Что такое кератин эпидермиса

Обновлено: 25.04.2024

Дерма кожи человека. Гистология эпидермиса - базальный слой

Дерма — мезодермального происхождения. В течение первых месяцев внутриутробной жизни она состоит из тесно расположенных клеток веретенообразной формы (мезенхимальных клеток). В течение III месяца появляются волоконца, вначале в виде нежной анастомозирующей аргирофильной сети (ретикулярные волокна).

Когда количество и толщина волокон увеличиваются, они переплетаются в виде пучков и уже не импрегнируются серебром. Они начинают воспринимать окраску коллагеновых волокон [Максимов и Блум (Bloom)]. Наряду с этим мезенхимальные клетки развиваются в фибробласты. Эластические волокна появляются много позднее коллагеновых— обычно на VI месяце [Линч (Lynch)]. Подкожный жировой слой впервые выявляется на III месяце.

До сих пор не установлено, развиваются ли коллаген и эластин внутриклеточно путем прямой трансформации живого вещества мезенхимальных клеток или внеклеточно путем желатинизации жидкого или полужидкого вещества, секретируемого мезенхимальными клетками. Последние наблюдения над развитием волокон в тканевых культурах говорят в пользу теории их внеклеточного происхождения (Максимов и Блум).

На гистологическом срезе нормальной кожи граница между эпидермисом и дермой неровная, так как многочисленные пальцеобразные отростки эпидермиса проникают глубоко в дерму. Выступы дермы между этими эпидермальными отростками называются сосочками.

Эпидермис может быть разделен на 4 слоя: 1) базальный (stratum basale), 2) мальпигиев (stratum Malpighi), 3) зернистый (stratum granulosum) и 4) роговой (stratum corneum). Дополнительный слой — прозрачный (stratum lucidum) —имеется в эпидермисе ладоней и подошв; он расположен между зернистым и роговым слоями. Клетки различных слоев эпидермиса представляют собой разные стадии постепенной эволюции базальных клеток в роговые и не являются различными типами клеток.
Базальный слой. В базальном слое два типа клеток: базальные клетки и меланоциты.

Базальные клетки имеют цилиндрическую форму. Они своей длинной осью расположены вертикально к линии, разделяющей эпидермис и дерму, и имеют резко базофильную протоплазму и овальное или удлиненное ядро, окрашивающееся в темный цвет. При применении обычных окрасок видно, что базальные клетки содержат зерна меланина, часто концентрирующиеся над ядрами в виде «шапки».

Однако Бекер, Фитцпатрик и Монтгомери (Becker, Fitzpatrick, Montgomery), применяя метод серебрения изолированного эпидермиса, пришли 'К выводу о том, что зерна меланина содержатся только в меланоцитах, а в базальных клетках их нет. Клетки соединяются друг с другом и с вышележащими клетками при помощи межклеточных мостиков, которые не столь заметны, как мостики между шиловидными клетками. Однако они легко могут быть обнаружены на срезах, тотчас же фиксированных в растворе Ценкера и украшенных фосфорно-вольфрамовой кислотой и гематоксилином [Хэйторн (Науthorn)].

В некоторых базальных клетках часто можно видеть митотические фигуры, что является признаком регенерации. Однако в нормальном эпидермисе нижняя треть мальпигиева слоя содержит больше митотических фигур, чем базальный слой [Тарингер (Thuringer)].

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

NMF (Natural Moisturizing Factor) естественный увлажняющий фактор

Это смесь водорастворимых соединений, которые отвечают за притягивание и удержание влаги в эпидермисе. Увлажняющий фактор обеспечивает упругость и прочность кожи. В случае, если NMF недостаточно, то происходит обезвоживание наружного рогового слоя.

Выработка собственного натурального увлажняющего фактора уменьшается с возрастом, что способствует уменьшению уровня увлажненности кожи с течением времени. На увлажненность кожи также влияет количество потребляемой воды, питание, состояние здоровья.

Говоря о способах снабжения водой эпидермис, можно выделить два способа:

Осмотический. При таком способе снабжения, вода попадает в эпидермис из дермы, достигая рогового слоя кожи. Такое перемещение воды возможно из-за насыщенности организма водой и считается пассивным. При недостаточном количестве воды в организме осмотический способ снабжения будет невозможен.
Физиологический. Данный способ отличен тем, что вода, получаемая извне, будет удерживаться комплексом молекул рогового слоя. Такой комплекс и является натуральным увлажняющим фактором – NMF, отвечающим за увлажнение эпидермиса.

Стоит отметить, что в роговом слое эпидермиса вода находится в устойчиво связанном и слабосвязанном состояниях. Количество слабосвязанной воды в 6 раз больше, чем устойчиво связанной. При таком количестве слабосвязанная вода постоянно бы испарялась, обезвоживая весь организм. Однако, несколько слоев защиты, куда входит NMF, препятствуют ее испарению.

Теперь разберем состав естественного увлажняющего фактора NMF. В его состав входят:

свободные аминокислоты (составляют 40% от общего состава) — работают на увлажнение, легко проникают в кожу;
пирролидонкарбоновая кислота — увлажняет и укрепляет кожу, разглаживает морщины;
мочевина — мощный увлажнитель и кератолитик, связывает молекулы воды и молекулы белка кератина;
лактаты — увлажняют и укрепляют защитный слой кожи;
минералы: магний, кальций, калий, натрий и фосфаты;
сахара – вступая в реакцию с мочевиной, обеспечивают поддержку увлажненности рогового слоя.

С научной точки зрения, образование NMF зависит от роста и развития кератиноцитов (основные клетки эпидермиса). С течением времени кератиноциты накапливают кератин и другие белки, заполняя постепенно их цитоплазму. На последних этапах развития кератиноциты выплескивают из себя часть своего содержимого, а вместе с этим и особый белок, называемый филагрин. Далее к процессу подключаются ферменты, которые разделяют филагрин на аминокислоты, которые в дальнейшем и становятся аминокислотами NMF.

При снижении синтеза фермента филагрина, наблюдаемое при ихтиозе и атопическом дерматите, количество аминокислот в составе NMF сильно уменьшается, что приводит к снижению водоудерживающей способности. Для ферментов, принимающих участие в гидролизе филагрина, также необходимо достаточное количество влаги. При развитии сухости рогового слоя образование аминокислот в составе NMF также значительно снижается, что может привести к развитию хронической сухости кожи. Для того, чтобы предотвратить хроническую сухость кожи, а также поспособствовать восстановлению натурального увлажняющего фактора, необходимо постоянно работать над увлажнением рогового слоя кожи, например, косметическими средствами.

По последним обнародованным данным, присутствие NMF замечено не только в роговом слое кожи, но и в межклеточном веществе эпидермиса. Такой вид NMF поглощает влагу, которая поступила в эпидермис из дермы, и поддерживает постоянный уровень влажности, необходимый для правильного функционирования клеток даже при значительных колебаниях проницаемости рогового слоя. В данном случае, только при длительном обезвоживании кожи, обычно связанным с продолжительным сухим голоданием, эпидермис начинает тоже терять влагу.

Что же еще может негативно сказаться на уровне NMF?

Косметологи не рекомендуют практиковать умывание горячей водой с мылом. Из состава NMF могут вымываться аминокислоты, которые являются основной NMF, а также различные минеральные вещества, что приводит к развитию сухости кожи. Наиболее опасным является сочетание «вымачивания», например, длительного пребывания в горячей ванне, и воздействия на кожу растворителей и агрессивных ПАВ. Поэтому, рекомендуется завершать любые косметологические процедуры, сопровождающиеся «отмачиванием» кожи с последующим ее очищением, именно применением увлажняющих средств, в основу которых, входит NMF.

Сам процесс восстановления NMF является трудоемким и многоступенчатым.

Первостепенной задачей по восстановлению натурального увлажняющего фактора необходимо ставить увлажнение и смягчение сухого рогового слоя. Далее необходимо создать условия для бережного отшелушивания кожи и стимуляции выработки собственного NMF. Для временного восстановления уровня влажности в коже специалисты рекомендуют использовать компоненты, входящие в состав NMF или их эквиваленты. А именно, аминокислоты, пептиды (гидролизованные белки), мочевина, глицерин, пироглутамат натрия, гиалуроновая кислота, простые сахара, минеральные соли и минералы. Также для дополнительного смягчения кожи и предотвращения потери влаги необходимы такие компоненты, как эмоленты. Обычно эмоленты представляют собой натуральные масла, силиконы или эфиры жирных кислот.

Основа всех основ для любого косметолога. Знание строения, функций и клеток кожи необходимо для эффективной работы с пациентами.

Кожа является самым большим органом нашего тела, которая выполняет множество важнейших функций:

регуляция температуры;
защита внутренних органов от повреждений;
предохранение организма от обезвоживания;
барьерные функции;
произведение гормональных соединений;
передача различных ощущений в мозг с помощью рецепторов;
выделение продуктов обмена веществ: мочевая кислота, соль, холестерин и др.;
отражение состояния внутренних органов.

Сама кожа делится на три слоя: эпидермис, дерму и гиподерму. Каждый слой отличается по строению и функциям. Рассмотрим каждый из них.

Эпидермис

Самый верхний слой кожи, представляющий собой типичную пролиферативную ткань, которая способна к постоянному самообновлению. Эпидермис в свою очередь делится еще на 5 уровней: роговой, блестящий, зернистый, шиповатый, базальный.

Роговой слой

Является внешним слоем эпидермиса. В нем содержится от 15 до 30 слоев клеток, выполняющих защитные функции. Роговой слой – это конечный продукт процесса дифференцировки клеток. Прочность рогового слоя обусловлена качеством кератина и наличием межклеточного диффузионного барьера. Целостность и качество рогового слоя сильно зависит от pH. Воздействие на pH-градиент рогового слоя может привести к изменению активности ферментов, что влечет за собой нарушения во всем эпидермисе.

Блестящий слой

Идет сразу после рогового. Это очень тонкий слой безядерных клеток, которые пропитаны особым веществом – элеидином.

Зернистый слой

Состоит 3-4 слоев клеток, в которых скапливаются нити кератина (строительный материал рогового слоя). Здесь кератиноциты производят липиды и компоненты, составляющие NMF (естественный увлажняющий фактор).

Шиповидный слой

Состоит из 4-8 рядов полигональных клеток, которые соединены прочной связью протоплазматических отростков. Слой получил свое название благодаря шиповатым клеткам, которые имеют в своем составе артефакт, возникающий при гистологической обработке образцов ткани. В клетках шиповидного слоя откладываются продукты синтеза, такие как кератин и липиды. Здесь же располагаются иммунологически активные клетки Лангерганса.

Базальный слой

Состоит из коллагеновых и эластиновых волокон, а также из протоплазматических отростков эпителиальных клеток. В базальном слое расположены меланоциты, несущие в меланосомах запасы пигмента. Каждый меланоцит контактирует приблизительно с 30 кератиноцитами через разветвлённые дендриты и поставляет им пигмент. Таким способом меланоциты защищают кожу от негативного воздействия УФ-излучения. Базальной слой контактирует с дермой и, следовательно, с зоной дермо-эпидермального соединения.

Дерма и гиподерма

Глубже эпидермиса находится дерма, имеющая толщину от 1.5 до 5 мм. Она состоит из двух слоев: сосочкового и сетчатого. Дерма пронизана кровеносными и лимфатическими сосудами, железами.

Сосочковый слой

Представляет собой рыхлую волокнистую соединительную ткань, которая состоит из коллагеновых, эластических и ретикулярных волокон, а также из клеток: фибробластов, тучных клеток, макрофагов и других. Сосочковый слой получил свое название благодаря большому количеству сосочков, вдающихся в эпителий. Размер и количество сосочков по всему тело неодинаково. В дерме лица сосочки совсем плохо развиты и с возрастом имеют тенденцию исчезать.

Также в этом слое находятся гладкие мышечные клетки, которые собираются в пучки, связанные с корнем волоса. Здесь же происходит процесс появления «гусиной кожи», когда сокращаются мышечные клетки. При этом снижается теплоотдача организма, так как мелкие кровеносные сосуды сжимаются, тем самым уменьшая приток крови к коже.

Сетчатый слой

Состоит из плотной соединительной ткани с пучками коллагеновых волокон и сетью эластических волокон. Коллагеновые волокна проходят в двух направлениях: параллельно и косо к поверхности кожи. В сетчатом слое дермы на участках кожи, подверженных сильному растяжению, располагается узкопетлистая коллагеновая сеть. В зонах, где кожа испытывает особое давление, коллагеновая сеть является широкопетлистой. Сеть эластических волокон повторяет расположение коллагеновых пучков. В сетчатом слое фибробласты являются основными клеточными элементами. Кроме этого, в сетчатом слое располагаются кожные железы: потовые и сальные, а также корни волос.

Гиподерма или подкожная жировая клетчатка образуется из соединительнотканных фиброзных тяжей, которые образуют ячейки, наполняющиеся жировой тканью. Жировая ткань состоит из адипоцитов (жировых клеток). В фиброзных тяжах располагаются лимфатические сосуды, нервы, малые артерии, венулы и артериолы. Гиподерма в некоторых областях тела человека отсутствует, например, ее нет в области век, в мошонке и на половом члене. Слой подкожной жировой клетчатки обуславливает подвижность и тургор кожи, принимает участие в жировом обмене организма, является жировым депо и амортизатором внешних механических воздействий. Важно понимать, что ПЖК является сложным органом с важными метаболическими и эндокринными функциями в организме человека.

Кератин — семейство фибриллярных белков, обладающих механической прочностью, которая среди материалов биологического происхождения уступает лишь хитину в составе которого есть самые маленькие аминокислоты – глицин и аланин, обладающие хорошей проникающей способностью.

Кератинизация – это процесс отмирания и ороговения клеток в эпидермальном слое кожи. Кератин и жиры, которые выталкиваются на поверхность кожи в роговой слой, придают ей прочность, эластичность и способность защититься от внешней агрессивной среды, механических и химических повреждений.

Рассмотрим цикл кератизации кожи поэтапно.

На первом этапе в базальном слое эпидермиса происходит рождение клеток. По мере старения, клетки эпидермиса переходят в верхние слои, происходит постепенное исчезновение их функциональных элементов (ядра и органелл), и заполнение всего пространства клетки, ограниченного мембраной, кератином. Слой эпидермиса, в который переходят кератиноциты после базального, называется шиповатый из-за увеличения количества структурных элементов, связывающих клетки друг с другом. Для удержания кератиноцитов между собой, гранулами, образовавшимися в клетках, в межклеточное пространство выделяется особый межклеточный «цемент». При переходе ороговевающих клеток в зернистый слой, в них окончательно гибнут ядро и органеллы, а мембрана утолщается. В зернистом слое кератин теряет водорастворимость и уплотняется из-за присутствия в этом слое специфического белка филагрина. В роговом, последнем слое эпидермиса клетки приобретают плоскую форму и плотно прилегают друг к другу. Филагрин распадается на аминокислоты, выполнив свои функции, что очень важно для поддержания поверхностного тургора кожи, ее естественной увлажненности и защиты от свободных радикалов, которые образуются под воздействием УФ излучения.

Таким образом, кератинизация – это последовательный, послойный процесс в эпидермисе, протекающий с образованием веществ, защищающих кожу от воздействия неблагоприятных внешних факторов.

С возрастом, при условии плохой наследственности, приема определенных препаратов, наличия хронических болезней, или негативного воздействия внешней среды — может быть нарушен процесс кератинизиции кожи. Например, может увеличиться выработка кожного сала, который забивает поры. В таких условиях будет меняться кислотность кожи — pH, что в свою очередь, может повышать риск появления на поверхности кожи бактерий и различных заболеваний (кератозы, дерматозы, ихтиозы). Кожа может стать сухой, шелушиться и давать неприяные ощущения, например зуд. Это происходит за счет склейки кератиноцитов — клеток, которые вырабатывают кератин. В данном случае области кожи даже могут давать трещины и болеть, что еще больше повышает риск появления инфекций.

Из-за разного вида провоцирующих факторов могут образовываться кератомы - доброкачественные образования. Оно чаще всего появляется при уплотнении и при последующей керанитизации рогового слоя эпидермиса. Её можно увидеть чаще всего у людей старше сорока лет. Её пик приходится на возраст 50-65 лет.

Обращение в клинику по обследованию таких новообразований будет правильным решением. Для определения опасности кератомы врачу придется провести гистологическое исследование, которое чаще всего представляет операцию по её удалению.

Для избежания вышеописанных нарушений цикла кератизации кожи кроме соблюдения правил здорового образа жизни, избегания приема препаратов, правильного питания и гигиены — существует также специализированная косметика для устранения проблем с кератинизацией на лице и теле. В зависимости от проблемы — могут применяться как увлажняющие кремы, так и средства для отшелушивания. В состав почти всех косметических препаратов, направленных на борьбу с негативными последствиями нарушения кератинизации кожи, входит гликолевая кислота. Перед использованием таких средств необходимо обязательно проконсультироваться с врачом.

• У млекопитающих большая часть белков промежуточных филаментов представлена кератинами

• Кератины являются облигатными гетерополимерами белков типа I и II

• Характер совместной экспрессии кератинов обоих видов служит показателем степени дифференцировки клеток эпителия и их пролиферативного статуса

• К числу наименее специализированных относятся простые кератины К8 и К18

• Из белков всех промежуточных филаментов наиболее сложным и варьирующим типом экспрессии отличаются кератины, выполняющие барьерную функцию

• Структурные кератины твердых опорных структур отличаются от других кератинов и, вероятно, принадлежат к эволюционно наиболее поздним белкам

Большинство генов белков промежуточных филаментов у человека кодируют кератины. Как показано в таблицах ниже, известно 28 кератинов, относящихся к типу I, и 26 белков, относящихся ко II типу. В ткани эпителия кератины, которые иногда называются цитокератинами, экспрессируются совместно, т. е. как тип I/тип II. Экспрессия кератинов является настолько характерной особенностью клеток эпителия, что их присутствие может служить признаком эпителиальной ткани. Ткани, которые не экспрессируют кератины (например, клетки эндотелия кровеносных сосудов) не относятся к эпителиальным.

Кератиновые филаменты связаны с межклеточными контактами (десмосомами) и с местами контактов клетки с матриксом (полудесмосомами).

Все вместе образует структурную сеть, которая особенно характерна для многослойного эпителия, например эпидермиса. Основные кератины эпителиального слоя подразделяются на группы в зависисмости от заряда и молекулярной массы. В состав группы К1 (тип II) входят наиболее крупные и основные белки, а в состав группы К19 — более мелкие и кислые белки группы I.

Каждый кератин группы I экспрессируется совместно с кератином группы II, и каждая пара характерна для степени дифференцировки и специализации определенного типа клеток эпителия. Хотя in vitro любой из кератинов, относящихся к I или II типу, будет образовывать филаменты с различными комплементарными кератинами другого типа, in vivo они проявляют гораздо большую селективность, образуя специфические пары.

Экспрессия таких пар кератинов тесно связана со специфическими направлениями дифференцировки эпителия или даже с различными стадиями этого процесса, и присутствие одного представителя пары почти всегда служит признаком наличия другого. С функциональной точки зрения, пары кератинов можно подразделить по крайней мере на три группы: простые, барьерные и структурные кератины.

Экспрессия кератинов характеризуется тканевой специфичностью.
Они экспрессируется попарно: тип I/тип II.
Каждая пара характерна для специфического типа дифференцировки эпителия. Выделены первичные кератины.

Кератины экспрессируются в клетках эпителия. Эпителиальная ткань представляет собой тип тканевой организации, который характеризуется плотной упаковкой клеток в один или несколько слоев. Эпителий образует границу органов, а также секреторных и всасывающих протоков. В этих случаях обычно говорят об однослойном эпителии, клетки которого непосредственно контактируют с подлежащим слоем внеклеточного матрикса (базальной ламины), а свободная поверхность открыта в просвет протока или кишки.

Крайний случай представляет собой многослойный или стратифицированный эпителий, образующий основную барьерную ткань оболочек тела и органов. К этому типу относятся эпидермис, покрывающий внешнюю поверхность тела, а также специализированный эпителий, выстилающий отверстия и полости прилегающих к ним протоков. Клетки стратифицированного эпителия обычно называют кератиноцитами. Ткань стратифицированного эпителия также формирует дополнительные структуры эмбрионального происхождения, состоящие из специализированного сложного эпителия, образующего, например, железы, волосы и ногти, которые могут включать участки, состоящие из простого эпителия.

Наружные клетки полностью сформировавшегося стратифицированного барьерного эпителия плоской или чешуйчатой формы. Этот эпителий обычно состоит из 6-10 слоев клеток Чтобы защитить тело от физических, химических и канцерогенных воздействий, клетки постоянно обновляются.

Клетки эпителия скрепляются вместе посредством десмосом, а также полудесмосом с субстратами. Все контакты в виде плотной сети, состоящей из связок кератиновых филаментов, проходят через цитоплазму каждой клетки. По сравнению с клетками других типов, кератиноциты многослойного эпителия экспрессируют большее количество и более широкий набор белков промежуточных филаментов, что связано с тем, что эти клетки должны противостоять массивным внешним физическим воздействиям.

Состав специфических белков кератиновых филаментов, которые экспрессируются в эпителиальных клетках, зависит от локализации и физиологического состояния последних. Особенно отчетливо это прослеживается в изменении экспрессии кератина, которое происходит при дифференцировке клеток стратифицированного эпителия. К числу наименее дифференцированных клеток стратифицированного эпителия принадлежат базальные клетки, которые еще сохраняют контакт с базальной мембраной. Эти клетки еще способны к делению, некоторые из них являются стволовыми клетками ткани, и делиться крайне редко, однако большая часть клеток делится, обеспечивая тем самым рост ткани.

После того как базальная клетка разделилась, одна из дочерних клеток покидает базальный компартмент и перемещается в первый супрабазальный слой. В результате этого важного перемещения клетка выходит из-под прямого влияния базальной мембраны и сигналов роста и становится коммитированной к терминальной дифференцировке. Затем клетка начинает свой путь к поверхности эпителия. Этот путь представляет собой процесс терминальной дифференцировки, который в конце концов завершается гибелью клетки и ее потерей из ткани. Рисунок ниже иллюстрирует прогрессирующие изменения экспрессии кератинов, связанные с выходом некоторых клеток из пролиферативного компартмента и их коммитированием к дифференцировке.

В процессе развития первыми экспрессируются простые кератины. В этой группе первичные или универсальные кератины представлены белками К8 (тип II) и К18 (тип I). Они присутствуют в ранних эмбриональных клетках и, по-видимому, представляют собой эволюционно наиболее древние кератины. Их экспрессия минимальна, что соответствует наименее дифференцированному состоянию кератинов, характерному для функционального эпителия, пласт которого состоит из поляризованных и плотно, без промежутков, скрепленных между собой клеток.

Последовательность экспрессии основных кератинов в однослойном (например, в железистом) и барьерном (например, в ороговевающем или слизистом) эпителии.
Первичные кератины выделены жирным шрифтом. Вариабельные или минорные кератины не показаны.
Экспрессия кератинов зависит от положения клеток в ткани и, таким образом, от ее пролифертивного статуса:
утрата контакта клеток с базальным слоем приводит к их выходу из цикла и к вступлению в дифференцировку.

У позвоночных К8 и К18 представляют собой белки с наиболее консервативной первичной структурой и присутствуют в клетках на всех ступенях развития, от яйцеклетки до зрелой ткани. Все эмбриональные клетки экспрессируют К8 и К18 до стадии гаструляции, когда некоторые эктодермальные клетки начинают дифференцироваться, образуя слой мезодермы, прекращают синтез К8/К18, и начинают экспрессировать виментин, белок, относящийся к типу III.

Белки К8 и К18 продолжают экспрессироваться в клетках эмбрионального эпителия до тех пор, пока эти клетки не станут коммитированными к специфическому направлению морфогенеза, т. е. когда они начинают экспрессировать тканеспецифические белки промежуточных филаментов. Во взрослом организме К8 и К18 характерны для клеток простого эпителия, обладающих секреторными и/или всасывающими функциями, например клеток желез, печени, дыхательного эпителия и желудочно-кишечного тракта. Эти белки экспрессируются в клетках различных карцином, и антитела к ним широко используются для диагностики различных патологических состояний. Наряду с первичными кератинами, известны, по меньшей мере, еще два простых кератина, К7 (близкий к К8 в основном содержится в клетках протоков желез) и К20 (близкий к К18, который содержится в отделах желудочно-кишечного тракта).

Барьерные кератины характерны для стратифицированного эпителия. К первичным, или основным, кератинам этой группы относятся К14 (тип I) и К5 (тип II), присутствующие в кератиноцитах базального слоя стратифицированного сквамозного эпителия, например эпителия кожи. Этот слой, состоящий из одного ряда базальных клеток, экспрессирующих К5/К14, представляет собой наименее дифференцированный тканевой компартмент, сохраняющий способность к пролиферации. В сложном железистом эпителии, наряду с простыми клетками, экспрессирующими К8/К18, находятся базальные клетки, экспрессирующие К5/К14. В некоторых тканях базальные пролиферирующие клетки экспрессируют другие кератины, например К19, К15 и К6/К17.

Когда клетки выходят из базального слоя, они прекращают продуцировать К5/К14 и начинают экспрессировать вторую пару кератинов, специфичную для дифференцирующихся клеток. В эпидермисе это кератины К1 типа II и К10 типа I. Экспресия вторичных кератинов в супрабазальных слоях клеток зависит от типа ткани. Один набор кератинов, представляющий собой изоформы К6, а также К16 и К17, проявляет свойства стрессорных белков эпидермиса, и их синтез индуцируется вскоре после раневых повреждений и воспалительного процесса. В других тканях эти «стрессорные» кератины экспрессируются постоянно, и этим тканям свойственна роль характерных индукторов воспаления.

Таким образом, пролиферативный компартмент (базальный слой клеток) многослойного барьерного эпителия характеризуется спектром синтеза кератинов отличным от дифференцирующегося компартмента (супрабазальных слоев). Для этих барьерных тканей выход клеток из цикла тесно связан с остановкой синтеза первичных кератинов и с началом синтеза вторичных, специфичных для процесса дифференцировки. Кератины клеток супрабазального слоя обеспечивают большую тканевую упругость, и экспрессия нескольких вторичных кератинов может препятствовать делению клеток в митозе и, таким образом, несовместима с пролиферацией.

Третья группа «структурных» кератинов включает большое количество белков промежуточных филаментов, которые экспрессируются только в специализированных поддерживающих структурах, таких как волосы и ногти. К ним относятся кератины клеток волос или трихоцитов, образующих эти структуры, а также специализированные кератины, образующиеся в продуцирующих их эпителиальных клетках. Первичная структура этих двух типов структурных кератинов различна, и считается, что у позвоночных они представляют собой поздний продукт эволюции.

Последовательная экспрессия структурных кератинов особенно характерна для волосяных фолликулов. Первая группа структурных кератинов экспрессируется в концентрических слоях эпителиальных трубочек внутреннего корневого чехла волосяного фолликула. Эта структура становится очень прочной и формирует основную часть волоса. Вторая группа опорных кератинов (трихоцитов или клеток волоса) экспрессируется в основной части волоса, ногтях, некоторых опорных клетках поверхностных сосочков языка (что характерно для языка кошачьих), и в небольшом количестве в тимусе. Эти кератины трихоцитов отличаются высоким содержанием цистеина и пролина в головных и хвостовых доменах.

Последнее позволяет им образовывать дисульфидные связи с белками, которые находятся в цитоплазме клеток волоса по мере дифференцировки и упрочения последних. Эти белки не входят в состав филаментарных структур и называются белками, связывающимися с кератином. Наличие дисульфидных связей приводит к образованию очень прочных структур, формирующих поддерживающую ткань.

Иммуногистохимическое окрашивание простых кератинов на срезе слизистой толстого кишечника.
Локализация двух кератинов I типа, К18 и К20 определена с помощью двух моноклональных антител с последующим иммунопероксидазным выявлением.
Кератины окрашиваются коричневым цветом на фоне голубой окраски гематоксилином.
Первичный кератин К18 находится во всех клетках простого эпителия, в то время как К20 специфичен для определенных клеток желудочно-кишечного тракта.
Как видно на препарате, его присутствие отмечено только в более дифференцированных клетках эпителия, по мере миграции клеток вверх от основания крипты. Тканевая специфичность экспрессии кератина в коже.
На срезах, окрашенных антителами к К7, простому кератину типа II, видны только секреторные клетки потовых желез (иммунопероксидазой окрашиваются в темно-коричневыц цвет).
Многослойный ороговевающий барьерный эпителий (эпидермис) не окрашивается антителами, и после окраски гематоксилином ядра имеют бледно-голубую окраску.
Справа: срез плотного эпидермиса, окрашенный антителами на К10,
тип I вторичный или тканеспецифичный кератин, экспрессирующийся в постмитотических супрабазальных клетках ороговевших барьерных тканей.
Базальный слой клеток не окрашивается антителами, и ядра окрашены в синий цвет. Белки промежуточных филаментов человека, относящиеся к гомологичной группе типа I (кератины типа I).
Белки сгруппированы в простые кератины (клетки простого эпителия), барьерные кератины (характерные для многослойного чешуйчатого эпителия и эпителия сложной структуры)
и в два типа структурных кератинов, связанных с эпидермальными элементами Белки промежуточных филаментов человека, относящиеся к гомологичной группе типа II (кератины типа II).
Белки сгруппированы в простые кератины (клетки простого эпителия),
барьерные кератины (характерные для многослойного ороговевающего эпителия и эпителия сложной структуры)
и в два типа структурных кератинов, связанных с эпидермальным элементами.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Читайте также: