2016 год № 1

Резюме:

Ключевые слова:

Summary:

Key words:

Введение

Кожа как орган представляет собой трехкомпонентную тканевую систему, образованную эпидермисом, дермой и подкожно-жировой клетчаткой, которые находятся в морфофункциональном единстве [12, 14].

Обсуждение

Эпидермис - это многослойный плоский ороговевающий эпителий, лежащий на базальной мембране. Он представлен несколькими слоями клеток: базальным, шиповатым, зернистым, блестящим, который присутствует только в коже ладоней и ступней, и роговым. Основную массу эпидермиса составляют кератиноциты (95 %) эпидермальных клеток, за счет которых происходит постоянный процесс кератинизации [2]. Кератиноциты базального слоя связаны между собой десмосомами, которые имеют сложное семислойное строение [7, 14]. Они образованы двумя "дисками прикрепления", разделенными электронно-прозрачной зоной. Каждый диск имеет диаметр около 10 нм. В базальном слое располагаются, находящиеся в G₀-периоде стволовые клетки. При делении часть из них превращаются в переходные клетки, другая часть клеток остаются в G₀-периоде (многие из них длительно). Показано, что в эпидермисе и волосяных фолликулах стволовые клетки могут находиться в покое в течение 8-10 недель [21]. Предполагаемые стволовые клетки экспрессируют высокий уровень α₆, входящего в комплекс десмосом, и низкий уровень маркера клеточной поверхности (рецептор трансферрина, который распознается моноклональными антителами 10G7) [28]. Показано, что клетки с фенотипом α₆ 10G7 представляют собой эпидермальные стволовые клетки, составляющие 8 % базальных кератиноцитов [4]. Однако морфологические признаки не позволяют провести четкую границу между стволовыми и переходными клетками. Поэтому для идентификации стволовых клеток предложены несколько маркеров: кератин 19, интегрин β-1, внутриклеточный белок 363 [1]. Переходные клетки (в них больше тонофиламентов) могут сразу приступать к дифференцировке, а могут проделать 2-4 деления, переходя в супрабазальное положение. Большинство переходных клеток утрачивают способность к делению и приступают к дифференцировке в шиповатом слое. Выйдя из базального слоя, кератиноциты увеличиваются в размере и приобретают полигональную форму [30], связываясь между собой с помощью интердигитаций и десмосом (800-2 000 в каждой клетке). Межклеточная адгезия обусловлена наличием специфических адгезивных белков, среди них - десмоглеин, прикрепляющийся к плакоглобину, а также десмоколин, прикрепляющийся к десмоплакину [5].

Кератиноциты синтезируют, частично секретируя и накапливая в цитоплазме, интерлейкин (ИЛ)-α [28], а также продуцируют хемокины, привлекающие в эпидермис клетки Лангерганса и Т-лимфоциты [18]. На поверхности кератиноцитов имеются ТOLL-подобные рецепторы (TLR), способные распознавать молекулы патогенов, что может служить основой подключения кератиноцитов к реализации некоторых иммунных функций [26].

По ультраструктуре шиповатые кератиноциты сходны с базальными, но отличаются от последних более развитой системой тонофиламентов [12]. В верхних участках шиповатого слоя клетки постепенно уплощаются, в них появляются специфические гранулы: кератиносомы, ламеллярные тельца, гранулы Одланда. Кератиносомы окружены элементарной биологической мембраной. При электронной микроскопии в них выявляют чередующиеся темные и светлые пластинки. Эти ламеллярные тельца содержат церамиды, гликолипиды, фосфолипиды, свободный стерин, ряд гидролитических ферментов, а также антимикробные пептиды [27]. Как правило, кератиносомы располагаются по всей цитоплазме более или менее равномерно, но в клетках зернистого слоя количество гранул Одланда заметно увеличивается [3].

Зернистый слой представлен 2-3 рядами овальных клеток (в толстой коже - 5-6 рядов), в цитоплазме которых находятся кератогиалиновые гранулы [14]. Помимо синтеза филаггрина зернистые кератиноциты синтезируют еще ряд специфических белков - кератолинин, инволюкрин, лорикрин. В верхних клетках зернистого слоя гранулы Одланда располагающиеся под оболочкой и путем экзоцитоза выбрасывают ламеллярные компоненты в межклеточное пространство, способствуя тем самым появлению там липидов [7]. Липиды принимают участие в создании водонепроницаемого барьера, в связывании клеток между собой, а также в процессе слущивания [13]. Гидролитические ферменты лизосом способствуют разрушению ядер и большинства органелл, при этом субплазмолеммальный слой и тонофиламенты сохраняются [16].

В блестящем слое клетки лежат в 3-4 ряда и еще более уплощаются. При этом они лишаются ядер и почти всех органелл, под действием ферментов лизосом. Кератогиалиновые гранулы, обусловившие плотную упаковку кератиновых тонофибрилл, исчезают, и составляющий их белок филаггрин распределяется по всей клетке. Между собой клетки связаны липидами (церамидами, холестеринсульфатом), образованными на предыдущих стадиях кератиносомами [17].

Роговой слой в толстой коже может состоять из 15-20 слоев клеток, а в тонкой - из 3-4, представлен корнеоцитами, имеющими форму четырнадцатигранника. Такая форма обеспечивает наиболее компактную укладку их в столбики, не оставляя свободных промежутков, что повышает защитную функцию эпидермиса. В этих структурах начинается разрушение филаггрина. Катаболизм филагрина приводит к образованию гистидина и уриконовой кислоты, которая защищает кожу от УФ-лучей, поглощая их. Кроме этого, образуются вещества, обладающие большой гигроскопичностью и обеспечивающие тем самым сохранение воды в верхних слоях эпидермиса даже в условиях повышенной сухости окружающей среды [19]. В количественном соотношении из полярных липидов больше всего церамидов (25 %), затем следует холестерин (19 %) и сульфат холестерина (2%) [3]. Значение липидов весьма велико - они препятствуют трансэпидермальной потере воды и, соответственно, обеспечивают упругость, эластичность и антибактериальную защиту системы кожного покрова, принимают участие в транспорте феромонов, способствуют абсорбции некоторых лекарственных препаратов, а также накоплению предшественников витамина D [26].

Для изучения клеток эпидермиса существует ряд маркеров. Cadherin-E (Е-кадгерин) - это кальций-содержащий белок, экспрессируемый преимущественно в эпителиальных тканях [9]. При анализе имеющихся литературных данных не вызывает сомнения роль NO как маркера аллергического воспаления [8]. Он отвечает за регуляцию тонуса сосудов, межклеточную коммуникацию, модуляцию нейротрансмиссии, регуляцию иммунной цитотоксичности, секрецию медиаторов и гормонов [5]. Воздействие оксида азота на клеточные механизмы воспаления включает также его влияние на особенности апоптоза [25].

К клеткам неэпидермальной природы эпидермиса относятся: меланоциты, клетки Лангерганса (КЛ), клетки Грейнстейна (КГ), клетки Меркеля (КМ) и внутриэпидермальные лимфоциты. Соотношение кератиноцитов к меланоцитам 36:1, КЛ к кератиноцитам 1:53 [24]. Меланоциты имеют нейроглиальное происхождение. Они содержат гранулы меланина, который синтезируют из тирозина [20]. Меланосомы располагаются как в околоядерной зоне, так и в отростках клеток. Меланоциты заселяют в эпидермисе преимущественно базальный слой, но их отростки распространяются и в других слоях. Некоторые меланоциты гибнут в толще эпителиального пласта и его производных, тогда как зерна меланина могут оставаться в кератиноцитах, сохраняясь даже в роговом слое, придавая эпидермису окраску. В цитоплазме меланоцитов содержится значительное количество различных органелл [22]. Механизм передачи меланина из меланоцита в клетку эпидермиса может осуществляться путем фагоцитоза отдельных гранул или их групп вместе с частью отростка меланоцита клетками эпидермиса [12]. Также каждый меланоцит секретирует гранулы меланина в связанные с ним кератиноциты, это партнерство "меланоцит - кератиноцит" называют меланиновой эпидермальной единицей [14]. Один меланоцит может обслуживать до 40 кератиноцитов. Наличие меланосом в пигментных клетках и кератиноцитах способствует, с одной стороны, удержанию необходимого количества УФ-лучей для синтеза витамина D, с другой - меланин защищает подлежащие ткани от проникающего действия УФ-лучей [15].

Клетки Лангерганса - беспигментные гранулярные дендроциты, являющиеся антигенпрезентирующими клетками макрофагической природы, которые представляют собой первую линию защиты организма на пути антигенов внешней среды [18]. Существует две популяции КЛ: чувствительные и нечувствительные к ультрафиолету. Последние, составляющие примерно 30 % от общей популяции - их называют КГ [23]. Эти антигенпрезентирующие клетки, в отличие от обычных КЛ, более устойчивы к действию ультрафиолета и обладают способностью взаимодействовать с Т-супрессорами, а не с Т-хелперами [6]. Имеется достаточно фактов, свидетельствующих о том, что КЛ участвуют в регуляции митотических потенций кератиноцитов, являясь центром эпидермальной пролиферативной единицы и аккумулируя эпидермальный кейлон, подавляющий митозы кератиноцитов [7]. Значительная часть КЛ эпидермиса при помощи своих отростков связана с гемомикроциркуляторным руслом сосочкового слоя дермы, к некоторым КЛ эпидермиса очень близко подходят свободные нервные окончания эпидермиса, которые формируют на конце булавовидные утолщения [18].

КЛ локализуются не только в межфолликулярном эпидермисе, но и в эпителии наружного корневого влагалища, сальных железах и протоках потовых желез. У некоторых КЛ отростки направлены в сторону базальной мембран и при этом они выходят за ее пределы, проникая в перифолликулярную соединительную ткань. В анагенновых волосах, т. е. волосах, находящихся в фазе роста и поникающих далеко в подкожную клетчатку, встречается достаточно большое количество КЛ с максимальной активностью АТФазы. Появление КЛ в эпителии волосяной луковицы анагенных волос может свидетельствовать о подготовке волос к катагену и экзогену, т.е. к деструкции, выпадению и смене волос [23].

КГ экспрессируют Т6, а также антигены М-241 и Т-200, специфичные для натуральных киллеров. Сильное УФ-облучение вызывает угнетение и даже исчезновение КЛ, в таких или подобных ситуациях сохраняются дендритные КГ, устойчивые к действию УФ, непосредственно стимулирующие активность Т-супрессоров [15].

КМ обнаруживают в участках кожи, отличающихся высокой тактильной чувствительностью (ладони и стопы человека), а также в слизистой оболочке рта приматов. Они располагаются поодиночке или группами (до 20 клеток), содержат хорошо развитые органоиды, а также большое количество тонофиламентов, связанных с десмосомами и полудесмосомами [29]. Одной из отличительных особенностей этих клеток является наличие специфических осмиофильных гранул диаметром 60-110 нм, которые нередко располагаются в базальной части клетки. Эти гранулы содержат нейроспецифическую энолазу, метэнкефалин, бомбезин, серотонин, вазоактивный интестинальный полипептид [24]. КМ участвуют в регуляции регенерации эпидермиса и нервных волокон, расположенных в сосочковом слое. Паракринное действие КМ проявляется в освобождении гистамина тучными клетками и регуляции тонуса и проницаемости кровеносных капилляров сосочкового слоя [30].

Внутриэпидермальные лимфоциты (ВЭЛ) встречаются в базальном и супрабазальном слоях. Они распознают своими рецепторами микробные антигены и антигены собственных измененных клеток, углеводы и белки теплового шока, образуемые поврежденными кератиноцитами, регулируют иммунный ответ, уничтожая активированные макрофаги. ВЭЛ производят факторы роста, необходимые для заживления раны, продуцируют перфорин и гранзим [10].

Кожа играет роль биологического барьера между внешней средой и организмом, выполняя функции первой линии защиты от вредных факторов. С возрастом отмечено уменьшение толщины эпидермиса, его атрофия, четко прослеживается уменьшение количества кератиноцитов. При этом стратификация эпителиального пласта не нарушается, а снижение объема эпидермиса вызвано редукцией эпидермальных гребешков [11]. К возрастным изменениям кожи относится замедление десквамации корнеоцитов, снижение синтеза липидов, уменьшение количества филаггрина, что приводит к трансэпидермальной потере воды, и кожа становится сухой, а также снижается количество эпидермальных меланоцитов [7].

Хроническое воздействие УФ-излучения ведет к развитию биологического феномена, известного как "фотостарение кожи" и характеризующегося нарушением баланса основных процессов, обеспечивающих гомеостаз кожи [16]. Одним из характерных изменений при этом считается гиперплазия тучных клеток, а также активация их синтетической, абсорбционной и секреторной функций [15]. В ответ на это ускоряются процессы клеточной пролиферации в генеративном компартменте эпидермиса. Последний подвергается редукции вследствие выравнивания дермо-эпидермального соединения, что приводит к смещению зоны камбиальных клеток в супрабазальные отделы [10].

При действии на организм глубокого охлаждения отмечается значительной уменьшение числа КЛ и появление в них выраженных дегенеративных процессов, при этом они теряли характерную отростчатость, уменьшались в размерах, в них снижалась активность АТФ-азы [18]. После кратковременного холодового воздействия на кожу крыс и морских свинок обнаружено появление в базальном слое эпидермиса и концевых отделов сальных желез двух- и многоядерных клеток [2]. Действие холодового фактора, усиливает липолиз жира в жировой ткани, что ведет к выделению энергии, препятствующей быстрому охлаждению организма. В итоге основная площадь поверхности эпидермиса оказывается лишенной термоизоляционной жировой пленки [6].

Таким образом, приведенные в настоящем обзоре данные указывают на сложную морфофункциональную организацию эпидермиса, а также взаимодействие клеток в процессе кератинизации, регенерации и в обеспечении защиты от действия факторов окружающей среды.

Литература

1. 1. Арзуманян В.Г., Кабаева Т.И. Антимикробные пептиды кожи как фактор местного иммунитета // Экспериментальная и клиническая дерматокосметология. - 2008, № 3. - С. 47-52.
2. 2. Баринов Э.Ф., Айзятулов Р.Ф., Баринова М.Э., Сулаева О.Н. Функциональная морфология кожи: от основ гистологии к проблемам дерматологии // Клиническая дерматология и венерология. - 2012. - Т. 10, № 1. - С. 90-93.
3. 3. Беликова И.С., Мяделец О.Д. и Грушин В.Н. Особенности распределения липидсодержащих и липидсинтезирующих структур кожи человека // Достижения фундаментальной клинической медицины и фармации. - Витебск: ВГМУ, 2010. - С. 457-459.
4. 4. Данилов Р.К. Общие принципы клеточной организации, развития и организации тканей // Руководство по гистологии. - СПб.: СпецЛит, 2001. - № 1. - 328 с.
5. 5. Данилов Р.К. Раневой процесс: гистогенетические основы. - СПб.: ВМедА им. С.М. Кирова. - 2008. -380 с.
6. 6. Караулов А.В., Быков С.А. и Быков А.С. Иммунология, микробиология и иммунопатология кожи. - Бином, 2012. - С. 122-125.
7. 7. Кузнецов С.Л., Горячкина В.Л., Иванова М.Ю., Цомартова Д.А. Современные концепции структуры и функции эпидермиса и дермы // Журнал кожных и венерических болезней. - 2013. - № 2. - С. 27-31.
8. 8. Малюк Е.А., Целуйко С.С., Красавина Н.П. Морфофункциональная характеристика кожи конечностей крыс в дореактивном периоде при местном охлаждении на фоне введения дигидрокверцетина // Вопросы фундаментальной и прикладной науки. - Москва, 2015. - С. 23-30.
9. 9. Малюк Е.А., Целуйко С.С., Красавина Н.П.. Структурные изменения кожи конечностей крыс при местном охлаждении на фоне применения антиоксиданта // Дальневосточный медицинский журнал. - 2015, № 2. - С. 101-105.
10. 10. Мантурова Н.Е., Городилов Р.В., Кононов А.В. Старение кожи: механизмы формирования и структурные изменения // Анналы пластической, реконструктивной и эстетической хирургии. - 2010, № 1. - С. 88-92.
11. 11. Мяделец О.Д., Мяделец В.О., Кухновец О.А., Стефаненко Е.В. Морфологические критерии холодовой смерти // Вестник ВГМУ, 2008. - Т. 7, № 2. - С. 1-15.
12. 12. Мяделец О.Д., Адаскевич В.П. Морфофункциональная дерматология. - М., 2006. - С. 39-213.
13. 13. Соболева И.С., Мяделец О.Д., Грушин В.Н. Липидсинтезирующие и липиднакапливающие структуры кожи человека // Морфология. - 2012. - Т. 142, № 4. - С. 78-82.
14. 14. Терских В.В., Васильева А. В., Воротеляк Е.А. Структурно-функциональные единицы эпидермиса // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. - 2003, № 6. - С. 645-659.
15. 15. Чичкан Д.Н., Улащик В.С., Волотовская А.В. Ультрафиолетовое излучение и искусственный загар. - Минск, 2005. - 252 с.
16. 16. Akiyama M., Sugiyama-Nakagiri Y., Sakai K., et al. Mutation in lipid transporter ABCA12 in harlequin ichthiosis and functional recovery by corrective gene transfer // Clin. Invest. - 2005. - Vol. 115. - Р. 1777-1784.
17. 17. Burge S. Cohesion of the epidermis. Br. // Dermatol. - 1994. - Vol. 131. - Р. 153-159.
18. 18. Bauer J. Bahmer F.A., Worl J., et al A strikingly constant ratio exists between Langerhans cells and other epidermal cells in human skin // Invest. Dermatol. - 2001. - Vol. 116. - Р. 313-318.
19. 19. Candy E. The cornified envelope: a model of cell death in the skin // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. - 2005. - Vol. 6, № 4. -Р. 328-340.
20. 20. Egelrud T. Desquamation in the stratum corneum // Acta Dermatol. Venerol. Suppl. - 2000. - Vol. 208. - Р. 44-45.
21. 21. Elias P., Feinold K., Fartash M. Epidermal lamellar body us a multifunctional secretory organells // In: Skin Barrier: New York, Taylor and Francis. - 2006. - Р. 261-262.
22. 22. Jones P.L., Jones F.S. Tenacin-C in development and disease: gene regulation and cell function // Matrix Biol. - 2000. - Vol. 19, № 7. - P. 581-596.
23. 23. Feingold K. R. The role of epidermal lipids in cutaneous permeability barrier homeostasis // Lipid Res. - 2008. - № 2. - P. 1-39.
24. 24. Hansson S.R., Hoffman B.J. Transient expression of a functional serotonin transporter in Merkel cells during late gestation and early postnatal rat development // Exp. Brein Res. - 2000. - Vol. 130, № 3. - P. 401-409.
25. 25. Kalinin A., Marekov L. N. and Steinert P.M. Asseambly of the epidermal cornifed cell envelope // J. Cell Sci. - 2001. - Vol. 114. - P. 3069-3070.
26. 26. Morizane S.,Yamasaki K., Kabigting F. G., et al. Kallikrein expression and cathelicidin processing are independently controlled in keratinocytes by calcium, vitamin D3, and retinoic acid // Invest. Dermatol. - 2010. - Vol. 130, № 5. - P. 1297-1306.
27. 27. Ovaere P. Lippens S.,Vandenabeele P., et al. The emerging roles of serine protease cascades in the epidermis // Trends Biochem. Sci. - 2000. - Vol. 34. - P. 453-463.
28. 28. Pellegrini G., Dellambra E., Golisano O., et al. p63 identifies keratinocyte stem cells //Proc. Natl Acad. Sci. USA. - 2001. - Vol. 98. - P. 3156-3161.
29. 29. Tachibana T., Nawa T. Recent progress in studies on Merkel cell biology // Anat. Sci. Int. - 2002. - Vol. 22, № 1. - P. 26-33.
30. 30. Zouboulis C.C., Baron J., Bohm M., et al. Frontiers in sebaceous gland biology and pathology. // Exp. Dermatol. - 2008. - Vol.17. - P. 542-551.