Кератиноциты
этой статьи Начальный раздел может быть слишком коротким, чтобы адекватно суммировать ключевые моменты . ( ноябрь 2020 г. ) |


Кератиноциты являются основным типом клеток , обнаруженных в эпидермисе , самом внешнем слое кожи . У человека они составляют 90% клеток эпидермиса кожи. [1] Базальные клетки базального слоя ( stratum basale ) кожи иногда называют базальными кератиноцитами . [2] Кератиноциты образуют барьер против вредного воздействия окружающей среды, вызванного теплом , УФ-излучением , потерей воды , патогенными бактериями , грибками , паразитами и вирусами .Ряд структурных белков , ферментов , липидов и антимикробных пептидов способствуют поддержанию важной барьерной функции кожи. Кератиноциты дифференцируются из эпидермальных стволовых клеток в нижней части эпидермиса и мигрируют к поверхности, в конечном итоге превращаясь в корнеоциты и в конечном итоге отслаиваясь. [3] [4] [5] [6] что происходит каждые 40–56 дней у людей. [7]
Функция
[ редактировать ]Основная функция кератиноцитов — формирование барьера против вредного воздействия окружающей среды, вызванного теплом, УФ-излучением, обезвоживанием, патогенными бактериями, грибами, паразитами и вирусами.
Патогены, проникающие в верхние слои эпидермиса, могут вызывать выработку кератиноцитами провоспалительных медиаторов, особенно хемокинов , таких как CXCL10 и CCL2 (MCP-1), которые привлекают моноциты , естественные клетки-киллеры , Т-лимфоциты и дендритные клетки к месту инвазии патогена. [8]
Структура
[ редактировать ]Ряд структурных белков ( филагрин , кератин ), ферментов (например, протеаз ), липидов и антимикробных пептидов ( дефенсинов ) способствуют поддержанию важной барьерной функции кожи. Кератинизация является частью формирования физического барьера ( ороговения ), при котором кератиноциты производят все больше и больше кератина и подвергаются терминальной дифференцировке. Полностью ороговевшие кератиноциты, образующие внешний слой, постоянно отслаиваются и заменяются новыми клетками. [3]
Дифференциация клеток
[ редактировать ]Эпидермальные стволовые клетки располагаются в нижней части эпидермиса (базальный слой) и прикрепляются к базальной мембране посредством гемидесмосом . Эпидермальные стволовые клетки делятся случайным образом, давая либо больше стволовых клеток, либо транзиторные амплифицирующие клетки. [4] Некоторые из транзитных амплифицирующих клеток продолжают пролиферировать, а затем начинают дифференцироваться и мигрировать к поверхности эпидермиса. Эти стволовые клетки и их дифференцированное потомство организованы в столбцы, называемые единицами эпидермальной пролиферации. [5]
Во время этого процесса дифференцировки кератиноциты навсегда выходят из клеточного цикла , инициируют экспрессию маркеров эпидермальной дифференцировки и перемещаются супрабазально, становясь частью шиповатого слоя , зернистого слоя и, в конечном итоге, корнеоцитов в роговом слое .
Корнеоциты — это кератиноциты, завершившие свою программу дифференцировки и потерявшие ядро и цитоплазматические органеллы . [6] Корнеоциты в конечном итоге отпадают в результате шелушения по мере появления новых.
На каждой стадии дифференцировки кератиноциты экспрессируют специфические кератины , такие как кератин 1 , кератин 5 , кератин 10 и кератин 14 , а также другие маркеры, такие как инволюкрин , лорикрин , трансглутаминаза , филаггрин и каспаза 14 .
По оценкам, у людей кератиноциты превращаются из стволовых клеток в десквамацию каждые 40–56 дней. [7] тогда как у мышей предполагаемое время оборота составляет 8–10 дней. [9]
Факторами, способствующими дифференцировке кератиноцитов, являются:
- Градиент кальция с самой низкой концентрацией в базальном слое и возрастающей концентрацией до внешнего зернистого слоя, где он достигает максимума. Концентрация кальция в роговом слое очень высока, отчасти потому, что эти относительно сухие клетки не способны растворять ионы. [10] Такое повышение внеклеточной концентрации кальция вызывает увеличение внутриклеточной концентрации свободного кальция в кератиноцитах. [11] Часть этого увеличения внутриклеточного кальция происходит за счет кальция, высвобождаемого из внутриклеточных запасов. [12] а другая часть поступает за счет трансмембранного притока кальция, [13] через оба кальций-чувствительных хлоридных канала [14] и потенциалнезависимые катионные каналы, проницаемые для кальция. [15] Более того, было высказано предположение, что внеклеточный кальций-чувствительный рецептор (CaSR) также способствует повышению внутриклеточной концентрации кальция. [16]
- Витамин D3 ( холекальциферол) регулирует пролиферацию и дифференцировку кератиноцитов, главным образом, модулируя концентрацию кальция и регулируя экспрессию генов, участвующих в дифференцировке кератиноцитов. [17] [18] Кератиноциты являются единственными клетками в организме, имеющими полный путь метаболизма витамина D: от производства витамина D до катаболизма и рецепторов витамина D. экспрессии [19]
- Катепсин Е. [20]
- TALE гомеодомена Факторы транскрипции . [21]
- Гидрокортизон . [22]
Поскольку дифференцировка кератиноцитов ингибирует пролиферацию кератиноцитов, факторы, способствующие пролиферации кератиноцитов, следует рассматривать как предотвращающие дифференцировку. Эти факторы включают в себя:
- Фактор транскрипции p63, который предотвращает дифференцировку эпидермальных стволовых клеток в кератиноциты. [23] Мутации в ДНК-связывающем домене p63 связаны с эктродактилией, эктодермальной дисплазией и синдромом расщелины губы/неба (EEC). Транскриптом мутантных кератиноцитов р63 отличался от нормального эпидермального клеточного идентичности. [24]
- Витамин А и его аналоги. [25]
- Эпидермальный фактор роста . [26]
- Трансформирующий фактор роста альфа . [27]
- Холерный токсин . [22]
Взаимодействие с другими клетками
[ редактировать ]В эпидермисе кератиноциты связаны с другими типами клеток, такими как меланоциты и клетки Лангерганса . Кератиноциты образуют плотные соединения с нервами кожи и удерживают клетки Лангерганса и внутридермальные лимфоциты в эпидермисе. Кератиноциты также модулируют иммунную систему : помимо вышеупомянутых антимикробных пептидов и хемокинов, они также являются мощными продуцентами противовоспалительных медиаторов, таких как IL-10 и TGF-β . При активации они могут стимулировать кожное воспаление и активацию клеток Лангерганса посредством секреции TNFα и IL-1β . [ нужна ссылка ]
Кератиноциты способствуют защите организма от ультрафиолетового излучения (УФИ), поглощая меланосомы , везикулы, содержащие эндогенный фотопротектор меланин , из эпидермальных меланоцитов. Каждый меланоцит эпидермиса имеет несколько дендритов , которые тянутся и соединяют его со многими кератиноцитами. Затем меланин хранится в кератиноцитах и меланоцитах перинуклеарной области в виде надъядерных «колпачков», где он защищает ДНК вызванных УФ-излучением от повреждений, . [28]
Роль в заживлении ран
[ редактировать ]Раны на коже частично заживляются за счет миграции кератиноцитов, заполняющих образовавшуюся рану брешь. Первый набор кератиноцитов, участвующих в этом восстановлении, происходит из выпуклой области волосяного фолликула и выживает лишь временно. В зажившем эпидермисе они будут заменены кератиноцитами, происходящими из эпидермиса. [29] [30]
Напротив, эпидермальные кератиноциты могут способствовать образованию волосяных фолликулов de novo во время заживления больших ран. [31]
Функциональные кератиноциты необходимы для заживления перфорации барабанной перепонки. [32]
Клетки солнечного ожога
[ редактировать ]солнечного ожога Клетка представляет собой кератиноцит с пикнотическим ядром и эозинофильной цитоплазмой , который появляется после воздействия UVC или UVB -излучения или UVA в присутствии псораленов . Он показывает преждевременную и аномальную кератинизацию и был описан как пример апоптоза . [33] [34]
Старение
[ редактировать ]С возрастом тканевый гомеостаз ухудшается отчасти потому, что стволовые клетки/клетки-предшественники не способны самообновляться или дифференцироваться . Повреждение ДНК , вызванное воздействием на стволовые клетки/клетки-предшественники активных форм кислорода (АФК), может играть ключевую роль в старении эпидермальных стволовых клеток . Митохондриальная супероксиддисмутаза ( СОД2 ) обычно защищает от АФК. Было обнаружено, что потеря SOD2 в эпидермальных клетках мыши вызывает клеточное старение , которое необратимо останавливает пролиферацию части кератиноцитов. [35] У старых мышей дефицит SOD2 задерживал закрытие ран и уменьшал толщину эпидермиса. [35]
Циватте тело
[ редактировать ]
Тело Сиватта (названо в честь французского дерматолога Ахилла Сиватта, 1877–1956). [36] представляет собой поврежденный базальный кератиноцит, подвергшийся апоптозу и состоящий в основном из кератиновых промежуточных нитей и почти всегда покрытых иммуноглобулинами , главным образом IgM. [37] Циваттные тельца характерны для поражений кожи при различных дерматозах , особенно при плоском лишае и дискоидной красной волчанке . [37] Их также можно обнаружить при реакции «трансплантат против хозяина» , побочных реакциях на лекарства , воспалительном кератозе (например, лихеноидном актиническом кератозе и плоском лишаеподобном кератозе), многоформной эритеме , буллезном пемфигоиде , экземе , плосковидном лишае , фебрильном нейтрофильном дерматозе , токсическом эпидермальном дерматозе. некролиз , простого герпеса и опоясывающего герпеса поражения , герпетиформный дерматит , поздняя кожная порфирия , саркоидоз , субкорнеальный пустулезный дерматоз , преходящий акантолитический дерматоз и эпидермолитический гиперкератоз . [37]
См. также
[ редактировать ]- Эпидермис
- Кожа
- Корнеоцит
- Кератин
- ХаКаТ
- Список типов клеток человека, полученных из зародышевых листков
- Эпидермидибактерия кератини
- Список различных типов клеток в организме взрослого человека
Ссылки
[ редактировать ]- ^ МакГрат Дж.А.; Иди РАДЖ; Папа ФМ. (2004). «Анатомия и организация кожи человека» . В Бернсе Т; Бретнах С; Кокс Н; Гриффитс К. (ред.). Учебник дерматологии Рука (7-е изд.). Издательство Блэквелл. п. 4190. дои : 10.1002/9780470750520.ch3 . ISBN 978-0-632-06429-8 . Архивировано из оригинала 20 мая 2020 г. Проверено 1 июня 2010 г.
- ^ Джеймс В., Бергер Т., Элстон Д. (декабрь 2005 г.). Кожные заболевания Эндрюса: клиническая дерматология (10-е изд.). Сондерс. стр. 5–6. ISBN 978-0-7216-2921-6 . Архивировано из оригинала 11 октября 2010 г. Проверено 1 июня 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б Гилберт, Скотт Ф. (2000). «Эпидермис и происхождение кожных структур». . Биология развития . Синауэр Ассошиэйтс. ISBN 978-0878932436 .
В течение жизни отмершие ороговевшие клетки ороговевшего слоя отслаиваются (человек теряет около 1,5 г этих клеток в сутки*) и заменяются новыми клетками, источником которых являются митотические клетки мальпигиева слоя. Пигментные клетки (меланоциты) нервного гребня также находятся в мальпигиевом слое, где они передают свои пигментные мешочки (меланосомы) развивающимся кератиноцитам.
- ^ Перейти обратно: а б Хубен Э., Де Паепе К., Рогирс В. (2007). «Путь жизни кератиноцита». Кожная фармакология и физиология . 20 (3): 122–32. дои : 10.1159/000098163 . ПМИД 17191035 . S2CID 25671082 .
- ^ Перейти обратно: а б Газизаде С., Тайчман Л.Б. (март 2001 г.). «Несколько классов стволовых клеток в кожном эпителии: анализ происхождения кожи взрослых мышей» . Журнал ЭМБО . 20 (6): 1215–22. дои : 10.1093/emboj/20.6.1215 . ПМК 145528 . ПМИД 11250888 .
- ^ Перейти обратно: а б Костер М.И. (июль 2009 г.). «Делаем эпидермис» . Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1170 (1): 7–10. Бибкод : 2009NYASA1170....7K . дои : 10.1111/j.1749-6632.2009.04363.x . ПМК 2861991 . ПМИД 19686098 .
- ^ Перейти обратно: а б Халприн К.М. (январь 1972 г.). «Время обновления эпидермиса — пересмотр». Британский журнал дерматологии . 86 (1): 14–9. дои : 10.1111/j.1365-2133.1972.tb01886.x . ПМИД 4551262 . S2CID 30165907 .
- ^ Мерфи, Кеннет (Кеннет М.) (2017). Иммунобиология Джейнвей . Уивер, Кейси (Девятое изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США. п. 112. ИСБН 9780815345053 . OCLC 933586700 .
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Поттен К.С., Саффхилл Р., Майбах Х.И. (сентябрь 1987 г.). «Измерение времени прохождения клеток через эпидермис и роговой слой мыши и морской свинки». Кинетика клеток и тканей . 20 (5): 461–72. дои : 10.1111/j.1365-2184.1987.tb01355.x . ПМИД 3450396 . S2CID 22475141 .
- ^ Прокш Э., Бранднер Дж. М., Йенсен Дж. М. (декабрь 2008 г.). «Кожа: незаменимый барьер». Экспериментальная дерматология . 17 (12): 1063–72. дои : 10.1111/j.1600-0625.2008.00786.x . ПМИД 19043850 . S2CID 31353914 .
- ^ Хеннингс Х., Крушевски Ф.Х., Юспа Ш., Такер Р.В. (апрель 1989 г.). «Изменения внутриклеточного кальция в ответ на увеличение внешнего кальция в нормальных и неопластических кератиноцитах». Канцерогенез . 10 (4): 777–80. дои : 10.1093/carcin/10.4.777 . ПМИД 2702726 .
- ^ Пиллаи С., Бикле Д.Д. (январь 1991 г.). «Роль внеклеточного кальция в формировании ороговевшей оболочки кератиноцитов: различия в механизме действия внеклеточного кальция и 1,25 дигидроксивитамина D3». Журнал клеточной физиологии . 146 (1): 94–100. дои : 10.1002/jcp.1041460113 . ПМИД 1990023 . S2CID 21264605 .
- ^ Рейсс, М; Липси, LR; Чжоу, ЗЛ (1991). «Внеклеточная кальций-зависимая регуляция трансмембранных потоков кальция в мышиных кератиноцитах». Журнал клеточной физиологии . 147 (2): 281–91. дои : 10.1002/jcp.1041470213 . ПМИД 1645742 . S2CID 25858560 .
- ^ Мауро, ТМ; Паппоне, Пенсильвания; Иссеров, Р.Р. (1990). «Внеклеточный кальций влияет на мембранные токи культивируемых кератиноцитов человека». Журнал клеточной физиологии . 143 (1): 13–20. дои : 10.1002/jcp.1041430103 . ПМИД 1690740 . S2CID 8072916 .
- ^ Мауро, ТМ; Иссеров, Р.Р.; Ласаров, Р; Паппоне, Пенсильвания (1993). «Ионные каналы связаны с дифференцировкой кератиноцитов». Журнал мембранной биологии . 132 (3): 201–9. дои : 10.1007/BF00235738 . ПМИД 7684087 . S2CID 13063458 .
- ^ Вт, CL; Ода, Ю; Бикле, Д.Д. (1999). «Влияние активатора кальциевых рецепторов на клеточный ответ на кальций в кератиноцитах человека» . Журнал исследовательской дерматологии . 113 (3): 340–5. дои : 10.1046/j.1523-1747.1999.00698.x . ПМИД 10469331 .
- ^ Хеннингс, Генри; Майкл, Делорес; Ченг, Кристина; Штайнерт, Питер; Холбрук, Карен; Юспа, Стюарт Х. (1980). «Кальциевая регуляция роста и дифференцировки эпидермальных клеток мыши в культуре». Клетка . 19 (1): 245–54. дои : 10.1016/0092-8674(80)90406-7 . ПМИД 6153576 . S2CID 23896865 .
- ^ Су, МД; Бикле, Д.Д.; Манчианти, ML; Пиллаи, С (1994). «1,25-Дигидроксивитамин D3 усиливает реакцию кератиноцитов на кальций» . Журнал биологической химии . 269 (20): 14723–9. дои : 10.1016/S0021-9258(17)36685-1 . ПМИД 7910167 .
- ^ Фу, ГК; Лин, Д; Чжан, МЮ; Бикле, Д.Д.; Шеклтон, Швейцария; Миллер, В.Л.; Портале, А.А. (1997). «Клонирование человеческой 25-гидроксивитамин D-1-гидроксилазы и мутации, вызывающие витамин D-зависимый рахит типа 1». Молекулярная эндокринология . 11 (13): 1961–70. CiteSeerX 10.1.1.320.3485 . дои : 10.1210/mend.11.13.0035 . ПМИД 9415400 .
- ^ Кавакубо, Томойо; Ясукочи, Ацуши; Окамото, Куниаки; Окамото, Ёсико; Накамура, Сейджи; Ямамото, Кендзи (2011). «Роль катепсина Е в терминальной дифференцировке кератиноцитов». Биологическая химия . 392 (6): 571–85. дои : 10.1515/BC.2011.060 . hdl : 2324/25561 . ПМИД 21521076 . S2CID 21148292 .
- ^ Джексон, Б.; Браун, С.Дж.; Авилион, А.А.; О'Шонесси, RFL; Салли, К.; Акиндуро, О.; Мерфи, М.; Клири, ML; Бирн, К. (2011). «Гомеодоменные белки TALE регулируют сайт-специфическую терминальную дифференцировку, гены LCE и эпидермальный барьер» . Журнал клеточной науки . 124 (10): 1681–1690. дои : 10.1242/jcs.077552 . ПМК 3183491 . ПМИД 21511732 .
- ^ Перейти обратно: а б Рейнвальд, Дж.Г.; Грин, Х. (1975). «Серийное культивирование штаммов эпидермальных кератиноцитов человека: формирование ороговевающих колоний из одиночных клеток». Клетка . 6 (3): 331–43. дои : 10.1016/S0092-8674(75)80001-8 . ПМИД 1052771 . S2CID 53294766 .
- ^ Труонг, AB; Крец, М; Ридки, ТВ; Киммел, Р; Хавари, Пенсильвания (2006). «P63 регулирует пролиферацию и дифференцировку зрелых кератиноцитов» . Гены и развитие . 20 (22): 3185–97. дои : 10.1101/gad.1463206 . ПМК 1635152 . ПМИД 17114587 .
- ^ Цюй Дж., Танис С.Е., Смитс Дж.П., Кувенховен Э.Н., Оти М., ван ден Богаард Э.Х., Логи С., Стунненберг Х.Г., ван Боховен Х., Малдер К.В., Чжоу Х. (декабрь 2018 г.). «Мутантный р63 влияет на идентичность эпидермальных клеток посредством перестройки ландшафта энхансеров» . CellReports . 25 (12): 3490–503. дои : 10.1016/j.celrep.2018.11.039 . hdl : 2066/200262 . ПМИД 30566872 .
- ^ Фукс, Э; Грин, Х. (1981). «Регуляция терминальной дифференцировки культивируемых кератиноцитов человека витамином А». Клетка . 25 (3): 617–25. дои : 10.1016/0092-8674(81)90169-0 . ПМИД 6169442 . S2CID 23796587 .
- ^ Рейнвальд, Дж.Г.; Грин, Х. (1977). «Эпидермальный фактор роста и размножение культивируемых эпидермальных кератиноцитов человека». Природа . 265 (5593): 421–4. Бибкод : 1977Natur.265..421R . дои : 10.1038/265421a0 . ПМИД 299924 . S2CID 27427541 .
- ^ Баррандон, Ю; Грин, Х. (1987). «Миграция клеток необходима для устойчивого роста колоний кератиноцитов: роль трансформирующего фактора роста-альфа и эпидермального фактора роста». Клетка . 50 (7): 1131–7. дои : 10.1016/0092-8674(87)90179-6 . ПМИД 3497724 . S2CID 21054962 .
- ^ Бреннер М; Слушаю В.Дж. (май – июнь 2008 г.). «Защитная роль меланина от воздействия ультрафиолета на кожу человека» . Фотохимия и фотобиология . 84 (3): 539–549. дои : 10.1111/j.1751-1097.2007.00226.x . ПМК 2671032 . ПМИД 18435612 .
- ^ Ито, М; Лю, Ю; Ян, З; Нгуен, Дж; Лян, Ф; Моррис, Р.Дж.; Котсарелис, Г (2005). «Стволовые клетки в выпуклости волосяного фолликула способствуют заживлению ран, но не поддерживают гомеостаз эпидермиса». Природная медицина . 11 (12): 1351–4. дои : 10.1038/nm1328 . ПМИД 16288281 . S2CID 52869761 .
- ^ Клодино, С; Николас, М; Осима, Х; Роша, А; Баррандон, Ю. (2005). «Длительное обновление волосяных фолликулов из клоногенных мультипотентных стволовых клеток» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (41): 14677–82. Бибкод : 2005PNAS..10214677C . дои : 10.1073/pnas.0507250102 . ПМЦ 1253596 . ПМИД 16203973 .
- ^ Ито, М; Ян, З; Андл, Т; Кюи, К; Ким, Н; Миллар, ЮВ; Котсарелис, Г (2007). «Wnt-зависимая регенерация волосяных фолликулов de novo в коже взрослой мыши после ранения». Природа . 447 (7142): 316–20. Бибкод : 2007Natur.447..316I . дои : 10.1038/nature05766 . ПМИД 17507982 . S2CID 887738 .
- ^ Y Shen, Y Guo, C Du, M Wilczynska, S Hellström, T Ny, Мыши с дефицитом активатора плазминогена урокиназного типа задерживают заживление перфораций барабанной перепонки, PLOS ONE, 2012
- ^ Молодой А.Р. (июнь 1987 г.). «Клетка солнечного ожога». Фотодерматология . 4 (3): 127–134. ПМИД 3317295 .
- ^ Шихан Дж. М., Янг А. Р. (июнь 2002 г.). «Возвращение к клетке солнечного ожога: обновленная информация о механистических аспектах». Фотохимические и фотобиологические науки . 1 (6): 365–377. дои : 10.1039/b108291d . ПМИД 12856704 . S2CID 21184034 .
- ^ Перейти обратно: а б Веларде М.К., Демария М., Мелов С., Кампизи Дж. (август 2015 г.). «Плейотропные возрастные эффекты митохондриальной дисфункции на эпидермальные стволовые клетки» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 112 (33): 10407–12. Бибкод : 2015PNAS..11210407V . дои : 10.1073/pnas.1505675112 . ПМЦ 4547253 . ПМИД 26240345 .
- ^ Крисси, Джон Торн; Пэриш, Лоуренс К.; Голубар, Карл (2002). Исторический атлас дерматологии и дерматологов . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. 147. ИСБН 1-84214-100-7 .
- ^ Перейти обратно: а б с Сима, Чабра; Пранай, Танвар; Кумар, Арора Сандип (2013). «Тела Циватте: диагностический ключ» . Индийский журнал дерматологии . 58 (4): 327. дои : 10.4103/0019-5154.113974 . ISSN 0019-5154 . ПМЦ 3726905 . ПМИД 23919028 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]