­da del livello di esposizione, e la possibi­le attività delle onde u ltraviolette lunghe comprese nella banda tra 340 e 400 nm.

Fig. 4: Pe lle umana, collo. Moderata elastosi sola­re. Perdita delle fib rille del plesso sotto-epidermico, frammentazione di fibre elastiche nel derma reti­colare e più profondo. (Colorazione come nella Fig. l).

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mass enlarges, the cell change is proba­bly a response to the abnormal tissue en­largement and to other sunlight-mediated effects in the skin, and does not signifi­cantly participate in the elastotic process. The particular stimulus to elastic fibre hyperplasia, and the source of degrading enzymes or other mediators of degenera­tion have not been ascertained. Elastosis has been induced in mice (Sams, Smith and Burk 1964) and rats (Nakamura and Johnson 1968) by long­term intermittent exposure to ultraviolet light. Protection against the effec t of strong sunlight may be natural or acquired by topica! application of suitable light fil­ters. The melanin of negro skin affords much protection; no elastic hyperplasia may be present in the skin of the young, and in the elderly the hyperplasia is less than in caucasians (Kligman 1969). Thus melanin provides much but not comple­te protection. In white subjects a tan that is not accompanied by appreciable thic­kening of the s tratum corneum does not provide substantial protection against sunburn (Kaidbey and Kligman 1978). Thickening of the stratum corneum in re­sponse to sunburn increases protection (J ohnson 1978) and lightly pigmented skin scatters light, reducing absorption. Additional protection can be acquired by topica! application of sunscreens. The de­gree of protection can be determined in the laboratory, but the use of a light sour­ce that simulates the UV spectrum of sun­light is essential; the common mercury vapour lamps can give false results be­cause of their excessive emissions of short UV wavelenghts. Most sunscreens act by absorbing the burning UVB wave­lengths. Formulations that penetrate in­to the stratum corneum and resist remo­val by sweating may be more effective (Willis and Kligman 1969).

ne il trattamento produca delle zone che si colorano meno fortemente con l'orcei­na o con la fucsinaldeide dopo il tratta­mento. Il materiale elastosico è soprattutto ela­stina amorfa. Il derma elastosico contie­ne una quantità in peso di elastina da quattro a sei volte maggiore di quella del derma normale (Smith, Davison e Clark, 1962) e sebbene alcuni ammino-acidi sia­no presenti nell'elastina normale e elasto­sica in quantità diverse, essi sono tutta­via simili per composizione ma differisco­no significativamente per gli ammino­acidi del collagene (Smith, Davison, Sams e Clark, 1962). L'elastosi sembra risultare dalla iperpla­sia e dalla degenerazione delle fibre ela­stiche. Non vi è prova consistente di in­fiammazione cronica. Braverman e Fon­ferko (1982) descrivono un aumento del numero di macrofagi e di mas t cell. Un certo aumento di queste cellule si verifi­ca, ma in considerazione della distorsio­ne e sostituzione dell' interno del derma a mano a mano che la massa elastosica si allarga, il cambiamento cellulare è pro­babilmente una risposta all'allargamen­to abnorme del tessuto e ad altri effetti mediati dalla luce del sole sulla pelle, e non partecipa in modo significativo al processo elastotico. Il particolare stimo­lo all'iperplasia delle fibre elastiche, e la fonte di enzimi responsabili di degrada­zione o di altri mediatori di degradazio­ne non sono state accertati. L'elastosi è stata indotta nei topi (Sams, Smith e Burk, 1964) e nei ratti (Nakamu­ra e Johnson, 1968) per mezzo di esposi­zione, intermittente e a lungo termine, al­la luce ultra violetta. La protezione contro l'effetto della luce solare forte può essere naturale o acqui­sita dopo applicazione di filtri solari adat­ti. La melanina della pelle nera esplica una maggiore protezione, la iperplasia elastica non può presentarsi nella pelle

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Elastase and Elastase inhibitors

Elastases are secreted by severa} types of cell apart from the digestive pancreatic enzymes. Neutrophil granule elastases of which at least three separable forms oc­cur in human cells and which comprise one sixth of the total soluble protein in the granules, degrade elastin in inflam­matory disorders of the lungs, joints and blood vessels, but there is little evidence of participation in skin spontaneous di­sease (J anoff 1972; Ohlsson and Olsson 1977; Werb, Banda, McKerrow and San­dhaus 1982). Macrophages also secrete elastase, particularly when stimulated by phagocytosis, but the amounts secreted are either much less than released by ne­trophils or they are less readily detected (Janoff, Rosenberg and Galdston 1971: Werb and Gordon 1975; Werb et al 1982) and may not be detected at all (Levine, Se­nior and Butler 1976). However, neutro­phils release their considerable amo un t of preformed elastase in a short time, even within minutes, whereas macropha­ges appear to have little preformed ela­stase, but on stimulation secrete it forse­vera! days. It is possible that macropha­ge elastase is latent, and becomes activa­ted by plasmin (Chapman and Stone 1984). Human skin fibroblasts also secrete an elastase degrading oxytalan and elaunin fibres r apidly, but mature elastic fibres more slowly (Szendroi, Meimon, Bakala, Frances, Robert, Godeau and Hornebeck 1984). It did not degrade elastin isolateci from bovine ligamentum nuchae, indica­ting a different substrate specificty from neutrophil elastase. The significance of this enzyme in ageing is still to be deter­mined. Elastase activity has also been isolateci from platelets. Neutrophil elastase pro­bably mediates most elastic fibre degra­dation in acute inflammation. It is a neu-

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dei giovani, e tra gli anziani l'iperplasia è meno frequente di quanto non lo sia t ra i caucasici (Kligman, 1969). La melanina, dunque, rappresenta una maggiore, ma non una completa protezione. Nei sogget­ti a pelle bianca una abbronzatura che non sia accompagnata da un significati­vo ispessimento dello strato corneo non fornisce una protezione sufficiente a evi­tare le scottature (Kaidbey e Kligman, 1978). L'ispessimento dello strato corneo in risposta alla scottatura aumenta la protezione (Johnson, 1978) e la pelle leg­germente pigmentata disperde la luce, r i­ducendo l'assorbimento. Si può conseguire una ulteriore protezio­ne con l'applicazione topica di fil tri sola­ri. Il grado di protezione può essere de­terminato in laboratorio, ma è essenzia­le l'uso di una fonte di luce che simula lo spettro UV della luce solare; le comuni lampade a vapore di mercurio possono dare risultati falsi a causa della loro ec­cessiva emissione di UV a lunghezza d'on­da corta. L'azione della maggior parte dei filtri solari consiste nell'assorbimento delle lunghezze d'onda UVB che produco­no la scottatura. Le formulazion i che pe­netrano nello strato corneo e non vengo­no eliminate con il sudore risultano es­sere più efficaci (Willis e Kligman, 1969).

Elastasi e inibitori delI'elastasi

Le elastasi sono secrete da vari tipi di cel­lula, oltre che dagli enzimi pancreatici della digestione . Le e1astasi granulari neutrofile che si riscontrano nelle cellu­le umane in almeno tre forme distinte e che rappresentano un sesto del totale del­le proteine solubili dei granuli, degrada­no l'elastina nei processi infiammatori dei polmoni, delle giunture e dei vasi san­guigni, ma esiste scarsa evidenza della lo­ro partecipazione alle malattie spontanee della pelle (Janoff, 1972; Ohlson e Olsson,

200 Cutaneous elastin degradation in ageing and inflammation

tral protease, basic protein, with a mole­cular weight of 33,000 to 35,000 daltons, that can be separateci from collagenase and other proteolytic enzymes by ion ex­change chromatography on DEAE cellu­lose (Janoff and Scherer 1968; Janoff 1972; 1973; Ohlsson and Olsson 1974a; Taylor and Crawford 1975). Elastase de­grades connective tissue elastin, and ela­stin stained with orcein which provides a useful indicator system for biologica! activity of cell fractions. Neutrophil ela­stases also degrade cartilage proteogly­can (Malemud and Janoff 1975; Janoff, Feinstein, Malemud and Elias 1976: Star­key, Barrett and Burleigh 1977), bacterial protein, as in Escherichia coli (Blondin and Janoff 1976) andare claimed to sti­mulate mitosis in lymphocytes (Vischer, Bretz and Baggiolini 1976), which is wor­thy of investigation that elastase may am­plify inflammatory change in addition to its role as a protein-degrading enzyme. There are severa! inhibitors for elastase in human plasma and cells. As much as 10% of plasma protein has inhibitory ac­tivi ty for proteinases (Heimburger, Haupt and Schwick, 1971), but the inhi­bitors are not fully effective and degene­rative changes with age are attributed to progressive action of proteinase (Horne­beck, Brechemier, Jacob, Frances and Ro­bert 1984). Neutrophil granule elastases are inhibited by al-proteinase inhibitor (anti-trypsin) and a2-macroglobulin (Ohls­son and Olsson 1974b), by an inhibitor in macrophages (Blondin, Rosenberg and J anoff 1972) and by an inhibitor in the neutrophil cytoplasm that may protect the cell from any small leak of granular elastase (Janoff and Blondin 1971). Macrophage elastase is not inhibited by al-proteinase inhibitor, which it cande­grade. It is inhibited by a2-macroglobulin and by other inhibitors extractable from tissues.

1977; Werb, Banda, McKerrow e San­dhaus, 1982). Anche i macrofagi secerno­no elastasi, in particolare quando sono stimolati dalla fagocitosi, ma le quantità secrete sono o molto inferiori a quelle li­berate dai neutrofili o ri levabili molto meno facilmente (Janoff, Rosenberg e Galdston, 1971; Werb e Gordon, 1975; Werb et. al., 1982) e possono non essere affatto rilevate (Levine, Senior e Butler, 1976). I neutrofili, comunque, liberano la loro considerevole quantità di elastasi preformata in un tempo breve, persino nel corso di qualche minuto, mentre sem­bra che i macrofagi abbiano meno elasta­si preformata, ma a seguito di stim_olo la possono secernere per vari giorni. E pos­sibile che l'elastasi dei macrofagi sia la­tente e venga attivata dalla plasmina (Chapman e Stone, 1984). Anche i fibroblasti della pelle umana se­cernono una elastasi che degrada rapida­mente le fibre di ossitalano e di elauni­na, ma più lentamente le fibre elastiche mature (Szendroi, Meiman, Bakala, Fran­ces, Robert, Godean e Hornebeck, 1984) . Non degradando l'elastina isolata dal li­gamentum nuchae dei bovini, dimostra una specificità di substrato differente dall'elastasi neutrofila. Si deve ancora de­terminare il ruolo di questo enzima nel processo di invecchiamento. L'attività dell'elastasi è anche stata iso­lata dalle piastrine. L'elastasi neutrofila probabilmente media gran parte della de­gradazione della fibra elastica nell'in­fiammazione acuta. È una proteasi neu­tra, proteina basica, con un peso moleco­lare compreso tra 33.000 e 35.000 dal ton, che può essere separata dalla collagena­si e da altri enzimi proteolitici per mez­zo di cromatografia a scambio ionico su cellulosa DEAE (Janoff e Scherer, 1968; Janoff, 1972; 1973; Ohlsson e Olsson, 1974; Taylor e Crawford, 1975). L'elasta­si degrada l'elastina colorata con orcei­na, e fornisce un utile sistema indicativo

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Elastase and Elastase inhibitors in in­flammation

Within an hour of tissue acute damage, neutrophil polymorphonuclear leucocy­tes infiltrate the site and will accumula­te throughout the period that the chemo­tactic substances generated are more po­tent than the inhibitory factors. Ingestion by neutrophils of particulate matter, or death of neutrophils without toxic preci­pitation of their cytoplasm, results in re­lease of severa! inflammation inducing mediators and of their lysosomal enzy­mes, particularly elastase. Degradation of the internal elastic lami­na is one of the main early changes of im­mune complex-mediated vasculitis. Im­mune complexes are aggregates of anti­gen with antibody activating comple­ment. If the complexes are deposited be­neath the vascular, usually small venular,

Fig . 7: Guinea-pig skin. Venule 4 hr after deposition of immune complexes. Breaks in internal elastic la­mina at bottorn and right at sites wheno rn::ulrophils infiltrate from lumen . (Stain as in Fig. 1)

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dell'attività biologica delle frazioni cellu­lari. Anche le elastasi neutrofile degrada­no i proteoglicani della cartilagine (Ma­lemud e J anoff, 197 5; J anoff, Feinstein, Malemud e Elias, 1976; Starkey, Barret e Burleigh, 1977) e la proteina batterica, come nell'Escherichia coli (Blondin e Ja­noff, 1976) e sono ritenuti agenti stimo­lanti delle mitosi nei linfociti (Vischer, Bretz e Baggiolini, 1976); il fatto che l'e­lastasi, oltre al suo ruolo di enzima in gra­do di degradare le proteine, possa amplia­re le modificazioni indotte dall 'infiamma­zione è un argomento che merita di esse­re approfondito. Nel plasma e nelle cellule umane vi sono vari inibitori dell'elastasi. Ben il 10% del­le proteine del plasma svolge una attivi­tà inibitoria nei confronti delle p roteina­si (Heinburger, Haupt e Schwich, 1971), ma gli inibitori non sono del tutto effica­ci e le modificazioni degenerative che ven-

Fig. 7: Pelle di cavia. Venula quattro ore dopo la de­posizione di immuno-complessi. Rotture nella lami­na clastica interna nel fondo e a dest ra delle zone in cui si infiltrano i neu trofili dal lumen. (Colora­zione come in Fig. 1).

202 Cutaneous elastin degradation in ageing and inflammation

endothelium, the complement fragment CSa attracts neutrophils which infiltrate the site, ingest the complexes and relea­se tissue hydrolytic enzymes including elas tase. The lysosomal elastase degrades the in­ternal elastic lamina of venules and a r te­rioles (Cochrane and Aiken 1966; J anoff and Scherer 1968; J anoff 1970; Cochrane and J anoff 197 4). Where a few neutro­phils penetrate beneath the endothelium and overlie the elastic layer, small breaks occur at the site of con tact (Fig. 7). In ves­sels in which numerous neutrophils infil­trateci the vessel wall, and fibrinoid ne­crosis supervened, the elas tin is reduced to small disrupted fragments, which la­ter lyse during the process of healing (Fig. 8).

gono con l'età sono attribuite all'azione progressiva della proteinasi (Hornebeck, Brechemier, Jacob, Frances e Robert, 1984). Le elastasi granulari neutrofile so­no inibite dall'inibitore a.1 -proteinasi (anti-tripsina) e dalla a.2-macroglobulina (Ohlsson e Olsson, 1974b), da un inibito­re nei macrofagi (Blondin, Rosemberd e Janoff, 1972) e da un inibitore nel citopla­sma neutrofilo che può proteggere la cel­lula da qualsiasi piccola dispersione di elastasi granulare (Janoff e Blondin, 1971 ). L'elastasi dei macrofagi non viene inibi­ta dall' inibitore al-proteinasi, che essa può degradare. È inibita dalla a2-macroglobulina e da altri inibitori estraibili dai tessuti.

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~ - .,.-"' fl"' ... _ Fig. 8: Guinea-pig skin. Fragmentation of internal elastic la111im1 in venule with fibrinold necrosis 24 hr after deposition of immune complexes. (Stain as in Fig. I)

Flg. 8: Pelle di cavia. Frammentazione della lamina elastica interna in venula con necrosi fibrinoide ven­tiquattro ore dopo la deposizione di immuno­complessi. (Colorazione come in Fig. I).

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Neutrophil proteinases degrade both the elastic lamina and basement membrane enabling more infiamma tory cells to emi­grate, with further tissue damage while the complexes and tissue debris persist. In experimental lesions resolution starts as soon as the immune complexes are re­moved. In spontaneous vasculi6s in man, even when initiated by immune comple­xes, several phenomena perpetuate the tissue damage resulting in chronic in­flammation (Parish 1977; 1980). In studies on vasculitis some aspects of elastin degradation and elastase inhibi­tors were examined. 1. Fragmentation of elastin in the blood vessel (venular) wall as a feature to sco­re the severity of vasculitis. 2. The indistinct loose wefts of fibres and diffuse histological staining for elastin in chronic vasculitis as evidence of imbalan­ce between hyperplasia and degradation

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Fig. 9: Human skin, chronic vasculitis. Mononuclear cell accumulation, with fibroblasts, macrophages and some plasma cells round degenerate blood ves­sels. (Haematoxylin and Eosin)

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Elastasi e inibitori dell' elastasi nelle in­fiammazioni

Nel caso di un danno grave del tessuto, i leucociti neutrofili polimorfonucleari si infiltrano nella zona colpita nel corso di un'ora e si accumulano durante tutto il tempo durante il quale le sostanze che­miotattiche generate sono più potenti dei fattori inibitori. L'ingestione da parte dei neutrofili di particolari sostanze, o la morte dei neutrofili senza precipitazione tossica del loro citoplasma, provocano un processo infiammatorio con produzione di enzimi lisosomiali, in part icolare del­l'elastasi. La degradazione della lamina elastica interna è uno dei principali e dei primi cambiamenti della vasculite media­ta da immuno-complessi. Gli immuno­complessi sono aggregati di antigeni con un complemento di attivazione dell'endo­telio vascolare, normahp.ente sotto lo

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-Fig. 9: Pelle umana, vasculite cronica. Accumulo d i cellule mononucleari, con fibroblasti, macrofagi ed alcune cellule di plasma attorno a vasi sanguigni de­generati. (Ematossilina - eosina).

204 Cutaneous elastin degradation in ageing and inflammation

by cells activated by the continua! inflam­matory stimulus. 3. Presence of inhibitors of vasculitis in chronic lesions and their role as anti­inflammatory agents. The following is a summary of our results 1. The amount of fragmentation of the in­ternal elastic lamina of guinea-pigs and rabbits with active Arthus reactions or following injection of immune complexes, is relateci to the number of infiltrating neutrophils and to other features of ves­sel damage, particularly fibrinoid necro­sis (Figs. 7, 8). The elastic fibre fragments remain after the neutrophils have emigra­teci or degenerateci. 2. In some chronic vasculitis lesions of man, the accumulation of perivascular mononuclear cells is associateci with wefts of e lastic fibres that stain weakly with orcein or aldehyde fuchsin compa­red to compact mature elastic fibres.

Fig. 10: Human skin, chronic vasculitis. Section from same block (Fig. 9). No d istinct internal e]a­stic lamina in vessels. Wefts of elastic fibres in ad­ventitia and surrounding connective tissue and dif­fuse intercellular staining. (Stain as in Fig. 1)

strato delle piccole vene; il frammento complemento CSa attrae i neutrofili che si infiltrano nella zona, ingeriscono i com­plessi e cedono enzimi idrolitici di tessu­to, compresa l'elast asi. L'elastasi lisosomiale degrada la lamina elastica interna di venule e arteriole (Co­chrane e Aiken, 1966; J anoff e Scherer, 1968; Janoff, 1970; Cochrane e Janoff, 1974). Quando un numero esiguo di neu­trofili penetra al di sotto dell'endotelio e si depone sopra lo strato elastico, nella zona di contatto si formano delle piccole rotture (Fig. 7). Nei vasi sanguigni, nella cui parete si sono infiltrati numerosi neu­trofili, con il sopraggiungere della necro­si fibrinoide, l'elastina viene ridotta a pic­coli frammenti disgregati, che successi­vamente si dissolvono durante il proces­so di guarigione (Fig. 8). Le proteinasi neutrofile degradano sia la lamina elastica che la membrana di base

Fig. 10: Pelle umana, vasculite cronica. Sezione dalla stessa zona (Fig. 9). Nei vasi non si distingue alcu­na lamina elastica interna. Trame di fibre' elast iche n<>gli avventizi ed attorno al tessuto connet tivo e dif­fusa colorazione intercellulare. (Colorazione come in Fig. 1).

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They are degradable by weak pancreatic elastase. With a ldehyde fuchsin there is also some diffuse pale staining, possibly precursor ground substance or mast cell­derived which is not degradable by ela­stase. Oxyta lan fibres are present in the adven­t icia, as stained by the peracetic acid­a ldehyde fuchsin technique. Sometimes these are more numerous than the matu­re e lastic fibres. When fresh tissue slices are incubated in serum-free Eagle's medium, endogenous elastase is detectable in the supernatant fluid when it is used to treat fresh sec­tions of nonTial skin. 3 . Using immunofluorescence, al-proteina se inhibitor and a2-macroglobulin were present in the chronic les ions, but not conspicuously bound to the elastin. 4. In attempts to examine the role of ela­stase in perpetuating chronic vasculiti s, tests were made on rabbits to detect ela­stase in macrophages and in experimen­tal granulomatous lesions. No elastase was detected in norma! ma­crophages, or after stimula tion by phago­cytosis of la tex particles, and incubated for a further two days. Weak elastase activity was detected in cu­taneous granulomata induced by implan­ted threads of cotton wool. The elastase was detected on synthetic medium (Bieth, Spiers and Wermuth 1974) and on slices of rabbit tendon containing elastic fibres. Stronger elastase activity was detected in delayed hypersensit ivi ty granulomata in­duced by sensitivity to tuberculin, and to dinitrochlorobenzene on aggregated rab­bit albumin. 5. Normal rabbi t macrophages were ly­sed and separated by agarose gel electro­phoresis or SDS-PAGE, and the ma teria! in the major bands were incuba ted for an hour with a semipur ified preparation of rabbit neutrophil elastase . Two bands,

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rendendo così possibile ad un maggior numero di cellule infiammatorie di mi­grare, con ulteriore danno del tessuto, mentre i residui di complessi e di tessu­to persistono. Nelle lesioni sperimentali la risoluzione inizia non appena vengono rimossi gli immuno-compless i. Nella va­sculi te spontanea de ll 'uomo, persino quando viene avviata da immuno­complessi, vari fenomeni perpetuano il danno del tessuto con il r isultato di una infiammazione cronica (Parish, 1977; 1980). In vari studi sulla vasculite sono stati esa­minati alcuni aspetti della degradazione dell'elastina e degli inibitori della elasta­si. 1- Frammentazione dell'elas tina nella parete del vaso sanguigno (venulare) co­me elemento per valutare la gravità del­la vasculi te. 2- Trama sconnessa e indistinta delle fi­bre e una diffusa colorazione istologica dell'elastina nella vasculite cronica come prova di squilibrio t ra l'iperplasia e la de­gradazione da parte di cellule a ttivate dal continuo stimolo infiammatorio. 3- Presenza d i inibitori della vasculite nelle lesioni croniche e loro ruolo come agenti anti-infiammatori. Quello che segue è un riassunto dei no­stri risultati: 1- L'ammontare della frammentazione della lamina elastica interna nelle cavie e nei conigli con reazioni attive Arthus o a seguito di somministrazio n e di immuno-complessi è collegata al numero di neutrofili che s i infiltrano e ad altri aspetti del danno del vaso sanguigno, in particolare la necrosi fibrinoide (Figure 7, a8). I frammenti di fibra elastica per­mangono dopo che i neutrofili hanno mi­grato o sono degenerati. 2- In alcune lesioni da vasculite croni­ca dell'uomo, l'accumulo di cellule peri­vascolari mononucleari è associato con le trame di fib re elastiche che si colorano

206 Cutaneous elastin degradat ion in ageing and inflammation

which did not contain proteolytic activi­ty far casein, were found which reduced the neutrophil elastase potency. These findings are interpreted to indica­te that in acute immune-complex media­ted damage, elastic fibre fragmentation is almost entirely due to the neutrophils, though other cells participate in later dis­solution during resolution. In chronic vasculitis lesions there is an indication of an unstable balance bet­ween increased synthesis of elastin, and degradation by elastases. The mononu­clear cells in the lesion are continually stimulated by the inflammatory process. It is likely that fibroblasts and smooth muscle cells synthesise the elastin fibres; at the same time elastases are secreted which degrade the new elastin/fibres. The inhibitors in serum, and probably in the macrophages, do not fully control the ac­tivity of the elastases.

Acknowledgements

I thank Professor E. Wilson Jones of St. John's Ho­spital, London for the human skin preparations used as illustrations. I am grateful to Mr. M.J . Cooke and to Mr. A. Shaw respectively for the high standard of his tological preparation and photography.

debolmente con l'orceina o la aldeide­fucsina, diversamente dalle fibre elasti­che mature compatte. Esse possono esse­re degradate da elastasi pancreatica de­bole. Con la fucsin-aldeide si ha anche una certa colorazione diffusa e pallida, provocata probabilmente da una sostan­za precursore o derivata da mast cellula non degradabile da parte dell 'elastasi. Le fibre di ossitalano sono p resenti negli avventizi, quando si applica la tecnica di colorazione con acido peracetico e d fucsin-aldeide. Talvolta queste sono p iù numerose delle fibre elastiche mature. Quando sezioni di tessuto fresco vengo­no incubate nel mezzo di Eagle privo di siero, l'elastasi endogena può essere iden­tificata nel supernatante, quando questo viene usato per trattare sezioni fresche di pelle normale. 3- Utilizzando l' imunofluorescenza, l'i­nibitore della al-prote inas i e l a a2-macroglobulina risultavano presenti nelle lesioni croniche, ma non lega t i in modo significativo all'elastina. 4- Nel tentativo di esaminare il ruolo dell'elastasi nella va'sculite cronica, sono stati condotti esami sui conigli per iden­tificare l'elastasi nei macrofagi e nelle le­sioni sperimentali granulomatose. Non è stata rilevata elastasi nei macro­fagi normali o dopo stimolo con fagoci­tosi di particelle latex e dopo incubazio­ne per altri due giorni. È stata rilevata una debole attività dell 'e­lastasi nei granulomi cutanei indotti per impianto di filamenti di ovatta. L'elasta­si è stata identificata nel mezzo sintetico (Bieth, Spiers e Wermuth, 1974) e su se­zioni di tendine di coniglio contenen ti fi­bre elastiche. Una più forte attività dell'elastasi è sta­ta rilevata nei granulomi a ipersensibili­tà r itardata, indotti dalla sensibilità alla tubercolina, e al dinitroclorobenzene su albumina di coniglio aggregata. 5- Macrofagi normali di coniglio sono

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stati dissolti e separati per mezzo di elet­troforesi con agarose gel o di SDS-PAGE, e il materiale contenuto nelle bande prin­cipali è stato incubato per un'ora in un preparato semipurificato di elastasi neu­trofila di coniglio. Sono state rilevate due bande, che non contenevano attivi tà pro­teolitica per la caseina, le quali r iduceva­no la potenza dell'elastasi neutrofila. Queste rivelazioni vengono interpretate come indicazioni del fatto che, nel dan­no acuto mediato da immuno-complesso, la frammentazione della fibra elastica è quasi interamente dovuta ai neutrofili, sebbene altre cellule partecipino alla suc­cessiva dissoluzione durante la risoluzio­ne. Nelle lesioni da vasculite cronica vi è una indicazione di equilibrio instabile tra un'aumentata sintesi dell'elast ina e la de­gradazione da parte delle elastasi. Nella lesione, le cellule mononucleari sono con­tinuamente stimolate dal processo in­fiammatorio. È probabile che i fibrobla­sti e le cellule dì muscolo sintetizzino le fibre di elastina; nello stesso tempo ven­gono secrete le elastasi che degradano le nuove fibre di elastina. Gli inibi tor i pre­senti nel siero, e probabilmente nei ma­crofagi, non controllano completamente l'attività delle elastasi.

Ringraziamenti

Ringrazio il Prof. E. Wilson Jones del St. John Ho­spital, Londra, per aver fornito i preparati d i pelle umana usati come illustrazioni. Desidero esprime­re la mia gratitudine ad M.J. Cooke e A. Shaw ri­spettivamente per l'alto livello delle preparazioni istologiche e del materiale fotografico fornito.

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