Этапы развития эпидермиса (эмбриогенез эпидермиса)

а) Развитие эмбриона. В течение третьей недели после оплодотворения человеческий эмбрион проходит гаструляцию — комплексный процесс инволюции и перераспределения клеток, что приводит к формированию трех первоначальных эмбриональных зародышевых листков: (1) эктодермы, (2) мезодермы и (3) эндодермы.

Сразу после гаструляции эктодерма подразделяется на нейроэктодерму и презумптивный эпидермис. В спецификации презумптивного эпидермиса предполагается взаимодействие BMPs — морфогенетических белков костной ткани. Позднее морфогенетические костные белки снова появляются на этом этапе, чтобы сыграть основную роль вместе с геном Engrailed-1 (En 1) в установлении волярности в противовес интерфолликулярной коже.

Приблизительно к 6 неделям гестационного возраста эктодерма, покрывающая тело, состоит из базальных клеток и поверхностных клеток перидермы.

На последующих этапах развития базальные клетки эмбрионального эпидермиса отличаются от базальных клеток. Эмбриональные базальные клетки имеют более столбчатую форму, чем базальные клетки зародыша, кроме того, они пока лишены гемидесмосом. Несмотря на то что определенные интегрины (например, а6β4) уже представлены в этих клетках, они еще не сосредоточены в базальных зонах клетки.

До формирования гемидесмосом и десмосом, между отдельными базальными клетками появляются внутриклеточные включения, содействующие адгезии таких молекул, как Е- и Р-кадгерин, которые были обнаружены на базальных клетках уже на 6 неделе гестационного возраста. Кератины К5 и К14, ограниченные в белке из-за окончательного расслоения эпителия, представлены даже на этих ранних этапах формирования эпидермиса.

На данном этапе клетки перидермы образуют «плоский эпителий». Эти клетки являются клетками эмбрионального эпидермиса, они более плоские и больше базальных клеток нижележащего слоя. Их апикальная поверхность контактирует с амниотической жидкостью и усеяна микроворсинками. Соединения между клетками перидермы укреплены непроницаемыми перегородками, а не десмосомами.

К концу второго триместра эти клетки отторгаются и в конечном счете формируют часть сыровидной смазки. Как и в отслоившихся эпителиальных клетках, в перидермальных клетках обнаруживаются К5 и К14, но также выявляются и простые эпителиальные кератины К8, К18 и К19.

Кожная аплазия может проявиться очаговыми дефектами в любых эпидермальных клетках или развиться в результате соматического мозаицизма или мутаций в постзиготном периоде. Молекулярные нарушения при этих заболеваниях остаются неизвестными. Описаны некоторые генетические заболевания, при которых дефект в эпидермальной спецификации или морфогенезе возможно вносит свой вклад в несовместимость этого порока с жизнью.

Эмбриогенез кожи человека

б) Эпидермис при раннем развитии плода (морфогенеза). К окончанию восьмой недели беременности гемопоэз перемещается из внезародышевого желточного мешка в костный мозг, что является точкой перехода между эмбриональным и зародышевым развитием. С этого времени эпидерма начинает свое отслаивание и формирование промежуточного слоя между двумя слоями клеток. Клетки образующегося слоя похожи на клетки шиповатого слоя зрелого эпидермиса. Как и шиповатые клетки, они содержат кератины К1/К10 и десмосомальный протеин десмоглеин-3.

Клетки все еще высоко пролиферативны, во время этого периода развития они эволюционируют в многослойные структуры, которые в конце концов заменят вырождающуюся перидерму.

Экспрессия гена р63 играет критическую роль в пролиферации и сохранении клеток базального слоя. Эпидермальная стратификация не наблюдается у мышей с недостатком р63. У людей, даже если не было выявлено никаких нулевых мутаций, частичная потеря функциональных мутаций гена р63 обнаруживается при анкилоблефароне, эктодермальной дисплазии и врожденном незаращении губы/небном синдроме (синдроме Хэя-Уэллса), а также при эктродактилии.

В этот период клетки базального слоя также подвергаются морфологическим изменениям, они становятся кубовидными и экспрессируют новые кератиновые гены, К6, К8, К19 и К6/К16, которые обычно экспрессируются в гиперпролиферативной ткани. Базальные слои тоже начинают вырабатывать белки, которые в итоге будут фиксировать их к развивающейся базальной пластине, включая гемидесмосомальные протеины BPAG1, BPAG2, коллаген V и VII.

Эмбриональные черты эктодермальной формации обнаруживаются при мозаичных нарушениях, которые следуют линиям Блашко, включая врожденные, невоидные и приобретенные заболевания. Молекулярный генетический мозаицизм приводит к нескольким Х-сцепленным заболеваниям, а также к развитию эпидермального невуса при эпидермолитическом гиперкератозе.

в) Эпидермис при позднем развитии плода (дифференциации). В поздней стадии развития плода происходит дальнейшая специализация и дифференциация керати-ноцитов эпидермиса. Именно в это время формируется зернистый слой и слой роговых клеток, а рудиментарная перидерма отторгается. Кератинизация поверхности эпидермиса — процесс окончательной дифференциации кератиноцитов, который начинается на 15 неделе гестационного возраста. Зернистый слой становится выпуклым, и в клетках базального слоя вырабатываются важные структурные протеины. В это время гемидесмосомальные протеины — плектин и а6β4 интегрин — экспрессированы и точно локализованы.

Мутации в этих генах приводят к различным буллезным генодерматозам. На этом этапе наиболее поверхностные клетки подвергаются дальнейшей терминальной дифференциации и экспрессируется кератин-агрегирующий протеин филагрин.

Образование рогового конверта — это поздняя характерная черта дифференциации кератиноцитов, заключающаяся в появлении различных модификаций для создания непроницаемого барьера. Энзимы, такие как трансглютаминаза, LEKTI (закодированный геном SPINK-5), фитаноил-коэнзим-А-редуктаза, адипозная альдегиддегидрогенеза и стероидная сульфатаза, являются важными в образовании рогового конверта и зрелого липидного барьера. Дефект в этих энзимах может привести к формированию аномального эпидермального барьера.

Белки участвующие в развитии и дифференциации кожи

г) Эмбриология специализированных клеток эпидермиса. В конце эмбрионального периода в эпидермисе могут встречаться три больших группы клеток неэпидермального типа — (1) меланоциты, (2) клетки Лангерганса и (3) клетки Меркеля. Меланоциты берут начало от нервного гребня, популяции нейроэктодермальных клеток. Пигмент мозаицизма (гипомеланоз Ито и линейный и завитой гипомеланоз), следующий за линиями Блашко, может отразиться на миграционных путях меланобластов, напротив, мозаичность может изменить перенос пигмента от меланоцитов к кератиноцитам.

Основатели каждого клона меланобластов возникают на определенных участках дорсальной срединной линии, пересекая ее в вентральном и дистальном направлениях, чтобы занять место в эпидермисе.

Меланоциты впервые обнаруживаются в эпидермисе на 50-й день гестационного возраста. Меланоциты экспрессируют интегриновые рецепторы (in vivo и in vitro) и могут использовать это для миграции в эпидермис во время эмбрионального развития. Миграция, колонизация, пролиферация и выживание меланоцитов в развивающейся коже зависят от рецептора тироцинкиназы на поверхности клетки, гена c-kit и их лигандов, а также фактора стволовых клеток.

Меланин становится заметен между 3 и 4 месяцами гестационного возраста и уже после 5 месяца меланосомы начинают переносить пигмент к кератиноцитам. Множество генетических нарушений пигментации детально описано в отдельных статьях на сайте (рекомендуем пользоваться формой поиска выше). У взрослых депо клеток предшественников меланоцитов располагается в верхнем участке волосяного фолликула, где эффективно продуцируются зрелые меланоциты.

Клетки Лангерганса — следующая популяция мигрантов, обнаруживаются на 40 день гестационного возраста. С помощью эмбрионально-зародышевого перемещения они начинают экспрессировать CD1 на своей поверхности и вырабатывать характерные гранулы Бир-бека. Большинство зрелых клеток Лангерганса образуется к третьему триместру.

Клетки Меркеля располагаются в эпидермисе. Они впервые обнаруживаются в волярном эпидермисе на 11-12 неделе гестационного возраста человеческого зародыша. Эмбриональное происхождение популяции данных клеток оспаривается. Образование этой популяции клеток во время эмбриогенеза до сих пор остаётся предметом споров. Существуют как экспериментальные свидетельства образования клеток Меркеля из эктодермы in situ, так и миграции их из нервной трубки.

- Рекомендуем далее ознакомиться со статьей "Этапы развития дермы и гиподермы (эмбриогенез)"

Оглавление темы "Эмбриология кожи и ее придатков.":
  1. Сроки и этапы развития кожи (эмбриогенеза)
  2. Этапы развития эпидермиса (эмбриогенез эпидермиса)
  3. Этапы развития дермы и гиподермы (эмбриогенез)
  4. Этапы развития сосудов и нервов кожи (эмбриогенез)
  5. Этапы развития дермально-эпидермального соединения кожи (эмбриогенез)
  6. Этапы развития придатков кожи (эмбриогенез)
  7. Этапы развития волос (эмбриогенез)
  8. Этапы развития сальных желез (эмбриогенез)
  9. Этапы развития ногтей (эмбриогенез)
  10. Этапы развития потовых желез (эмбриогенез)