Кератиноциты различных слоёв эпидермиса
Глава 16
· Кожа и её производные
Эпидермис (многослойный плоский эпителий) и собственно кожа (волокнистая соединительная ткань) образуют кожу как орган. Кожа содержит придатки (железы, ногти, волосы), сформированные из эпителиального и соединительнотканного компонентов.
РАЗВИТИЕ
Два основных компонента кожи имеют различное происхождение. Эпидермис развивается из эктодермы, а собственно кожа — из мезенхимы.
ЭПИДЕРМИС
Ранний эмбрион покрыт одним слоем эктодермальных клеток. В начале 2‑го месяца развития в формирующемся эпидермисе различают плоские поверхностные клетки и подлежащий базальный слой эпителиальных клеток кубической формы, ответственный за образование новых клеток. Позднее между поверхностным и базальным слоями формируется промежуточный слой. К концу 4‑го месяца в эпидермисе различают базальный слой, широкий слой шиповатых клеток, зернистый и роговой слои. В ходе первых трёх месяцев развития эпидермис заселяют мигранты из нервного гребня. Позднее появляются клетки костномозгового генеза.
СОБСТВЕННО КОЖА
Собственно кожа (derma) имеет мезенхимное происхождение. В её образовании участвуют клетки, выселяющиеся из дерматома сомитов. На 3–4‑м месяце формируются вдающиеся в эпидермис выросты соединительной ткани — сосочки кожи.
СМАЗКА
Кожа плода покрыта белой смазкой (vernix caseosa), состоящей из секрета сальных желёз, фрагментов клеток эпидермиса и волос. Смазка защищает кожу от воздействия амниотической жидкости.
Рис. 16-1. Строение толстой кожи, для которой характерен толстый эпидермис с выраженным роговым слоем. Толстая кожа не содержит волосяных фолликулов и сальных желёз. [17]
СТРОЕНИЕ КОЖИ
Эпидермис
Кожу покрывает эпидермис — многослойный плоский ороговевающий эпителий. В зависимости от толщины эпидермиса различают кожу с большим ороговением (толстая кожа, рис. 16-1, 16-1А) и кожу с малым ороговением (тонкая кожа). Клеточные типы в эпидермисе — кератиноциты, меланоциты, внутриэпидермальные дендроциты и осязательные эпителиоциты. Слои эпидермиса (изнутри кнаружи): базальный (ростковый), шиповатый, зернистый, блестящий, роговой.
Рис. 16-1А. Эпидермис представлен многослойным плоским ороговевающим эпителием, расположенным на базальной мембране (1). В эпидермисе различают несколько слоёв. В базальном слое (2) находятся цилиндрические клетки. Следующий слой — шиповатый (3) занимают клетки полигональной формы с многочисленными отростками. Над шиповатым находится зернистый слой (4), представленный уплощёнными клетками с гранулами кератогиалина. Далее располагается блестящий слой (5). В клетках этого слоя содержится светопреломляющее вещество элеидин, поэтому слой выглядит как блестящая гомогенная полоска. В самом поверхностном — роговом слое (6) эпидермиса толстым пластом расположены роговые чешуйки, совокупность которых образует на препарате широкую равномерно окрашенную полосу. Окраска гематоксилином и эозином.
КЕРАТИНОЦИТЫ
Кератиноцит — основной клеточный тип эпидермиса — типичная эпителиальная клетка, соединяется с соседними клетками при помощи десмосом и прикрепляется к базальной мембране полудесмосомами (рис. 16-2) (см. также главу 4). В формировании полудесмосомы участвуют трансмембранные белки интегрины и коллаген типа XVII. Внеклеточный домен a6b4-интегрина связывается с белками базальной мембраны (ламинином, коллагеном типа IV). Коллаген типа XVII (BP180), первоначально идентифицированный как Аг буллёзного пемфигоида 180 кД, относится к группе трансмембранных неколлагеновых белков (см. главу 6). Внутриклеточными лигандами для коллагена типа XVII являются b4-интегрин, BP230, плектин, а внеклеточными — a6-интегрин, ламинин, якорные волокна.
Рис. 16-2. Базальный слой эпидермиса. Кератиноциты базального слоя прикрепляются к базальной мембране полудесмосомами. С белками полудесмосомы и базальной мембраны связаны тонкие якорные волокна из коллагена типа VII, которые прикреплены к якорным пластинкам из коллагена типа IV, расположенным в соединительной ткани сосочкового слоя дермы. Соседние якорные пластинки соединены между собой якорными волокнами. Непосредственно под базальной мембраной в сосочковом слое также присутствуют нити фибриллина, эластические волокна, ретикулиновые волокна (коллаген типа III). [90, 91]
Пемфигоиды — гетерогенная группа аутоиммунных заболеваний кожи, вызываемых аутоантителами к коллагену типа XVII. Известно более 50 мутаций гена COL17AI, приводящих к развитию буллёзного эпидермолиза.
ЦИТОКЕРАТИНЫ
Промежуточные филаменты содержат фибриллярный белок цитокератин — основной белковый компонент эпидермиса. Этот белок цитоскелета начинает формироваться в клетках базального слоя. Цитокератины присутствуют в клетках всех слоёв. Здесь, а также в волосяных фолликулах идентифицировано по крайней мере 10 молекулярных форм цитокератинов.
Перепрограммирование синтеза цитокератинов. В различных слоях эпидермиса экспрессируются различные цитокератины. В ходе дифференцировки кератиноцитов от стволовой клетки базального слоя до кератиноцитов поверхностных слоёв происходит перепрограммирование синтеза цитокератинов с одного типа на другой. Кератиноциты базального слоя экспрессируют цитокератины 5 и 14, стволовые клетки — цитокератин 15. Кератиноциты в состоянии терминальной дифференцировки, локализованные в поверхностных слоях эпидермиса, содержат цитокератины 1 и 10. Для кератиноцитов промежуточной стадии дифференцировки характерно наличие цитокератинов 4 и 13.
· Врождённый буллёзный эпидермолиз. При простой форме этого заболевания найдены мутации генов цитокератинов 5 и 14.
· Эпидермолитический гиперкератоз. Вследствие мутаций экспрессируются дефектные цитокератины 1 и 10.
Кератиноциты кожи различных областей. Кератиноциты из различных областей кожи характеризуются наличием специфических типов цитокератина. Так, кератиноциты ладони и подошвы производят особые цитокератины, не встречающиеся в других частях тела. Маркёр стволовых клеток базального слоя эпидермиса и наружного корневого влагалища волоса — цитокератин 15, а терминальной дифференцировки клеток эпидермиса ладоней и подошв — цитокератин 9.
КЕРАТИНОЦИТЫ РАЗЛИЧНЫХ СЛОЁВ ЭПИДЕРМИСА
Базальный слой
Среди клеток базального слоя имеются стволовые клетки — родоначальницы пролиферативных единиц эпидермиса. Стволовая клетка характеризуется высокой митотической активностью, низкой вероятностью вступления в терминальную дифференцировку, выраженной экспрессией рецепторов для белков внеклеточного матрикса (интегринов b1) и адгезионной способностью. Её дочерний кератиноцит образует вторую субпопуляцию пролиферирующих клеток эпидермиса, проходит от трёх до пяти циклов деления с последующей дифференцировкой. Митотическая активность базальных клеток зависит от толщины эпителиального пласта и контролируется гормонами и факторами роста.
Шиповатый слой
Шиповатые клетки содержат многочисленные короткие отростки, десмосомы и характеризуются более низкой митотической активностью. Шиповатые клетки, расположенные ближе к зернистому слою, утрачивают способность делиться; эти клетки имеют гранулы, окружённые мембраной (пластинчатые тельца). Содержимое пластинчатых телец (гликосфинголипиды, фосфолипиды, церамиды) освобождается в межклеточное пространство и скрепляет клетки между собой. Эти клетки, как и базальные, синтезируют десмоплакин — белок, входящий в состав десмосом. В шиповатых клетках, находящихся вблизи зернистого слоя, появляется небольшое количество гранул кератогиалина, которые типичны для клеток зернистого слоя.
Зернистый слой