СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ НА КОЖАТА
Eпидермис, кератопоеза, меланогенеза
Дермо-епидермална гранична зона
Дерма
Хиподерма
Кожни придатъци
Потни жлези, потоотделяне
Mастни жлези, себумна продукция
Косми
Нокти
Кръвоснабдяване, терморегулаторна функция
Инервация на кожата, сетивна функция
Имунологична функция
Водно-липидна мантия
Eпидермис, кератопоеза, меланогенеза
Кожата (integumentum commune, cutis) е голям комплексен орган, който покрива тялото, оформя контурите му и има многообразни функции: защитава организма от разнообразните външни фактори, позволява взаимодействие с околната среда и играе съществена роля в поддържане хомеостазата на организма. Тя се състои хистологично от:
-
3 слоя: епидермис, дерма с дермо-епидермална гранична зона (ДЕГЗ) и хиподерма
-
аднексиални структури (кожни придатъци): косми, нокти, потни и мастни жлези
Наблюдават се два основни типа кожа: гладка - неокосмена (по длани и стъпала) и окосмена. Параметри на кожата:
-
общо тегло - около 20% от теглото на тялото
-
обща повърхност 1,5-2,5 m2
-
дебелина - варирa в зависимост от анатомичната област. На епидермис и дерма e 0,4mm - 4 mm; на хиподерма 1 mm - 4,5cm.
Повърхността на кожата (т.н индивидуален кожен релеф) е неравна и се състои от множество полигонални поленца (area cutanea) с бразди между тях (sulci interpapillares), изходни канали на потни жлези и пилосебасейни фоликули. Има вдлъбнатини, възвишения и гънки. Папиларните възвишения по воларните повърхности на ръцете и плантарните на краката са наредени в гребени (cristae cutanea) и образуват дъги, бримки, спирали и сложни фигури. Наричат дерматоглифи и са строго индивидуални: под генетичен контрол са, оформени са още при раждането и остават непроменени за цял живот. Методът на изследването им е атравматичен, нарича се дактилоскопия и намира приложение в криминалистиката - за разпознаване на отделни лица и в клиниката - за диагностициране на някои генодерматози. Палмо-плантарно се формират флексорни гънки, които отговарят на местата на фиксиране на кожата към подлежащите стуктури. С изключение на дланите, ходилата и главата, кожата е свързана с подлежащата тъкан хлабаво и така е лесно подвижна. Около ставите образува резервни гънки, които осигуряват необходимата свобода на движение. На местата на естествените отвърстия (уста, нос, очи, ректум, уретра, вагина, анус) кожата преминава в полулигавици и лигавици.
Цветът на кожата варира от светлорозов до тъмно кафяво-черен, като нюансите се дължат на трите пигмента в нея:
-
в епидермиса: ендогенен меланин (кафяво-черен) и екзогенен каротин (жълт)
-
в дермата: оксилен (червен) и редуциран (тъмносин) хемоглобин
Mеланинът е най-важният пигмент, който определя разликата в цвета на кожата при отделните индивиди. Различават се три раси: бяла, жълта и черна. Между тези раси има смесвания - креоли, мулати, метиси и др. Пигментацията на кожата бива конституционална (генетично обусловена) и факултативна (повлияна от външни фактори). Най-популярна е класификацията по Fitzpatrick по която се различават 6 типа кожа (табл. 1.1) в зависимост от:
-
конституционалната пигментация
-
реакцията след слънчево облъчване с продължителност около 1 час (без фотопротектор и без предшестваща инсолация)
-
степента на факултативната пигментация (след редовно ежедневно слънчево облъчване в продължениe на 2 седмици)
тип кожа
|
конституционална
пигментация
|
след инсолация
след 1 час
|
факултативна пигментация – след 2 седмици.
|
I
|
млечно бяла
|
винаги изгаря
|
никога не пигментира
|
II
|
бяла
|
винаги изгаря
|
слабо пигментира
|
III
|
бяла
|
понякога изгаря
|
умерено пигментира
|
IV
|
матова
|
понякога изгаря
|
силно пигментира
|
V
|
мургава
|
не изгаря
|
силно пигментира
|
VI
|
много черна
|
не изгаря
|
много силно пигментира
|
Табл. 1.1 Kласификация на типовете кожа по Fitzpatrick
В различните етнически групи има вариации в пигментацията в различните анатомични области на кожата. Кожата на жените е по-светла от тази на мъжете. Кожата при албиносите няма меланин, поради което изглежда прозрачнобяла.
Епидермис
Епидермисът е най-външната част на кожата. В зависимост от анатомичната област има различа дебелина, като е най–тънък по клепачите (до 0,1mm), a най-дебел по дланите и стъпалата (до 1mm). Плътността на клетките около 50 000 кл/mm2. Епидермисът се състои от:
-
95% епителни клетки - кератиноцити
-
5% дендритни клетки - меланоцити, Лангерхансови клетки, клетки на Merkel и недиференцирани клетки
NB! Във връзка с един от най-важните биохимични процеси в епидермиса - процесът на образуване на кератин (кератопоеза), епителните клетки се наричат кератиноцити, а във връзка с процесите на тяхната пролиферация и диференциация се формира напречна морфологична стратификация в 4 слоя:
Stratum basale: състои се от 1 ред палисадно подредени малки призматични делящи се клетки. Те имат сравнително голямо, богато на хроматин ядро, разположено перпендикулярно на ДЕГЗ и обилна базофилна цитоплазма богата на рибозоми, митохондрии, ендоплазматичен ретикулум и вторични лизозоми (фаголизозоми). Последните смилат фагоцитираните меланозоми и в зависимост от цвета на кожата в клетките има различно количество меланинови гранули, разположени над ядрото като „шапки”. Кератиноцитите се свързват помежду си и с надлежащия клетъчен слой чрез десмозоми, а към ДЕГЗ с хемидесмозоми.
Stratum spinosum: състои се от 5-10 сплеснати полигонални клетки. Ядрата им са окръглени, а цитоплазмата бедна на митохондрии. На срези от епидермис оцветени с H&E, клетките са с „шипчета”, което е артефакт при изготвянето на хистологичния препарат. Свързват се помежду си c дезмозоми, като във връзка с процесите на започващата диференциация, тонофилаламентите са удебелени във фибрили, видими и на светлинна микроскопия. При поляризационна микроскопия тонофибрилите в този слой се установяват като двойно рефрактиращи светлината нишки, формиращи около ядрото тридимензонална мрежа и ирадииращи към плазмалемата. Чрез митотично делене на клетките от базалния и отчасти спинозния слой се осъществява непрекъснатото обновяване на епидермиса и тази герминативна зона се обозначава като Stratum Malpighii (според други автори този слой включва съдържащите ядра кератиноцити). В регулацията на пролиферацията на кератиноцитите участват различни фактори: стимулиращи (напр. EGF - epidermal growth factor) и инхибиращи (напр. хейлони - chalones).
Stratum granulosum: състои се 1-4 реда хоризонтално сплеснати и тъмно базофилно оцветени клетки. Поради дезинтеграция на ядрото и на някои от клетъчните органели, ядрата им са малки и силно налобени, тонофиламентите са скъсени и загубват тангенциалното прекръстосване в цитоплазамата.
В цитоплазма на клетките при оцветяване с H&E се установяват:
-
базофилни кератохиални гранули с неправилна форма и големина около 2nm. Cъдържат профилагрин, лорикрин, инволюкрин и имат отношение към агрегиране на кератините.
-
кератинозоми (телца на Odland) – представляват покрити c еднослойна мембрана ламеларни телца, съдържат кисела фосфатаза, β-глюкоцереброзидаза, фосфолипиди и хондроитин сулфат. Те мигрират към периферията на клетката, отделят съдържимото екстрацелуларно и имат роля в бариерните функции и интерцелуларната кохезия на роговия слой.
Stratum corneum: състои се oт 15-20 реда плоски с пента- и хексагонална форма безядрени рогови клетки (корнеоцити. Цитоплазмата им е еозинофилна и съдържа снопчета кератинови фибрили и аморфен нефибриларен материал между тях. Този слой е 1/10 от епидермиса,като палмоплантарно е по-дебел. Роговият слой се състои от две части:
-
pars conjuncta: разположена към гранулозния слой
-
pars desjuncta: отвън и отпада непрекъснато (desquamatio insensibilis)
При оцветяване с Н&Е под роговия слой се наблюдава светла хомогенна еозинофилна зона, която не се наблюдава електронномикрокопски. Нарича се Stratum lucidum (блестящ слой), който най-добре се визуализира в участъците с изразена физиологична хиперкератоза (ортокератоза) - длани и стъпала.
Концепция за кохезията в епидермиса.
Епидермисът се сравнява като архитектура с „тухлена стена” но, клетките не са свързани една с друга с „вар, която втвърдява и споява”, т.е епидермисът е динамичен.
Kлетъчните адхезионни молекули (cell adhesion molecules - САМ) са 4 фамилии: кадхерини, интегрини, селектини и имуноглобулинова суперфамилия. Те са трансмембранни протеини и имат:
-
екстрацелуларен домен
-
трансмембранен домен
-
интрацелуларен домен
Екстрацелуларните им домени осъществяват адзехията на клетка с клетка и/или екстрацелуларни матриксни молекули, а цитоплазмените им домени са свързани директно или индиректно с цитоскелета и по този начин САМ освен в кохезията участвуват в предаването на информация от една клетка на друга като сигнали ”oтвън-навътре” могат да достигнат ядрото и да регулират генетичната транскрипция и по този начин да повлияват/регулират процеси като пролиферация/диференциация, цитоскелетен монтаж, подвижност на клетките.
Цитоскелетът осигурява формата, стабилността на клетката, улеснява транспорта на органели в цитоплазмата и свързва плазмалемата с нуклеолемата. Кератиноцитите имам филаментозен цитоскелет, съставен от три типа протеинови филаменти с различен диаметър
-
актинови, 7nm
-
кератинови, 7-10 nm (интермедиерни – IF, цитокератини – CK)
-
тубулинови, 20-25 nm
NB! Интерцелуларните връзки са отговорни за механичното, биохимичното и сигналното взаимодействие межу клетките и са няколко типа:
-
maculae adherens - дезмозоми
-
zonulae adherens
-
gap junctions
-
tight junctions
Първите два типа връзки са отговорни предимно за механичната адхезия (изградени от САМ предимно кадхерини и интегрини), третият тип е специализиран предимно за директна комуникация между цитозола на съседни клетки (транмембранните хексагонални канали се състоят от конексини), а четвъртият - за контролирането на пермеабилитета в епидермиса.
Дезмозомите (maculaе adherens) са основният адхезионен комплекс в епидермиса, изграждат вътрешния опорен скелет на клетката, който я прави устойчива на сили на натиск и разтягане, и предпазва ядрото от притискане.
На светлинен микроскоп те се наблюдават предимно в долните слоеве на епидермиса като точковидни задебелявания на плазмалемите на две съседни клетки, разделени от междуклетъчно пространство (“възелчета на Bizzozero”). На елекронна микроскопия те имат характерна ламеларно ултраструктура с централна нечифтна интерцелуларна зона (30 nm) и спрямо нея – симетрични чифтни 4 компонента на двете съседни клетки (оптично плътна кератиноцитна мембрана; оптично светла тънка ивица; оптично плътна интрацелуларна дезмозомна плака паралелна на кератиноцитната мембрана; снопчета от IF конвергиращи към плаката.
В молекулярния състав на дезмозомата участват продукти на три генни суперфамилии – кадхерини, фамилията аrmadillo протеини и плакини (тaбл 1.2.)
домен
|
дезмозоми
|
zonulae adherens
|
Екстра-
целуларен
|
kадхерини:
-
desmoglein (Dsg) 1-3
-
desmocollin (Dsc) 1-3
|
kадхерини:
-
Е-cadherin (ivnolucrin),
-
P-cadherin
|
Интра-
целуларен
|
plakoglobin/band5 protein
desmoplakin 1-4
аrmadillo протеини:
-
plakophilin 1,
-
envoplakin,
-
periplakin
plectin,
Desmocalmin/keratocalmin
desmoyokin
|
plakoglobin
α-catenin, β-catenin
α-actinin, vinculin
p120ctn,
VASP, Mena, ZO1
|
Таблица 1.2 Биохимичен състав на дезмозома и zonulae adherens
Клинична корелация: заболяванията от групата на Pemphigus се медиират от автоантитела насочени към дезмоглеините. SSSS се причинява от бактериални токсини които увреждат дезмоглеините
Zonulae adherens: те са електронно плътни трансмембранни структури, които като част от кератиноцитната филаментна мрежа се асоциират в актиновия цитоскелет и имат отношение към подвижността, формата на клетката и клетъчните взаимодействия. Молекулярният състав на екстра- и интрацелуларния домен са отразени в табл1.2
Клинична корелация: няма кожни заболявания, свързани първично с аномалии в структурните компоненти на този тип връзка.
Gap junctions: те представляват клъстери от интрацелуларни канали познати като конексони (connexons) и позволяват обмен на нискомолекулни метаболити <1000Da и йони със съседните клетки. Описани са 13 различни вида конексини, които в апарата на Golgi се асемблират по 6 в субединици (конексони), транспортират се до плазмалемата и формират хомо- и хетеротипни връзки помежду си. Формирането и функцията на Gap junctions може би се регулира от protein-kinase C, cAMP, локалното pH.
Клинични корелации: Специфични конексин-асоциирани генодерматози са Vohwinkel syndrome, AD и AR erythrokeratodermia, Clouston syndrome, KID syndrome.
Тight junctions: те са основният регулатор на пермеабилитета в простия епител, но ги има и в кожата, където играят ключова роля в пермеабилитета в гранулозния и роговия слой. Те се състоят от трансмембрани и интрацелуларни молекули (осcludin, junction adhesion molecule, claudins).
Клинични корелации: Aбнормна експресия на компонентите на тази връзка (напр. на оклудин) се наблюдава при някои инфламаторни заболявания, в т.ч. psoriasis.
Кератопоеза
Процесът на образуване на нормален рогов слой е известен като кератопоеза (кератинизация). Клетките от базалния и спинозния слой пролиферират, постепенно се диференцират като търпят морфологични и биохимични промени по-силно изразени в гранулозния слой, така че в роговия слой - корнеоцитите са напълно диференцирани клетки и се състоят от външна клетъчна обвивка, компактна маса от кератини и интерфиламентозен матрикс.
Кератините (от гр. keras=”рог”) са голяма фамилия фибриларни протеини, състоящи се от филаменти с диаметър 8-10 nm. Всеки СК е кодиран отделно в генома и се синтезита de novo. Много от гените на СК са клонирани и хромозомно локализирани.CK се обрзува от прекурсор – прекератин, в състава му вземат участие 18 аминокиселини (АК). Най-високо е съдържанието на АК цистин, която формира дисулфидни (S-S) ковалентни връзки. По-високо е съдържанието на аспaргинова и глутаминова киселина, глицин, аланин, серин, левцин. Три полипептидни вериги изграждат α-спираловидни молекули. Стабилизираните полипептидни вериги в СК са отговорни за голямата им резистентност към физични, механични, химични и биологични въздействия. В зависимост от техните физични качества, кератините се делят на меки - в епидермиса и твърди - в космите и ноктите. Известни са 20 епителни и 10 космени вида кератини. Мoll и съавт (1982), разделят СК по молекулно тегло на: тип I (кисели) и тип II (неутрално-oсновни). NВ! СК се коекпресират по двойки – те са облигатни хетерополимери. Има правила за СК експресия, като всяка двойка определя степента на клетъчната диференциация.
Кератопоезата преминава условно през три фази: синтеза на полипептидни вериги, изграждането на междинни кератинни филаменти (тонофиламенти) и кондензирането им в макрофибрили (тонофибрили).
На електронна микроскопия е установено, че по време на придвижването на кератиноцитите през слоевете на епидермиса настъпват промени в спойката на тонофиламентите във тонофибрили и в подреждането на аморфния интерфибриларен материал.
-
в базалния слой тонофибрилите са съставени от тонофиламенти, обградени от полупрозрачна субстанция;
-
в спинозния слой тонофибрилите изглеждат компактни;
-
на границата между гранулозния и роговия слой настъпва внезапна промяна “метаморфоза” в морфологията на кератиноцитите: разграждане на протоплазмените органели, хидролиза на ядрените компоненти и превръщане в рогови клетки с еднородна структура. Тази трансформация на клетките става за 3-5 дни при участието на ензими (трансглутаминаза) и протеини (филагрин, лорикрин, инволукрин, кератолинин, корнифин).
-
В кератохиалинните гранули на гранулозния слой се съдържа профилaгрин (неутрален протеин, съдържащ предимно серин, глицин, глутамин, хистидин и аргинин) и лорикрин. При преминаване през транзитната зона между гранулозния и роговия слой, профилaгринът претърпява дефосфорилиране и протеолиза и се превръща във филaгрин (протеин, който е богат на хистидин, базичния протеин на роговия слой). Филaгринът действа като матрикс или като свърващ протеин, улесняващ пакетирането на тонофиламенти в тонофибрили.
-
В роговия слой – цитоплазмената мембрана на корнеоцита от вътрешната страна е обградена от непрекъсната електронно плътна ивица около 12 -15 nm – Lamina densa marginalis (Cornified envelope – CE), която формира периферния скелет и е отговорна за устойчивостта на външни въздействия. Протеинните прекурсори на CE са инволюкрин, кератолинин, лорикрин. СЕ се образува чрез стабилизиране на най-малко два неразтворими протеина чрез формиране на ξ-γ глутамил-лизил изопептидни връзки при участие на Са2+зависима трансглутaминаза (ТG). TG има 2 форми: цитозолна (TGc) и мембранна (TGm). Генът отговорен за синтезирането й е локализран в 14 хромозома. TG е маркер за терминална епидермална диференциация. В епидермиса се различават СЕr (ригиден - при здрави), СЕf (фрагилен - при болни с псоризис), СЕs (наскоро открит и ненапълно проучен).
Количеството на образувания кератин е около 0,5-1,0 g/24h/2 m2. Кератинът в космите и ноктите е само ¼ от това на епидермиса на гладката кожа. Съществуват топографски различия в образуването на кератини - голямо количество се образува палмо-плантарно и по капилициума. При еритродермия се установява голяма загуба на кератин до 10 - 17 g.
Регулацията на кератопоезата е тясно свързана с регулацията на митотичното делене на базалните клетки и съществува динамично равновесие между пролиферацията на клетките в базалния слой и отпадане на корнеоцитите от роговия слой. Времето за което една клетъчна попупация се замества от друга се нарича транзиторно време (turnover time) и в норма e 28 дни. Регулацията се осъществява генетично чрез епидермални растежни фактори, специфични кинази, протеинкинази, циклични мононуклеотиди, микроелементи (най-вече Cu, Ca, Zn), витамин А и други. Кератопезата се влияе и от езкогенни фактори: термични, механични. лъчеви и др.
Клинични корелации. Болестите с нарушена кератопоеза по Н. Б. Златков се разделят на две основни групи: вродени (дифузни, палмоплантарни, фоликуларни, еритрокератодермии и др) и придобити (от физични, химични, инфекциозни, хормонални и др фактори, ериремо-сквамозни, папулозни, паранеопластични, преканцерози). Медикаментите, които по механизъм на действие имат отношение към регулация на кератопоезата са: ароматни ретиноиди, циклоспорин, кортикостероиди и др.
Дендритни клетки
Меланоцитите са епидермални клетки, които синтезират меланин.
Методи за оцветяване:
-
H&E - не се оцветяват, което е дало основания на канадския изследовател Masson да ги нарече “светли клетки”.
-
DOPA реакция – въведена е от Bloch 1927, оцветяват се в черно
-
имрегнация със сребро
-
реакция на Мasson–Fontana
-
избелване на меланина със силни окислители: H2O2, KMnO4
Произход: техни предшественици са меланобластите, които произхождат от невралния гребен и през 4-8 гестационна седмица мигрират към кожата, диференцират се в меланоцити и имат капацитет да пролиферират.
Меланоцитите не са лимитирани само в кожата, те могат да се намерят във всички тъкани. Най-много са в епидермиса, космените фоликули, в някои очни структури (увея, хороидея, ретина), вътрешно ухо, лептоменинги, около кръвоносни съдове, периферни нерви, симпатикусова нервна сиситема, поради което може да се говори за т.нар. Меланоцитна система.
Попупация. В епидемиса те се разполагат равномерно сред базалните кератиноцити. Плътността на меланоцитната популация се определя по два начина:
-
съотношение “светли”/базални клетки - 1 меланоцит на 4-10 базални кератиноцита
-
брой меланоцити/mm2 – варира от 500 до 2000 клeтки/mm2 съобразно анатомичната област (най-голям е по гениталиите и фотоекспонираните зони). Докато меланоцитите в епидермиса са релативно стабилна популация, тези в космения фоликул имат цикличен профил, с увеличаване на броя и активността им през анагена. След 40 годишна възраст броят на меланоцитите намалява с 6-8% на 10 години. Няма расови различия в броя на меланоцитите.
1000da>
Сподели с приятели: |