Кератиноциты - Keratinocyte

Микрофотография кератиноцитов, базальные клетки и меланоциты в эпидермисе
Кератиноциты (окрашенные в зеленый цвет) в коже мыши

Кератиноциты являются основным типом клетка найдено в эпидермис, самый внешний слой кожа. У человека они составляют 90% клеток эпидермиса кожи.[1] Базальные клетки в базальный слой (базальный слой) кожи, иногда называют базальные кератиноциты.[2]

Функция

Основная функция кератиноцитов - это создание барьера против вредного воздействия окружающей среды. высокая температура, УФ-излучение, потеря воды, патогенный бактерии, грибы, паразиты, и вирусы.

Патогены, вторгающиеся в верхние слои эпидермиса, могут вызывать образование кератиноцитов. провоспалительный посредники, особенно хемокины Такие как CXCL10 и CCL2 (МКП-1), привлекающие моноциты, естественные клетки-киллеры, Т-лимфоциты, и дендритные клетки к месту инвазии возбудителя.[3]

Структура

Ряд структурных белки (филагрин, кератин ), ферменты (протеазы ), липиды, и антимикробные пептиды (дефенсины ) способствуют поддержанию важной барьерной функции кожи. Кератинизация является частью образования физического барьера (ороговение ), в котором кератиноциты производят все больше и больше кератина и подвергаются терминальной дифференцировке. Полностью ороговевшие кератиноциты, которые образуют самый внешний слой, постоянно отслаиваются и заменяются новыми клетками.[4]

Дифференциация клеток

Эпидермальные стволовые клетки находятся в нижней части эпидермиса (stratum basale) и прикрепляются к базальной мембране через гемидесмосомы. Эпидермальные стволовые клетки делятся случайным образом, давая либо больше стволовых клеток, либо транзитные амплифицирующие клетки.[5] Некоторые из транзитных усиливающих клеток продолжают пролиферировать, а затем совершают различать и мигрируют к поверхности эпидермиса. Те стволовые клетки и их дифференцированное потомство организовано в столбцы, названные единицами эпидермальной пролиферации.[6]

Во время этого процесса дифференцировки кератиноциты постоянно выводятся из клеточный цикл, инициируют экспрессию маркеров эпидермальной дифференцировки и перемещаются надбазально, поскольку они становятся частью шиповидный слой, гранулированный слой, и в конечном итоге корнеоциты в роговой слой.

Корнеоциты - это кератиноциты, которые завершили свою программу дифференцировки и потеряли ядро и цитоплазматический органеллы.[7] Корнеоциты со временем отойдут через шелушение когда приходят новые.

На каждой стадии дифференцировки кератиноциты экспрессируют специфические кератины, Такие как кератин 1, кератин 5, кератин 10, и кератин 14, но также и другие маркеры, такие как инволюкрин, лорикрин, трансглутаминаза, филаггрин и каспаза 14.

У человека считается, что кератиноциты перевернуть от стволовых клеток до десквамации каждые 40–56 дней,[8] тогда как в мышей по оценкам время оборота составляет 8–10 дней.[9]

Факторами, способствующими дифференцировке кератиноцитов, являются:

  • А кальций градиент, с наименьшей концентрацией в базальном слое и возрастающими концентрациями до внешнего гранулезного слоя, где она достигает своего максимума. Концентрация кальция в роговом слое очень высока, отчасти потому, что эти относительно сухие клетки не могут растворять ионы.[10] Эти возвышения внеклеточный концентрация кальция вызывает увеличение внутриклеточный концентрации свободного кальция в кератиноцитах.[11] Часть этого увеличения внутриклеточного кальция происходит за счет кальция, высвобождаемого из внутриклеточных запасов.[12] а другая часть - за счет трансмембранного притока кальция,[13] через оба чувствительных к кальцию хлоридные каналы[14] и независимые от напряжения катионные каналы, проницаемые для кальция.[15] Более того, было высказано предположение, что внеклеточный кальций-чувствительный рецептор (CaSR) также способствует повышению концентрации внутриклеточного кальция.[16]
  • Витамин Д3 (холекальциферол) регулирует кератиноциты распространение и дифференцировка, главным образом, за счет регулирования концентрации кальция и регулирования экспрессии гены участвует в дифференцировке кератиноцитов.[17][18] Кератиноциты - единственные клетки в организме, на которых осуществляется весь метаболический путь витамина D от производства витамина D до катаболизм и рецептор витамина D выражение.[19]
  • Катепсин E.[20]
  • СКАЗКА гомеодомен факторы транскрипции.[21]
  • Гидрокортизон.[22]

Поскольку дифференцировка кератиноцитов подавляет пролиферацию кератиноцитов, факторы, способствующие пролиферации кератиноцитов, следует рассматривать как препятствующие дифференцировке. Эти факторы включают:

Взаимодействие с другими клетками

Кератиноциты эпидермиса связаны с другими типами клеток, такими как меланоциты и Клетки Лангерганса. Форма кератиноцитов узкие стыки с нервами кожи и удерживают клетки Лангерганса и внутрикожные лимфоциты в положении в эпидермисе. Кератиноциты также модулируют иммунная система: помимо вышеупомянутого антимикробные пептиды и хемокины они также являются мощными производителями противовоспалительных медиаторов, таких как Ил-10 и TGF-β. При активации они могут стимулировать кожный воспаление и активация клеток Лангерганса через TNFα и ИЛ-1β секреция.[нужна цитата ]

Кератиноциты способствуют защите организма от ультрафиолетовый излучения (УФР), принимая меланосомы, везикулы, содержащие эндогенные фотозащитное средство меланин, из эпидермальных меланоцитов. Каждый меланоцит в эпидермисе имеет несколько дендриты которые растягиваются, чтобы соединить его со многими кератиноцитами. Затем меланин хранится в кератиноцитах и ​​меланоцитах в перинуклеарной области в виде надъядерных «крышек», где он защищает ДНК от УФР-индуцированного повреждать.[27]

Роль в заживлении ран

Раны к кожа будет частично восстановлен миграцией кератиноцитов, чтобы заполнить промежуток, созданный раной. Первый набор кератиноцитов, участвующих в восстановлении, происходит из выпуклой области волосяной фолликул и выживет только временно. В зажившем эпидермисе они будут заменены кератиноцитами, происходящими из эпидермиса.[28][29]

Напротив, эпидермальные кератиноциты могут способствовать de novo образование волосяного фолликула при заживлении больших ран.[30]

Функциональные кератиноциты необходимы для заживления перфорации барабанной перепонки.[31]

Клетки от солнечных ожогов

Солнечный ожог клетка это кератиноцит с пикнотический ядро и эозинофильный цитоплазма который появляется после воздействия UVC или же UVB радиация или UVA в присутствии псоралены. Он показывает преждевременные и ненормальные ороговение, и был описан как пример апоптоз.[32][33]

Старение

С возрастом ткань гомеостаз снижается отчасти потому, что стволовые клетки / клетки-предшественники не могут самообновляться или различать. Повреждение ДНК вызвано воздействием на стволовые клетки / клетки-предшественники активные формы кислорода (ROS) может сыграть ключевую роль в эпидермальные стволовые клетки старение. Митохондриальная супероксиддисмутаза (SOD2 ) обычно защищает от ROS. Потеря SOD2 в эпидермальных клетках мыши вызывает клеточную старение это необратимо остановило пролиферацию фракции кератиноцитов.[34] У старых мышей задержка дефицита SOD2 ранить закрытие и уменьшение толщины эпидермиса.[34]

Тело Civatte

Тело Civatte

Тело Civatte (названо в честь французского дерматолога Achille Civatte, 1877–1956)[35] представляет собой поврежденный базальный кератиноцит, подвергшийся апоптоз, и состоят в основном из кератиновых промежуточных нитей и почти всегда покрыты иммуноглобулины, в основном IgM.[36] Тельца Civatte обычно встречаются при поражениях кожи различных дерматозы, особенно красный плоский лишай и дискоидная красная волчанка.[36] Их также можно найти в болезнь трансплантат против хозяина, побочные реакции на лекарства, воспалительный кератоз (например, лихеноид старческий кератоз и красный плоский лишай -подобный кератоз), многоформная эритема, буллезный пемфигоид, экзема, плоский лишай, фебрильный нейтрофильный дерматоз, токсический эпидермальный некролиз, простой герпес и ветряная оспа поражения, герпетиформный дерматит, поздняя кожная порфирия, саркоидоз, подкорнеальный пустулезный дерматоз, преходящий акантолитический дерматоз и эпидермолитический гиперкератоз.[36]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ McGrath JA; Eady RAJ; Папа ФМ. (2004). «Анатомия и организация кожи человека». В Burns T; Breathnach S; Cox N; Гриффитс К. (ред.). Учебник дерматологии Рока (7-е изд.). Блэквелл Паблишинг. п. 4190. Дои:10.1002 / 9780470750520.ch3. ISBN  978-0-632-06429-8. Получено 2010-06-01.
  2. ^ Джеймс В., Бергер Т., Элстон Д. (декабрь 2005 г.). Болезни кожи Эндрюса: клиническая дерматология (10-е изд.). Сондерс. С. 5–6. ISBN  978-0-7216-2921-6. Архивировано из оригинал на 2010-10-11. Получено 2010-06-01.
  3. ^ Мерфи, Кеннет (Кеннет М.) (2017). Иммунобиология Джейнвей. Уивер, Кейси (Девятое изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США. п. 112. ISBN  9780815345053. OCLC  933586700.
  4. ^ Гилберт, Скотт Ф. (2000). «Эпидермис и происхождение кожных структур».. Биология развития. Sinauer Associates. ISBN  978-0878932436. На протяжении всей жизни мертвые ороговевшие клетки ороговевшего слоя сбрасываются (люди теряют около 1,5 грамма этих клеток каждый день *) и заменяются новыми клетками, источником которых являются митотические клетки мальпигиевого слоя. Пигментные клетки (меланоциты) нервного гребня также находятся в мальпигиевом слое, где они переносят свои пигментные мешочки (меланосомы) в развивающиеся кератиноциты.
  5. ^ Houben E, De Paepe K, Rogiers V (2007). «Жизненный путь кератиноцитов». Фармакология и физиология кожи. 20 (3): 122–32. Дои:10.1159/000098163. PMID  17191035.
  6. ^ Газизаде С., Тайчман Л.Б. (март 2001 г.). «Множественные классы стволовых клеток в кожном эпителии: анализ происхождения кожи взрослых мышей». Журнал EMBO. 20 (6): 1215–22. Дои:10.1093 / emboj / 20.6.1215. ЧВК  145528. PMID  11250888.
  7. ^ Костер М.И. (июль 2009 г.). «Делаем эпидермис». Летопись Нью-Йоркской академии наук. 1170 (1): 7–10. Bibcode:2009НЯСА1170 .... 7К. Дои:10.1111 / j.1749-6632.2009.04363.x. ЧВК  2861991. PMID  19686098.
  8. ^ Халприн К.М. (январь 1972 г.). «Эпидермальное время оборота» - повторное обследование ». Британский журнал дерматологии. 86 (1): 14–9. Дои:10.1111 / j.1365-2133.1972.tb01886.x. PMID  4551262.
  9. ^ Potten CS, Saffhill R, Maibach HI (сентябрь 1987 г.). «Измерение времени прохождения клеток через эпидермис и роговой слой мыши и морской свинки». Клеточная и тканевая кинетика. 20 (5): 461–72. Дои:10.1111 / j.1365-2184.1987.tb01355.x. PMID  3450396.
  10. ^ Прокш Э., Бранднер Дж. М., Дженсен Дж. М. (декабрь 2008 г.). «Кожа: непременный барьер». Экспериментальная дерматология. 17 (12): 1063–72. Дои:10.1111 / j.1600-0625.2008.00786.x. PMID  19043850.
  11. ^ Хеннингс Х., Крушевски Ф.Х., Юспа С.Х., 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. PMID  2702726.
  12. ^ Пиллай С., Бикл Д.Д. (январь 1991 г.). «Роль внеклеточного кальция в формировании ороговевшей оболочки кератиноцитов: различия в способе действия внеклеточного кальция и 1,25 дигидроксивитамина D3». Журнал клеточной физиологии. 146 (1): 94–100. Дои:10.1002 / jcp.1041460113. PMID  1990023.
  13. ^ Рейсс, М; Липси, Л. Р.; Чжоу, З.Л. (1991). «Внеклеточная кальций-зависимая регуляция трансмембранных потоков кальция в кератиноцитах мышей». Журнал клеточной физиологии. 147 (2): 281–91. Дои:10.1002 / jcp.1041470213. PMID  1645742.
  14. ^ 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. PMID  1690740.
  15. ^ Мауро, ТМ; Иссеров, Р.Р .; Lasarow, R; Паппоне, Пенсильвания (1993). «Ионные каналы связаны с дифференцировкой кератиноцитов». Журнал мембранной биологии. 132 (3): 201–9. Дои:10.1007 / BF00235738. PMID  7684087.
  16. ^ Вт, CL; Ода, Y; Бикл, DD (1999). «Влияние активатора рецептора кальция на клеточный ответ на кальций в кератиноцитах человека». Журнал следственной дерматологии. 113 (3): 340–5. Дои:10.1046 / j.1523-1747.1999.00698.x. PMID  10469331.
  17. ^ 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. PMID  6153576.
  18. ^ Вс, MJ; Бикле, ДД; Mancianti, ML; Пиллаи, S (1994). «1,25-Дигидроксивитамин D3 усиливает ответ кератиноцитов на кальций». Журнал биологической химии. 269 (20): 14723–9. PMID  7910167.
  19. ^ Fu, G.K .; Лин, Д; Чжан, МЫ; Бикле, ДД; Шеклтон, Швейцария; Миллер, WL; Портал, AA (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 / me.11.13.1961. PMID  9415400.
  20. ^ Кавакубо, Томойо; Ясукочи, Ацуши; Окамото, Куниаки; Окамото, Йошико; 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. PMID  21521076.
  21. ^ Джексон, B .; Браун, С. Дж .; Avilion, A. A .; O'Shaughnessy, R. F. L .; Салли, К .; Akinduro, O .; Мерфи, М .; Cleary, M. L .; Бирн, К. (2011). «Белки гомеодомена TALE регулируют сайт-специфическую терминальную дифференцировку, гены LCE и эпидермальный барьер». Журнал клеточной науки. 124 (10): 1681–1690. Дои:10.1242 / jcs.077552. ЧВК  3183491. PMID  21511732.
  22. ^ а б Rheinwald, JG; Грин, H (1975). «Серийное культивирование штаммов эпидермальных кератиноцитов человека: образование ороговевших колоний из единичных клеток». Клетка. 6 (3): 331–43. Дои:10.1016 / S0092-8674 (75) 80001-8. PMID  1052771.
  23. ^ Truong, AB; Крец, М; Ридки, TW; Kimmel, R; Хавари, Пенсильвания (2006). «P63 регулирует пролиферацию и дифференциацию зрелых кератиноцитов». Гены и развитие. 20 (22): 3185–97. Дои:10.1101 / gad.1463206. ЧВК  1635152. PMID  17114587.
  24. ^ Fuchs, E; Грин, H (1981). «Регулирование терминальной дифференцировки культивируемых кератиноцитов человека витамином А». Клетка. 25 (3): 617–25. Дои:10.1016/0092-8674(81)90169-0. PMID  6169442.
  25. ^ Rheinwald, JG; Грин, H. (1977). «Фактор эпидермального роста и размножение культивируемых эпидермальных кератиноцитов человека». Природа. 265 (5593): 421–4. Bibcode:1977Натура.265..421R. Дои:10.1038 / 265421a0. PMID  299924.
  26. ^ Баррандон, Y; Грин, H (1987). «Миграция клеток важна для устойчивого роста колоний кератиноцитов: роль трансформирующего фактора роста-альфа и фактора роста эпидермиса». Клетка. 50 (7): 1131–7. Дои:10.1016/0092-8674(87)90179-6. PMID  3497724.
  27. ^ Бреннер М; Услышав VJ. (Май – июнь 2008 г.). «Защитная роль меланина против УФ-повреждения в коже человека». Фотохимия и фотобиология. 84 (3): 539–549. Дои:10.1111 / j.1751-1097.2007.00226.x. ЧВК  2671032. PMID  18435612.
  28. ^ Ито, М; Лю, Y; Ян, Z; Nguyen, J; Liang, F; Моррис, RJ; Cotsarelis, G (2005). «Стволовые клетки в выпуклости волосяного фолликула способствуют заживлению ран, но не гомеостазу эпидермиса». Природа Медицина. 11 (12): 1351–4. Дои:10,1038 / нм1328. PMID  16288281.
  29. ^ Клаудино, S; Николас, М; Осима, Н; Роша, А; Баррандон, Y (2005). «Долгосрочное обновление волосяных фолликулов из клоногенных мультипотентных стволовых клеток». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 102 (41): 14677–82. Bibcode:2005PNAS..10214677C. Дои:10.1073 / pnas.0507250102. ЧВК  1253596. PMID  16203973.
  30. ^ Ито, М; Ян, Z; Andl, T; Cui, C; Kim, N; Миллар, ЮВ; Cotsarelis, G (2007). «Wnt-зависимая регенерация волосяного фолликула de novo в коже взрослых мышей после ранения». Природа. 447 (7142): 316–20. Bibcode:2007Натура.447..316I. Дои:10.1038 / природа05766. PMID  17507982.
  31. ^ Y Shen, Y Guo, C Du, M Wilczynska, S Hellström, T. Ny, Мыши с дефицитом активатора плазминогена урокиназного типа задерживают заживление перфораций барабанной мембраны, PLOS ONE, 2012
  32. ^ Молодой А.Р. (июнь 1987 г.). «Клетка для загара». Фотодерматология. 4 (3): 127–134. PMID  3317295.
  33. ^ Sheehan JM, Young AR (июнь 2002 г.). «Повторное посещение солнечного ожога: обновление механистических аспектов». Фотохимические и фотобиологические науки. 1 (6): 365–377. Дои:10.1039 / b108291d. PMID  12856704.
  34. ^ а б Веларде М.К., Демария М., Мелов С., Кампизи Дж. (Август 2015 г.). «Плейотропные возрастные эффекты митохондриальной дисфункции на эпидермальные стволовые клетки». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 112 (33): 10407–12. Bibcode:2015ПНАС..11210407В. Дои:10.1073 / pnas.1505675112. ЧВК  4547253. PMID  26240345.
  35. ^ Крисси, Джон Торн; Приход, Лоуренс С .; Голубар, Карл (2002). Исторический атлас дерматологов и дерматологов. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. 147. ISBN  1-84214-100-7.
  36. ^ а б c Сима, Чхабра; Праная, Танвар; Кумар, AroraSandeep (2013). «Тела Civatte: диагностический ключ». Индийский журнал дерматологии. 58 (4): 327. Дои:10.4103/0019-5154.113974. ISSN  0019-5154. ЧВК  3726905. PMID  23919028.

внешняя ссылка

  • Тан Л., Ву Дж. Дж., Ма Кью и др. (Июль 2010 г.). «Человеческий лактоферрин стимулирует функцию кератиноцитов кожи и реэпителизацию ран». Британский журнал дерматологии. 163 (1): 38–47. Дои:10.1111 / j.1365-2133.2010.09748.x. PMID  20222924.