1. Introduction Owing to age-related changes, such as loss of fat and muscle mass, bone protrusion, perceptual loss, and impaired immune function and wound-healing ability, elderly people are prone to develop pressure ulcers (PUs), also known as decubitus ulcers. In aging society, the prevention, treatment, and management of PUs has become important more than ever. In the early stage of PUs formation, non-blanchable erythema and/or purpuric lesions appear in the skin subjected to external pressure, and skin ulcers subsequently develop after 2–3 weeks [1]. Ischemia-reperfusion (I/R) injury is characterized by reperfusion of blood to previously ischemic tissue and induces cell damage [2,3]. I/R injury is associated with vascular infarction or vasospasm in various organs, such as the brain, heart, liver, and kidneys [2,3]. There is also growing evidence that cutaneous I/R injury is associated with the development of PUs [[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]]. By using a cutaneous I/R injury mouse model, we and others have previously demonstrated that various events, such as endothelial cells (ECs) injury, thrombus formation, edema formation, and production of proinflammatory cytokines by infiltrating leukocytes and macrophages, occurred at an early stage of PUs formation induced by cutaneous I/R [[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]]. Furthermore, we identified that subcutaneous administration of secreted MFG-E8 protein, mesenchymal stem cells, and botulinum toxin inhibited oxidative stress, endoplasmic reticulum stress, apoptotic cells, inflammatory cytokine production, and inflammatory macrophages, and subsequently prevented the development of PUs [8,[5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]]. Zinc (Zn) is an essential trace element in living organisms. Many elderly persons are prone to be Zn deficiency because of inadequate intake, decreased absorption in the intestinal tract, and lifestyle-related diseases [13]. There have been a variety of clinical studies about the relationship between Zn deficiency and PUs. It has been reported that serum Zn levels were lower in patients with PUs than in healthy individuals without PUs and that increasing the serum Zn level can accelerate the healing of PUs, suggesting that Zn deficiency may be associated with the pathogenesis of PUs [14]. However, there has been no basic scientific research examining the role of Zn in the pathogenesis of PUs. In addition, there is no established evidence supporting the effectiveness of Zn supplementation. It has been shown that CD39, which is exclusively expressed by Langerhans cells (LCs) in the epidermis, plays a protective role against adenosine triphosphate (ATP)-mediated inflammatory signals by hydrolyzing extracellular nucleotides released by keratinocytes in irritant contact dermatitis responses [15]. Kawamura et al. investigated the mechanisms by which Zn deficiency induces dermatitis in dietary Zn-deficient (ZD) mice, and found that Zn deficiency reduced CD39+ LCs and increased the ATP release induced by exposure of the skin to irritant stimulation, resulting in severe and prolonged dermatitis [16,17]. There is recent evidence suggesting that extracellular ATP can serve as a damage-associated molecular patterns (DAMPs) molecule that initiates an inflammatory response through autocrine/paracrine signaling [18]. ATP can be released from cells by various stimulators, including mechanical stress, tissue injury, inflammation, and hypoxia [19,20]. Further, in PUs, it is assumed that ATP is released extracellularly by physical and hypoxic stimulation due to skin pressure. However, no study has shown the changes in the amount of ATP in PU lesions in normal and ZD states. Therefore, the objective of this study was to elucidate the mechanisms of the formation of severe and prolonged PUs induced by Zn deficiency by using dietary Zn-adequate (ZA) and ZD mice. Additionally, we investigated the therapeutic effect of oral supplementation of Zn on the development of PUs in ZD mice.

1. Introduksjon På grunn av aldersrelaterte forandringer, som tap av fett og muskelmasse, benutstikk, perseptuelt tap og nedsatt immunfunksjon og sårhelende evne, er eldre utsatt for å utvikle trykksår (PUs), også kjent som decubitus magesår. I aldringssamfunnet har forebygging, behandling og håndtering av PU-er blitt viktigere enn noen gang. I det tidlige stadiet av PU-dannelse, vises ikke-blankt erytem og / eller purpuriske lesjoner i huden utsatt for ytre trykk, og hudsår utvikles deretter etter 2-3 uker [1]. Iskemi-reperfusjon (I / R) -skade er preget av reperfusjon av blod til tidligere iskemisk vev og induserer celleskade [2,3]. I / R-skade er assosiert med vaskulært infarkt eller vasospasme i forskjellige organer, som hjerne, hjerte, lever og nyrer [2,3]. Det er også økende bevis på at I / R-skade på kutan er assosiert med utviklingen av PU-er [[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11] , [12]].Ved å bruke en kutan I / R-musemodell har vi og andre tidligere demonstrert at forskjellige hendelser, som endotelceller (ECs) skade, trombedannelse, ødemdannelse og produksjon av proinflammatoriske cytokiner ved å infiltrere leukocytter og makrofager, skjedde ved en tidlig fase av PU-dannelse indusert av kutan I / R [[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]]. Videre identifiserte vi at subkutan administrering av utskilt MFG-E8-protein, mesenkymale stamceller og botulinumtoksin inhiberte oksidativt stress, endoplasmatisk retikulumstress, apoptotiske celler, inflammatorisk cytokinproduksjon og inflammatoriske makrofager, og deretter forhindret utviklingen av PUs [8, [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]]. Sink (Zn) er et essensielt sporstoff i levende organismer. Mange eldre er utsatt for å være Zn-mangel på grunn av utilstrekkelig inntak, nedsatt absorpsjon i tarmsystemet og livsstilsrelaterte sykdommer [13]. Det har vært en rekke kliniske studier om forholdet mellom Zn-mangel og PU-er.Det er rapportert at serum Zn-nivåene var lavere hos pasienter med PU-er enn hos friske individer uten PU-er, og at å øke serum Zn-nivået kan fremskynde helbredelsen av PU-er, noe som antyder at Zn-mangel kan være assosiert med patogenesen til PU-er [14]. Imidlertid har det ikke vært noen grunnleggende vitenskapelig forskning som undersøker rollen til Zn i patogenesen til PU-er. I tillegg er det ingen etablerte bevis som støtter effektiviteten av Zn-tilskudd. Det er vist at CD39, som utelukkende er uttrykt av Langerhans celler (LC) i overhuden, spiller en beskyttende rolle mot adenosintrifosfat (ATP) -medierte inflammatoriske signaler ved å hydrolysere ekstracellulære nukleotider frigjort av keratinocytter i irriterende kontaktdermatitt-responser [15] . Kawamura et al. undersøkte mekanismene som Zn-mangel induserer dermatitt hos diett Zn-mangelfulle (ZD) mus, og fant at Zn-mangel reduserte CD39 + LC og økte ATP-frigjøringen indusert ved eksponering av huden for irriterende stimulering, noe som resulterte i alvorlig og langvarig dermatitt [16 og 17]. Det er nyere bevis som antyder at ekstracellulær ATP kan tjene som et skaderassosiert molekylært mønster (DAMPs) molekyl som initierer en inflammatorisk respons gjennom autokrin / parakrin signalering [18].ATP kan frigjøres fra celler av forskjellige stimulatorer, inkludert mekanisk stress, vevsskade, betennelse og hypoksi [19,20]. I PU-er antas det videre at ATP frigjøres ekstracellulært ved fysisk og hypoksisk stimulering på grunn av hudtrykk. Imidlertid har ingen studier vist endringene i mengden ATP i PU-lesjoner i normale og ZD-tilstander. Derfor var målet med denne studien å belyse mekanismene for dannelse av alvorlige og langvarige PU-er indusert av Zn-mangel ved å bruke diett Zn-tilstrekkelig (ZA) og ZD mus. I tillegg undersøkte vi den terapeutiske effekten av oral tilskudd av Zn på utviklingen av PU i ZD mus.