Кожа служит ярким примером тесного взаимодействия между регулированием генов кератина и дифференцировкой эпидермиса. Более половины всех известных генов кератина экспрессированы исключительно в кожной ткани зрелых млекопитающих. Сложная структура эпителия взрослой кожи является результатом пространственно-временного регулирования экспрессии генов кератина и ряда других генов, связанных с дифференцировкой эпителия.

В клинической практике типирование кератина часто применяется для диагностики вида рака, определения стадии его дифференцировки (что позволяет прогнозировать дальнейшее развитие болезни), а также для идентификации происхождения клеток, образующих метастатические очаги. Данный подход применим не только для онкологических заболеваний (см. ниже).

В «тонком» межфолликулярном эпидермисе (например, в эпидермисе туловища) митотически активные клетки базального слоя выполняют функцию прогениторных клеток и постоянно экспрессируют основную пару кератинов К5 и К14 и в меньшей степени — К15. Начальному этапу дифференцировки соответствует появление пары К1/К10 вследствие мощной транскрипционной индукции, осуществляющейся за счет генов К5/К14, экспрессия которых понижается. Таким образом, кератины К1/К10 без труда обнаруживаются в самом нижнем супрабазальном слое эпидермиса.

Появление К1 и К10 взаимосвязано с резким изменением в порядке организации промежуточных филаментов кератина, которые в этот момент предстают в виде пучков. Еще один ген кератина типа II — К2—экспрессируется на более поздней стадии дифференцировки (например, в гранулярном слое).

Эпидермис ладоней и подошв приспособлен для того, чтобы выдерживать значительную механическую нагрузку, и здесь его толщина существенно больше, нежели на других участках кожи. Подобная функциональная особенность эпидермиса сказывается как на его структуре — он состоит из чередующихся первичных и вторичных гребешков, — так и на экспрессии кератинов в его клетках.

В толстых, испытывающих нагрузку первичных гребешках, основной дифференцировочный кератин К9 (тип I) способствует формированию более эластичного цитоскелета. В более тонких вторичных гребешках экспрессированы преимущественно постмитотические кератиноциты Кба (тип II) и К16 и К17 (тип I). По всей вероятности, кератины К16 и К17, сопоставимые по своим свойствам с К1, К9 и К10, обеспечивают здесь большую пластичность, создавая гибкие «шарнирные» регионы между более жесткими, богатыми кератинами К1/К9 первичными гребешками.

Описанная модель еще нуждается в экспериментальном подтверждении, однако косвенным ее доказательством служит увеличение экспрессии К6а, K6b, К16 и К17 в кератиноцитах, рекрутируемых с краев раны для участия в восстановлении поврежденного эпидермального барьера.

Эпидермальные заболевания часто сопровождаются нарушениями нормальной дифференцировки и, что неудивительно, практически всегда сопряжены с изменением в экспрессии генов кератина. Например, К6а, К6b и/или К17, в норме предназначенные для восстановления раневых поверхностей в эпидермисе туловища, эктопически задействованы в генезе псориаза и сходных гиперпролиферативных заболеваний, немеланоцитарного рака кожи, вирусных инфекций и других состояний, сопровождающихся воспалительным процессом. Сходное «замещение» К1 и К10 кератинов на К6, К16 и К17 возникает, если нормальные кератиноциты человека помещаются в культуру.

На ранних этапах злокачественного процесса при плоскоклеточном раке кожи отмечается прогрессивная редукция экспрессии К6/К16 при сохранности некоторой степени экспрессии К1/К10, что отражает достаточную степень дифференцировки, тогда как в дальнейшем экспрессия К1/К10 полностью прекращается при сохранности синтеза простых эпителиальных кератинов К8/К18, что указывает на низкий уровень дифференцировки и более агрессивное течение процесса. Эти вариации экспрессии генов кератина, вероятно, в значительной степени влияют на биологические свойства кератиноцитов.

- Рекомендуем далее ознакомиться со статьей "Функции кератина в эпидермисе и коже в целом"

1. Клеточная и генная терапия стволовыми клетками эпидермиса
2. Классификация кератинов человека
3. Кератиновые белки промежуточных филаментов клеток кожи
4. Экспрессия генов кератина при дифференцировке эпидермиса
5. Функции кератина в эпидермисе и коже в целом
6. Патология кератина как причина кожных болезней
7. Роговой конверт эпидермиса - состав, функции
8. Защитная и барьерная функция кожи как органа
9. Строение и защитные функции рогового слоя эпидермиса кожи
10. Липиды рогового слоя эпидермиса кожи и его барьерная функция