Выраженность подкожно жирового слоя какая бывает

Обновлено: 23.04.2024

ФГБУ "Эндокринологический научный центр" МЗ РФ, Москва

ФГУ Эндокринологический научный центр Минздравсоцразвития РФ;
Институт детской эндокринологии, Москва

ФГУ Эндокринологический научный центр Минздравсоцразвития РФ

Методы оценки количества и распределения жировой ткани в организме и их клиническое значение

Журнал: Проблемы эндокринологии. 2014;60(3): 53‑58

ФГБУ "Эндокринологический научный центр" МЗ РФ, Москва

ФГУ Эндокринологический научный центр Минздравсоцразвития РФ;
Институт детской эндокринологии, Москва

ФГУ Эндокринологический научный центр Минздравсоцразвития РФ

Жировая ткань представлена в разном количестве во всех тканях организма, а ее распределение зависит от множества факторов, включающих пол, возраст, этническую принадлежность, генетические особенности, уровень физической активности, характер питания. С развитием новых высокоразрешающих визуализирующих технологий появилась возможность оценки как общего количества жировой ткани в теле, так и исследования топографических особенностей ее распределения.

В настоящее время выделяют два подтипа интраабдоминальной жировой ткани с различными метаболическими характеристиками: подкожную (ПЖТ) и висцеральную (ВЖТ). Особый интерес представляет изучение именно висцерального отложения жировой массы, так как показана его взаимосвязь с высоким риском развития сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета 2-го типа (СД2), инсулинорезистентности (ИР) и дислипидемии. ВЖТ является источником ряда биологически активных пептидов, адипокинов (висфатин и др.). Адипонектин - уникальный «кардиопротективный адипокин», снижение сывороточного уровня которого при прогрессировании ожирения является независимым фактором риска и предиктором сердечно-сосудистых заболеваний, метаболического синдрома (МС) и СД2 [1, 2]. Уровень адипонектина в сыворотке обратно пропорционален количеству ВЖТ и отрицательно коррелирует с основными компонентами МС [3]. Таким образом, именно висцеральное ожирение определяет высокий кардиометаболический риск, а оценка общего количества жировой ткани и ВЖТ (одномоментно и при динамическом наблюдении) приобретает особую актуальность.

Существует множество методов определения количества и распределения жировой ткани в организме. Наиболее распространенными в клинической практике являются те, которые не требуют больших временных затрат и дают быстрый результат. К ним относятся антропометрические методы и биоимпедансный анализ. Наряду с простыми, существуют более технологичные визуализирующие методики, такие как компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ), при проведении которых возможна непосредственная визуализация жировой ткани и ее количественная оценка. Однако данные методы трудоемки и дороги, что ограничивает их широкое применение в клинической практике. У каждого из методов есть свои достоинства, недостатки и область применения, которые и будут рассмотрены в данном обзоре.

Антропометрические методы

Антропометрические методы являются самыми простыми и доступными для оценки количества жировой массы в организме.

Индекс массы тела (ИМТ) - наиболее широко используемый в клинической практике метод, характеризующий наличие ожирения и его выраженность. У взрослых лиц ИМТ

H. Kvist и соавт. [4] показали, что ИМТ коррелирует с общим количеством жировой ткани, но не с ВЖТ. Недостатками ИМТ являются невозможность оценки количества тощей и висцеральной жировой массы. У детей использование ИМТ еще более затруднительно, так как возникает необходимость вносить поправки на пол и возраст (т.е. использовать перцентильные таблицы).

Окружность талии (ОТ) - другой антропометрический показатель, широко используемый во взрослой популяции для косвенной оценки висцерального ожирения. Существует как минимум 7 различных методик измерения ОТ. Она измеряется посередине расстояния между нижним ребром и краем гребня подвздошной кости согласно критериям международной группы по ожирению и ВОЗ (IOTF, WHO, 1997).

Коэффициент ОТ/ОБ и сагиттальный диаметр (высота живота в положении пациента лежа на спине) являются дополнительными показателями, используемыми в клинической практике для оценки распределения жировой ткани (ЖТ) в теле. Показано, что ОТ и сагиттальный диаметр отражают степень висцерального ожирения, в то время как коэффициент ОТ/ОБ (отношение окружности талии и бедер) - степень развития подкожной жировой клетчатки. Значение коэффициента ОТ/ОБ

Все антропометрические методы являются индикаторами аккумуляции ВЖТ, однако не позволяют количественно оценить ее. К достоинствам всех антропометрических методик можно отнести простоту их выполнения и широкую доступность. Тем не менее все они обладают большой погрешностью измерений. Поэтому для оценки количества жировой массы и ВЖТ необходимо применение более точных методов.

Биоимпедансный анализ

Биоимпедансный анализ (БИА) - электрофизический метод, основанный на измерении электрического сопротивления тканей всего тела и отдельных его частей. По величине сопротивления исходно рассчитывается общее содержание воды в организме, а затем с помощью математических алгоритмов - количество тощей массы. Количество жировой массы получают, вычитывая безжировую массу из общей массы тела. Таким образом, на количественную оценку ЖТ с помощью БИА будет влиять количество воды в организме, которое зависит от пола, возраста, уровня физической активности и водной нагрузки, а также от погрешности при измерении массы тела. Все эти факторы значительно снижают точность данного метода. При сравнении результатов, полученных с помощью БИА, с данными двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (ДРА) у взрослых показана хорошая сопоставимость этих методов в определении количества жировой и тощей массы 9. БИА несколько переоценивает количество жировой ткани в организме, в сравнении с ДРА, но достаточно точно отражает содержание тощей массы, особенно в отсутствие ожирения [11].

Преимуществами метода являются его невысокая стоимость и доступность, отсутствие лучевой нагрузки и возможность проведения исследований в динамике. БИА позволяет оценить как общее количество жировой и тощей массы в организме, так и его регионарное распределение. Как и антропометрические методы, БИА не дает возможности напрямую оценить количество ВЖТ и ПЖТ, однако последние поколения анализаторов состава тела позволяют математически рассчитать объем ВЖТ. По возможностям оценки общего содержания жировой массы в организме данный метод значительно превосходит антропометрические, но существенно уступает другим высокоразрешающим методам.

В педиатрической практике отсутствует единый стандарт проведения исследования и нормативы для различных показателей БИА. Данные о сопоставимости результатов БИА и ДРА у детей крайне противоречивы. Ряд авторов 11 указывают на их сопоставимость, особенно при определении количества тощей массы как у детей с ожирением, так и без избытка массы тела. Другие [15, 16] считают, что данные методы не эквивалентны и не взаимозаменяемы, а для детской популяции необходима разработка отдельных нормативов в зависимости от пола, возраста и стадии полового развития.

В 2012 г. Kai-Yu Xiong и соавт. [17] провели БИА у 1548 детей и подростков и впервые определили нормативы количества жировой и тощей массы в китайской популяции в зависимости от возраста и пола. Менее чем через 1 год H. McCarthy и соавт. [18] создали перцентильные кривые для оценки тощей массы, а также относительного и абсолютного значений мышечной массы для европейской популяции, проведя биоимпедансный анализ у 1985 детей и подростков без ожирения и избыточной массы тела. Дальнейшее проведение подобных исследований позволит разработать единые стандарты оценки показателей состава тела методом БИА в зависимости от пола и возраста в педиатрической популяции.

Таким образом, БИА и антропометрические методы могут быть полезны в клинической практике для начальной диагностики ожирения и определения типа распределения жира.

Ультразвуковое исследование

Ультразвуковое исследование (УЗИ) широко распространено в различных областях медицины.

С развитием техники и улучшением разрешающей способности стали предприниматься попытки оценки количества ПЖТ и ВЖТ с помощью УЗИ. Методика определения толщины мезентериального жира состоит в измерении расстояния между передней брюшной стенкой (прямые мышцы живота) и передней стенкой аорты на уровне 5 см ниже мечевидного отростка [19]. Толщина ЖТ, при которой диагностируется ВЖТ, по разным данным, колеблется от 7 до 11 см. Приводятся данные о сопоставимости ультразвуковых оценок ВЖТ и ПЖТ с результатами эталонных методов. Другие авторы [20] сообщают о низкой точности измерений ПЖТ и ВЖТ, не совпадающих с данными КТ или МРТ. Кроме того, к недостаткам УЗИ можно отнести высокую вариабельность результатов при проведении повторных исследований, в особенности разными специалистами.

Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия

Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (ДРА) - метод лучевой диагностики, основанный на регистрации ослабления рентгеновского излучения при прохождении через ткани тела разной плотности. Программный аппарат прибора проводит расчет ослабления рентгеновского излучения и по заданным алгоритмам определяется количество тканей той или иной плотности. ДРА является «золотым стандартом» в оценке минеральной плотности костной ткани и диагностики остеопороза. Однако модуль сканирования всего тела, представленный в современных рентгеновских денситометрах, позволяет оценивать не только минеральную плотность скелета, но и количество жировой и мышечной ткани, а также их регионарное распределение. Исследование проводится в положении лежа на спине, длительность сканирования всего тела колеблется от 10 до 30 мин в зависимости от используемого прибора. Лучевая нагрузка при проведении исследования в 10 раз меньше той, что получает пациент при проведении стандартной рентгенографии легких и составляет 0,02-0,04 мЗв на одно сканирование. Данный метод прост в выполнении, не требует больших временных затрат и специальной подготовки пациента. Кроме того, минимальная доза облучения позволяет использовать ДРА при проведении исследований в динамике. Точность оценки количества жировой ткани сопоставима с таковой КТ и МРТ [21]. Все эти преимущества обусловливают широкое применение ДРА в научных исследованиях, посвященных проблеме ожирения.

В настоящее время имеются противоречивые данные о корреляции показателей ДРА с количеством висцерального жира. A. Hill и соавт. [22] показали, что площадь ВЖТ, оцененная с помощью КТ при анализе отдельных срезов на уровне L4-L5, строго коррелирует с процентным содержанием ЖТ в туловище, определенным с помощью ДРА, однако другие авторы [23] не находят подобных взаимосвязей. Это может быть связано с тем, что при ДРА дифференциация между тканями осуществляется по плотности. ЖТ обладает минимальной плотностью, а костная - максимальной. При оценке региона тела, содержащего преимущественно костную и ЖТ, программное обеспечение усредняет плотность тканей исследуемого региона и относит их к тощей массе, что может влиять на оценку общего количества жировой массы. Ряд работ [24, 25] посвящен регионарной оценке жировой ткани в области на 5-10 см выше подвздошного гребня, так как данная зона традиционно используется для оценки висцерального ожирения методами КТ и МРТ. Однако такие измерения обладают низкой точностью и в настоящее время не могут использоваться как альтернатива КТ и МРТ. Несмотря на определенные недостатки, ДРА является значительно более точным методом оценки ЖТ, чем антропометрия и БИА.

Компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ)

Благодаря высокой разрешающей способности, данные методы позволяет прямо оценивать количество ВЖТ и ПЖТ у взрослых и детей [26]. КТ - метод лучевой диагностики, основанный на расчете коэффициента ослабления интенсивности рентгеновского излучения при прохождении через ткани, выраженного в единицах Хаусфилда. Диапазоном визуализации жировой ткани является область от –190 до –30 единиц Хаусфилда [27]. Одной из проблем при оценке ВЖТ с помощью КТ и МРТ является выбор уровня среза, на котором определяется площадь, занимаемая висцеральной ЖТ. G. Borkan и соавт. [28] предложили определять ВЖТ на уровне пупка, так как данному уровню соответствует максимальное количество ВЖТ. Однако измерение на уровне пупка является крайне неточными из-за вариабельности данного анатомического ориентира в зависимости от степени ожирения. Поэтому было рекомендовано использовать костные ориентиры для определения уровня среза. Таким ориентиром стал уровень межпозвоночного диска L4-L5. Исследования ВЖТ на данном уровне показывают максимальную воспроизводимость и высокую точность измерений. В ряде работ [29, 30] показано, что оценка ВЖТ на 5-6 см выше L4-L5 является более точной при проведении МРТ и КТ в динамике.

Несмотря на большое количество исследований, в настоящее время не существует единых критериев оценки наличия и степени выраженности висцерального ожирения. Ряд авторов [31, 32] указывают, что площадь висцерального жировой массы

Основной проблемой в использовании КТ и МРТ для оценки ЖТ являются двигательные артефакты. Кроме того, проведение КТ связано с лучевой нагрузкой, что ограничивает использование данного метода в детской популяции, в особенности при необходимости длительных динамических наблюдений. Стоимость оборудования и самого исследования, а также подготовка специально обученного персонала также ограничивают возможность применения КТ для оценки ВЖТ в повседневной клинической практике.

МРТ является другим высокотехнологичным методом визуализации интраабдоминальной и эктопической ЖТ как у взрослых, так и у детей. При исследовании ВЖТ используют Т1-взвешенные спин-эхопоследовательности, так как ЖТ в отличие от большинства «нежировых» тканей имеет высокий Т1-взвешенный сигнал и хорошо визуализируется в данном режиме. Количественные оценки ВЖТ методом МРТ сопоставимы с данными КТ [26]. При МРТ, помимо Т1-взвешенных изображений, могут быть использованы и другие импульсные последовательности: 3D градиент-эхо-последовательность и быстрая Диксон-последовательность, которые сокращают время обследования и повышают его информативность. МРТ в значительно большей степени, чем КТ, подвержена возникновению двигательных артефактов, связанных с дыханием и сердечной деятельностью. Минимизировать их количество позволяет фиксация исследуемой части тела пациента, синхронизация томографии с ЭКГ и дыханием и использование быстрой томографии (FISP - fast imaging with steady-state precission) [34].

В настоящее время возможно проведение МРТ с получением отдельных и множественных срезов через определенные анатомические уровни с последующей мультипланарной реконструкцией и определение количества ЖТ. При МРТ-исследовании отдельных срезов проводится сканирование тела на тех же уровнях, что и при КТ. Далее осуществляется реконструкция изображения с помощью программного обеспечения. Врач лучевой диагностики, имеющий опыт оценки ЖТ, вручную производит маркировку ВЖТ и ПЖТ, а затем автоматически проводится расчет площади, занимаемой каждой из них (см. рисунок). Рисунок 1. Рисунок 3. МРТ-исследование интраабдоминальной ЖТ. а - оригинальное МР-изображение (одиночный срез на уровне L4—L5); б - ВЖТ; в - ПЖТ.

Таким образом, квалификация специалиста лучевой диагностики играет важную роль в оценке количества жировой ткани данным методом. Еще одним ограничивающим условием для МРТ являются трудности в применении данных методов у пациентов с морбидным ожирением в связи с лимитом нагрузки на стол томографа (как правило, не более 130 кг) и большой окружностью талии, несовместимой с диаметром тоннеля сканера. МРТ с оценкой множества срезов позволяет оценить объем, занимаемый интраабдоминальной ЖТ. При этом проводится сканирование тела от уровня Th 9-10 до S1. В дальнейшем каждый из срезов оценивается отдельно и полученные данные суммируются, что позволяет вычислить объем ЖТ, а не только ее площадь, как при МРТ-исследовании одного среза. Данный метод требует значительно больше временных затрат, что существенно ограничивает его широкое применение. Кроме того, анализ отдельных МРТ-срезов по точности оценки ВЖТ сопоставим с расчетом по методике множественных МРТ-срезов при одномоментном исследовании. Однако их точность недостаточна для оценки динамики количества ВЖТ при длительном наблюдении в ходе снижения массы тела. Это обстоятельство диктует необходимость создания полностью автоматизированного программного обеспечения для оценки количества и топографии ЖТ с помощью МРТ. Подобные алгоритмы обеспечат снижение временных затрат на проведение МРТ-исследований с оценкой множественных срезов и значительно уменьшат его стоимость, что будет способствовать повышению доступности данной методики.

Заключение

В настоящее время существует множество методов, позволяющих оценить количество и распределение ЖТ в организме.

Антропометрические методы являются наиболее простыми, удобными и дешевыми, а потому широко применяются в клинической практике. Главными их недостатками являются невозможность оценить количество тощей массы и дифференцировать ВЖТ и ПЖТ. ОТ может использоваться для косвенной оценки ВЖТ у взрослых, однако информативность данного метода в педиатрической практике остается спорной.

БИА позволяет оценить не только количество тощей и жировой массы, но и их регионарное распределение. Доступность и простота метода позволяют использовать его для динамического наблюдения за пациентами с ожирением и оценки эффективности проводимых лечебных мероприятий.

К главным недостаткам метода можно отнести низкую воспроизводимость результатов и невозможность оценить количество ВЖТ.

УЗИ позволяет непосредственно визуализировать ВЖТ, однако нет убедительных данных о сопоставимости результатов УЗИ с данными эталонных методов. Кроме того, УЗИ не позволяет оценить общее количество жировой и тощей массы в организме. Рентгеновская денситометрия в режиме Total Body является «золотым стандартом» оценки количества жировой и тощей массы тела и используется в большинстве клинических исследований, посвященных проблемам ожирения. Сопоставимость количественных оценок ВЖТ данным методом с результатами эталонных методов (МРТ и КТ) в настоящее время не изучена.

МРТ и КТ являются эталонными методами оценки количества ВЖТ и ПЖТ. Однако высокая стоимость, а также лучевая нагрузка при КТ ограничивают их применение рамками научных исследований. МРТ является более перспективным методом для оценки висцерального ожирения в клинической практике, особенно у детей.

Толщина и соотношение трех этих слоев крайне разнообразны, существенно различаются в различных участках тела и в значительной степени определяют контуры человеческой фигуры.

Расположение и архитектоника жировых отложений зависят от многих факторов (наследственность, пол, возраст, средняя интенсивность обмена веществ и др.) и характеризуются следующими основными закономерностями.

Подкожный слой жировой клетчатки существует во всех анатомических зонах и определяет прежде всего плавность очертаний человеческого тела. Его толщина в значительной степени определяется индивидуальным соотношением энергопоступления и энергозатрат и в абсолютном большинстве случаев относительно легко снижается путем физических упражнений и(или) снижения общей энергетической ценности пищевого рациона.
Глубокий субфасциальный жировой слой выражен лишь в некоторых анатомических зонах (живот, бедра, субментальная область) и определяет индивидуальные различия контуров фигуры, а также объем и контуры различных областей человеческого тела. Жировые отложеметаболизм, а их локализация и объем в большей степени закреплены генетически и относительно мало изменяются при похудании человека.
Избыточные жировые отложения по мужскому типу характеризуются: относительно равномерным увеличением толщины подкожного жирового слоя конечностей и грудной клетки, более значительным возрастанием объема живота преимущественно за счет висцеральных жировых отложений при относительно небольшой толщине поверхностного и глубокого слоев передней брюшной стенки, частым наличием жировых «ловушек» в области фланков и в субментальной зоне
Избыточные жировые отложения по женскому типу характеризуются локальным увеличением объема преимущественно глубокого слоя жировой ткани в области бедер, внутренней поверхности колена, живота и - более редко - на лице, руках и голени

Выделяют следующие основные формы жировых отложений:

Локальная форма ожирения

никак не реагирует на физические упражнения и диеты, намного чаще встречается у женщин, имеет довольно четкие контуры и характерное «представительство»: наружные и внутренние поверхности верхней трети бедер, внутренняя поверхность коленей, боковые области живота, область передней брюшной стенки, подбородочная область. Именно эта форма ожирения является главным показанием для проведения липосакции с благоприятным в эстетическом отношении итогом.

Генералuзованная форма ожирения

является результатом нарушения обмена, обусловленного генетическими, конституциональными факторами или неправильным режимом питания и физических нагрузок. При генерализованной форме происходит гипертрофия адипоцитов всех слоев. Подобные нарушения практически бесполезно решать только с помощью липосакции, а следует лечить консервативными методами, комплексно, с привлечением терапевтов, эндокринологов и диетологов.

Жировая ткань состоит из жировых клеток, организованных в дольки, отделяемые друг от друга соединительнотканными перемычкам, в которых находятся сосуды. Каждая долька имеет свое кровоснабжение. При этом внутри каждой дольки находятся сотни жировых клеток

Количество жировых клеток увеличивается в детском и подростковом возрасте. У взрослого человека количество этих клеток остается постоянным и накопление жира происходит путем накопления внутри уже имеющихся клеток, а не за счет образования новых.

Всю жировую ткань в человеческом организме можно обозначить как особую форму ретикулярной соединительной ткани. Жир находится в цитоплазме жировых клеток, которые окружены ретикулярными волокнами. Жировая ткань в организме выполняет две основные функции: строительную и аккумулирующую. «Строительный» жир служит для сохранения положения внутренних органов (почки), как выстилающий материал (щеки, ягодицы) и для замещения тканей (тимус, костный мозг). Его запасы мобилизуются только в случае продолжительного голодания. Аккумулирующий жир необходим для накопления энергии в форме триглицеридов и для термоизоляции. Он находится в основном под кожей и в брюшной полости.

Всю жировую массу принято делить на три слоя, которые отличаются друг от друга не только локализацией, но и особенностями метаболизма.

От этого слоя за висит гармония очертаний и пропорций фигуры. Он расположен на всех без исключения участках тела, значительно варьируя по плотности и толщине. И менно этот слой может быть скорректирован с помощью всех видов липосакции.

2-й слой - глубокий, расположен под мышечной фасцией. Главной особенностью этого слоя является то, что при общем похудании он практически не подвержен уменьшению и не поддается
удалению липосакцией.

З-й слой - внутренний (висцеральный), расположен внутри брюшной полости. Внутренний слой также не может быть удален при липосакции. Выраженная гипертрофия этого пласта жира больше характерна для мужчин, что проявляется в виде больших, выпуклых и упругих животов (так называемый пивной живот) .

Жировая ткань состоит из жировых клеток, орган изованных в дольки, отделяемые друг от друга соединительнотканными перемычками, в которых находятся сосуды. Каждая долька имеет свое кровоснабжение. При этом внутри каждой дольки находятся сотни жировых клеток. Количество жировых клеток увеличивается в детском и подростковом возрасте.

Анатомия и физиология кожи

Кожа – наш самый большой орган, составляющий 15% от общей массы тела. Она выполняет множество функций, прежде всего защищает организм от воздействия внешних факторов физической, химической и биологической природы, от потери воды, участвует в терморегуляции. Последние научные данные подтверждают, что кожа не только обладает собственной иммунной системой, но и сама является периферическим иммунном органом.

Структура кожи

Кожа состоит из 3 слоев: эпидермиса, дермы и подкожной жировой клетчатки (ПЖК) (рис. 1). Эпидермис – самый тонкий из них, представляет собой многослойный ороговевающий эпителий. Дерма – средний слой кожи. Главным образом состоит из фибрилл структурного белка коллагена. ПЖК содержит жировые клетки – адипоциты. Толщина этих слоев может значительно варьировать в зависимости от анатомического места расположения.

Рис.1. Структура кожи

Эпидермис

Рис. 2. Эпидермис

Эпидермис – постоянно слущивающийся эпителиальный слой кожи, в котором представлены в основном из 2 типа клеток – кератиноциты и дендритные клетки. В небольшом количестве в эпидермисе присутствуют меланоциты, клетки Лангерганса, клетки Меркеля, внутриэпидермальные Т-лимфоциты. Структурно эпидермис разделяется на 5 слоев: базальный, шиповатый, зернистый, блестящий и роговой , различающиеся положением и степенью дифференцировки кератиноцитов, основной клеточной популяции эпидермиса (рис. 2).

Кератинизация. По мере дифференцировки кератиноцитов и продвижения от базального слоя до рогового происходит их кератинизация (ороговевание) – процесс, начинающийся с фазы синтеза кератина кератиноцитами и заканчивающийся их клеточной деградацией. Кератин служит строительным блоком для промежуточных филаментов. Пучки из этих филаментов, достигая цитоплазматический мембраны, формируют десмосомы, необходимые для образования прочных контактов между соседними клетками. Далее, по мере процесса эпителиальной дифференцировки, клетки эпидермиса вступают в фазу деградации. Ядра и цитоплазматические органеллы разрушаются и исчезают, обмен веществ прекращается, и наступаетапоптозклетки, когда она полностью кератинизируется (превращается в роговую чешуйку).

Базальный слой эпидермиса состоит из одного ряда митотически активных кератиноцитов, которые делятся в среднем каждые 24 часа и дают начало новым клеткам новым клеткам вышележащих эпидермальных слоев. Они активируются только в особых случаях, например при возникновении раны. Далее новая клетка, кератиноцит, выталкивается в шиповатый слой, в котором она проводит до 2 недель, постепенно приближаясь к гранулярному слою. Движение клетки до рогового слоя занимает еще 14 дней. Таким образом, время жизни кератиноцита составляет около 28 дней.

Надо заметить, что не все клетки базального слоя делятся с такой скоростью, как кератиноциты. Эпидермальные стволовые клетки в нормальных условиях образуют долгоживущую популяцию с медленным циклом пролиферации.

Шиповатый слой эпидермиса состоит из 5-10 слоев кератиноцитов, различающихся формой, структурой и внутриклеточным содержимым, что определяется положением клетки. Так, ближе к базальному слою, клетки имеют полиэдрическую форму и круглое ядро, но по мере приближения клеток к гранулярному слою они становятся крупнее, приобретают более плоскую форму, в них появляются ламеллярные гранулы, в избытке содержащие различные гидролитические ферменты. Клетки интенсивно синтезируют кератиновые нити, которые, собираясь в промежуточные филаменты, остаются не связанными со стороны ядра, но участвуют в образовании множественных десмосом со стороны мембраны, формируя связи с соседними клетками. Присутствие большого количества десмосом придает этому слою колючий вид, за что он и получил название «шиповатый».

Зернистый слой эпидермиса составляют еще живые кератиноциты, отличающиеся своей уплощенной формой и большим количеством кератогиалиновых гранул. Последние отвечают за синтез и модификацию белков, участвующих в кератинизации. Гранулярный слой является самым кератогенным слоем эпидермиса. Кроме кератогиалиновых гранул кератиноциты этого слоя содержат в большом количестве лизосомальные гранулы. Их ферменты расщепляют клеточные органеллы в процессе перехода кератиноцита в фазу терминальной дифференцировки и последующего апоптоза. Толщина гранулярного слоя может варьировать, ее величина, пропорциональная толщине вышележащего рогового слоя, максимальна в коже ладоней и подошв стоп.

Блестящий слой эпидермиса (назван так за особый блеск при просмотре препаратов кожи на световом микроскопе) тонкий, состоит из плоских кератиноцитов, в которых полностью разрушены ядра и органеллы. Клетки наполнены элейдином – промежуточной формой кератина. Хорошо развит лишь на некоторых участках тела – на ладонях и подошвах.

Роговой слой эпидермиса представлен корнеоцитами (мертвыми, терминально-дифференцированными кератиноцитами) с высоким содержанием белка. Клетки окружены водонепроницаемым липидным матриксом, компоненты которого содержат соединения, необходимые для отшелушивания рогового слоя (рис. 3). Физические и биохимические свойства клеток в роговом слое различаются в зависимости от положения клетки внутри слоя, направляя процесс отшелушивания наружу. Например, клетки в средних слоях рогового слоя обладают более сильными водосвязывающими свойствами за счет высокой концентрации свободных аминокислот в их цитоплазме.

Рис. 3. Схематичное изображение рогового слоя с нижележащим зернистым слоем эпидермиса.

Регуляция пролиферации и дифференцировки кератиноцитов эпидермиса . Являясь непрерывно обновляющейся тканью, эпидермис содержит относительно постоянное число клеток и регулирует все взаимодействия и контакты между ними: адгезию между кератиноцитами, взаимодействие между кератиноцитами и мигрирующими клетками, адгезию с базальной мембраной и подлежащей дермой, процесс терминальной дифференцировки в корнеоциты. Основной механизм регуляции гомеостаза в эпидермисе поддерживается рядом сигнальных молекул – гормонами, факторами роста и цитокинами. Кроме этого, эпидермальный морфогенез и дифференцировка частично регулируются подлежащей дермой, которая играет критическую роль в поддержании постнатальной структуры и функции кожи.

Дерма

Дерма представляет собой сложноорганизованную рыхлую соединительную ткань, состоящую из отдельных волокон, клеток, сети сосудов и нервных окончаний, а также эпидермальных выростов, окружающих волосяные фолликулы и сальные железы. Клеточные элементы дермы представлены фибробластами, макрофагами и тучными клетками. Лимфоциты, лейкоциты и другие клетки способны мигрировать в дерму в ответ на различные стимулы.

Дерма, составляя основной объем кожи, выполняет преимущественно трофическую и опорную функции, обеспечивая коже такие механические свойства, как пластичность, эластичность и прочность, необходимые ей для защиты внутренних органов тела от механических повреждений. Также дерма удерживает воду, участвует в терморегуляции и содержит механорецепторы. И, наконец, ее взаимодействие с эпидермисом поддерживает нормальное функционирование этих слоев кожи.

В дерме нет такого направленного и структурированного процесса клеточной дифференцировки, как в эпидермисе, тем не менее в ней также прослеживается четкая структурная организация элементов в зависимости от глубины их залегания. И клетки, и внеклеточный матрикс дермы также подвергаются постоянному обновлению и ремоделированию.

Внеклеточный матрикс (ВКМ) дермы , или межклеточное вещество, в состав которого входят различные белки (главным образом коллаген, эластин), гликозаминогликаны, самым известным из которых является гиалуроновая кислота, и протеогликаны (фибронектин, ламинин, декорин, версикан, фибриллин). Все эти вещества секретируются фибробластами дермы. ВКМ представляет собой не беспорядочное скопление всех компонентов, а сложноорганизованную сеть, состав и архитектоника которой определяют такие биомеханические свойства кожи, как жесткость, растяжимость и упругость. К белкам ВКМ прикрепляются кератиноциты эпидермиса, которые тесно состыкованы друг с другом. Именно они и формируют плотный защитный слой кожи. Структура ВКМ также способна оказывать регулирующее влияние на погруженные в него клетки. Регуляция может быть как прямой, так и косвенной. В первом случае белки и гликозаминогликаны ВКМ непосредственно взаимодействуют с рецепторами клеток и инициируют в них специфические пути передачи сигнала. Косвенная регуляция осуществляется посредством действия цитокинов и ростовых факторов, удерживаемых в ячейках сети ВКМ и высвобождаемых в определенный момент для взаимодействия с рецепторами клеток. Структурная сеть ВКМ подвергается ремоделированию ферментами из семейства матриксных металлопротеиназ (ММР). В частности, ММР-1 и ММР-13 инициируют деградацию коллагенов I и III типов. Плотность сети ВКМ дермы неравномерна – в папиллярном слое она более рыхлая, в ретикулярном - значительно плотнее как за счет более близкого расположения волокон структурных белков, так и за счет увеличения диаметра этих волокон.

Коллаген – один из главных компонентов ВКМ дермы. Синтезируется фибробластами. Процесс его биосинтеза сложный и многоступенчатый, в результате которого фибробласт секретирует в экстрацеллюлярное пространство проколлаген, состоящий из трех полипептидных α-цепей, свернутых в одну тройную спираль. Затем мономеры проколлагена ферментивным путем собираются в протяженные фибриллярные структуры различного типа. Всего в коже не менее 15 типов коллагена, в дерме больше всего I, III и V типов этого белка: 88, 10 и 2% соответственно. Коллаген IV типа локализуется в зоне базальной мембраны, а коллаген VII типа, секретируемый кератиноцитами, играет роль адаптерного белка для закрепления фибрилл ВКМ на базальной мембране (рис. 4). Волокна структурных коллагенов I, III и V типов служат каркасом, к которому присоединяются другие белки ВКМ, в частности коллагены XII и XIV типов. Считается, что эти минорные коллагены, а также небольшие протеогликаны (декорин, фибромодулин и люмикан) регулируют формирование структурных коллагеновых волокон, их диаметр и плотность образуемой сети. Взаимодействие олигомерных и полимерных комплексов коллагена с другими белками, полисахаридами ВКМ, разнообразными факторами роста и цитокинами приводит к образованию особой сети, обладающей определенной биологической активностью, стабильностью и биофизическими характеристиками, важными для нормального функционирования кожи. В папиллярном слое дермы волокна коллагена располагаются рыхло и более свободно, тогда как ее ретикулярный слой содержит более крупные тяжи коллагеновых волокон.

Рис. 4. Схематичное представление слоев кожи и распределения коллагенов разных типов.

Коллаген постоянно обновляется, деградируя под действием протеолитических ферментов коллагеназ и замещаясь вновь синтезированными волокнами. Этот белок составляет 70% сухого веса кожи. Именно коллагеновые волокна «держат удар» при механическом воздействии на нее.

Эластин формирует еще одну сеть волокон в дерме, наделяя кожу такими качествами, как упругость и эластичность. По сравнению с коллагеном эластиновые волокна менее жесткие, они скручиваются вокруг коллагеновых волокон. Именно с эластиновыми волокнами связываются такие белки, как фибулины и фибриллины, с которыми, в свою очередь, связывается латентный TGF-β-связывающий белок (LTBP). Диссоциация этого комплекса приводит к высвобождению и к активации TGF-β, самого мощного из всех факторов роста. Он контролирует экспрессию, отложение и распределение коллагенов и других матриксных белков кожи. Таким образом, интактная сеть из волокон эластина служит депо для TGF-β.

Гиалуроновая кислота (ГК) представляет собой линейный полисахарид, состоящий из повторяющихся димеров D-глюкуроновой кислоты и N-ацетилглюкозамина. Количество димеров в полимере варьирует, что приводит к образованию молекул ГК разного молекулярного веса и длины - 1х10 5 -10 7 Да (2-25 мкм), оказывающих, соответственно, различный биологический эффект.

ГК - высокогидрофильное вещество, влияющее на движение и распределение воды в матриксе дермы. Благодаря этому ее свойству наша кожа в норме и в молодости обладает высоким тургором и сопротивляемостью механическому давлению.

ГК с легкостью образует вторичные водородные связи и внутри одной молекулы, и между соседними молекулами. В первом случае они обеспечивают формирование относительно жестких спиральных структур. Во втором – происходит ассоциация с другими молекулами ГК и неспецифическое взаимодействие с клеточными мембранами, что приводит к образованию сети из полимеров полисахаридов с включенными в нее фибробластами. На длинную молекулу ГК, как на нить, «усаживаются» более короткие молекулы протеогликанов (версикана, люмикана, декорина и др.), формируя агрегаты огромных размеров. Протяженные во всех направлениях, они создают каркас, внося вклад в стабилизацию белковой сети ВКМ и фиксируя фибробласты в определенном окружении матрикса. В совокупности все эти свойства ГК наделяют матрикс определенными химическими характеристиками – вязкостью, плотностью «ячеек» и стабильностью. Однако сеть ВКМ является динамической структурой, зависящей от состояния организма. Например, в условиях воспаления агрегаты ГК с протеогликанами диссоциируют, а образование новых агрегатов между вновь синтезированными молекулами ГК (обновляющимися каждые 3 дня) и протеогликанами блокируется. Это приводит к изменению пространственной структуры матрикса: увеличивается размер его ячеек, меняется распределение всех волокон, структура становится более рыхлой, клетки меняют свою форму и функциональную активность. Все это сказывается на состоянии кожи, приводя к снижению ее тонуса.

Помимо регуляции водного баланса и стабилизации ВКМ, ГК выполняет важную регуляторную роль в поддержании эпидермального и дермального гомеостаза. ГК активно регулирует динамические процессы в эпидермисе, включая пролиферацию и дифференцировку кератиноцитов, окислительный стресс и воспалительный ответ, поддержание эпидермального барьера и заживление раны. В дерме ГК также регулирует активность фибробластов и синтез коллагена. Ремоделируя матрикс, ГК управляет функционированием клеток в матриксе, влияя на их доступность для различных факторов роста и изменяя их функциональную активности. От действия ГК зависит миграция клеток и иммунный ответ в ткани. Таким образом, изменения в распределении, организации, молекулярном весе и метаболизме ГК имеют значимые физиологические последствия.

Фибробласты представляют собой основной тип клеточных элементов дермы. Именно эти клетки отвечают за продукцию ГК, коллагена, эластина, фибронектина и многих других белков межклеточного матрикса, необходимых для формирования соединительной ткани. Фибробласты в различных слоях дермы различаются и морфологически, и функционально. От глубины их залегания в дерме зависит не только количество синтезируемого ими коллагена, но и соотношение типов этого коллагена, например I и III типов, а также синтез коллагеназы: фибробласты более глубоких слоев дермы производят меньшее ее количество. Вообще, фибробласты – очень пластичные клетки, способные менять свои функции и физиологический ответ и даже дифференцироваться в другой тип клеток в зависимости от полученного стимула. В роли последнего могут выступать и сигнальные молекулы, синтезированные соседними клетками, и перестройка окружающего ВКМ.

Подкожно-жировая клетчатка

Подкожно-жировая клетчатка , или гиподерма, - самый нижний слой кожи, располагается под дермой. Состоит из жировых долек, разделенных между собой соединительнотканными септами, содержащими коллаген и пронизанными крупными сосудами. Главными клетками жировых долек являются адипоциты, количество которых варьирует в различных областях тела. В настоящее время ПЖК рассматривают не только как энергетическое депо, но и как эндокринный орган, адипоциты которого участвуют в выработке ряда гормонов (лептина, адипонектина, резистина), цитокинов и медиаторов, оказывающих влияние на метаболизм, чувствительность к инсулину, функциональную активность репродуктивной и иммунной систем.

Кожа состоит из трех слоев: эпидермиса, дермы (собственно кожи) и гиподермы (подкожной клетчатки).
Эпидермис – самый верхний, наружный слой кожи - состоит из клеток многослойного плоского ороговевающего эпителия, которые по мере дифференцировки продвигаются от базальной мембраны по направлению к поверхности кожи. Эпидермис, в свою очередь, состоит из 5 слоев: базального, шиповатого, зернистого, блестящего и рогового.
Основа эпидермиса – самый нижний, внутренний базальный слой (stratum basale, germinativum), состоит из 1 ряда мелких клеток цилиндрической формы - базальных кератиноцитов. Непосредственно над базальным слоем кератиноциты увеличиваются в размере и формируют шиповатый слой (stratum spinosum), состоящий из 3—6 (до 15) рядов шиповатых кератиноцитов, постепенно уплощающихся к поверхности кожи. Из-за высокой митотической активности (частого деления клеток) базальный и шиповатый слои называют ростковым слоем Мальпиги, за счет него происходят формирование и регенерация эпидермиса.
Зернистый слой (stratum granulosum) состоит из 2—3 рядов клеток, имеющих вблизи шиповатого слоя цилиндрическую или кубическую форму, а ближе к поверхности кожи – ромбовидную.
Блестящий слой (stratum lucidum) выражен в участках наиболее развитого эпидермиса, т. е. на ладонях и подошвах, где состоит из 3—4 рядов вытянутых по форме слабо контурированных клеток.
Роговой слой (stratum corneum) образован полностью ороговевшими безъядерными клетками – корнеоцитами (роговыми пластинками), которые содержат нерастворимый белок - кератин. Наиболее развит роговой слой там, где кожа подвергается наибольшему механическому воздействию (ладони, подошвы).
Кроме вышеперечисленных клеток в эпидермисе также обнаруживаются меланоциты (клетки, вырабатывающие основной пигмент кожи), а также клетки иммунной системы кожи: клетки Лангерганса (эпидермальные макрофаги) и клетки Гринстейна (тканевые макрофаги).
Эпидермис отделен от дермы базальной мембраной, которая является эластической опорой, прочно связывающей эпителий с дермой и препятствующей прорастанию клеток эпидермиса в дерму.

Дерма – соединительнотканная часть кожи – является опорой для придатков кожи (волос, ногтей, потовых и сальных желез), сосудов и нервов. Она состоит из двух слоев: сосочкового и сетчатого.
Тонкий верхний сосочковый слой (stratum papillare) состоит из бесструктурного вещества и тонких соединительнотканных (коллагеновых, эластических и ретикулярных) волокон и образует сосочки, залегающие между эпителиальными гребнями шиповатых клеток. Более толстый сетчатый слой (stratum reticulare) распространяется от основания сосочкового слоя до подкожной жировой клетчатки; основу его составляют пучки толстых коллагеновых волокон, расположенные параллельно поверхности кожи. В дерме располагается поверхностная сосудистая сеть, и две сети лимфатических сосудов - поверхностная и глубокая. В дерме же сосредоточена основная часть нервного аппарата кожи: два нервных сплетения - глубокое и поверхностное и множественные кожные рецепторы (свободные и инкапсулированные: колбы Краузе,тельца Фатера—Пачини, тельца Мейснера, диски Меркеля). В некоторых участках сосочкового слоя дермы располагаются мышечные волокна, связанные с волосяными луковицами - мышцы, поднимающие волос.
Гиподерма – подкожная жировая клетчатка - состоит из сети коллагеновых, эластических и ретикулярных волокон, между которыми располагаются дольки жировой ткани – скопления крупных жировых клеток-липоцитов. Толщина гиподермы варьирует от 2 мм (на черепе) до 10 см и более (на ягодицах). Гиподерма толще на дорсальных и разгибательных, тоньше на вентральных и сгибательных поверхностях конечностей. Местами (на веках, под ногтевыми пластинками, на крайней плоти, малых половых губах и мошонке) она отсутствует. В подкожной жировой клетчатке залегают крупные сосуды и нервные стволы.

Придатки кожи

К придаткам кожи относят волосы, ногти, сальные и потовые железы.
Волосы. В каждом волосе (pilus) различают две части: стержень и корень. Стержень – часть волоса, выступающая над поверхностью кожи. Корень волоса заложен в дерме и иногда доходит до подкожной жировой клетчатки. Корень волоса погружен в дермальное влагалище (соединительнотканную сумку) и формирует вместе с ним волосяной фолликул. Волосяной фолликул имеет цилиндрическую форму и открывается на поверхности кожи своеобразным расширением – воронкой, в которую погружается стержень волоса. На границе верхней и средней трети фолликула в него открывается выводной проток сальной железы. Самая глубокая расширенная часть корня волоса называется волосяной луковицей; нижняя часть луковицы – матрикс – состоит из клеток, отличающихся очень высокой митотической активностью и обеспечивающих рост волоса.

Читайте также: