Sampling from a suction induced mini-erosion in human skin. Methodological studies.

Abstract

Dermal interstitial fluid (IF) was extracted serially and painlessly by brief suction for as long as 6 days. The erosion was otherwise kept occluded, Sample volumes exceded those required for measuring a wide range of biological substances. Epidermal regeneration was rapid.



Glucose concentrations in IF and plasma, measured in diabetic and non-diabetic subjects for as long as 6 days were closely correlated over a wide range of values. During oral glucose tolerance tests on days 1 and 3 after forming the erosion, the IF OGTT curves for glucose, 3-hydroxybutyrate and glycerol were very similar to plasma. IF lactate curves were higher than in plasma, reflecting glycolytic activity , whereas insulin curves were lower, reflecting vascular permeability. A potential is suggested for clinical sampling of glucose in subjects with diabetes mellitus, and for experimental monitoring of dermal metabolism.



The IF concentration of plasma proteins (size range 6-720 kDa) measured in IF on day 1 in healthy volunteers was consistent with findings obtained with other techniques. From day 2 to 5, the sample fluid reflected a steady state of increased permeability induced by mild inflammation. IF samples extracted on day 1 using greater negative pressure had lower protein concentrations than those extracted at lower pressure, indicating an increased water fraction and an intact sieve function of the vascular wall. The differences were less pronounced on days 2-5. Extraction volumes were dependent on the extraction pressure on all days.



The findings indicate the usefulness of the technique for clinical experimental purposes.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Provtagning av vätskan mellan utbyteskärl och celler i läderhuden (dermis), den så kallade interstitialvätskan (IF), kan vara ett intressant alternativ eller komplement till blodprovstagning när det gäller bestämning av såväl kroppsegna substanser som läkemedel. Inom klinisk medicin finns ett behov för att undvika smärtsamma stick i samband med provtagning, till exempel hos diabetiker som behöver mäta sitt blodsocker (glukos) flera gånger dagligen för att anpassa födointag och behandling så att sjukdomskomplikationerna mildras eller senareläggs. Även inom experimentell medicin saknas en enkel metod för att bestämma hur IF-halten av olika substanser påverkas i olika situationer.



Avhandlingen beskriver en teknik, baserad på den så kallade suction-blister metoden, vilken möjliggör provtagning av IF med en liten sugklocka, från en av undertryck skapad mini-erosion i hudens ytligaste , epidermis. Arbetenas ändamål var att utvärdera aspekter på metodens kliniska och experimentella potential, huvudsakligen genom att studera möjligheterna för upprepade glukosmätningar över flera dagar hos diabetiker och icke-diabetiker, samt genom att bestämma innehållet i IF och blod av kroppsegna substanser med olika storlek och funktion.



I delarbete I visades hur man med en enkel fotometrisk metod kan göra upprepade glukosmätningar i IF från en erosion hos friska försökspersoner under 6 dagar samt att metoden även kan användas vid diabetes. Resultaten visade att glukoskoncentrationen i IF från erosionen följde plasma nivån.



I delarbete II studerades de kroppsegna substanserna glukos, insulin, laktat, glycerol samt hydroxybutyrat i IF från erosionen under glukosbelastning hos friska frivilliga och hos patienter med typ 2 diabetes. Provtagnings volymerna medgav nästan genomgående mätning av samtliga substanser i samma IF-prov. Glukosbelastningen utfördes dag 1 och 3 efter att erosionen skapats. Fynden visade framförallt att glukos i IF följde plasmanivåerna samt att insulin nivåerna var uttalat lägre i IF än i plasma under glukostoleranstesten. Delar av resultaten indikerade att kärlpermeabiliteten i erosionen dag 3 var ökad.



I delarbete III studerades plasmaproteiner (6-720 kDa) i IF i förhållande till plasma under fem dagar hos friska frivilliga försökspersoner. Det visades hur kärlpermeabiliteten ökade från dag 1 till 2 för att sedan stabilisera sig på en relativit oförändrad nivå. Fynden tolkas som orsakade av en inflammationsbetingad permeabilitetsökning med ett ökat antal endoteliala spalter från dag 2.



I delarbete IV studerades hur extraktionstrycket påverkade koncentrationerna i IF av plasmaproteiner av olika storlek under fem dagar. Fynden visade att extraktionstrycket hade relativt stor betydelse för den makromolekylära fraktionen dag 1 med lägre koncentrationer i prov extraherade med högre tryck. Från dag 2 och framåt hade extraktionstrycket mindre betydelse. Provtagningsvolymerna ökade från dag 1 till 2 för att sedan vara relativt oförändrade de resterande dagarna. Volymerna var större när man använde högre tryck, oberoende av vilken dag det var.



Konklusioner



-Tekniken möjliggör provtagning från dermal IF i upp till 6 dagar.



-Användbarheten visades genom att mäta glukos i IF från erosionen hos försöksperoner med och utan diabetes och vi fann att glukoskoncentrationen i IF korrelerar väl med koncentrationen i plasma. Resultaten tyder på att en vidareutveckling av tekniken skulle kunna ha en potential som klinisk metod.



-För större molekyler som inte fördelas fritt i kroppens vävnader är koncentrationen i prov tagna på dag 1 uttryck för sammansättningen av IF innan kärlpermeabiliteten påverkats av inflammation. Från dag 2 och framåt påvisas en kvarstående ökad kärlpermeabilitet, som uttryck för en mild lokal inflammation.



-De senare fynden indikerar att metoden kan användas som en experimentell modell för inflammationsstudier.

• author: Svedman, Christer
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Docent Kiistala, Urpo, Helsinki, Finland
• organization: Department of Clinical Sciences, Malmö
• publishing date: 2001
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Surgery
• keywords: vascular permeability, neurogenic inflammation, glucose, diabetes mellitus, interstitial fluid, transdermal, skin, sampling, Medicine (human and vertebrates), Medicin (människa och djur)
• pages: 105 pages
• defense location: Malmö University Hospital, Lecture hall, Department of Surgery
• defense date: 2001-05-21 09:00:00
• ISBN: 91 628-4646-9
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: The information about affiliations in this record was updated in December 2015. The record was previously connected to the following departments: Reconstructive Surgery (013240300)
• id: 10a2e687-63ef-4182-a73a-5b59fb3031f6 (old id 41503)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:05:09
• date last changed: 2018-11-21 21:02:33