+7 (495) 032-8867
БАРЬЕРНЫЕ ФУНКЦИИ ЭПИДЕРМИСА: ЕЩЕ ОДИН ВАЖНЫЙ ИГРОК
05.03.2020
Согласно исследованиям, человек теряет около 200-500 миллионов клеток кожи каждый день. Однако целостность кожи при этом не нарушается, она прекрасно выполняет свои барьерные функции, благодаря активному обновлению. Но как удается поддерживать надежный барьер при такой скорости обновления?
Как известно, основную роль в поддержании барьерных функций кожи играет роговой слой, однако не только он. В коже млекопитающих эпидермис имеет два набора физических барьеров: роговой слой и плотные контакты между клетками — специфический вид сочленения клеточных мембран, не похожий на десмосомы и полудесмосомы, которыми связаны все клетки эпидермиса. Плотные контакты образуются путем точечного соединения мембран соседних клеток через трансмембранные белки клаудин-1 и окклудин, и имеют вид пояска шириной 0,1-0,5 мкм, окружающего клетку по периметру (обычно у ее апикального полюса). В итоге формируется особого вида решетка или сеть, которая «герметизирует» межклеточное пространство между кератиноцитами зернистого слоя — селективно блокирует перемещение макромолекул и жидкостей между клетками, поддерживая таким образом барьерную функцию эпидермиса и регулируя транспорт веществ через него вместе с роговым слоем.
Недавние исследования показали, что такие контакты помогают формировать надежный барьер уже на уровне зернистого слоя эпидермиса. Причем обнаруживаются они только в середине зернистого слоя, разделяя внеклеточную водную среду эпидермиса на две части. Однако клетки постоянно обновляются и перемещаются в более поверхностные слои эпидермиса, но барьерные функции кожи все равно сохраняются. Как им удается их поддерживать даже в то время, когда новые клетки приходят на смену старым, продемонстрировали японские ученые.
Для изучения данных клеток в живом организме команда ученых из университета Кейо использовала технологию конфокальной микроскопии. Они выяснили, что клетки зернистого слоя имеют особую сложную геометрию, являющеюся основой барьера, который они образуют. Эти клетки имеют форму, напоминающую предсказанный еще в 1887 г. тетракаидекаэдр — 14-гранник с шестью прямоугольными и восемью шестиугольными гранями. Данную форму описал еще лорд Кельвин — как лучшую форму для заполнения пространства. А на гранях этих уплощенных тетракаидекаэдров находятся плотные контакты, связывающие клетки в одну пространственную структуру. Роговые чешуйки сохраняют форму 14-гранника, однако сильно уплощенного.
В ходе дальнейших экспериментов было показано, что плотные соединения перемещаются из клетки в клетку в особом порядке, обеспечивающем поддержание постоянной целостности барьера по всему зернистому слою, даже когда происходит обновление клеток. Новая клетка занимает место непосредственно под клеткой, которую она должна заменить, а старая «уходит» только после формирования плотных контактов между новой клеткой и окружающими ее соседями.
В настоящее время авторы активно изучают это явление и пытаются ответить на вопросы, каким образом клетки зернистого слоя принимают форму уплощенного тетракаидекаэдра и почему плотные контакты образуются только между ними.
Источники:
Yokouchi M., Kubo A. Maintenance of tight junction barrier integrity in cell turnover and skin diseases. Exp Dermatol 2018; 27(8): 876-883.
Yokouchi M., Atsugi T., Logtestijn M.V. et al. Epidermal cell turnover across tight junctions based on Kelvin's tetrakaidecahedron cell shape. Elife. 2016 Nov 29;5. pii: e19593.
Milstone LM. Epidermal desquamation. J Dermatol Sci 2004; 36(3): 131-140.
