Гомеостаз в эпидермисе. Обновление клеток в эпидермисе.

Каждая ткань характеризуется определенным уровнем постоянства своего качественного и количественного состава. Тканевой гомеостаз обеспечивается такими фундаментальными процессами, как клеточное обновление, цитодифференцировка и клеточная гибель.

В эпидермисе постоянство качественных и количественных параметров поддерживается этими же механизмами. Однако в связи с тем, что эпидермис является пограничной тканью с уникальной особенностью дифференцировки, в его гомеостазе играют важную роль и такие явления, как направленная миграция клеток и слущивание корнеоцитов с поверхности.

Таким образом, гомеостаз эпидермиса как ткани обеспечивают следующие процессы: клеточное обновление; целенаправленная миграция клеток в эпидермальном пласте; цитодифференцировка с превращением кератиноцитов в корнеоциты; гибель корнеоцитов, причем в эпидермисе различают две формы клеточной гибели: гибель в результате процесса кератинизации и апоптотическая гибель; слущивание корнеоцитов с поверхности эпидермиса.

Каждый из этих процессов вносит свою лепту в тканевой гомеостаз и подвержен строгой регуляции. Ниже мы рассмотрим более подробно каждый из этих процессов и известные к настоящему времени механизмы их регуляции, поскольку нарушение их лежит в основе ряда кожных заболеваний. При этом нарушения указанных процессов могут быть изолированными, но значительно чаще — комбинированными, сочетанными.

эпидермис

Обновление клеток в эпидермисе.

Клеточному обновлению как наиболее важному процессу и его регуляции будет уделено особое внимание.
Эпидермис относится к камбиальным обновляющимся тканям. Выше отмечалось, что восстановление постоянных клеточных потерь как результата кератинизации и слущивания с поверхности эпидермиса корнеоцитов происходит за счет стволовых эпидермальных клеток («гладкие клетки»). Они отличаются неспециализированной цитоплазмой, почти не содержащей признаков дифференцировки; очень низкой митотической активностью; дают переходную популяцию (транзитные клетки) пролиферирующих клеток, которые несколько раз делятся, что приводит к увеличению числа клеток, возникших за счет деления единственной стволовой клетки; стволовые клетки можно стимулировать к делению путем искусственного удаления рогового слоя, травм или с помощью специфических стимуляторов.

В норме в эпидермисе митотически делящиеся кератиноциты локализуются в подавляющем большинстве случаев в базальном слое и лишь иногда — в нижних рядах шиповатого слоя. По данным многих авторов , митотический индекс у мышей может колебаться от 0 до 15 % и зависит от топографии кожи и времени суток. Он более низкий в тонком эпидермисе уха и более высокий в коже стопы, а в толстом эпидермисе подошв — максимален. В утренние часы показатель имеет наибольшее значение, а в вечернее время минимален. У человека наибольшее количество митозов встречается в интервале 0—4 часа и снижено (в основном равномерно) в остальное время суток. Среднесуточные значения митотической активности у человека составляют 6 %.

Скорость обновления кератиноцитов зависит от возраста животных. Так, у новорожденных животных она наибольшая, к 5-дневному возрасту снижается, а у половозрелых животных становится еще меньше. По данным Мядельца О. Д. митотическая активность в эпидермисе спины крыс имеет максимальные значения у новорожденных животных и снижается до значений, характерных для половозрелых крыс, в течение первого месяца жизни, повышаясь в фазу анагена цикла волос.

В связи с чрезвычайной важностью процессов пролиферации кератиноцитов для нормального функционирования не только кожи, но и всего организма они подвержены строгой многоуровневой регуляции. На внутриклеточном уровне эта регуляция осуществляется разными путями. Н. И. Епифанова и соавт. (1990) разделили все эндогенные регуляторы размножения на: 1) компоненты цитоплазматических мембран; 2) цитоплазматические ингибиторы (триггерные молекулы, в том числе и белки); 3) ядерные регуляторы. На ядерном уровне митотическая активность регулируется генетическими механизмами. Существуют гены, ответственные за воспроизводство клеток. Эти гены кодируют белки, обеспечивающие деление и дифференцировку клеток (протеинкиназы, ядерные белки, факторы роста, гуанозинтрифосфатазы).

Так, ген с-erbB кодирует рецептор фактора роста эпидермиса, а ген еrbА -рецептор стероидных гормонов. Гены клеточной пролиферации весьма схожи по строению с вирусными онкогенами и были названы протоонкогенами. При мутации этих генов они могут спровоцировать опухолевый рост. Различают так называемые «ранние» и «поздние» протоонкогены. Ранние протоонкогены (myc, fos и др.) создают состояние компетентности клеток к дальнейшей пролиферации. В присутствии внеклеточных факторов или при действии внеклеточных сигналов «компетентные» клетки начинают экспрессировать «поздние» гены (ras, myb и др.), которые контролируют прохождение клеткой пререпликативного периода. Таким образом, протоонкогены являются частью системы генетического контроля клеточного размножения. Наряду с онкогенами существуют антионкогены, т. е. такие гены, продукты которых являются супрессорами митотической активности клеток и, следовательно, развития опухолей.
Из них наиболее известным является ген р53. Он описан в 1979 году и находится в 17-й хромосоме.

Ген имеет весьма похожую структуру у всех позвоночных животных. Активация этого гена ведет к образованию белка с аналогичным названием (белок р53). Данный белок локализуется в ядре клетки и в норме очень нестабилен, но его стабильность резко возрастает при действии веществ, повреждающих ДНК. В результате этого концентрация белка р53 в ядре резко увеличивается. Он производит остановку клеточного цикла, связывается с поврежденным или измененным участком ДНК и участвует в ее репарации. Если таковая невозможна из-за грубых дефектов, белок р53 включает программу апоптоза измененной клетки, предотвращая репликацию поврежденного генетического материала и перенос измененной генетической информации от одного поколения клеток к другому. Кроме того, белок р53 блокирует переход клетки от G1- к S-периоду, подавляя ферменты, обеспечивающие этот переход (циклин-зависимые киназы). Эта функция белка р53 осуществляется путем индукции синтеза продуктов генов р15, р16 и р21.
В связи с описанными функциями белок р53 часто называют «сторожем генома», «аварийным тормозом пролиферации».

- Читать далее "Генетический контроль дифференциации клеток эпидермиса. Гормональный контроль клеток в эпидермисе."

Оглавление темы "Гистология и физиология эпидермиса.":
1. Клетки Гринстейна. Меланоциты.
2. Клетки Меркеля. Функции и физиология клеток Меркеля.
3. Роль клеток Меркеля в патологии. Гистопатология клеток Меркеля.
4. Лимфоциты в коже. Функции и физиология лимфоцитов в коже.
5. Тканевые базофилы. Кератинизация - образование рогового слоя.
6. Эпидермальная пролиферативная единица. Гистология эпидермальной пролиферативной единицы.
7. Гомеостаз в эпидермисе. Обновление клеток в эпидермисе.
8. Генетический контроль дифференциации клеток эпидермиса. Гормональный контроль клеток в эпидермисе.
9. Аутокринный контроль клеток эпидермиса. Фактор роста эпидермиса.
10. Деление кератиноцитов. Пути миграции клеток эпидермиса - кератиноцитов.

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: