Analysis of the low part of stress-strain curves in rat skin

Summary Stress-strain behaviour of skin strips in rats at different ages or after treatment with prednisolone or D-penicillamine has been analyzed. Special attention has been paid to the lower part of the stress-strain curves. A hump at an extension degree of 30% of original length was noted. When rats of different ages were compared this phenomenon was observed predominantly at an age of 2 months. Furthermore, this hump was remarkable in rats treated with prednisolone. When the stress-strain curves of rats at different ages or after treatment were averaged and normalized, the most pronounced deviations were found at an age of 2 months or after prednisolone treatment. The maximum of deviation from Hooke's law occurred at a relative extension degree of 70%. Thus, the maturation process and the influence of corticosteroid affected mostly the second part of the stress-strain curve.In order to evaluate further the stress-strain curves 3 consecutive tangents of the stress-strain curves indicating modules of elasticity were evaluated. The first and second modules of elasticity showed a minimum at an age of 2 months, whereas the ultimate elasticity modules increased with maturation up to a maximum at 12 months followed by a decrease similar to that observed in tensile strength at an age of 24 months.

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Zusammenfassung Es wurde das Kraftdehnungsverhalten von Hautstreifen an Ratten verschiedenen Alters sowie nach Behandlung mit Prednisolon oderD-Penicillamin analysiert. Dabei wurde insbesondere dem Anfangsteil der Kraftdehnungskurven Beachtung geschenkt. Bei etwa 30% Dehnung verliefen die Kurven nicht stetig, sondern es wurde eine Art Stufe oder Buckel beobachtet. Beim Vergleich von Ratten verschiedenen Alters zeigte sich, daß dieses Phänomen hauptsächlich im Alter von 2 Monaten zu beobachten war. Auch bei Ratten, die mit Prednisolon behandelt waren, zeigte sich diese Erscheinung stärker als bei den Kontrollen.Wenn Durchschnittswerte der Kraftdehnungskurven von Rattenhaut für die einzelnen Gruppen gebildet und diese Werte normalisiert wurden, dann zeigten sich Unterschiede im Kurvenverlauf, die am ausgeprägtesten bei 2 Monate alten oder bei Prednisolon-behandelten Ratten waren. Das Maximum der Abweichung von einer geraden Linie, wie sie nach dem Hookschen Gesetz auftreten müßte, wurde bei einer relativen Dehnung von 70% gefunden. Man kann daraus schließen, daß der Reifungsprozeß und die Corticosteroid-Behandlung hauptsächlich den oberen Teil der Kraftdehnungskurve beeinflussen.Zur weiteren Analyse der Kraftdehnungskurven wurden 3 aufeinanderfolgende Tangenten an die Kraftdehnungskurven angelegt und daraus 3 verschiedene Elastizitätsmoduln errechnet. Der erste und der zweite Elastizitätsmodul, die dem Anfangsteil der Kraftdehnungskurve zuzuordnen sind, zeigten ein Minimum im Alter von 2 Monaten, während der dritte Elastizitätsmodul, der dem Endteil der Kraftdehnungskurve zuzuordnen ist, während der Reifung bis zu einem Maximum im Alter von 12 Monaten anstieg und dann wieder abfiel, ähnlich wie es auch für die Reißfestigkeit zu beobachten war. Durch Prednisolon-Behandlung wurden alle 3 Elastizitätsmoduln erhöht, ähnlich wie es auch für die Reißfestigkeit der Fall ist, währendD-Penicillamin einen Abfall all dieser Parameter bewirkte.Weiterhin wurde für die verschiedenen Gruppen der Fuß der Kraftdehnungskurve ausgewertet, d. h. diejenige Dehnung gemessen, die bis zum ersten Anstieg der Spannung notwendig ist. Dieser Wert war am höchsten bei jungen Tieren und am niedrigsten im Alter von 12 Monaten. Die Gesamtdehnung zeigte andererseits ein Maximum im Alter von 4 Monaten. Diese beiden letztgenannten Parameter wurden durch Prednisolon oderD-Penicillamin nicht beeinflußt.Man kann aus den oben genannten Befunden schließen, daß sowohl Reifung und Alterung als auch die Behandlung mit desmotropen Substanzen im Anfangsteil der Kraftdehnungskurve der Haut von Ratten andere Veränderungen hervorrufen, als sie bisher für den Endteil der Kraftdehnungskurve und für die Reißfestigkeit gefunden wurden.

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For reprints: Prof. Dr. H. G. Vogel, Pharma Forschung Medizin, Hoechst AG, D-6230 Frankfurt/Main 80