Клетка кожи: Что нужно знать о коже?

Содержание

Клетки кожи. Красота изнутри / Всё о нашей коже Teana Labs

Кожа состоит из миллионов маленьких клеток. Изо дня в день они выполняют определенные задачи, определяя то, как мы выглядим. В зависимости от типа клеток кожи сценарий их жизни отличается, но всех объединяет одно – слаженная работа и помощь друг другу на благо защиты и здоровья всего организма. Рассмотрим функции клеток кожи человека.


Один за всех и все за одного!

  • Крепкая семья всегда начинается с самого сильного – знакомьтесь, папа Кератиноцит. На его плечах лежит большая ответственность, ведь клетки кератиноциты занимают свыше 80% площади всей кожи и большую часть кожи лица.

Кератиноциты участвуют в ороговении эпидермиса, который защищает нас от всех невзгод. К тому же они синтезируют собственные белки, способные противостоять разным повреждениям. Один из главных продуктов – это гидролипидная мантия, которую составляют жировые клетки кожи, защищающие ее от пересушивания и повреждений.

Чтобы не навредить остальным слоям клеток кожи, важно обеспечивать папе качественное питание и увлажнение.

Любовь и взаимопомощь в клеточной семье

  • Рядом с папой Кератиноцитом всегда не менее заботливая мама Меланоцит. Они всегда идут рука об руку, защищая младших деток-клеток.

Меланоциты – это пигментные клетки, расположенные в базальном слое эпидермиса. Они расположены близко к кератиноцитам, находясь прямо между ними. Сами клетки содержат пигмент благодаря меланосомам — там происходит синтез пигмента меланина, который придает уникальную окраску нашим волосам и коже.

Задача у Меланоцитов чрезвычайно важная — они защищают клетки дермы кожи от вредного влияния ультрафиолета. 

«Загар не только для красоты. Так я защищаю наших дерма-деток, которые лежат в нижних слоях эпидермиса!» — отвечает мама Меланоцит, становясь все сильнее, когда воздействие УФ возрастает. Чем больше солнца, тем шоколаднее загар.

Лучший помощник пигментных клеток – это защита рогового слоя, а худший враг – чрезмерное образование перекиси водорода в клетках. Именно из-за избыточного образования перекиси водорода в клетках волос теряет свой привычный цвет и в итоге становится светлым или седым.

  • У папы Кератиноцита и мамы Меланоцита есть любимая дочка. Она самая нежная и чувствительная во всей кожной семье. А зовут ее – клетка Меркеля.

Клетки Меркеля расположились на наиболее чувствительных областях кожи – губах, кончиках пальцев, носа и т.п. Под них чутким контролем происходят наши реакции на прикосновения, температурные колебания, давление и т.п. А еще они могут контролировать регенерацию эпидермиса и регулировать тонус кровеносных сосудов. Особые гранулы с биологически-активными веществами (нейромедиаторами, гормоноподобными веществами) преобразуют прикосновения в удовольствие — например, при поцелуе.

  • А теперь знакомимся с братьями. Клетки Лангерганса всегда на подхвате у папы Кератиноцита. Это внутридермальные макрофаги, захватывающие болезнетворные бактерии в тот момент, когда им как-то удалось проскочить через Кератиноциты.

Клетки Лангерганса – настоящие охранники иммунитета. Днем и ночью они защищают семью от болезнетворных вирусов и бактерий. Если клетками Лангерганса обнаружен патоген, они его поглощают и “выплевывают” на свою наружную мембрану его фрагменты.

  • Кузены не остаются в стороне. Т-лимфоциты тоже отвечают за иммунитет и помогают страшим клеткам Лангерганса. Они постоянно мигрируют из дермы в лимфатические узлы и мониторят здоровье кожи.

Т-лимфоциты распределяются по обязанностям: кто-то уничтожает чужеродных агентов, кто-то активирует иммунный ответ, кто-то избавляется от собственных поврежденных клеток в организме. Яркий пример последних – опухолевые образования, которые атакуются собственными Т-лимфоцитами.

Родственников у перечисленных клеток еще очень много, о них мы расскажем в дальнейших материалах.  А пока запомним, что клетки эпидермиса кожи нашего организма неустанно работают не только ради привлекательного отражения в зеркале, но главным образом на благо здоровья всего организма. Ведь кожа – первая точка контакта с окружающим миром. Поэтому так важны функции, выполняемые клетками эпидермиса кожи, а также дермальными клетками. Заботьтесь о каждой клеточке своей кожи и всегда оставайтесь красивыми!

Меланома кожи – симптомы, признаки

Меланома кожи – сложное онкологическое заболевание, обусловленное воспалительными процессами в клетках кожи. Кожа – самый большой орган, который в основном выполняет покровительную и защитную функцию. Защищая от воздействия внешних факторов, а самое главное ультрафиолета, кожа обязана вырабатывать достаточный уровень меланина, но при определенной мутации возникает риск возникновения такого недуга, как рак кожи.

Наиболее часто меланома кожи проявляется симптомами, которые легко диагностировать. Темный и неоднородный цвет пигментных пятен, легко травмируемая кожа, язвы и корочки, постоянный зуд – все это признаки онкологии.

Опасность проявления такого заболевания, как меланома кожи в том, что она способна даже на ранних этапах развития метастазировать в лимфу и другие органы.

Меланома кожи – причины, факторы риска

Причины возникновения злокачественного опухолевого процесса кожных покровов является активное размножение атипичных клеток. Под воздействием некоторых факторов в меланоцитах (пигментные пятна в базальном слое кожи), которые должны вырабатывать и насыщать рядом находящиеся клетки меланином, происходит мутация и снижается защитная функция от неблагоприятных воздействий внешней среды.

К факторам риска относится:

  • светлая кожа;
  • обильное наличие веснушек;
  • рыжий цвет волос;
  • большое количество родинок;
  • ожоги 3-4 степени;
  • травмы кожи, в особенности родинок;
  • меланома кожи в анамнезе у ближайших кровных родственников.

Рак кожи может возникнуть на нетронутых участках, но в основном, появление недуга «меланома кожи» основано на атипичном развитии в пигментных пятнах и родинках.

Родинки, они же невусы, представляют собой скопление меланоцитов. Изначально, родинки и пятна имеют доброкачественный характер, но воздействие некоторых факторов превращают их в онкологию. Наличие невусов в большом количестве характерно для людей с белым цветом кожи. Первые появления родинок возникают у детей, затем у молодых людей и самый активный пик происходит у людей старшего и пожилого возраста.

Кожа состоит из трех слоев:

Меланома кожи – виды

Различают четыре вида меланомы кожи:

  1. Поверхностно распространяющаяся

    Нарастание рака кожи происходит горизонтально, большими участками, имея при этом цвет от светло-коричневого до черного;

  2. Узловая

    Меланома кожи распространяется быстро, проявляется в виде темно-синей бляшки на участках чистой кожи или на местах родинок;

  3. Лентиго

    Плоские светло-коричневые пятна обширно развивающиеся на поверхности кожи. Меланома кожи чаще всего проявляется у людей пенсионного возраста;

  4. Аркальная

    Темные пятна с неровными краями, проявляющиеся на ступнях и ладонях.

Стадии развития меланомы кожи

Развитие опухолевого процесса и появление такого недуга, как рак кожи, возможно в зависимости от нескольких факторов. В основном, к ним относится: воздействие ультрафиолетовых лучей, травмы невусов, наследственность.

Заболевание может изначально иметь доброкачественный характер, лечение в данный период имеет высокую эффективность.

Далее начинается нулевая стадия, в этот период в организме уже присутствуют пораженные раковые клетки, которые только начинают развитие.

1 стадия – развитие опухоли минимально;

2 стадия – меланома кожи проникает в слои;

3 стадия – рак кожи попадает в лимфатическую систему;

4 стадия – метастазирование в другие органы.

Диагностика меланомы

Ранняя самодиагностика рака и внимательное отношение к изменениям на коже поможет подобрать правильное и эффективное лечение злокачественного заболевания.

Меланома кожи проявляется такими симптомами и признаками, как изменение формы, вида, размера родинки в короткий срок до двух месяцев.

Для правильного анализа симптомов и признаков злокачественного заболевания существует специальная система «АККОРД». В нее входит список возможных мутаций, который поможет определить изменения на кожных покровах, предположить диагноз «меланома кожи» и обратиться к специалисту.

  1. Асимметрия – если провести вдоль родинки прямую линию, то ее обе стороны будут неправильными;
  2. Край – родинка имеет неправильные зазубренные края;
  3. Кровоточивость в месте пигментации или родинки;
  4. Окрас – изменения в родинке, появление темных пятен;
  5. Размер – увеличение размера родинки в короткий срок;
  6. Динамика – появление корочек на родинке, язв и т.п.

Проявление таких симптомов в единичном или нескольких признаках говорит о наличие изменений и срочной консультации специалиста.

Меланома кожи хорошо поддается лечению на ранних стадиях, но при запущенном течении эффективность лечения значительно снижается.

Также важным симптомом заболевания является воспаление лимфоузлов.

Лечение меланомы кожи

Лечение онкологического заболевания кожи устанавливается врачом, исходя из стадии развития болезни, проявлению симптомов и сопутствующих заболеваний пациента. Меланома кожи требует комплексного лечения, в который входит лучевая терапия и химиотерапия.

Меланома кожи проявляется локализованными участками поражения кожных покровов, на которые и применяется метод лучевой терапии. При таком воздействии снижается рост и развитие раковых клеток.

При определении заболевания на ранних стадиях возможно проведение биопсии сторожевых лимфатических узлов. Такие узлы находятся рядом с местом поражения и отвечают за контроль иммунитета. Такой метод позволяет точно определить стадию заболевания, подобрать правильное лечение, выявить отдаленные метастазы на ранних этапах и исключить возможный рецидив рака кожи.

Для лечения мелких и отдаленных метастазов назначается лекарственная терапия.

Меланома кожи отчетлива в признаках и симптомах, поэтому очень важно вовремя обратиться к специалисту и подобрать правильное лечение. В большинстве случае возможность полного выздоровления очень высока.

Подготовка к посещению врача онкодерматолога

Конкретизируйте то, что Вас беспокоит. Можно составить список симптомов, которые Вас заставили обратиться для консультации.

Будьте готовы ответить на такие вопросы врача:

Реабилитация и профилактика

Посещение врача после удаления невуса или части кожного покрова необходимо ежемесячно. При изменениях в области лечения важно обратиться к врачу и подобрать или изменить программу лечения. Меланома кожи удаляется с покровов почти во всех случаях, но риск рецидива рака все равно возможен.

Важная часть профилактики заключается в сокращении рисков. Светлокожим людям меньше находиться на солнце и не посещать солярий. Меланома кожи коварное заболевание, к которому необходимо уделять максимальное внимание и производить самодиагностику.

Филиалы и отделения, где лечат меланому кожи

МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

Т-регуляторные клетки предотвратили фиброз кожи мышей

Kalekar et al. / Science Immunology, 2019

Чрезмерная активность фибробластов в тканях может приводить к фиброзу. Международная группа исследователей показала, что Т-регуляторные клетки кожи подавляют этот процесс у мышей. Оказалось, что Tregs экспрессируют нехарактерный для них транскрипционный фактор Gata3, который обуславливает их противофиброзную активность. Статья опубликована в Science Immunology.

Ткань после повреждения восстанавливают фибробласты, которые синтезируют внеклеточный матрикс. Иногда чрезмерная их активность может привести к замещению нормальной ткани соединительной, то есть — к фиброзу. Этот процесс нарушает работу ткани и органа и характерен для системной склеродермии, идиопатического легочного фиброза и терминальной стадии заболеваний печени. Известно, что некоторые цитокины (IL-13 и IL-4), выделяемые иммунными клетками, стимулируют активность фибробластов.

Т-регуляторные клетки (Tregs) контролируют активность Т-эффекторных лимфоцитов, таким образом отвечая за силу и продолжительность иммунного ответа. Их отличительная особенность — экспрессия транскрипционного фактора FoxP3, который в свою очередь регулирует экспрессию других генов. Tregs живут в барьерных тканях (пищеварительный тракт, кожа, легкие), где, помимо контроля иммунных ответов, участвуют в регенерации мышц, восстановлении эпидермиса, метаболизме жиров и глюкозы. Их роль в развитии фиброза не ясна: с одной стороны, они синтезируют профиброзный цитокин TGF-β, с другой — могут подавлять синтез IL-13 и IL-4.

Группа исследователей под руководством Майкла Розенблума (Michael D. Rosenblum) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско подробно изучила влияние Tregs на развитие фиброза кожи мышей. Сначала у ГМ-мышей, экспрессирующих фактор FoxP3, сшитый с зеленым флуоресцентным белком (Green fluorescent protein, GFP), они провели секвенирование транскриптома Tregs из кожи, дренирующих ее лимфатических узлов и легких. Оказалось, что кожные Tregs экспрессировали транскрипционные факторы Gata3 и Irf6, характерные для других лимфоцитов — Т-хелперов второго типа (TH2). Этот факт подтвердили, оценив количество GATA3 в клетках при помощи проточной цитофлуориметрии.

Что бы определить роль клеток, нужно их убить и посмотреть, что будет с организмом. Для этого ученые использовали линию ГМ-мышей, у которых в Tregs одновременно с FoxP3 синтезируется рецептор к дифтерийному токсину (FoxP3DTR). При введении таким мышам токсина все их Tregs погибали, а в коже происходило увеличение количества синтезируемых TH2 IL-13 и IL-4, числа активных фибробластов, а также — усиление экспрессии профиброзных генов.

Тем не менее, у таких мышей развивается мультиорганная аутоиммунная реакция раньше, чем начинается фиброз кожи. Так как ген FoxP3 находится на Х-хромосоме, а в клетках одна из двух Х-хромосом инактивируется, исследователи для изучения фиброза взяли гетерозиготных по FoxP3DTR мышей. У таких животных после введения дифтерийного токсина погибала только половина Tregs, что соответствует хроническому снижению их количества. В этом случае росло количество активных фибробластов и развивался фиброз кожи: увеличивалась плотность коллагена, толщина дермы и уменьшалась подкожная жировая клетчатка. То же самое происходило при совместном введении мышам под кожу антибиотика блеомицина, стимулирующего фиброз, и токсина: в опытной группе наблюдалась максимальная степень фиброза.

Возникновение фиброза при сокращении числа Treg: WT – дикий тип, контрольная группа, FoxP3/DTR+/- – опытная группа с гибелью половины Treg после введения дифтерийного токсина. C, сравнение количества активированных фибробластов (коричневая окраска на фотографиях). D, сравнение плотности коллагена (синий, окраска по Массону). E, сравнение толщины дермы (красная линия, окраска гематоксилин-эозином).

Kalekar et al. / Science Immunology, 2019

В последующих экспериментах ученые показали, что ранее обнаруженный в кожных Tregs GATA3 как раз важен для их противофиброзной активности. А антитела к IL-13 и IL-4, инактивирующие эти цитокины, снизили степень фиброза в опытной группе. Авторы полагают, что кожный фиброз можно лечить усилением активности Tregs.

Помимо Т-регуляторных лимфоцитов в коже есть также иммунные клетки, захватывающие антиген — клетки Лангерганса. Недавно мы писали, что после уничтожения популяция этих клеток может быть восстановлена моноцитами. А еще один тип кожных иммунных клеток — резидентные Т-лимфоциты памяти — мигрируют из кожи в кровь и лимфоидные органы.

Екатерина Харыбина

Кожа растёт от растяжения | Наука и жизнь

Стволовые клетки эпидермиса с помощью внутриклеточных скелетных белков чувствуют механическое напряжение и начинают особенно активно делиться.

Если наша кожа чувствует механическое напряжение, она увеличивается. То есть может показаться, что она растягивается, но на самом деле в ней просто становится больше клеток. Собственно, о том, что кожу можно заставить расти, растянув её, было известно давно, и это её свойство использовали и используют в медицине. Но как именно механическое напряжение переводится на язык межклеточных сигналов, мы до сих пор представляем себе плохо.

Кожа человека: над дермой (розовый толстый слой, занимающий большую часть фото) лежит базальный слой эпидермиса с углублениями в дерму. Стволовые клетки базального слоя обновляют верхние слои эпидермиса, которые постепенно отмирают. (Фото: Kilbad / Wikipedia)  

Очевидно, что тут главную роль играют стволовые клетки эпидермиса, благодаря которым кожа постоянно обновляется. Если кожа чувствует натяжение, стволовые клетки должны активнее делиться, причём часть дочерних клеток должна стать специализированной, то есть превратиться в рабочие клетки кожи, а часть должна так и остаться в стволовом состоянии.

Исследователи из Брюссельского свободного университета вживили мышам под кожу приспособление, которое используется в хирургии и которое медленно растягивает кожу, понуждая её расти; стволовые клетки кожи у мышей модифицировали генетически так, чтобы они синтезировали светящийся белок, по которому их и их потомков можно было бы легко узнать. Так удалось показать, что стволовые клетки в ответ на натяжение действительно начинают активнее делиться, и благодаря приросту стволовых клеток в коже появляется больше клеток обычных, из которых кожа преимущественно и сделана.

На уровне генов и молекул происходило следующее. Во-первых, активировались гены, от которых зависят межклеточные контакты – очевидно, что белки межклеточных контактов в первую очередь ощущают физическое напряжение при растяжении. Во-вторых, активировались гены, кодирующие белки цитоскелета, то есть внутренней белковой сети, которая служит клетке опорой, структурирует её и помогает двигаться. В цитоскелет входят разные белки, и при напряжении особенно много становилось тех, которые способны сокращаться и стягивать разные участки клетки. В-третьих, активировались гены сигнальной молекулярной цепочки, которая стимулирует клеточное деление. Всё это сопровождалось перестройками в хроматине, то есть в белково-хромосомном комплексе – нужные гены распаковывались и становились доступны для молекулярных машин, считывающих генетическую информацию.

В статье в Nature говорится, что не все стволовые клетки, которые попали под растяжение, реагировали подобным образом – то есть активировали гены для поддержания клеточных контактов клеточного деления и пр. Возможно, тут всё зависит от того, какая сила действует на клетку: есть клетки, которых растягивает сильнее, есть те, которых растягивает слабее.

С другой стороны, сами клетки могут отличаться чувствительностью к механическому напряжению, пусть даже объективно оно одинаково для всех – кто-то его будет ощущать сильнее, кто-то слабее. Чтобы ответить на этот вопрос, как пишет портал Nature, нужно измерить силы, действующие на отдельную живую клетку, что до сих пор остаётся очень сложной задачей.

Когда мышам вносили мутации в гены, кодирующие сократительные элементы цитоскелета, стволовые клетки в прямом смысле переставали чувствовать механическое напряжение, и кожа в ответ на растяжение не росла. Дальнейшие эксперименты показали, что сократительный цитоскелет, когда его растягивают, помогает проникнуть в клеточное ядро особым белкам, которые в ядре включают гены, необходимые для ответа на растяжение.

Иными словами, белковые сократительные нити в стволовой клетке чувствуют натяжение и переводят это ощущение (если можно говорить про ощущение у белков) на язык молекулярных сигналов. Реакция на натяжение включается не у всех стволовых клеток, однако, скорее всего, другие стволовые клетки чувствуют активность своих соседей и как-то на неё реагируют.

Полученные результаты пригодятся не только в медицине, где часто бывает нужно усилить рост кожи, чтобы закрыть рану или ожог. Механические силы вообще играют большую роль в жизни самых разных клеток, начиная от иммунных (в прошлом году мы писали, как механические силы регулируют активность иммунитета в лёгких) до опухолевых, которые давят на здоровые клетки вокруг себя и тем самым понуждают их к суициду. Расшифровав молекулярные механизмы, включающиеся в ответ на растяжение в стволовых клетках кожи, мы, возможно, лучше поймём, как управлять жизнью других наших клеток.

Ученые создали эмбрион из клеток кожи человека. Это настоящий зародыш?

https://ria.ru/20210321/embrion-1602041479.html

Ученые создали эмбрион из клеток кожи человека. Это настоящий зародыш?

Ученые создали эмбрион из клеток кожи человека. Это настоящий зародыш? – РИА Новости, 21.03.2021

Ученые создали эмбрион из клеток кожи человека. Это настоящий зародыш?

На этой неделе сразу два коллектива ученых заявили, что создали модель человеческого эмбриона без яйцеклетки и сперматозоида. Имитацию бластоцисты — ранней… РИА Новости, 21.03.2021

2021-03-21T08:00

2021-03-21T08:00

2021-03-21T08:10

наука

сша

нидерланды

великобритания

кембриджский университет

мичиганский университет

здоровье

биология

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/155554/30/1555543033_0:257:2730:1793_1920x0_80_0_0_64ab4d3e90cd4b0345d027db6be9b49c.jpg

МОСКВА, 21 мар — РИА Новости, Альфия Еникеева. На этой неделе сразу два коллектива ученых заявили, что создали модель человеческого эмбриона без яйцеклетки и сперматозоида. Имитацию бластоцисты — ранней стадии развития зародыша — вырастили из фибробластов, перепрограммированных клеток соединительной ткани. Это позволит обойти запрет на подобные опыты в большинстве стран. РИА Новости разбирается, насколько “настоящий” получился зародыш и какое будущее ждет эти открытия. Зачатие без оплодотворенияОбычно эмбрионы в лабораторных условиях выращивают из донорских оплодотворенных яйцеклеток. В случае клонирования от сперматозоидов можно отказаться. Начиная с середины десятых годов стало понятно, что вырастить зародыши в пробирке можно без участия половых клеток вообще. Бластоциста состоит из трех типов клеток, из которых потом формируются ткани плода, плацента и желточный мешок. А получают все это из стволовых клеток. Впервые создать “зародыш без родителей” удалось в 2017-м ученым из Кембриджского университета (Великобритания). Они взяли эмбриональные и экстраэмбриональные трофобластные стволовые клетки (из них образуется плацента) мыши и поместили их на трехмерный внеклеточный матрикс. Там они самоорганизовались в структуру, которая по строению напоминала обычный мышиный зародыш. Однако на четвертый день эксперимента его развитие остановилось — не было доступа к питательным веществам, как в организме матери. Беременность стволовыми клеткамиНа следующий год эксперимент повторили исследователи из Утрехтского университета (Нидерланды). Как и британские коллеги, они создали мышиный эмбрион из стволовых клеток двух типов — эмбриональных и трофобластных. Однако голландцы продвинулись дальше. У выращенной ими бластоцисты сформировались все типы клеток, необходимые для дальнейшего развития. Более того, при имплантации в матку животного бластоциста вызывала беременность. Правда, авторы работы подчеркивали, что у них получился не совсем настоящий зародыш и потому самка не смогла бы его выносить и родить. В 2019 году ученые из Института биологических исследований Солка (США) также инициировали беременность у мышей, пересадив им эмбрионы, полученные всего из одной соматической клетки. Ее взяли из организма взрослого животного, перепрограммировали и размножили — таким образом появилась культура зародышевых стволовых клеток. Затем их перепрограммировали еще раз, превратив в так называемые улучшенные плюропотентные клетки, и обработали коктейлем из специальных сигнальных веществ — тех, которые при естественном эмбриональном развитии вызывают дифференцировку трофобласта (из него формируется плацента) и внутренней клеточной массы (из нее образуются ткани зародыша). В результате в 15 процентах случаев из них вырастали бластоиды — структуры, аналогичные бластоцистам по клеточному составу и экспрессии генов. Когда полученные бластоиды переносили в матку мышей, то примерно семи процентам удавалось там прикрепиться. Как отмечали исследователи, в организме самок они развивались еще около недели, но существенно отставали от обычных зародышей, а затем замирали. Имитация человекаГипотетически подобный фокус должен был сработать и с человеческими клетками. Полученный таким образом эмбрион позволил бы обойти нынешние довольно суровые правила, напрямую запрещающие создавать зародыши человека в исследовательских целях. А без этого невозможно разобраться, что на самом деле происходит на ранних стадиях развития. И вот 12 марта группа ученых из Калифорнийского технологического (США) и Кембриджского университетов сообщила, что они вырастили человеческие эмбрионы, используя только стволовые и соматические клетки взрослых людей. Фактически исследователи усовершенствовали методику, по которой в 2017-м создали первого в мире мышиного “зародыша без родителей”. Однако их результаты появились только на сайте препринтов bioRxiv и пока не прошли процедуру рецензирования. Две другие работы — биологов из США и Австралии — вышли одновременно 18 марта в Nature. И тем, и другим удалось вырастить из клеток соединительной ткани взрослого человека структуру, которая по свойствам, форме и размерам похожа на человеческую бластоцисту. Как и в экспериментах с мышами, ее назвали бластоидом. Американцы сначала перепрограммировали клетки фибробластов в плюрипотентные стволовые. А затем поместили их в специальную трехмерную чашку для культивирования, где воздействовали на них сигнальными веществами. В результате сформировался эмбрион. Подобно настоящей человеческой бластоцисте, он содержал три типа клеток, из которых впоследствии должны сформироваться плацента, желточный мешок и ткани самого зародыша. Австралийцы пошли иным путем. Они перепрограммировали клетки взрослого человека таким образом, что несколько важных генов экспрессировались в них так же, как в трех типах клеток, содержащихся в бластоцисте. Затем поместили в трехмерную чашку, где обрабатывали коктейлем из сигнальных веществ. Через шесть-восемь дней они получили модель человеческого эмбриона. В обоих экспериментах в бластоиды превращалось всего около 20 процентов перепрограммированных клеток, что сравнимо с результатами опытов с мышами. Кроме того, ученые сымитировали перенос получившихся зародышей в матку — по понятным причинам провести такую процедуру в реальности нельзя. Псевдоимплантация прошла успешно, однако уже на десятый-одиннадцатый день зародыши останавливались в развитии. Как пояснил в разговоре с РИА Новости заведующий лабораторией генетики нарушений репродукции ФГБНУ “Медико-генетический научный центр имени академика Н. П. Бочкова” Вячеслав Черных, в исследованиях речь идет о не вполне “настоящем” зародыше человека. “Хотя в искусственно созданной бластоцисте есть необходимые элементы (наружный слой клеток, полость — бластоцель — и часть, напоминающая внутреннюю клеточную массу), отмечаются и некоторые эмбриологические недостатки. В частности, нарушения динамики и синхронности развития, морфологические различия строения структур эмбриона, генетические и эпигенетические несоответствия и прочее”, — отметил он.Не совсем человекВполне вероятно, что общество в целом будет относиться к исследованиям на таких моделях более терпимо, чем к опытам над настоящими эмбрионами, считают в редакционной статье Nature исследователи из Мичиганского университета (США). Пока главный этический вопрос, который стоит решить, — применимо ли к ним правило 14 дней. Сегодня человеческие эмбрионы, полученные экспериментально, уничтожают через 14 дней после оплодотворения. В одних странах нарушение этой нормы карается законодательно, в других — опыты с подобными зародышами отклоняют этические комитеты и лишают финансирования. “Поскольку подобное “клеточное создание” получено искусственно, то не вполне запрещено его выращивать. Однако переносить его в полость матки женщины точно нельзя и это должно быть запрещено! Возможно, их имеет смысл делать для фундаментальных исследований механизмов развития человека на ранних стадиях после оплодотворения яйцеклетки. Тем более, если не будет запрета, что подобные эмбрионоиды могут быть культивированы больше 14 дней”, — пояснил Вячеслав Черных. Если же в отношении бластоидов запрет отменят, то ученым, вероятно, удастся разобраться не только с причинами выкидышей и неудачами при ЭКО, но и выяснить механизмы целого ряда наследственных патологий — в том числе сердечно-сосудистых заболеваний и некоторых типов диабета.

https://ria.ru/20200611/1572793091.html

https://ria.ru/20190908/1558438867.html

https://ria.ru/20190731/1557040939.html

сша

нидерланды

великобритания

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/155554/30/1555543033_0:0:2730:2048_1920x0_80_0_0_aa30e05111128b73a6d2d0339194672c.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

сша, нидерланды, великобритания, кембриджский университет, мичиганский университет, здоровье, биология, эмбрионы

МОСКВА, 21 мар — РИА Новости, Альфия Еникеева. На этой неделе сразу два коллектива ученых заявили, что создали модель человеческого эмбриона без яйцеклетки и сперматозоида. Имитацию бластоцисты — ранней стадии развития зародыша — вырастили из фибробластов, перепрограммированных клеток соединительной ткани. Это позволит обойти запрет на подобные опыты в большинстве стран. РИА Новости разбирается, насколько “настоящий” получился зародыш и какое будущее ждет эти открытия.

Зачатие без оплодотворения

Обычно эмбрионы в лабораторных условиях выращивают из донорских оплодотворенных яйцеклеток. В случае клонирования от сперматозоидов можно отказаться. Начиная с середины десятых годов стало понятно, что вырастить зародыши в пробирке можно без участия половых клеток вообще. Бластоциста состоит из трех типов клеток, из которых потом формируются ткани плода, плацента и желточный мешок. А получают все это из стволовых клеток.

Впервые создать “зародыш без родителей” удалось в 2017-м ученым из Кембриджского университета (Великобритания). Они взяли эмбриональные и экстраэмбриональные трофобластные стволовые клетки (из них образуется плацента) мыши и поместили их на трехмерный внеклеточный матрикс. Там они самоорганизовались в структуру, которая по строению напоминала обычный мышиный зародыш.

Однако на четвертый день эксперимента его развитие остановилось — не было доступа к питательным веществам, как в организме матери.

Беременность стволовыми клетками

На следующий год эксперимент повторили исследователи из Утрехтского университета (Нидерланды). Как и британские коллеги, они создали мышиный эмбрион из стволовых клеток двух типов — эмбриональных и трофобластных. Однако голландцы продвинулись дальше. У выращенной ими бластоцисты сформировались все типы клеток, необходимые для дальнейшего развития.

Более того, при имплантации в матку животного бластоциста вызывала беременность. Правда, авторы работы подчеркивали, что у них получился не совсем настоящий зародыш и потому самка не смогла бы его выносить и родить.

11 июня 2020, 12:01НаукаУченые собрали из стволовых клеток модель эмбриона человекаВ 2019 году ученые из Института биологических исследований Солка (США) также инициировали беременность у мышей, пересадив им эмбрионы, полученные всего из одной соматической клетки. Ее взяли из организма взрослого животного, перепрограммировали и размножили — таким образом появилась культура зародышевых стволовых клеток.

Затем их перепрограммировали еще раз, превратив в так называемые улучшенные плюропотентные клетки, и обработали коктейлем из специальных сигнальных веществ — тех, которые при естественном эмбриональном развитии вызывают дифференцировку трофобласта (из него формируется плацента) и внутренней клеточной массы (из нее образуются ткани зародыша). В результате в 15 процентах случаев из них вырастали бластоиды — структуры, аналогичные бластоцистам по клеточному составу и экспрессии генов.

Когда полученные бластоиды переносили в матку мышей, то примерно семи процентам удавалось там прикрепиться. Как отмечали исследователи, в организме самок они развивались еще около недели, но существенно отставали от обычных зародышей, а затем замирали.

8 сентября 2019, 03:42НаукаУченый раскритиковал искусственное программирование пола эмбриона человека

Имитация человека

Гипотетически подобный фокус должен был сработать и с человеческими клетками. Полученный таким образом эмбрион позволил бы обойти нынешние довольно суровые правила, напрямую запрещающие создавать зародыши человека в исследовательских целях. А без этого невозможно разобраться, что на самом деле происходит на ранних стадиях развития. И вот 12 марта группа ученых из Калифорнийского технологического (США) и Кембриджского университетов сообщила, что они вырастили человеческие эмбрионы, используя только стволовые и соматические клетки взрослых людей. Фактически исследователи усовершенствовали методику, по которой в 2017-м создали первого в мире мышиного “зародыша без родителей”. Однако их результаты появились только на сайте препринтов bioRxiv и пока не прошли процедуру рецензирования. Две другие работы — биологов из США и Австралии — вышли одновременно 18 марта в Nature. И тем, и другим удалось вырастить из клеток соединительной ткани взрослого человека структуру, которая по свойствам, форме и размерам похожа на человеческую бластоцисту. Как и в экспериментах с мышами, ее назвали бластоидом.

Американцы сначала перепрограммировали клетки фибробластов в плюрипотентные стволовые. А затем поместили их в специальную трехмерную чашку для культивирования, где воздействовали на них сигнальными веществами. В результате сформировался эмбрион. Подобно настоящей человеческой бластоцисте, он содержал три типа клеток, из которых впоследствии должны сформироваться плацента, желточный мешок и ткани самого зародыша.

Австралийцы пошли иным путем. Они перепрограммировали клетки взрослого человека таким образом, что несколько важных генов экспрессировались в них так же, как в трех типах клеток, содержащихся в бластоцисте. Затем поместили в трехмерную чашку, где обрабатывали коктейлем из сигнальных веществ. Через шесть-восемь дней они получили модель человеческого эмбриона.

В обоих экспериментах в бластоиды превращалось всего около 20 процентов перепрограммированных клеток, что сравнимо с результатами опытов с мышами.

Кроме того, ученые сымитировали перенос получившихся зародышей в матку — по понятным причинам провести такую процедуру в реальности нельзя. Псевдоимплантация прошла успешно, однако уже на десятый-одиннадцатый день зародыши останавливались в развитии.

Как пояснил в разговоре с РИА Новости заведующий лабораторией генетики нарушений репродукции ФГБНУ “Медико-генетический научный центр имени академика Н. П. Бочкова” Вячеслав Черных, в исследованиях речь идет о не вполне “настоящем” зародыше человека. “Хотя в искусственно созданной бластоцисте есть необходимые элементы (наружный слой клеток, полость — бластоцель — и часть, напоминающая внутреннюю клеточную массу), отмечаются и некоторые эмбриологические недостатки. В частности, нарушения динамики и синхронности развития, морфологические различия строения структур эмбриона, генетические и эпигенетические несоответствия и прочее”, — отметил он.

Не совсем человек

Вполне вероятно, что общество в целом будет относиться к исследованиям на таких моделях более терпимо, чем к опытам над настоящими эмбрионами, считают в редакционной статье Nature исследователи из Мичиганского университета (США). Пока главный этический вопрос, который стоит решить, — применимо ли к ним правило 14 дней. Сегодня человеческие эмбрионы, полученные экспериментально, уничтожают через 14 дней после оплодотворения. В одних странах нарушение этой нормы карается законодательно, в других — опыты с подобными зародышами отклоняют этические комитеты и лишают финансирования.

“Поскольку подобное “клеточное создание” получено искусственно, то не вполне запрещено его выращивать. Однако переносить его в полость матки женщины точно нельзя и это должно быть запрещено! Возможно, их имеет смысл делать для фундаментальных исследований механизмов развития человека на ранних стадиях после оплодотворения яйцеклетки. Тем более, если не будет запрета, что подобные эмбрионоиды могут быть культивированы больше 14 дней”, — пояснил Вячеслав Черных.

Если же в отношении бластоидов запрет отменят, то ученым, вероятно, удастся разобраться не только с причинами выкидышей и неудачами при ЭКО, но и выяснить механизмы целого ряда наследственных патологий — в том числе сердечно-сосудистых заболеваний и некоторых типов диабета.

31 июля 2019, 13:57НаукаУченые из США и Испании создали эмбрион-химеру человека и обезьяны

можно ли на него влиять? – Institut Esthederm Украина

Чем здоровее и моложе кожа, тем интенсивнее проходят все процессы внутри нее, в том числе и процессы обновления клеток. Новые клетки непрерывно вытесняют старые, а старые клетки, отмирая, покидают нашу кожу. Омоложение, обновление кожи напрямую зависит от продолжительности цикла жизни клеток.

Благодаря процессу эксфолиации (отшелушивания), кожа способна самостоятельно очищаться. Это один из самых важных процессов в коже, именно он способствует ее непрерывному обновлению. В год организм должен выработать более 2 миллиардов клеток кожи. Эти клетки с возрастом обновляются все медленнее: у новорожденных каждые 72 часа,  у молодых людей от 16 до 30 лет — раз в 28-30 дней. Примерно с 25 летнего возраста многие процессы в коже постепенно замедляются, в том числе и период обновления клеток эпидермиса. Он может увеличиваться в среднем до 35-45 дней. Именно поэтому косметические средства «anti-age» рекомендуют принимать не менее одного месяца, а для более зрелого возраста – не менее двух.

В процессе эксфолиации вместе с омертвевшими клетками удаляются микробы, пыль и вещества, которые выделяются потовыми железами. Процесс обновления клеток, их движение начинается с глубоких слоев кожи (базальной мембраны) и заканчивается на поверхности эпидермиса. По мере того, как клетки мигрируют, в них происходят морфологические и функциональные изменения, в зависимости от характеристик того слоя, где именно они находятся.

Из тех миллиардов клеток, что у нас есть, 30000-40000 мы теряем каждый час. За сутки мы теряем практически миллион клеток кожи. Куда же они все деваются? Пыль, которая собирается в доме, в основном состоит из мертвых клеток кожи человека. Другими словами, наш дом наполнен «бывшими» частичками нас

Жизненный цикл клетки можно условно изобразить в виде замкнутого круга определенных процессов. Первым и одним из самых главных является механизм клеточного формирования и активизации метаболизма. Последующим запускается процесс выделения продуктов жизнедеятельности, с помощью которых клетка способна адекватно выполнять свои функции. Далее следует регенерация и восстановление. Также для хорошего функционирования клетка должна получать питательные компоненты.

Биоритмы нашей кожи очень тесно связаны со способностью клеток распознавать уровень освещенности. Как только свет зари попадает на кожу, клетки начинают сразу активизировать защитные механизмы, а с наступлением темноты ресурсы клеток направляются на регенерацию и восстановление. Поэтому именно в ночное время кожа становится более восприимчивой к активным компонентам косметических средств, пополняются запасы влаги и питательных веществ, увеличивается микроциркуляция, что позволяет клеткам кожи насыщаться кислородом.

Благодаря открытию японского учёного Ёшинори Осуми, за которое в 2016 году от получил Нобелевскую премию, было доказано, что клетка с помощью аутофагии способна контролировать физиологические функции, которые тесно связаны с переработкой и распадом компонентов жизнедеятельности клеток.

Аутофагия – процесс, при котором внутренние компоненты клеток способны доставляться в определенные отделы для последующей переработки. Таким образом, клетка способна поддерживать себя за счет переработки собственных отходов в полезные компоненты

Зачастую этот процесс является избирательным, поскольку клетка может его активизировать только при необходимости, если ей нужно избавится от каких-либо устаревших составляющих или для поддержания гомеостаза.

Для того, чтобы помочь клеткам нашей кожи всегда находится в балансе вне зависимости от окружающей среды и стрессовых факторов ученные компании Insitut Esthederm создали сыворотку «Клеточный концентрат». Действуя в самом «сердце» клетки, он перепрограммирует и повторно запускает жизненный цикл клетки.  Стимулирует ее свойства, обеспечивает необходимой энергией и защитой. Благодаря своему составу, сыворотка является универсальной для любого типа кожи и способна нивелировать проявления любой дисфункции. Экстракт зеленой водоросли Blidingia minima питает и насыщает клетку витаминами и минералами. Рамноза оказывает противовоспалительное действие и успокаивает чувствительную кожу. Экстракт сои эффективно борется с признаками обезвоживания, в то время как агарициновая кислота нормализует процесс себорегуляции. А для очистки и переработки «клеточного мусора» в состав сыворотки входит экстракт ламинарии сахаристой. Также в состав сыворотки добавлен тетрапептид высокого разрешения — для повышения тургора и эластичности кожи.

Таким образом, это средство является универсальным для любой процедуры по уходу за кожей лица, а гарантированный результат не заставит себя ждать. Вы получите сияющую и  упругую кожу в любом возрасте.

Все о пигментации и как ее предотвратить – Вопрос эксперту – Красота и здоровье – Beauty Edit

1. ЧТО ТАКОЕ ПИГМЕНТНЫЕ ПЯТНА?
Пигментные пятна появляются из-за неправильной выработки меланина в коже. Они могут быть разного цвета — от светло-коричневого до черного, но имеют ту же текстуру, что остальные участки кожи. Пигментные пятна появляются там, где кожа повреждена солнечным излучением, не болят и не доставляют физических неудобств. 

2. КАК ОБРАЗУЮТСЯ ПИГМЕНТНЫЕ ПЯТНА?
Меланин — природный пигмент, который защищает кожу от УФ-излучения. Под воздействием солнечного света меланоциты в нижних слоях эпидермиса вырабатывают меланин и транспортируют его через особые клетки, названные дендритами, к верхнему слою кожи. Там меланин поглощает солнечный свет и защищает кожу от УФ-излучения, предотвращая его дальнейшее проникновение. Когда кожа не подвергается воздействию солнечного света, меланин не синтезируется. 

Каждый раз, когда этот процесс активизируется, в клетках остается небольшой след. Со временем эти следы накапливаются, и образуется пигментное пятно. Как если бы мы несколько раз рисовали карандашом что-то на листке бумаги, а потом стирали нарисованное. В конце концов, след от карандаша все равно остается на бумаге.  

С возрастом все процессы в организме начинают идти медленнее и менее эффективно. То же касается и синтеза меланина: он начинает накапливаться в некоторых участках кожи. Также в старшем возрасте проявляется кумулятивный эффект выработки меланина: повреждения, которым кожа подверглась в подростковом возрасте, становятся заметны с годами.

Есть несколько причин этого процесса. Самой очевидной является УФ-излучение. Но гормональный дисбаланс, например, во время беременности, также может влиять на появление пигментации. Кроме того, у разных людей наблюдается повышенный или пониженный синтез меланина, поэтому эффект будет отличаться от человека к человеку. 
Результатом длительного УФ-излучения будет неровный тон и ускоренное старение кожи. Поэтому очень важно использовать средства с SPF-фактором, особенно в тех районах, где солнечных дней много. Там мы рекомендуем использовать SPF-защиту круглый год. 

3. ЧТО Я МОГУ СДЕЛАТЬ, ЧТОБЫ УМЕНЬШИТЬ ПИГМЕНТНЫЕ ПЯТНА ИЛИ ПРЕДОТВРАТИТЬ ИХ ПОЯВЛЕНИЕ?
Сократить пребывание на солнце, чтобы предотвратить появление пигментации, и использовать специальную серию средств, если пигментные пятна уже появились.

4. КАКИЕ СРЕДСТВА МОГУТ ПОМОЧЬ В УХОДЕ ЗА КОЖЕЙ?
Для защиты кожи от УФ-излучения я рекомендую мультифункциональный защитный крем для лица SPF 50 NovAge. Он обеспечивает самый высокий уровень защиты от негативного влияния UVA-лучей и старения кожи. Также средство помогает предотвращать воздействие окружающей среды и увлажняет кожу. 
Осветлить участки гиперпигментации, улучшить тон кожи и придать сияние, а также разгладить морщинки поможет комплексный уход NovAge Bright Sublime. Технология Multi-Bright целенаправленно воздействует на меланоциты, снижая выработку меланина. Экстракт стволовых клеток гардении стимулирует синтез коллагена и защищает его волокна от естественного разрушения, укрепляя структуру кожи.
Участки гиперпигментации осветляются, тон кожи становится ровным и сияющим, цвет лица улучшается, морщинки и морщины разглаживаются. Доказано клинически — пигментация сокращается на 50% (по результатам клинических тестов с использованием дневного крема и сыворотки NovAge Bright Sublime). 

Каждый шаг комплексного ухода идеально подготавливает кожу к последующему шагу, а каждое средство идеально дополняет остальные для наилучшего результата. Используй очищающий гель-тоник для умывания, крем для кожи вокруг глаз, сыворотка, дневной и ночной крем) утром и вечером для ровного и сияющего тона кожи без пигментации и морщин. 

5. КАК Я МОГУ ПРЕДОТВРАТИТЬ ПОЯВЛЕНИЕ ПИГМЕНТНЫХ ПЯТЕН В БУДУЩЕМ?
Избегай воздействия солнечных лучей, используй средства по уходу, которые помогают корректировать тон кожи, и используй скрабы или пилинги два раза в неделю. Эти будет способствовать более ровному тону кожи. 
Если ты живешь в месте, где много солнечных дней в году, всегда носи головной убор с полями или козырьком и очки, когда находишься на открытом воздухе. Всегда используй продукты с SPF. Не стоит недооценивать пасмурные дни или сидение возле окна: кожа все равно получает свою дозу УФ-излучения. 

Эпидермис и его обновление стволовыми клетками. Молекулярная биология клетки

Для поддержания своих специализированных функций кожа имеет основные требования, которые должны быть удовлетворены практически для каждой ткани. Ему необходима механическая прочность, в значительной степени обеспечиваемая поддерживающим каркасом внеклеточного матрикса, в основном секретируемым фибробластами . Он нуждается в кровоснабжении, чтобы доставлять питательные вещества и кислород и удалять отходы и углекислый газ, а для этого требуется сеть кровеносных сосудов, выстланных эндотелиальными клетками .Эти сосуды также обеспечивают пути доступа для клеток иммунной системы, чтобы обеспечить защиту от инфекции: макрофаги и дендритные клетки фагоцитируют вторгшиеся патогены и помогают активировать лимфоциты, которые опосредуют более сложные адаптивные реакции иммунной системы (обсуждается в главе 24). Нервные волокна также необходимы для передачи сенсорной информации от тканей к центральной нервной системе и для передачи сигналов в противоположном направлении для секреции желез и сокращения гладких мышц.

иллюстрирует архитектуру ткани и показывает, как она обеспечивает все эти службы поддержки. Кожа состоит из двух основных частей: эпителия, эпидермиса , расположенного снаружи, и под ним слоя соединительной ткани, которая включает в себя плотную, богатую коллагеном дерму (из которой сделана кожа) и нижележащий жировой подкожный слой. слой или гиподерма . В коже, как и везде, соединительная ткань с проходящими через нее сосудами и нервами отвечает за большинство общих поддерживающих функций, перечисленных выше.

Рисунок 22-1

Кожа млекопитающего. (A) На этих диаграммах показана клеточная архитектура толстой кожи. (B) Микрофотография поперечного сечения подошвы стопы человека, окрашенная гематоксилином и эозином. Кожу можно рассматривать как большой орган, состоящий из двух основных тканей: (подробнее…)

Определяющий компонент кожи — специализированная ткань, которая свойственна этому органу, хотя и не составляет большую часть его массы — является эпидермис. У него простая организация, и он представляет собой прекрасное введение в то, как ткани взрослого тела постоянно обновляются посредством процессов, подобных тем, которые происходят в эмбрионе.Мы вернемся к соединительным тканям позже.

Клетки эпидермиса образуют многослойный водонепроницаемый барьер

Эпидермис подвержен более прямым, частым и разрушительным контактам с внешним миром, чем любая другая ткань в организме. Его потребность в ремонте и обновлении занимает центральное место в его организации.

Эпидермис представляет собой многослойный (многослойный) эпителий, состоящий в основном из кератиноцитов (названных так потому, что их характерной дифференцированной активностью является синтез белков промежуточных филаментов, называемых кератинами, которые придают эпидермису его прочность) ().Эти клетки меняют свой внешний вид от одного слоя к другому. Клетки самого внутреннего слоя, прикрепленные к нижележащей базальной пластинке, называются базальными клетками , и обычно делятся только они. Над базальными клетками находится несколько слоев более крупных шиповидных клеток (1), чьи многочисленные десмосомы — каждая из которых является местом прикрепления толстых пучков кератиновых филаментов — видны в световом микроскопе в виде крошечных шипов вокруг клеточной поверхности (отсюда и название). За шиповидными клетками лежит тонкий слой зернистых клеток, окрашенных в темный цвет (см. ).Именно на этом уровне клетки слипаются, образуя водонепроницаемый барьер, выполняющий наиболее важную из всех функций эпидермиса. Мыши, которые не могут сформировать этот барьер из-за генетического дефекта, умирают от быстрой потери жидкости вскоре после рождения, даже если их кожа выглядит нормальной в других отношениях.

Рисунок 22-2

Многослойная структура эпидермиса у мыши. Контуры ороговевших чешуек выявляют при их набухании в растворе, содержащем едкий натр.Высокоупорядоченное шестиугольное расположение взаимосвязанных столбцов ячеек (подробнее…)

Рисунок 22-3

Колючая ячейка. На этом рисунке, полученном с помощью электронной микрофотографии среза эпидермиса, показаны пучки кератиновых филаментов, которые пересекают цитоплазму и вставляются в соединения десмосом, которые связывают шиповидную клетку (красный) с ее соседями. (подробнее…)

Зернистый слой с его барьером для движения воды и растворенных веществ отмечает границу между внутренними, метаболически активными слоями и самым внешним слоем эпидермиса, состоящим из мертвых клеток, внутриклеточные органеллы которых исчезли .Эти самые внешние клетки редуцированы до уплощенных чешуек или чешуек , заполненных плотно упакованным кератином. Плазматические мембраны как чешуек, так и наружных зернистых клеток укреплены на своей цитоплазматической поверхности тонким (12 нм) прочным сшитым слоем белков, в том числе цитоплазматическим белком, называемым инволюкрином. Сами чешуйки в норме настолько сжаты и тонки, что их границы трудно различить в световой микроскоп, но при вымачивании в растворе гидроксида натрия (или в теплой ванне) они немного набухают, и тогда можно увидеть их очертания (см. .

Дифференцирующиеся эпидермальные клетки синтезируют последовательность различных кератинов по мере созревания

Описав статичную картину, давайте теперь приведем ее в движение и посмотрим, как эпидермис постоянно обновляется за счет производства новых клеток в базальном слое. В то время как одни базальные клетки делятся, пополняя популяцию в базальном слое, другие (их сестры или кузены) выскальзывают из базального слоя клеток в слой шиповидных клеток, делая первый шаг на своем пути наружу.Когда они достигают зернистого слоя, клетки начинают терять свое ядро ​​и цитоплазматические органеллы посредством механизма деградации, который включает частичную активацию механизма апоптоза; таким образом клетки превращаются в ороговевшие чешуйки ороговевшего слоя. В конечном итоге они отслаиваются от поверхности кожи (и становятся основным компонентом бытовой пыли). Период с момента рождения клетки в базальном слое кожи человека до момента ее сбрасывания с поверхности составляет порядка месяца, в зависимости от области тела.

Сопутствующие молекулярные превращения можно изучать, анализируя либо тонкие срезы эпидермиса, срезанные параллельно поверхности, либо последовательные слои клеток, снятые путем многократного наложения и снятия полосок лейкопластыря. Молекулы кератина, например, которых много во всех слоях эпидермиса, могут быть извлечены и охарактеризованы. Они бывают многих типов (обсуждены в главе 16), кодируются большим семейством гомологичных генов, причем разнообразие еще больше увеличивается за счет альтернативного сплайсинга РНК.По мере того, как новый кератиноцит в базальном слое трансформируется в чешуйчатый в самых наружных слоях (см. ), он переключается с одного набора кератинов на другой. Между тем другие характерные белки, такие как инволюкрин, также начинают синтезироваться как часть скоординированной программы терминальной клеточной дифференцировки — процесса, в котором клетка-предшественник приобретает свои окончательные специализированные характеристики и обычно навсегда прекращает делиться. Вся программа инициируется в базальном слое.Именно здесь решаются судьбы клеток.

Эпидермис обновляется стволовыми клетками, лежащими в его базальном слое

В течение жизни человека наружные слои эпидермиса обновляются тысячу раз. В базальном слое должны быть клетки, которые могут оставаться недифференцированными и продолжать делиться в течение всего этого периода, непрерывно отбрасывая потомков, которые дифференцируются, покидают базальный слой и в конце концов отбрасываются. Процесс может поддерживаться только в том случае, если популяция базальных клеток является самообновляющейся.Следовательно, он должен содержать некоторые клетки, производящие смесь потомства, включая дочерние клетки, которые остаются недифференцированными, как их родитель, а также дочерние клетки, которые дифференцируются. Клетки с этим свойством называются стволовыми клетками. Они играют настолько важную роль в таком разнообразии тканей, что полезно иметь формальное определение.

Определяющие свойства стволовой клетки следующие:

1.

Сама по себе она не терминально дифференцирована (то есть не находится в конце пути дифференцировки).

2.

Делиться можно неограниченно (или хотя бы на всю жизнь животного).

3.

При делении у каждой дочери есть выбор: она может либо остаться стволовой клеткой, либо пройти курс, который обрекает ее на терминальную дифференцировку ().

Рисунок 22-4

Определение стволовой клетки. Каждая дочерняя клетка, образующаяся при делении стволовой клетки, может либо остаться стволовой клеткой, либо стать окончательно дифференцированной.Во многих случаях дочерняя клетка, выбравшая терминальную дифференцировку, подвергается дополнительным клеточным делениям (подробнее…)

Хотя способность к делению является частью определения стволовой клетки, это не является частью определения, что он должен быстро делиться; на самом деле стволовые клетки обычно делятся с относительно низкой скоростью. Они необходимы везде, где есть повторяющаяся потребность в замещении дифференцированных клеток, которые не могут сами делиться, в том числе в самых разнообразных тканях. Таким образом, стволовые клетки бывают многих типов, специализированных для образования различных классов терминально дифференцированных клеток — эпидермальных стволовых клеток для эпидермиса, кишечных стволовых клеток для кишечного эпителия, гемопоэтических стволовых клеток для крови и так далее.Тем не менее каждая система стволовых клеток поднимает сходные фундаментальные вопросы. Какие факторы определяют, будет ли стволовая клетка делиться или останется в состоянии покоя? Что решает, будет ли данная дочерняя клетка дифференцироваться или останется стволовой клеткой? И если стволовая клетка может дать начало более чем одному виду дифференцированных клеток, что очень часто бывает, то что определяет путь дифференцировки?

Две дочери стволовой клетки не всегда должны становиться другими

В устойчивом состоянии для поддержания стабильной популяции стволовых клеток ровно 50% дочерних клеток стволовых клеток в каждом поколении клеток должны оставаться стволовыми клетками.В принципе, этого можно было бы достичь двумя путями — за счет средовой асимметрии или за счет дивизиональной асимметрии (). В первой стратегии деление стволовой клетки может привести к появлению двух изначально похожих дочерей, судьба которых будет определяться их последующим окружением; 50% из популяции дочерей останутся в виде стволовых клеток, но две дочери отдельной стволовой клетки в популяции часто могут иметь одинаковую судьбу. С другой стороны, деление стволовых клеток всегда может быть строго асимметричным, производя одну дочь, которая наследует характер стволовой клетки, и другую, которая наследует факторы, заставляющие ее приступить к дифференцировке.В последнем случае существующие стволовые клетки никогда не смогут увеличить свое количество, и любая потеря стволовых клеток будет невосполнимой.

Рис. 22-5

Два способа получения стволовыми клетками дочерних клеток с разными судьбами. В стратегии, основанной на асимметрии среды, дочерние клетки стволовых клеток изначально сходны и направляются разными путями в соответствии с влиянием среды (подробнее…)

Фактически, если участок эпидермиса разрушен, повреждение восстанавливается окружающими эпидермальными клетками, которые мигрируют и размножаются, чтобы покрыть оголенную область.В этом процессе создается новый самообновляющийся участок эпидермиса, а это означает, что для восполнения потери были созданы дополнительные стволовые клетки. Они, должно быть, были произведены симметричными делениями, в которых одна стволовая клетка дает начало двум. Таким образом, популяция стволовых клеток корректирует свое количество, чтобы соответствовать доступной нише.

Наблюдения, подобные этим, предполагают, что поддержание свойств стволовых клеток в эпидермисе может контролироваться контактом с базальной мембраной, при этом потеря контакта запускает начало терминальной дифференцировки, а поддержание контакта способствует сохранению потенциала стволовых клеток.В этой идее есть зерно истины, но это не вся истина, как мы сейчас объясним.

Базальный слой содержит как стволовые клетки, так и транзитные амплифицирующие клетки

Базальные кератиноциты могут быть отделены от интактного эпидермиса и могут пролиферировать в чашке для культивирования, давая начало новым базальным клеткам и окончательно дифференцированным клеткам. Даже в популяции культивируемых базальных кератиноцитов, которые кажутся недифференцированными, существуют большие различия в способности к пролиферации. Когда клетки берут по отдельности и проверяют на их способность образовывать новые колонии, оказывается, что некоторые вообще не могут делиться, другие проходят лишь несколько циклов деления, а затем останавливаются, а третьи делятся достаточно раз, чтобы образовать большие колонии.Этот пролиферативный потенциал прямо коррелирует с экспрессией β1-субъединицы интегрина (см. Ресурсы). Кластеры клеток с высоким уровнем этой молекулы также можно найти в базальном слое неповрежденного эпидермиса человека, и считается, что они являются стволовыми клетками (4).

Рисунок 22-6

Распределение стволовых клеток в эпидермисе человека и характер продукции эпидермальных клеток. Диаграмма основана на образцах, в которых путем окрашивания на β1-интегрин идентифицировано расположение стволовых клеток, а дифференцирующихся (подробнее…)

Базальные клетки, экспрессирующие интегрин β1 на более низком уровне, также могут делиться — действительно, они делятся чаще — но только на ограниченное число циклов деления, после чего они покидают базальный слой и дифференцируются. Эти последние клетки называются транзитными амплифицирующими клетками — «транзитными», потому что они находятся в процессе перехода от стволовых клеток к дифференцированным; «усиливающиеся», потому что циклы деления, через которые они проходят, приводят к увеличению количества дифференцированного потомства, полученного в результате одного деления стволовой клетки (1).К популяции транзитных амплифицирующихся клеток примешиваются некоторые клетки, еще связанные с базальной пластинкой тонкой ножкой, которые уже перестали делиться и начали дифференцироваться, на что указывают типы экспрессируемых ими молекул кератина. Контакт с базальной пластинкой, следовательно, не может быть единственным фактором, контролирующим судьбу развития эпидермальной базальной клетки.

Рисунок 22-7

Транзитные амплифицирующие клетки. Стволовые клетки во многих тканях делятся очень редко, но дают начало транзитным амплифицирующимся клеткам — дочерним клеткам, детерминированным к дифференцировке, которые проходят ограниченную серию более быстрых делений, прежде чем завершить процесс.В (подробнее…)

Это не означает, что контакт с базальной пластинкой или подобным субстратом не имеет значения. Если культивированные базальные кератиноциты держать в суспензии, а не оседать и прикрепляться ко дну чашки для культивирования, все они перестают делиться и дифференцироваться. Чтобы оставаться эпидермальной стволовой клеткой, ей, по-видимому, необходимо прикрепиться к базальной пластинке или другому внеклеточному матриксу, хотя этого недостаточно. Это требование помогает гарантировать, что размер популяции стволовых клеток не будет увеличиваться без ограничений.Если клетки вытесняются из своей обычной ниши на базальной пластинке, они теряют свой характер стволовых клеток. Когда это правило нарушается, как при некоторых видах рака, результатом может стать постоянно растущая опухоль.

Обновление эпидермиса управляется многими взаимодействующими сигналами

Обмен клеток в эпидермисе на первый взгляд кажется простым делом, но эта простота, как мы только что видели, обманчива. В этом процессе есть много моментов, которые необходимо контролировать в зависимости от обстоятельств: скорость деления стволовых клеток; вероятность того, что дочерняя стволовая клетка останется стволовой клеткой; количество клеточных делений транзитных амплифицирующих клеток; время выхода из базального слоя и время, которое затем требуется клетке, чтобы завершить свою программу дифференцировки и отделиться от поверхности.Регулирование этих шагов должно позволить эпидермису реагировать на грубое обращение, становясь толстым и мозолистым, и восстанавливаться при повреждении. В специализированных областях эпидермиса, таких как те, которые формируют волосяные фолликулы, со своими собственными специализированными подтипами стволовых клеток, требуется еще больше контроля для организации локального паттерна.

Каждая контрольная точка важна по-своему, и их регулирует целый арсенал молекулярных сигналов, чтобы поверхность тела всегда была должным образом покрыта.Большинство механизмов клеточной коммуникации, описанных в главе 15, участвуют либо в передаче сигналов между клетками внутри эпидермиса, либо в передаче сигналов между эпидермисом и дермой. Все пути передачи сигналов EGF, FGF, Wnt, Hedgehog, Notch, BMP/TGFβ и интегрина (и мы увидим, что то же самое справедливо и для большинства других тканей). Мутации в компонентах путей Hedgehog или Wnt, например, могут приводить к развитию рака эпидермиса. Компоненты путей Hedgehog, Notch, BMP и Wnt при неправильной экспрессии мешают образованию волосков, блокируя их развитие или заставляя их развиваться не на своем месте.

Активация пути Wnt, по-видимому, способствует сохранению свойств стволовых клеток, ингибируя переключение со стволовых клеток на транзитные амплифицирующие клетки, в то время как передача сигналов Notch в эпидермисе, по-видимому, оказывает противоположный эффект, препятствуя тому, чтобы соседние стволовые клетки оставались стволовыми клетками. клетки. TGFβ играет ключевую роль в передаче сигналов дерме во время заживления кожных ран, способствуя образованию богатой коллагеном рубцовой ткани. И интегрины в эпидермисе являются не просто маркерами клеточного характера, но также и регуляторами клеточных судеб.Таким образом, когда трансгенных мышей сконструировали для поддержания в верхних слоях эпидермиса экспрессии интегринов, обычно ограниченной базальным слоем, у них развивается состояние, напоминающее обычное кожное заболевание человека псориаз : скорость пролиферации базальных клеток значительно увеличивается, эпидермис утолщается, и клетки сбрасываются с поверхности кожи уже через неделю после выхода из базального слоя, прежде чем они успевают полностью ороговеть. Точные индивидуальные функции всех различных сигнальных механизмов в эпидермисе только начинают выясняться.

Молочная железа проходит циклы развития и регрессии

В специализированных областях поверхности тела из эмбрионального эпидермиса развиваются другие типы клеток, помимо описанных выше ороговевших клеток. В частности, выделения, такие как пот, слезы, слюна и молоко, вырабатываются клетками, сегрегированными в глубоко расположенных железах, возникающих в результате врастаний эпидермиса. Эти эпителиальные структуры имеют функции и модели обновления, совершенно отличные от функций и моделей ороговевающих областей.

Молочные железы являются самыми крупными и наиболее примечательными из этих секреторных органов. Они являются определяющей чертой млекопитающих и важным предметом заботы во многих отношениях: не только для питания младенцев и привлечения противоположного пола, но и как основа крупной индустрии — молочной промышленности — и как местонахождение некоторых из наиболее распространенные формы рака. Ткань молочной железы наиболее ярко иллюстрирует, что процессы развития продолжаются во взрослом организме; и это показывает, как гибель клеток в результате апоптоза может привести к обратному развитию.

Производство молока должно быть включено, когда ребенок рождается, и выключено, когда ребенок отлучен от груди. «Покоящаяся» взрослая молочная железа состоит из ветвящихся систем протоков, погруженных в жировую соединительную ткань. Протоки выстланы эпителием, который включает субпопуляцию стволовых клеток молочной железы (хотя точное местонахождение стволовых клеток все еще обсуждается). В качестве первого шага к выработке молока гормоны, циркулирующие во время беременности, вызывают пролиферацию клеток протоков, увеличивая их количество в десять-двадцать раз.Концевые части протоков растут и разветвляются, образуя небольшие расширенные карманы или альвеолы, содержащие секреторные клетки (4). Секреция молока начинается только тогда, когда эти клетки стимулируются другой комбинацией гормонов, которые циркулируют в организме матери после рождения ребенка. Еще один уровень гормонального контроля регулирует фактическое выделение молока из груди: стимул кормления грудью заставляет клетки гипоталамуса (в головном мозге) выделять гормон окситоцин , который перемещается по кровотоку и воздействует на миоэпителиальные клетки .Эти мышечные клетки происходят из той же популяции эпителиальных предшественников, что и секреторные клетки молочной железы, и имеют длинные паутинообразные отростки, охватывающие альвеолы. В ответ на окситоцин они сокращаются, тем самым выбрасывая молоко из альвеол в протоки.

Рисунок 22-8

Молочная железа. (А) Рост альвеол из протоков молочной железы во время беременности и лактации. Показана только небольшая часть железы. «Отдыхающая» железа содержит небольшое количество встроенной неактивной железистой ткани (больше…)

В конце концов, когда ребенка отнимают от груди и сосание прекращается, секреторные клетки погибают в результате апоптоза, и большая часть альвеол исчезает. Макрофаги быстро удаляют мертвые клетки, и железа возвращается в состояние покоя. Это прекращение лактации происходит внезапно и, в отличие от предшествующих ему событий, по-видимому, вызвано накоплением молока, а не гормональным механизмом. Если одна часть молочных протоков закупорена так, что молоко не может выделяться, секреторные клетки, которые его снабжают, совершают массовое самоубийство в результате апоптоза, в то время как другие области железы выживают и продолжают функционировать.Апоптоз запускается комбинацией факторов, включая TGFβ3, который накапливается там, где блокируется секреция молока.

Рисунок 22-9

Гибель клеток, секретирующих молоко, при прекращении сосания. (A) Срез части лактирующей молочной железы мыши, которая вскармливала своих новорожденных детенышей в обычном режиме. (B) Соответствующий срез мыши, которая не сосала грудь в течение 9 часов. (подробнее…)

Деление клеток в растущей молочной железе регулируется не только гормонами, но и локальными сигналами, проходящими между клетками внутри эпителия и между эпителиальными клетками и соединительной тканью, или стромой, в которой эпителиальные клетки погружены.Все сигналы, перечисленные ранее как важные для контроля оборота клеток в эпидермисе, также вовлечены в контроль событий в молочной железе. Опять же, сигналы, доставляемые через интегрины, играют решающую роль: лишенные адгезии базальной пластинки, которые активируют передачу сигналов интегрина, эпителиальные клетки не могут нормально реагировать на гормональные сигналы. Сбои в этих взаимодействующих системах контроля лежат в основе некоторых из наиболее распространенных форм рака, и нам необходимо лучше их понять.

Резюме

Кожа состоит из прочной соединительной ткани, дермы, покрытой многослойным водонепроницаемым эпителием, эпидермисом.Эпидермис постоянно обновляется стволовыми клетками со временем обновления у людей порядка месяца. Стволовые клетки по определению не являются терминально дифференцированными и обладают способностью делиться на протяжении всей жизни организма, давая одно потомство, которое дифференцируется, а другое остается стволовыми клетками. Эпидермальные стволовые клетки лежат в базальном слое, прикрепляясь к базальной мембране. Потомство, которое начинает дифференцироваться, проходит через несколько быстрых делений в базальном слое, а затем прекращает деление и перемещается к поверхности кожи.Они постепенно дифференцируются, переключаясь с экспрессии одного набора кератинов на экспрессию другого, пока, в конце концов, их ядра не дегенерируют, образуя внешний слой мертвых ороговевших клеток, которые постоянно сбрасываются с поверхности.

Судьба дочерних клеток стволовой клетки частично контролируется взаимодействиями с базальной пластинкой и частично разнообразными сигналами от соседних клеток. Эти элементы управления позволяют генерировать две стволовые клетки из одной во время процессов восстановления и регулируют скорость пролиферации базальных клеток в соответствии с необходимостью.Железы, связанные с эпидермисом, такие как молочные железы, имеют свои собственные стволовые клетки и свои собственные четкие модели обновления клеток, регулируемые другими условиями. В молочной железе, например, циркулирующие гормоны стимулируют пролиферацию клеток, их дифференцировку и выработку молока; прекращение сосания вызывает гибель секретирующих молоко клеток в результате апоптоза в результате накопления TGFβ3, когда молоко не может быть удалено.

Неоднородность клеток кожи в развитии, заживлении ран и раке

Trends Cell Biol.2018 сен; 28(9): 709–722.

Эмануэль Роньони

1 Королевский колледж Лондона, Центр стволовых клеток и регенеративной медицины, 28-й этаж, крыло башни, кампус больницы Гая, пруд Грейт-Лабиринт, Лондон, SE1 9RT, Великобритания

Фиона М. Уотт

9 9 Королевский колледж Лондона, Центр стволовых клеток и регенеративной медицины, 28-й этаж, Башенное крыло, кампус больницы Гая, пруд Большого лабиринта, Лондон SE1 9RT, Великобритания

1 Королевский колледж Лондона, Центр стволовых клеток и регенеративной медицины, 28-й этаж Этаж, крыло башни, кампус больницы Гая, пруд Большого лабиринта, Лондон, SE1 9RT, Великобритания

. Это статья в открытом доступе по лицензии CC BY (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

Архитектура и функции кожи зависят от различных популяций эпидермальных клеток и дермальных фибробластов. Взаимная связь между эпидермисом и дермой играет ключевую роль в развитии кожи, ее гомеостазе и восстановлении. В то время как несколько популяций стволовых клеток были идентифицированы в эпидермисе с различными локализациями и функциями, в настоящее время признано, что существует дополнительная гетерогенность внутри мезенхимальных клеток дермы.Здесь мы обсуждаем недавнее понимание того, как эти отдельные клеточные популяции поддерживаются и координируются во время развития, гомеостаза и заживления ран. Мы подчеркиваем важность локальной среды или ниши в клеточной пластичности. Мы также обсуждаем новые механизмы, которые, как было установлено, влияют на заживление ран и прогрессирование рака.

Ключевые слова: пластичность стволовых клеток, ростки фибробластов, микрониши, заживление ран, рак кожи содержит специализированные структуры, такие как волосяные фолликулы (ВФ) и потовые железы (4).Эпидермис представляет собой многослойный многослойный эпителий, который постоянно обновляется на протяжении всей жизни; гомеостаз поддерживается балансом между пролиферацией базальных клеток и дифференцировкой/стратификацией супрабазальных клеток. В начале дифференцировки базальные клетки отделяются от базальной мембраны, перестают пролиферировать и, попав в супрабазальный клеточный слой, начинают выполнять программы терминальной клеточной дифференцировки, завершающиеся потерей ядра. Точная последовательность событий коммитирования и дифференцировки клеток в масштабах отдельных клеток и тканей все еще исследуется (обзор в [1]).

Разнообразие популяций стволовых и мезенхимальных клеток в коже. (A) Стволовые клетки и другие клеточные популяции в межфолликулярном эпидермисе и волосяном фолликуле. Определенные маркеры, показанные в легенде цветового кода, были идентифицированы, отображая пространственное распределение отдельных популяций стволовых клеток и дифференцированных клеток в выпуклости волосяного фолликула, перешейке, воронке, сальной железе и межфолликулярном эпидермисе. Базальная мембрана отделяет эпидермис от дермы. Обратите внимание, что сальный проток не виден.(B) Популяции мезенхимальных клеток в указанном слое дермы. Папиллярные фибробласты расположены близко к базальной мембране и окружены тонкими коллагеновыми волокнами, тогда как ретикулярные фибробласты находятся в центральной дерме, связанной с толстыми пучками коллагена (серые). Преадипоциты расположены близко к DWAT, в котором находятся зрелые, заполненные липидами адипоциты. Кроме того, дерма содержит специализированные субпопуляции фибробластов (коричневые), образующие DP, DS и APM, а также окружающие кровеносные сосуды (перициты).Сокращения: APM, мышца, выпрямляющая волосы; DP, дермальный сосочек; DS, кожная оболочка; DWAT, кожная белая жировая ткань; ECM, внеклеточный матрикс; Lrig1, повторы, богатые лейцином, и иммуноглобулиноподобные домены, белок 1.

Дерма состоит из различных подслоев, которые различаются по типу клеток, плотности клеток и составу внеклеточного матрикса (ECM) (обзор в 2, 3). Сосочковый слой расположен близко к базальной мембране и характеризуется высокой плотностью фибробластов и плотной сетью тонких плохо ориентированных коллагеновых волокон.Ретикулярная дерма представляет собой центральный и самый большой слой дермы, состоящий из толстых высокоорганизованных пучков коллагеновых волокон и более низкой клеточной плотности. Под ретикулярной дермой находится дермальная белая жировая ткань (DWAT), также называемая гиподермой, которая содержит пре- и зрелые адипоциты. Зрелые адипоциты заполнены липидами (Б). Кроме того, в коже имеются специализированные подмножества фибробластов, которые образуют дермальный сосочек (DP) (см. Глоссарий) в основании HF, дермальную оболочку , обернутую вокруг HF, и мышцу, выпрямляющую волоски (APM). , который соединяется вплотную с выпуклостью HF и отвечает за пилоэрекцию (рассмотрено в [4]).

В этом обзоре мы освещаем недавние достижения в анализе различных субпопуляций клеток в эпидермисе и дерме. Мы обсуждаем, как эпидермальные и дермальные клетки взаимодействуют друг с другом во время гомеостаза, заживления ран и рака.

Популяции стволовых клеток в эпидермисе

Было показано, что множественные популяции эпителиальных стволовых клеток (SC) способствуют гомеостазу кожи. У мышей в HF был идентифицирован очень разнообразный пул SCs, начиная от нижней выпуклости HF (Lgr5 + и CD34 + /Krt15 + ) до верхней HF (Gli1 + и Lgr6 +). ) и соединительной зоны (Lrig1 + ) (A).В неповрежденной коже различные клетки заселяют отдельные и ограниченные области ВФ, тогда как при повреждении ткани эти клетки обладают присущей им способностью давать начало всем эпидермальным клеткам, включая межфолликулярный эпидермис (IFE), который расположен между ВФ и включает самый большой пул кератиноцитов в коже 5, 6. В настоящее время исследуется, как эти дифференциальные клеточные поведения регулируются на молекулярном уровне (вставка 1).

Box 1

Взаимодействия ниш эпителиальных СК

В IFE и HF поддержание отдельных популяций SC зависит от тесного взаимодействия внутренних факторов и внешних факторов, которые определяют клеточное микроокружение или нишу ().Состав ниши — соседние клетки, ECM, GF и физические параметры — сильно зависит от местоположения и клетки. Ключевые сигнальные пути, участвующие в регуляции клеточного микроокружения в коже, включают WNT/β-катенин, TGFβ, BMP, фактор роста фибробластов, SHH и Notch, которые могут действовать аутокринным и паракринным образом 74, 75, 76.

Сравнение Внешние и внутренние регуляторные факторы эпителиальных и мезенхимальных клеток кожи. Обратите внимание, что тип и толщина стрелки указывают на различное воздействие внешних (оранжевый) и внутренних (синий) факторов на эпителиальные (слева) и мезенхимальные (справа) клетки.Было показано, что нишевые факторы оказывают сильное влияние на все клеточные популяции (сплошная толстая стрелка), воздействие на некоторые клеточные популяции (сплошная тонкая стрелка) или слабое/неясное/неизвестное влияние (штриховая тонкая стрелка). Комбинация внешних и внутренних нишевых факторов (черные) определяет аутокринные и эпителиальные/мезенхимальные сигналы. Межклеточные взаимодействия делятся на гомотипические (между соседними клетками одного типа) и гетеротипические (между другими типами клеток, такими как иммунные, эндотелиальные или нейрональные клетки).К физическим факторам относятся растяжение, сжатие, напряжение сдвига, а также температура. Ген и хроматин относятся к внутренним изменениям экспрессии генов и состояния хроматина. Сокращения: ECM, внеклеточный матрикс; GF, фактор роста.

Ключевые внутренние факторы включают SC-специфическую регуляцию метаболизма, экспрессии генов и расположения хроматина. Например, HFSC продуцируют больше лактата, чем другие эпидермальные клетки, что позволяет предположить, что различия в клеточном гликолитическом метаболизме влияют на активность SC [77].В выпячивании HF фактор транскрипции Foxc1 специфически индуцируется в HFSC при активации цикла роста волос и регулирует экспрессию BMP и ядерного фактора активированных Т-клеток 1 для поддержания покоя HFSC во время роста HF 78, 79.

Внутри ниши взаимодействия между соседними клетками являются важными регуляторами клеточного поведения. При удалении эпителиальных СК соседние клетки способны замещать нишевые СК, даже если они являются коммитированными предшественниками [73]. Кроме того, потери отдельных компонентов ECM может быть достаточно, чтобы резко повлиять на техническое обслуживание SC в нише.Индуцированный повреждением ДНК протеолиз коллагена 17a1 в HF bulge с возрастом приводит к циклической элиминации HFSCs посредством эпидермальной терминальной дифференцировки [80]. Поддержание или пополнение коллагена 17a1 в коже подавляет фенотипы старения, что указывает на возможное терапевтическое применение 80, 81.

Внешние нишевые факторы могут действовать на уровне одной клетки и либо продуцируются самими СК [82], либо обеспечиваются окружающими клетками такие как клетки-предшественники, фибробласты, резидентные иммунные клетки или сенсорные нейроны 39, 40, 83, 84, 85.Сенсорные нейроны в контакте с ВЧ создают микроокружение периневральной ниши в выпуклости и перешейке. Секреция SHH приводит к образованию специализированной субпопуляции выпуклых клеток, характеризующихся высокой экспрессией Gli1 и активированной передачей сигналов Hedgehog [83]. Подмножество резидентных регуляторных Т-клеток, расположенных близко к выпуклости HF и экспрессирующих высокие уровни Jag1, способствует пролиферации и дифференцировке HFSC посредством прямой активации передачи сигналов Notch в HFSCs [84]. Нарушение взаимодействия между эпидермальными и дендритными Т-клетками серьезно влияет на заживление ран в стареющей коже, подчеркивая важность различных типов резидентных иммунных клеток в гомеостазе, а также в восстановлении тканей [85].

Физические параметры, такие как напряжение, давление или температура, влияют на клеточное микроокружение, воспринимаются отдельными популяциями клеток и влияют на клеточную судьбу. Например, в эпидермальных СК механосенсорный комплекс, состоящий из эмергина, немиозина-IIA и актина, влияет на транскрипцию генов и коммитирование клонов [86]. Индуцированное внешней силой перемещение эмергина и изменение клеточных уровней G-актина приводит к переключению метилирования гистонов и потере гетерохроматина, закрепляющегося на ядерной ламине, тем самым ингибируя глобальную транскрипцию генов.В одиночных клетках также было отмечено потенциальное взаимодействие между актиновым цитоскелетом и эпигенетическими модификациями [87].

Остается определить, являются ли вызванные силой изменения в структуре хроматина временными или SCs функционально адаптируются и запоминают реакцию на стресс. Недавно было показано, что эпителиальные СК проявляют память о предыдущем воспалении при повреждении ткани, сохраняя хромосомную доступность в ключевых генах ответа на стресс, способствуя более быстрой транскрипции [88].Эта память не требует присутствия резидентных иммунных клеток, но критически зависит от Aim2 (отсутствует в меланоме 2), который является активатором инфламмасомы выше каспазы-1 и интерлейкина-1β. Побочным эффектом такой повышенной реакции эпителиальных СК на стрессоры может быть повышенная восприимчивость к аутоиммунным и гиперпролиферативным нарушениям, включая рак.

Активация эпидермального β-катенина не только приводит к внутриклеточным эффектам, но также изменяет поведение соседних клеток [89].Недавнее профилирование экспрессии генов в отдельных клетках показало присущую клеткам активацию β-катенина, гетерогенность экспрессии генов снижена в соседних клетках, и эффект наиболее драматичен для генов, связанных с синтезом белка [90]. Эффект зависит от межклеточного контакта, и изменения в экспрессии генов сопровождаются переходом в более пролиферативное состояние SC.

Вполне возможно, что будет обнаружено много более специализированных субпопуляций SC, поддерживаемых и определяемых сложным набором нишевых факторов; действительно, все клетки эпидермиса, находящиеся в контакте с ECM, обладают свойствами SC.

Во время развития эпидермис образован плоским однослойным эпителием, известным как поверхностная эктодерма. Локальная индукция передачи сигналов Wnt в эпидермисе и впоследствии в дерме приводит к образованию HF плакод , которые характеризуются экспрессией маркеров взрослых SC, таких как Sox9 [7]. В то время как поддержание и дифференцировка СК взрослой кожи зависят от сигналов от локальных ниш , таких как выпуклость HF, во время развития волосяных зачатков спецификация СК достигается за счет асимметричного деления клеток, дифференциальных уровней передачи сигналов Wnt и реакции на звуковой ежик (SHH). базальных и супрабазальных клеток [8].Во время дальнейшего созревания плакоды HF маркеры SC начинают разделяться на отдельные структуры HF, включая выпуклость HF , перешеек и сальную железу (обзор в [9]). Когда образуются HF, они дополнительно обеспечивают структуру ниши и сигналы, чтобы вызвать спецификацию клеток Меркеля, специализированной субпопуляции кератиноцитов, которые организуются в сенсорные купола вокруг первичных HF. Эти иннервируемые механорецепторы опосредуют ощущение легкого прикосновения [10].

Помимо эпителиальных клеток (кератиноцитов и клеток Меркеля) в IFE взрослого человека содержатся меланоциты и иммунные клетки (клетки Лангерганса и γδT-клетки).До недавнего времени организация эпителиальных SCs внутри IFE взрослых мышей была предметом некоторых дискуссий. Первоначальный анализ in vivo клонов эпидермиса хвоста и ушей мыши показал, что одна клеточная популяция отвечает за эпидермальный гомеостаз, а изменение размера клона можно объяснить стохастическим (случайным) делением клеток гомогенной популяции кератиноцитов, называемой нейтральный дрейф, модель 11, 12, 13. Однако теперь ясно, что ЭЭ ИФЭ неоднородны.Более подробная характеристика IFE хвоста, в которой проводились исследования клонального роста, подтверждающие модель нейтрального дрейфа, показала, что существует два различных пути терминальной дифференцировки: один соответствует паракератотической шкале IFE, не связанной с HF, и второй. другие ортокератотические межчешуйчатые IFE , расположенные близко к HF, каждая из которых генерируется и поддерживается различным пулом базальных клеток 14, 15. Размер чешуйчатых и межчешуйных областей контролируется эпидермальной передачей сигналов Eda и Wnt/β-катенина. , и имеется соответствующий паттерн меланоцитов и папиллярных дермальных фибробластов [14].Клетки Lgr6 + вносят вклад в межмасштабный, но не в масштабный ИФЭ [5]. Масштабный и межмасштабный ИФЭ также можно отличить по экспрессии Slc1a3 и Dlx1 соответственно [16]. Два компартмента хвостовых СК ИФЭ различаются по своей пролиферативной динамике, профилям экспрессии генов и способности восстанавливать эпидермис после повреждения 16, 17. транскрипционные сигнатуры, даже несмотря на то, что существует единственная программа терминальной дифференцировки 18, 19.В настоящее время неизвестно, отражает ли клеточная гетерогенность IFE дифференциальную восприимчивость к инициации дифференцировки кератиноцитов. Кроме того, на пролиферативные свойства клеток базального слоя IFE влияет цикл HF. Lineage tracing Эксперименты показали, что в то время как клеточные клоны, связанные с HF, быстро увеличиваются в размерах во время фазы роста HF, отдаленные клоны циклируют медленнее, но могут быть мобилизованы при повреждении ткани [20]. Т.о., в то время как в IFE хвоста мыши различные популяции SC связаны с уникальными программами дифференцировки, гетерогенность SC в IFE кожи спины мыши лежит в основе единственной программы дифференцировки и может отражать различные клеточные состояния .

Чтобы лучше понять пролиферативную динамику эпидермальных клеток с возрастом, в последние годы был применен клональный анализ эпидермиса человека с использованием индуцированных солнечным светом мутаций в генах, связанных с раком, таких как p53, в качестве маркеров 21, 22. Это привел к противоречивым выводам об относительной важности положительного отбора и нейтрального дрейфа в клональной эволюции. Недавно путем секвенирования более крупных участков кожи, чем ранее, и сосредоточения внимания на коже пациентов, у которых ранее развилась кожная опухоль, стало возможным установить, что некоторые мутантные клоны человека слишком велики, чтобы их можно было объяснить исключительно нейтральным дрейфом.Скорее, вторичные мутации, возникающие на краю мутантного клона, имеют селективное преимущество в росте [23].

Гетерогенность мезенхимальных клеток и поведение в дермальном гомеостазе

Помимо своей роли каркаса, богатого ВКМ, дерма содержит очень разнообразные фибробласты, перициты , а также популяции иммунных и эндотелиальных клеток, которые динамически изменяются с возрастом и влияют на свойства и клеточные поведение вышележащего эпидермиса 2, 4, 24 (Б). Хотя дермальные слои можно легко различить по структуре коллагена и клеточной плотности, клеточные события, генерирующие и поддерживающие дермальную архитектуру, до недавнего времени подробно не изучались.Во время эмбрионального развития мыши дермальные фибробласты возникают, по крайней мере, из двух пространственно и функционально различных клеточных линий , которые дифференцируются в отдельные субпопуляции и вносят вклад в слои дермы 25, 26. Неонатальные дермальные фибробласты папиллярного слоя характеризуются активной передачей сигналов Wnt и пролиферацией. , тогда как популяции в ретикулярном слое демонстрируют повышенную экспрессию ECM и генов, связанных с иммунными клетками 26, 27, 28. Вносят ли мезенхимальные стромальные клетки костного мозга (МСК) вклад в резидентные фибробласты спинной кожи мыши в гомеостатических условиях или после ранения является спорным (рассмотрено в [2]).

Во время развития экспрессия генов в дермальных фибробластах очень динамична, и во время созревания дермы происходит быстрое изменение поведения дермальных фибробластов в тканях 26, 27. Хотя фибробласты быстро размножаются во время эмбрионального развития, они быстро прекращают пролиферацию в постнатальной дерме. фаза роста, которая характеризуется экстенсивным отложением и ремоделированием ВКМ. Клональный анализ показывает, что отдельные фибробласты внутри клонов начинают сегрегироваться за счет повышенного отложения ВКМ, что приводит к резкому снижению плотности фибробластов после рождения [27].Кроме того, с возрастом увеличивается слой адипоцитов [29]. Различные клоны дермальных фибробластов пространственно разделены в коже P2 мышей, тогда как смешивание клонов происходит во время последующего созревания дермы. Недавние исследования секвенирования РНК одиночных клеток дермальных фибробластов человека выявили несколько транскрипционно различных субпопуляций, некоторые из которых пространственно сегрегированы, тогда как другие не разделены 28, 30. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, представляют ли транскрипционно гетерогенные субпопуляции фибробластов в дерме человека различные клеточные состояния или функционально различные клоны фибробластов.

Хотя природа переключения между пролиферацией фибробластов и продукцией внеклеточного матрикса неизвестна, анализ экспрессии генов неонатальных (пролиферативных) и стареющих (неделящихся) дермальных фибробластов предполагает, что он контролируется эпигенетическими изменениями на уровне хроматина 27, 31. In Исследования vitro показывают, что в фибробластах нет обычного непролиферативного состояния, а скорее это совокупность различных состояний, которые активно поддерживаются 32, 33. Помимо активного усиления состояния неделящегося клеточного цикла и подавления перехода к старению или терминальной дифференцировке, состарившиеся фибробласты остаются высоко метаболически активными [34].Они увеличивают экспрессию белков ECM, таких как коллаген I и III, что частично связано с изменениями экспрессии микроРНК, таких как miR-29 [35].

Эпидермально-дермальные взаимодействия посредством реципрокных нишевых сигналов

Реципрокная передача сигналов между эпидермисом и дермой играет ключевую роль в развитии кожи, гомеостазе, заживлении ран и раке. Ярким примером жесткой временной и пространственной регуляции являются фибробласты DP в основании HF и вышележащей луковице HF (rev. 36, 37).Репрессор транскрипции Blimp1 является ключевой мишенью и медиатором этого взаимодействия [38]. При индукции HF во время развития эпидермальная передача сигналов Wnt/β-catenin индуцирует экспрессию Blimp1 в DP посредством передачи сигналов Transforming Growth Factor (TGF)β. В DP Blimp1 способствует активности передачи сигналов Wnt/β-catenin и росту HF.

Когда DP созревает во время роста HF, гетерогенность мезенхимальных сигналов на уровне отдельных клеток с участием градиентов лигандов Wnt и ингибиторов костного морфогенетического белка (BMP) создает отчетливые микрониши вдоль эпителиально-мезенхимального интерфейса в DP [39].Секретируя разные комбинации факторов, эти микрониши координируют иерархию состояний самообновления и дифференцировки эпителиальных клеток в матриксе HF, обеспечивая формирование различных слоев HF.

Ниша HF bulge SC скрывает четкую комбинацию компонентов ECM. Было показано, что клетки выпуклости создают микрониши для клеток APM, откладывая специфические компоненты ECM, включая нефронектин, в базальную мембрану [40]. Нефронектин специфически распознается положительными по α8β1-интегрину мезенхимальными клетками APM, что необходимо для правильного закрепления и функционирования.Интересно, что в регенерированных HF в ранах отсутствуют APM, что указывает на то, что для образования APM требуются дополнительные факторы или специфические мезенхимальные субпопуляции 26, 27.

определяется при разрешении одной ячейки. Однако в коже хвоста экспрессия богатых лейцином повторов и иммуноглобулин-подобных доменов белка 1 (Lrig1) избирательно повышается в дермальных фибробластах, лежащих в основе межчешуйчатого эпидермального компартмента, что указывает на разные дермальные ниши в межчешуйчатом и чешуйчатом отделах [14].

Один из ключевых путей эпидермально-дермальной коммуникации осуществляется через каноническую передачу сигналов Wnt. Активация Wnt/β-катенина в базальных кератиноцитах эпидермиса взрослых мышей вызывает быстрое увеличение пролиферации фибробластов и стимулирует ремоделирование ВКМ 31, 41. внешние и внутренние факторы (вставка 1). С одной стороны, реципрокные эксперименты по трансплантации с участием фибробластов различного происхождения (ротовая полость или кожа) показали, что их дифференцированное отложение ВКМ и миграционное поведение сохраняются и, таким образом, являются внутренне присущими клеткам особенностями [25].Более того, фибробласты Sox2 + DP сохраняют свою идентичность в культуре клеток [42]. С другой стороны, разные субпопуляции фибробластов реагируют на разные паракринные сигналы эпидермиса. Эпидермальная передача сигналов SHH стимулирует пролиферацию и ремоделирование ECM верхней дермы, в то время как TGFβ-2 влияет на пролиферацию, отложение ECM и дифференцировку нижней дермы [41]. Кроме того, секретируемые факторы Wnt/β-catenin, активируемые кератиноцитами, способствуют дифференцировке адипоцитов и расширению гиподермы [29], тогда как PDGF, экспрессируемый преадипоцитами, стимулирует активность HF SC [43].

Поведение эпидермальных СК во время заживления ран

Заживление ран и регенерация тканей представляют собой скоординированные процессы, в которых участвуют эпидермальные, дермальные, эндотелиальные и иммунные клетки, и их можно разделить на отдельные фазы (см. обзор 44, 45). При ранении образуется тромб, и иммунные клетки инфильтрируют место раны (фаза воспаления). Клетки эпидермиса и дермы начинают пролиферировать и мигрируют в раневое ложе, закрывая рану (пролиферативная фаза). Затем клетки дермы откладывают и реструктурируют внеклеточный матрикс в раневом ложе (фаза разрешения).Следует отметить, что реакции заживления ран различаются между видами: например, у мышей раны закрываются в основном за счет сокращения ткани в результате действия panniculus carnosus мышцы , структуры, которая отсутствует в коже человека (обзор в [46]). . В коже мышей несколько популяций эпидермальных клеток участвуют в процессе заживления кожной раны, что приводит к картине, что не только клетки, расположенные близко к краю раны, но и эпителиальные клетки HF рекрутируются в место раны (A, B). Только недавно стало известно, как различные клеточные популяции из разных ниш координируются в масштабе ткани и перемещаются в ложе раны, обеспечивая быстрое закрытие раны и регенерацию ткани.

Гетерогенность и пластичность эпидермальных и мезенхимальных клеток при заживлении ран. (A) Стволовые клетки и другие клеточные субпопуляции рекрутируются во время заживления ран в эпидермисе и дерме. В то время как клеточные линии выпячивания (коричневый), воронки (оранжевый) и межфолликулярного эпидермиса (белый) проникают скорее как сплоченная клеточная популяция (сплошные стрелки), клетки сальных протоков (синие) мигрируют к месту раны супрабазально как отдельные клетки (пунктирные линии). стрелка) (1). Обратите внимание, что как только разные клетки волосяного фолликула и межфолликулярного эпидермиса попадают в зоны заживления ран, они проявляют сходное клеточное поведение при пролиферации (2), миграции и дифференцировке клеток (3).Ключевые особенности зоны заживления ран показаны в прямоугольниках с делением клеток в пролиферативной зоне (2) и миграцией и дифференцировкой клеток в зоне миграции и дифференцировки (3). В смешанной зоне можно наблюдать все ключевые особенности. Менее ясно, распространяются ли эти зоны коллективного поведения в дерму и как мезенхимальные клетки организуются во время заживления ран. Во время заживления ран ретикулярные фибробласты (красные) являются первыми и наиболее многочисленными фибробластами, которые попадают в раневое ложе (красная толстая стрелка) и являются основным источником миофибробластов (белые клетки в раневом ложе).Папиллярные фибробласты (зеленые) попадают в ложе раны на более поздней стадии (зеленая тонкая стрелка). Также было показано, что преадипоциты (желтые), адипоциты и перициты (коричневые) способствуют заживлению кожных ран (тонкая черная стрелка). (B) Пластичность эпителиальных клеток во время заживления ран с соответствующими ключевыми сигнальными путями и факторами транскрипции. Популяции эпителиальных клеток межфолликулярного эпидермиса и волосяного фолликула временно теряют свою родословную во время заживления ран (центральная клетка с красным ядром) и способны дифференцироваться (черная стрелка) или дедифференцироваться (серая стрелка) и приобретать способность к регенерации всех тканевых структур.(C) Пластичность мезенхимальных клеток во время заживления ран с соответствующими ключевыми сигнальными путями. Мезенхимальные клетки вблизи раневого ложа активируются (серая стрелка), называются миофибробластами и изменяют свое поведение и программу транскрипции (центральная клетка с красным ядром). Участвуют ли также фибробласты APM, неизвестно (серая пунктирная стрелка). Во время фазы заживления раны миофибробласты способны превращаться в адипоциты, интерфолликулярные фибробласты (сплошная черная стрелка) и, предположительно, также в другие клеточные популяции (пунктирная черная стрелка).Сокращения: APM, мышца, выпрямляющая волосы; BMP, костный морфогенетический белок; MAPK, митоген-активируемая протеинкиназа; TGFβ, трансформирующий фактор роста β.

В прошлом были предложены два различных механизма перемещения клеток эпидермиса в раневое ложе. Один включает плавный поток эпидермиса в соответствии с гомеостатическим правилом однонаправленного базально-супрабазального переноса клеток с движением переднего края, которое достигается за счет миграции базальных клеток через рану 47, 48. Второй, называемый чехардой, включает супрабазальные клетки, скользящие по ведущие базальные клетки сами становятся базальными клетками 49, 50.В двух недавних исследованиях, сочетающих визуализацию живых клеток in vivo , отслеживание клонов и транскриптомный анализ, картировали анатомию и пространственно-временную динамику реакции заживления ран и идентифицировали две концентрические зоны клеточной активности и дифференциальной экспрессии генов 51, 52. Ближайшая к краю раны популяция характеризуется быстрой миграцией и дифференциацией. Далее от раны располагается зона с высокой эпидермальной пролиферацией и незначительной миграцией по базальной мембране.В первой (мигрирующей) зоне как базальные, так и супрабазальные клетки активно мигрируют с возрастающей скоростью к центру раны и активируют гены, участвующие в ремоделировании ВКМ и клеточной адгезии. К ним относятся интегрин α5β1, рецептор фибронектина, который позволяет кератиноцитам мигрировать на временный внеклеточный матрикс, депонированный иммунными и фибробластными клетками. Скорость миграции и дифференцировки эпидермальных клеток связана, вызывая скоординированное утолщение ткани с течением времени в переднем крае. Вторая (пролиферативная) зона кератиноцитов не только поставляет новые клетки, но и контролирует вовлечение окружающего неповрежденного эпителия во время реэпителизации.Во время заживления ран направление движения клеток в мигрирующей эпидермальной зоне влияет на ориентацию деления клеток по направлению к центру раневого ложа, демонстрируя пространственное взаимодействие между пролиферацией и миграцией. Отслеживание клонального происхождения показывает, что большинство коммитированных клеток-предшественников становятся высокопролиферативными и быстро дифференцируются в ранней фазе заживления ран, тогда как базальные (обогащенные СК) клетки активируются и увеличивают пул СК позже. Эти исследования предлагают модель, согласно которой непролиферирующий передний край функционирует как каркас, подготавливая раневое ложе к эффективной репопуляции по направлению к центру раневого ложа и защищая SCs во время восстановления ткани.Клональная динамика различных популяций SC из HF и IFE сходна, что указывает на то, что поведение, уравновешивающее пролиферацию и дифференцировку в зонах заживления ран, не зависит от исходной клетки. Кроме того, сигнатура гена переднего края определяется независимо от клеточного деления или воспаления. Это указывает на то, что как внутренние, так и внешние факторы формируют зоны заживления ран.

Заживление эпидермальных ран вызывает пластичность в дифференцированных клетках сальных протоков, так что они дедифференцируются , пролиферируют и способствуют длительному поддержанию IFE [53].Эти клетки располагаются в супрабазальном слое сального протока, соединяющего зону перехода ВФ с сальной железой, и характеризуются высокой экспрессией фактора транскрипции GATA6, ключевого регулятора линии сальных протоков при гомеостазе [53]. При ранении дифференцированные клетки линии GATA6 в протоке HF становятся мобилизованными, мигрируют к месту раны супрабазально в виде отдельных клеток, повторно прикрепляются к базальной мембране и начинают пролиферировать для регенерации IFE в ложе раны [53].Митоген-активируемая передача сигналов протеинкиназы является ключевым путем, который регулирует дифференцировку кератиноцитов, в то время как сигналы, регулирующие дедифференцировку, остаются неясными 53, 72. Визуализация in vivo в реальном времени показывает, что нисходящая миграция клеток более выражена на краю раны, чем на дистальном участке. Это контрастирует с поведением базальных клеток Lrig1 + соединительной зоны HF, которые попадают в раневое ложе в виде сплоченной популяции базальных клеток 6, 51, 53. Клетки линии GATA6 не только способствуют заживлению раны, но и заселяют рану. нижняя часть ВЧ и сальная железа ВЧ вблизи раны [53].Подобное смещение клеток наблюдалось при регенерирующем хвосте IFE. При ранении популяции СК в межчешуйном и чешуйчатом мигрируют на соседние территории и способствуют репарации тканей вне своей нормальной ниши [16]. Это наблюдение указывает на потерю рестрикции клонов во время репарации тканей, которая контролируется транскрипционными факторами KLF5 и Sox9 [54].

Динамика мезенхимальных клеток во время заживления ран и фиброза

Наше понимание эпидермального заживления ран быстро улучшилось, в то время как вклад различных популяций дермальных клеток был менее ясен (A, C).Известно, что фибробласты вблизи раны быстро активируются, называются миофибробластами и изменяют свое поведение и программу транскрипции. Передача сигналов TGFβ является ключевым путем для активации фибробластов 26, 55, 58, 61. В течение всего процесса заживления ран существует интенсивное и высокодинамичное перекрестное взаимодействие с множественными популяциями иммунных клеток, что влияет на поведение мезенхимальных клеток (rev. 44, 45). Мы и другие показали, что разные популяции фибробластов демонстрируют различное рекрутирование и вклад в заживление ран 25, 26, 27.Фибробласты, находящиеся в ретикулярной дерме, опосредуют первую фазу заживления раны и являются основным источником миофибробластов, тогда как фибробласты в сосочковом слое дермы попадают в рану на более поздней стадии и необходимы для регенерации HF. Более того, в то время как фибробласты из DP не способствуют заживлению ран, преадипоциты и адипоциты вносят свой вклад 56, 57. Интересно, что истощение или манипулирование специфическими мезенхимальными субпопуляциями в дерме, как было показано, значительно снижает фиброз тканей или образование рубцов при повреждении тканей 25 , 55.

Специфическое для фибробластов ингибирование передачи сигналов Wnt/β-catenin у мышей усиливает регенерацию HF, предотвращая раннюю экспансию клеток нижней дермы [27]. Напротив, устойчивая передача сигналов Wnt/β-catenin в дермальных фибробластах нарушает регенерацию, вызывает фиброзные поражения во взрослой коже и ингибирует дифференцировку адипоцитов 59, 60. Эксперименты по отслеживанию клонов показывают, что это связано с опосредованным TGFβ превращением адипоцитов в миофибробласты [59, 60]. 58]. Наоборот, во время заживления ран передача сигналов BMP от регенерирующих HF индуцирует превращение миофибробластов в адипоциты в раневом ложе [61].Сигналы, способствующие превращению миофибробластов в другие популяции мезенхимальных клеток, в настоящее время неясны.

Пластичность эпителия при раке

Подобно заживлению ран, различные популяции эпидермиса и дермы по-разному способствуют развитию рака (). Это хорошо видно в случае онкогенной передачи сигналов β-катенина, где в зависимости от типа эпидермального SC, в котором экспрессируется стабилизированный β-катенин, образуются разные опухоли. Например, нацеливание на популяцию Lgr5 + способствует образованию пиломатриком (доброкачественных опухолей кожи HF), в то время как клетки Lrig1 + развивают трихоаденомы (редкая доброкачественная фолликулярная опухоль с ороговевающими кистами), а популяция Lgr6 + вызывает дерматофибромы. в рамках ИФЭ [5].Точно так же активация передачи сигналов Hedgehog демонстрирует, что только базальные клетки Krt14 + в IFE и HF infundibulum могут инициировать образование базально-клеточной карциномы (BCC) 15, 62. Инициация и прогрессирование BCC сильно зависят от экспрессии транскрипционного фактора Sox9. [63]. Напротив, плоскоклеточная карцинома (SCC) может происходить из более чем одной популяции эпидермиса, включая SC HF bulge, поскольку сверхэкспрессия гиперактивного мутанта Kras в разных эпидермальных клонах индуцирует опухоли с сопоставимой эффективностью [64].В соответствии с этим было показано, что клетки SCC имеют отчетливый открытый ландшафт хроматина, сочетающий сигнатуры активных генов из разных клонов SC [54]. Это состояние неправильности происхождения может временно наблюдаться в ранах, но сохраняется во время злокачественной прогрессии, способствуя неконтролируемому росту и гетерогенному поведению опухолевых клеток 54, 65.

Гетерогенность эпидермальных и мезенхимальных клеток при раке. Различные популяции эпителиальных клеток приводят к различным типам опухолей. Онкогенная передача сигналов β-катенина в различных популяциях стволовых клеток волосяного фолликула (CD34/Krt15 + , розовый; Gli1 + , зеленый; Lgr5 + , фиолетовый и Lgr6 + , темно-синий) и перешейка зона соединения (Lirg1 + , оранжевый) индуцируют различные типы доброкачественных опухолей волосяных фолликулов (серый кружок), в то время как BCC возникают только из базального (Krt14 + ) межфолликулярного эпидермиса (белые клетки) и клеток Lrig1 + волоса перешеек фолликула и воронка (оранжевая клетка) при активации передачи сигналов Hedgehog (темно-серый кружок).Напротив, гиперактивная мутация Kras способна индуцировать SCC во всех эпидермальных клонах (светло-серый кружок). Если разные типы опухолей связаны с различными мезенхимальными субпопуляциями (зеленый — папиллярный фибробласт; красный — ретикулярный фибробласт; желтый — преадипоцит; белый — неопределенный фибробласт; коричневый — APM — дермальная оболочка, фибробласт дермального сосочка, перицит и адипоцит) (пунктирные стрелки) и неясно, задействованы ли специфические сигнальные пути мезенхимальной субпопуляции (?). Сокращения: APM, мышца, выпрямляющая волосы; BCC, базально-клеточная карцинома; HF, волосяной фолликул; SCC, плоскоклеточный рак.

Во время инициации опухоли мутантные эпидермальные клетки обладают способностью взаимодействовать с нетрансформированными (здоровыми) клетками посредством паракринной передачи сигналов, такой как секреция лиганда Wnt, для индукции аберрантного роста всей ткани [66]. Интересно, что наблюдается и обратное: защитный от опухоли механизм, напоминающий «наблюдение за соседями», способствует подавлению неопластической опухоли. Используя подход in vivo к визуализации в реальном времени, было замечено, что здоровые эпителиальные клетки обычно распознают, окружают и устраняют мутантные клетки для восстановления тканевого гомеостаза, обнаруживая врожденную клеточную способность предотвращать чрезмерную пролиферацию и инициацию опухоли [67].До сих пор остается неясным молекулярный механизм распознавания и элиминации клеток, а также то, ограничивается ли он специфическими типами клеток. Стимулирующие опухоль, а также защитные эффекты на онкогенную передачу сигналов β-catenin зависят от секреции лиганда Wnt, указывая на то, что различные комбинации лиганда Wnt уравновешивают клеточную пластичность и поведение.

Мезенхимальная гетерогенность в микроокружении опухоли

Микроокружение опухоли, включая строму опухоли , включающую все нетрансформированные тканевые компоненты, связанные с опухолью, может оказывать как опухоль-стимулирующее, так и ингибирующее действие.Помимо эндотелиальных и иммунных клеток, основным компонентом микроокружения являются раковые фибробласты (КАФ), которые играют важную роль в эволюции солидных опухолей. Подобно миофибробластам, CAF, по-видимому, происходят из разных мезенхимальных популяций, начиная от нормальных фибробластов и МСК и заканчивая трансдифференцированными эпителиальными и эндотелиальными клетками. В отличие от нормальных фибробластов, CAF либо находятся в пределах края опухоли, либо инфильтрируют опухолевую массу и демонстрируют повышенную пролиферацию, миграцию, отложение ECM и секрецию факторов роста и других модуляторов ECM (обзор в 68, 69).Функционально, хотя CAF очень гетерогенны с точки зрения экспрессии генов, они демонстрируют обогащение сходных классов онтологии генов , таких как клеточная адгезия, иммунный ответ и модуляция ECM, что позволяет предположить, что разные типы клеток в сходных условиях выполняют аналогичные задачи. Таким образом, было высказано предположение, что CAF представляют собой динамическое клеточное состояние фибробластоподобных клеток в непосредственной близости от опухоли, а не определенную клеточную линию [69]. Это состояние может поддерживаться комбинацией генетических мутаций, эпигенетических изменений и постоянных воздействий окружающей среды.

Подобно заживлению ран, кажется вероятным, что отдельные популяции фибробластов вызывают CAF. Действительно, одно исследование показало, что у взрослых мышей фибробласты CD26 + вносят основной вклад в отложение ECM в модели ксенотрансплантата меланомы кожи [25]. Истощение этой субпопуляции фибробластов значительно снижает рост опухоли, показывая, что нацеливание на отдельные субпопуляции фибробластов влияет на развитие опухоли. Ингибирование активности CD26 снижает рост индуцированных ранами эпидермальных опухолей, хотя следует отметить, что CD26 экспрессируется как эпидермальными, так и дермальными клетками и что во время опухолевой прогрессии происходят динамические изменения экспрессии CD26 в дерме [70].

На сегодняшний день проведено несколько исследований того, как различные линии фибробластов способствуют формированию стромы опухоли. Интересно, что разные опухоли, индуцированные стабилизацией β-catenin в эпителиальных клетках Lgr5 + , Lgr6 + и Lrig1 + , обнаруживают как сходство, так и различия в составе стромы. Во всех трех случаях наблюдается локальное увеличение пролиферации фибробластов, ремоделирования ВКМ и экспрессии CD44, основного поверхностного рецептора гиалуроновой кислоты.Однако кожная экспрессия CD26 повышается в строме опухолей Lgr6, но не в опухолях Lgr5 или Lrig1. И наоборот, опухоли Lgr6 и Lrig1 связаны с воспалением стромы, в то время как опухоли Lgr5 этого не делают [5]. Будет интересно выяснить, отражают ли эти различия различия в клонах фибробластов, связанных с каждым типом опухоли, или реагируют ли фибробласты на опухолеспецифические сигналы независимо от клона.

Заключительные замечания

В последние годы наше понимание гетерогенности эпидермальных и дермальных клеток возросло вместе с осознанием того, что клетки способны проявлять пластичность и изменять судьбу посредством дедифференцировки и трансдифференцировки .Теперь ясно, что ответы кожи на вызовы ранения или онкогенеза отражают комбинацию изменений внутренних свойств клеток и ответов на различные микроокружения. Микрониши и клеточная память — захватывающие новые концепции, требующие дальнейшего изучения, наряду с выявлением различий между типами и состояниями клеток, например, в строме опухоли (см. «Нерешенные вопросы»).

По мере того, как все больше профилей экспрессии генов отдельных клеток становятся общедоступными, а инструменты, позволяющие сделать эти наборы данных легко доступными для исследователей с биологическим опытом, совершенствуются 19, 71, мы ожидаем большего признания значения клеточной гетерогенности.Комбинация экспериментальных данных с компьютерным моделированием 16, 20, 23, 72, 73 не только позволяет проводить строгую оценку качества данных, но и способствует выдвижению гипотез. В конечном счете, мы ожидаем значительных преимуществ с точки зрения понимания поведения, динамики и взаимодействия отдельных клеточных популяций во время развития ткани, гомеостаза и заболевания.

Нерешенные вопросы

Как координируется поведение клеточных популяций в эпидермисе и дерме во время заживления ран и развития опухоли в тканевом масштабе?

Что определяет и различает клеточное состояние и клеточный тип кожи?

Каковы специфичные и универсальные механизмы установления и поддержания клеточной идентичности и пластичности кожи?

Какие ключевые изменения создают проонкогенную среду?

Каким образом разные популяции эпидермальных и дермальных клеток способствуют гетерогенности и прогрессированию опухоли?

Какова динамика и организация микрониш в дерме и эпидермисе?

Благодарности

E.Р. является получателем долгосрочной стипендии EMBO (aALTF 594-2014) и стипендии EMBO Advanced (aALTF 523-2017). Ф.М.В. выражает благодарность фонду Wellcome Trust (206439/Z/17/Z), Совету по медицинским исследованиям (MR/PO18823/1), Национальному институту медицинских исследований (IS-BRC-1215-20006) и организации Cancer Research UK (C219/). А23522). Ф.М.В. в настоящее время откомандирован в качестве исполнительного председателя Медицинского исследовательского совета.

Глоссарий

Мышца, поднимающая волосы гладкая мышца, прикрепляющаяся к области выпуклости волосяного фолликула, отвечающая за пилоэрекцию.
Выпуклость Область волосяного фолликула, которая отмечает дно постоянной части волосяного фолликула и точку прикрепления мышцы, выпрямляющей волосы. Выпуклость содержит стволовые клетки волосяного фолликула, которые редко делятся.
Клеточная линия история развития дифференцированной клетки, основанная на клетке, из которой она возникла – аналогией может быть генеалогическое древо. По мере продвижения клеток по клону они претерпевают транскрипционные и эпигенетические изменения, связанные с дифференцировкой.Клетки, имеющие общее дифференцированное состояние, все же могут происходить из разных клонов.
Состояние клетки описывает физиологическое состояние данной клетки, определяемое молекулярными профилями, такими как транскриптом или протеом. Состояние клетки отличается от клеточного происхождения и может быть временным, например, пролиферативным или покоящимся, или точкой перехода от недифференцированного к дифференцированному.
Дедифференцировка описывает процесс, при котором дифференцированные клетки теряют свои специализированные характеристики и могут приобретать потенциал стволовых клеток.
Дермальный сосочек специализированное подмножество мезенхимальных клеток, расположенных в основании каждого волосяного фолликула. Клетки дермального сосочка сообщаются с соседними эпителиальными клетками и обеспечивают необходимые сигналы для образования и регенерации волосяных фолликулов.
Кожная оболочка соединительнотканная оболочка, состоящая из мезенхимальных клеток, которые окутывают волосяной фолликул и простираются от выпуклости до дермального сосочка.
Генная онтология биоинформационная инициатива по унификации представления атрибутов генов и генных продуктов для всех видов. Он классифицирует функции генов в соответствии с клеточными компонентами, молекулярными функциями и биологическими процессами.
Плакода волосяного фолликула утолщение эмбрионального эпидермиса, свидетельствующее о начале образования волосяного фолликула.
Infundibulum верхняя часть волосяного фолликула, над входом в сальный проток, которая доходит до межфолликулярного эпидермиса.
Интерфолликулярные фибробласты фибробласты, расположенные между волосяными фолликулами.
Межфолликулярный эпидермис многослойный эпителий, образующий наружный покров кожи и отличный от придаточных структур (волосяных фолликулов, потовых и сальных желез).
Перешеек область волосяного фолликула между воронкой и выпуклостью.
Соединительная зона область, расположенная на стыке между воронкой, постоянной частью волосяного фолликула (выпуклостью) и сальной железой.Также известен как «верхний перешеек».
Отслеживание линии Генетическая маркировка отдельных клеток или популяций маркером (например, флуоресцентным белком), который передается всему потомству, таким образом отслеживая их в пространстве и времени.
Модель нейтрального дрейфа утверждает, что решения о судьбах клеток (например, обновление или дифференцировка стволовых клеток) определяются стохастическими процессами.
Ниша локальная среда (микроокружение) клетки или группы клеток, содержащая специфические белки внеклеточного матрикса, факторы роста, межклеточные взаимодействия и другие сигналы, регулирующие поведение клеток.
Ортокератотическая дифференцировка программа дифференцировки внутри межфолликулярного эпидермиса, характеризующаяся образованием зернистого слоя и потерей ядер в ороговевших слоях. Характеристика интерчешуйчатого межфолликулярного эпидермиса хвоста мыши.
Panniculus carnosus Muscle слой поперечно-полосатой мускулатуры в подкожной клетчатке, обеспечивающий рыхлую кожу грызунов подергиваниями и терморегулирующими свойствами, а также важный для стягивания раны.
Папиллярные фибробласты субпопуляция дермальных мезенхимальных клеток, расположенных близко к базальной мембране эпидермиса и окруженных тонкими коллагеновыми волокнами. Эти фибробласты необходимы для образования волосяных фолликулов в поврежденной или восстановленной коже.
Паракератотическая дифференцировка Программа дифференцировки наблюдается в чешуйчатом межфолликулярном эпидермисе кожи хвоста мыши, где ядро ​​сохраняется в ороговевших слоях, а зернистый слой отсутствует.Паракератотическая дифференцировка характерна для некоторых кожных заболеваний человека, таких как псориаз.
Перицит сократительная мезенхимальная клетка, которая окружает эндотелиальные клетки, связанные с мелкими кровеносными сосудами в организме.
Ретикулярные фибробласты субпопуляция дермальных мезенхимальных клеток, расположенных в центральной части дермы и окруженных толстыми коллагеновыми волокнами. Эти клетки образуют первую волну восстановления дермы во время заживления ран.
Сальная железа экзокринная железа, связанная с волосяным фолликулом, которая выделяет кожное сало для смазывания поверхности кожи и волос.
Трансдифференцировка описывает процесс изменения клетками своей генетической принадлежности.
Строма опухоли Микроокружение, связанное с опухолью, включающее все нетрансформированные тканевые компоненты, такие как белки внеклеточного матрикса, фибробласты, иммунные клетки и эндотелиальные клетки.

Ссылки

1. Симпсон К.Л. Деконструкция кожи: цитоархитектурные детерминанты эпидермального морфогенеза. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 2011;12:565–580. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]3. Соррелл Дж. М. Неоднородность фибробластов: глубже кожи. Дж. Клеточные науки. 2004; 117: 667–675. [PubMed] [Google Scholar]4. Ватт Ф.М. Биология клеток кожи млекопитающих: на стыке лаборатории и клиники. Наука. 2014; 346: 937–940. [PubMed] [Google Scholar]5.Kretzschmar K. Компартментальная эпидермальная активация β-катенина по-разному влияет на перепрограммирование клонов и лежит в основе гетерогенности опухоли. Cell Rep. 2016; 14: 269–281. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]6. Page M.E. Эпидермис состоит из автономных компартментов, поддерживаемых различными популяциями стволовых клеток. Клеточная стволовая клетка. 2013; 13: 471–482. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]10. Пердигото К.Н. Опосредованная Polycomb репрессия и передача сигналов sonic hedgehog взаимодействуют, чтобы регулировать спецификацию клеток Меркеля во время развития кожи.Генетика PLoS. 2016; 12:1–27. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]11. Clayton E. Один тип клеток-предшественников поддерживает нормальный эпидермис. Природа. 2007; 446: 185–189. [PubMed] [Google Scholar] 12. Доупе Д.П. Упорядоченная архитектура эпидермиса мышиного уха поддерживается клетками-предшественниками со случайной судьбой. Дев. Клетка. 2010;18:317–323. [PubMed] [Google Scholar] 14. Gomez C. Интерфолликулярный эпидермис хвоста взрослой мыши состоит из двух различных клеточных линий, которые по-разному регулируются Wnt, Edaradd и Lrig1.Представитель стволовых клеток, 2013 г.; 1:19–27. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]17. Маскре Г. Различный вклад стволовых клеток и клеток-предшественников в поддержание эпидермиса. Природа. 2012; 489: 257–262. [PubMed] [Google Scholar] 18. Тан Д.В.М. Профилирование экспрессии генов в одиночных клетках выявляет функциональную гетерогенность недифференцированных клеток эпидермиса человека. Разработка. 2013; 140:1433–1444. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]19. Joost S. Транскриптомика одиночных клеток показывает, что дифференцировка и пространственные признаки формируют гетерогенность эпидермиса и волосяных фолликулов.Сотовая система 2016;3:221–237. е9. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]20. Рой Э. Бимодальное поведение межфолликулярных эпидермальных предшественников, регулируемое положением волосяного фолликула и цикличностью. EMBO J. 2016; 35: 2658–2670. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]21. Мартинкорена И. Высокое бремя и повсеместный положительный отбор соматических мутаций в нормальной коже человека. Наука. 2015; 348: 880–886. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]22. Саймонс Б.Д. Глубокое секвенирование как исследование нормальной судьбы стволовых клеток и пренеоплазии в эпидермисе человека.проц. Натл. акад. науч. 2016; 113:128–133. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]24. Соррелл Дж. М. Неоднородность фибробластов: глубже кожи. Дж. Клеточные науки. 2004; 117: 667–675. [PubMed] [Google Scholar] 26. Дрискелл Р.Р. Различные линии фибробластов определяют кожную архитектуру в развитии и восстановлении кожи. Природа. 2013; 504: 277–281. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]27. Rognoni E. Ингибирование передачи сигналов β-катенина в дермальных фибробластах усиливает регенерацию волосяных фолликулов во время заживления ран.Разработка. 2016;143:2522–2535. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]28. Philippeos C. Пространственное и одноклеточное профилирование транскрипции идентифицирует функционально различные субпопуляции дермальных фибробластов человека. Дж. Инвест. Дерматол. 2018; 138: 811–825. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]29. Donati G. Эпидермальная передача сигналов Wnt/β-catenin регулирует дифференцировку адипоцитов посредством секреции адипогенных факторов. проц. Натл. акад. науч. 2014;111:E1501–E1509. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]31.Коллинз К.А. Перепрограммирование взрослой дермы в неонатальное состояние посредством эпидермальной активации β-катенина. Разработка. 2011; 138:5189–5199. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]32. Коллер Х.А. Новое описание клеточного покоя. PLoS биол. 2006; 4: 0329–0349. [Google Академия] 35. Су Э.Дж. Сеть микроРНК регулирует время пролиферации и синтез внеклеточного матрикса во время клеточного покоя в фибробластах. Геном биол. 2012;13:10–13. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]37. Сеннет Р., Рендл М. Мезенхимально-эпителиальные взаимодействия во время морфогенеза и цикла волосяного фолликула. Семин. Сотовый Дев. биол. 2012;23:917–927. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]38. Телерман С.Б. Dermal Blimp1 действует ниже эпидермального TGFβ и Wnt/β-catenin, регулируя образование и рост волосяных фолликулов. Дж. Инвест. Дерматол. 2017;137:2270–2281. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]41. Лихтенбергер Б.М. Эпидермальная активация β-катенина ремоделирует дерму посредством паракринной передачи сигналов к различным линиям фибробластов.Нац. коммун. 2016;7:1–13. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]42. Дрискелл Р.Р. Клональный рост клеток дермального сосочка в гидрогелях выявляет внутренние различия между Sox2-позитивными и -негативными клетками in vitro и in vivo . Дж. Инвест. Дерматол. 2012; 132:1084–1093. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]44. Шоу Т.Дж., Мартин П. Восстановление ран: демонстрация клеточной пластичности и миграции. Курс. мнение Клеточная биол. 2016;42:29–37. [PubMed] [Google Scholar]46. Зомер Х.Д., Трентин А.Г. Заживление кожных ран у людей и мышей: проблемы трансляционных исследований. Дж. Дерматол. науч. 2018;90:3–12. [PubMed] [Google Scholar]47. Радице Г.П. Распространение эпителиальных клеток при закрытии раны у личинок Xenopus . Дев. биол. 1980; 76: 26–46. [PubMed] [Google Scholar]48. Сафферлинг К. Пересмотренное заживление ран: новый механизм реэпителизации, выявленный с помощью моделей in vitro и in silico . Дж. Клеточная биология. 2013; 203: 691–709. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]50.Paladini R.D. Начало реэпителизации после повреждения кожи коррелирует с реорганизацией кератиновых филаментов в кератиноцитах края раны: определение потенциальной роли кератина 16. J. Cell Biol. 1996; 132: 381–397. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]52. Парк С. Координация клеточного поведения в тканях способствует заживлению эпидермальных ран у живых мышей. Нац. Клеточная биол. 2017;19:155–163. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]53. Донати Г. Ранение вызывает дедифференцировку эпидермальных клеток Gata6+ и приобретение свойств стволовых клеток.Нац. Клеточная биол. 2017;19:603–613. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]55. Dulauroy S. Отслеживание клонов и генетическая абляция периваскулярных клеток ADAM12+ идентифицируют основной источник профибротических клеток во время острого повреждения тканей. Нац. Мед. 2012;18:1262–1270. [PubMed] [Google Scholar]56. Каушал Г.С. Судьба клеток дермального сосочка, экспрессирующих проминин-1, во время гомеостаза, заживления ран и активации wnt. Дж. Инвест. Дерматол. 2015;135:2926–2934. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]57. Шмидт Б.А., Хорсли В. Внутрикожные адипоциты опосредуют рекрутирование фибробластов во время заживления кожных ран. Разработка. 2013; 140:1517–1527. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]58. Марангони Р.Г. Миофибробласты при кожном фиброзе у мышей происходят из адипонектинопозитивных внутрикожных предшественников. Артрит Ревматолог. 2015;67:1062–1073. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]59. Mastrogiannaki M. Стабилизация β-катенина в фибробластах кожи вызывает фиброзные поражения, предотвращая дифференцировку адипоцитов ретикулярной дермы.Дж. Инвест. Дерматол. 2016;136:1130–1142. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]60. Гамбург-Шилдс E. Устойчивая активность β-катенина в дермальных фибробластах способствует фиброзу за счет повышения экспрессии генов, кодирующих белок внеклеточного матрикса. Дж. Патол. 2015; 235: 686–697. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]62. Юссеф К.К. Идентификация клеточной линии происхождения базально-клеточной карциномы. Нац. Клеточная биол. 2010;12:299–305. [PubMed] [Google Scholar]63. Larsimont J.C. Sox9 контролирует самообновление клеток-мишеней для онкогенов и связывает инициацию и инвазию опухоли.Клеточная стволовая клетка. 2015;17:60–73. [PubMed] [Google Scholar]65. Латил М. Типоспецифические состояния хроматина по-разному определяют клетки, инициирующие опухоль плоскоклеточной карциномы, для перехода от эпителия к мезенхиме. Клеточная стволовая клетка. 2017;20:191–204. е5. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]66. Активация β-катенина Deschene ER автономно регулирует неклеточный рост ткани в нише стволовых клеток волос. Наука. 2014; 343:1353–1356. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]68. Каллури Р., Зейсберг М.Фибробласты при раке. Нац. Преподобный Рак. 2006; 6: 392–401. [PubMed] [Google Scholar]69. Мадар С. «Фибробласты, связанные с раком» — больше, чем кажется на первый взгляд. Тенденции Мол. Мед. 2013; 19: 447–453. [PubMed] [Google Scholar]70. Арверт Э.Н. Повышение экспрессии CD26 в эпителиальных клетках и стромальных клетках при образовании опухоли кожи, индуцированной раной. Онкоген. 2012; 31: 992–1000. [PubMed] [Google Scholar]71. Сеннет Р. Интегрированный атлас транскриптомов эмбриональных предшественников волосяных фолликулов, их ниш и развивающейся кожи.Дев. Клетка. 2015; 34: 577–591. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]72. Мишра А. Сеть протеинфосфатазы контролирует временную и пространственную динамику фиксации дифференцировки в эпидермисе человека. электронная жизнь. 2017; 6:1–20. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]74. Lim X. Axin2 маркирует покоящиеся стволовые клетки выпуклости волосяного фолликула, которые поддерживаются аутокринной передачей сигналов Wnt/β-catenin. проц. Натл. акад. науч. 2016;113:E1498–E1505. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]75.Rognoni E. Kindlin-1 контролирует доступность Wnt и TGF-β, чтобы регулировать пролиферацию кожных стволовых клеток. Нац. Мед. 2014;20:350–359. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]79. Lay K. FOXC1 поддерживает нишу стволовых клеток волосяного фолликула и регулирует состояние покоя стволовых клеток, чтобы сохранить долгосрочный потенциал регенерации тканей. проц. Натл. акад. науч. 2016;113:E1506–E1515. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]80. Мацумура Х. Стволовые клетки. Старение волосяных фолликулов обусловлено трансэпидермальной элиминацией стволовых клеток посредством протеолиза COL17A1.Наука. 2016;351 [PubMed] [Google Scholar]83. Браунелл И. Звуковой еж, полученный из нерва, определяет нишу для стволовых клеток волосяного фолликула, способных стать эпидермальными стволовыми клетками. Клеточная стволовая клетка. 2011; 8: 552–565. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]86. Le H.Q. Механическая регуляция транскрипции контролирует опосредованное Polycomb замалчивание генов во время коммитирования клона. Нац. Клеточная биол. 2016; 18: 864–875. [PubMed] [Google Scholar]87. Коннелли Дж.Т. Терминальная дифференцировка эпидермальных стволовых клеток человека, индуцированная формой, требует p38 и регулируется ацетилированием гистонов.ПЛОС Один. 2011; 6:1–10. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]89. Сильва-Варгас В. Сила сигнала бета-катенина и Hedgehog может определять количество и расположение волосяных фолликулов во взрослом эпидермисе без рекрутирования стволовых клеток выпуклости. Дев. Клетка. 2005; 9: 121–131. [PubMed] [Google Scholar]90. Ghahramani A. Эпидермальная передача сигналов Wnt регулирует гетерогенность транскриптома и пролиферативную судьбу в соседних клетках. Геном биол. 2018;19:3. [Статья бесплатно PMC] [PubMed] [Google Scholar]

Недавно обнаруженная клетка кожи может лежать в основе воспалительного заболевания кожиВыбранные файлы TIFF помечены розовым цветом, чтобы визуализировать их звездообразную форму.

Изображение предоставлено: Лаборатория Розенблюма

Неожиданное открытие нового типа клеток объясняет, как повреждение кожи в раннем возрасте может привести к воспалительным заболеваниям кожи позже, согласно новому исследованию, проведенному исследователями Калифорнийского университета в Сан-Франциско в октябре. 27 выпуск Nature . По словам исследователей, знание этого нового типа клеток, вероятно, приведет к лучшему пониманию того, как обратить вспять аутоиммунные заболевания, такие как склеродермия, и пролить свет на природу воспалительных заболеваний в целом.

«Результаты подтверждают идею о том, что то, чему вы подверглись изначально, может иметь длительные последствия», — сказал Майкл Розенблюм, доктор медицинских наук, главный исследователь исследования. «Похоже, что раннее воздействие воспаления может через эти клетки, которые мы обнаружили, придавать тканям способность развивать воспалительные заболевания в более позднем возрасте».

Команда узнала о новом типе клеток, исследуя эффекты набора действий, вызывающих иммунный ответ у мышей.Одно из этих действий заключалось в том, чтобы выбить группу клеток кожи, которые подавляют иммунную систему. По словам Розенблюма, в отсутствие этой регуляции исследователи увидели присутствие уникальной клетки, которая, по-видимому, действовала как убежище для патогенных иммунных клеток, которые обычно не встречаются в тканях кожи.

«Нам пришлось удалить одну клеточную популяцию, чтобы увидеть, что они контролируют рост и способность этих других, неизвестных клеток», — сказал он, отметив, что новые клетки проявляются только в ткани, которая подвергалась воздействию воспалительных триггеров.«То, что обычно было бы необитаемым островом на коже, теперь было заселено всеми этими незнакомцами», — сказал он.

Команда назвала незнакомцев «TIFF» (Th3-взаимодействующие фасциальные фибробласты) в честь иммунных клеток Th3, которые они помогают разместить. Расположение TIFF в коже предполагает, что они принадлежат к группе клеток, составляющих фасцию, волокнистую соединительную ткань, которая окружает и соединяет органы по всему телу, сказал ведущий автор Ян Бутби, аспирант лаборатории Розенблюма.

«Поскольку большинство органов имеют какую-либо фасцию, то, что мы знаем о TIFF в коже, вполне может быть широко применимо к остальным частям тела, а это означает, что эти клетки могут играть роль в огромном количестве воспалительных заболеваний», — он сказал.

«Дом иммунных клеток» открывает свои двери

Бутби и Розенблюм увидели, что, когда кожа, лишенная регуляторных клеток, подвергается воспалительным триггерам, популяция TIFF увеличивается, как лесной пожар, и TIFF становятся своего рода загоном для иммунных клеток Th3.По словам Розенблюма, в более позднем возрасте, когда даже небольшое повреждение кожи проявляется снова, TIFF открывают свои шлюзы, выпуская клетки Th3.

Похоже, что раннее воздействие воспаления может через эти клетки, которые мы открыли, наделять ткани способностью развивать воспалительные заболевания в более позднем возрасте.

Майкл Розенблюм, доктор медицинских наук, профессор дерматологии UCSF

«Все, что вам нужно сделать, это немного подтолкнуть иммунную систему, с помощью раны или стресса, чтобы высвободить все патогенные клетки, живущие в этих TIFF, и вызвать преувеличенную воспалительную реакцию», — сказал он.

Исследователи предполагают, что эта преувеличенная реакция может проявляться в виде образования фиброзов в фасциях, что является движущей силой воспалительных заболеваний кожи, таких как склеродермия, от которой страдают около 50 000 американцев.

Следующим шагом команды было подтверждение наличия TIFF в коже человека. Они получили образцы от добровольцев с эозинофильным фасциитом (ЭФ), редким воспалительным заболеванием, при котором лейкоциты, называемые эозинофилами, накапливаются в кожной фасции, волокнистой ткани, которая находится между кожей и мышцами под ней.

Когда они сравнили образцы EF со здоровой кожей, исследователи обнаружили TIFF в обоих типах образцов кожи, но они выглядели совершенно по-разному. В здоровой коже фасция образует тонкую паутинообразную сеть между жировыми клетками, в то время как в образце кожи EF клетки расширились, образуя толстые полосы волокнистой ткани.

Разгадка тайн, лежащих в основе воспаления

Оказывается, файлы TIFF присутствуют в каждом органе тела, — сказал Розенблюм. Обычно они находятся в фасциях, окружающих наши основные органы, и играют важную роль в поддержании структуры.Они также склонны к взаимодействию с иммунными клетками. Он предполагает, что TIFF могли развиться как своего рода бригада скорой помощи в случае травмы, способная быстро начать ремонт в случае повреждения внутренних органов.

«У пациентов со склеродермией или другими фиброзирующими заболеваниями, такими как EF, эта программа восстановления может быть своего рода кооптирована, что приводит к этой хронической реакции заживления ран», — сказал Розенблюм. «Если мы сможем понять биологию этих клеток, мы сможем предложить лекарства, которые вернут их к тому, что они должны делать.

Такой подход жизненно важен для борьбы с широким спектром воспалительных заболеваний, для которых часто не существует хороших методов лечения.

«Существует множество методов лечения, которые уменьшают воспаление, но у нас нет хороших способов восстановить здоровье пораженных органов», — сказал он. «Поэтому изучение того, как такие клетки, как эти TIFF, взаимодействуют с иммунными клетками, вызывая воспалительное заболевание, имеет решающее значение для разработки методов лечения, направленных на устранение его причины, а не симптомов».

Дополнительные авторы: Максим Дж.Кинет, Деви П. Бода, Элейн Ю. Кван, Шон Клэнси, Джариш Н. Коэн, Иренеуш Хабрило, Маргарет М. Лоу, Мариэла Паули, Эшли Э. Йейтс, Джейми Чан, Хобарт В. Харрис, Исаак М. Нейхаус, Тимоти Х. Маккалмонт и Ари Б. Молофски, все из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.

Это исследование было поддержано грантами NIH (F30AI147364, T32GM007618, T32AI007334, R01AR077553 и R01AR071944).

Калифорнийский университет в Сан-Франциско (UCSF) специализируется исключительно на медицинских науках и занимается укреплением здоровья во всем мире посредством передовых биомедицинских исследований, высшего образования в области наук о жизни и медицинских профессий, а также передового опыта в уходе за пациентами.UCSF Health, который служит основным академическим медицинским центром UCSF, включает в себя высококлассные специализированные больницы и другие клинические программы и имеет филиалы по всему заливу.

Здоровая кожа &nbsp|&nbsp Американская ассоциация кожи

Кожа нас защищает

Кожа, наряду с волосами и ногтями, является защитным покрытием тела. Кроме того, кожа препятствует проникновению микробов в организм и повреждению внутренних органов. Кожа поддерживает жизнь всех других частей тела и играет роль в поддержании иммунной системы.

Кожа также помогает регулировать температуру тела через потовые железы. Когда тело перегревается, потовые железы выделяют влагу (пот), которая при испарении охлаждает тело. Как часть тела, отвечающая за осязание, кожа работает с нервной системой, предупреждая тело о потенциальных опасностях, обнаруживая давление, боль, жар и холод.

Под воздействием солнечных ультрафиолетовых лучей кожа вырабатывает витамин D, необходимый для здоровья кожи.Витамин D способствует усвоению организмом кальция, необходимого для нормального развития здоровых зубов и костей.

Кожа: самый большой орган тела

Кожа – самый большой орган тела. Он состоит из трех слоев тканей: эпидермиса, дермы и подкожного слоя. Эпидермис – это тонкий, как бумага, внешний слой кожи. Внешний слой эпидермиса состоит из мертвых клеток, которые постоянно отслаиваются или смываются. Они заменяются новыми клетками, образующимися в нижней части эпидермиса, которые перемещаются вверх к внешней стороне кожи.При этом клетки затвердевают и умирают. Этот цикл производства и замены клеток занимает около 28 дней.

Структура кожи

Эпидермис также содержит меланоциты — клетки, содержащие меланин — пигмент, придающий цвет коже. Цвет кожи определяется количеством меланина в этих клетках, а не количеством клеток. Чем больше меланина, тем темнее кожа.

Дерма, средний слой кожи, содержит кровеносные сосуды, нервы, волосяные фолликулы, потовые и сальные железы.Он составляет около 90 процентов толщины кожи и состоит из коллагеновых и эластичных волокон, которые придают коже прочность и эластичность.

Подкожный слой, самый глубокий слой кожи, в основном состоит из жировой ткани. Он также содержит кровеносные сосуды и нервы. Жир изолирует тело от сильной жары и холода и обеспечивает подушку для защиты тела от травм.

Волосы и ногти защищают и нас

Волосы и ногти также защищают тело.Волосы согревают голову, а брови и ресницы защищают глаза от прямого света. Волосы также служат барьером, препятствующим попаданию грязи в глаза и нос. Он состоит из кератина, типа неживого белка, вырабатываемого живыми клетками кожи. Волосы растут из волосяных фолликулов.

Ногти представляют собой защитные структуры, состоящие из твердого кератина, типа неживого белка, вырабатываемого живыми клетками кожи. Их работа состоит в том, чтобы защитить чувствительную область пальцев ног и пальцев и придать пальцам и кистям хватательную функцию.Клетки ногтя формируются у основания ногтя в области, называемой матриксом ногтя (более светлый «полумесяц» на наших ногтях).

Важность здорового выбора

Ваша кожа показывает миру, насколько вы здоровы и сколько вам лет. Позитивный образ жизни помогает сохранить здоровье и молодость кожи. Следующие образы жизни могут повлиять на кожу:

Алкоголь

Употребление алкоголя расширяет кровеносные сосуды человека, что может временно вызвать покраснение или покраснение щек.Когда кровеносные сосуды сильно повреждены хроническим пьянством, ладони и подошвы также краснеют.

У хронических пьющих увеличиваются сальные железы и кровеносные сосуды. Этот процесс приводит к расширению пор кожи, особенно носа и подбородка. Хроническое употребление алкоголя может вызвать заболевание печени, в том числе цирроз, который меняет цвет кожи на желтый.

Пирсинг

Многие из тех же советов о татуировках применимы и к пирсингу. Заражение возможно, если мастер пирсинга не соблюдает надлежащие санитарные процедуры, такие как мытье рук, ношение перчаток, дезинфекция поверхностей и использование новой стерильной иглы.Заражение также возможно, если человек не ухаживает за лункой должным образом. Около 15% населения имеют аллергию на никель, материал, широко используемый в украшениях для тела. Эти люди могут испытывать сыпь в результате воздействия металла.

В зависимости от того, где находится украшение, пирсинг может вызвать проблемы с речью, приемом пищи, слухом и другими функциями организма. Например, украшения для тела могут быть сорваны во время занятий контактными видами спорта. Стоматологи особенно обеспокоены опасностью пирсинга языка.Среди вещей, которые могут пойти не так в результате пирсинга языка, отек языка, который может мешать дыханию, трещины в зубах, удушье от ослабленных или отвинченных украшений, а также заражение гепатитом, ВИЧ или бактериями.

Упражнение

Упражнения способствуют поддержанию веса, что способствует сохранению гладкости кожи. Однако некоторые виды упражнений также могут повредить кожу. Например, поднятие тяжестей для увеличения размера мышц может вызвать «растяжки» из-за разрывов соединительной ткани дермы.Когда человек теряет вес слишком быстро, его или ее существующие растяжки будут расти.

Упражнения также повышают потоотделение и температуру кожи. Инфекции, вызванные бактериями и/или грибками, могут возникнуть, если после тренировки не выполняется надлежащая гигиена. Кроме того, некоторая одежда и обувь, используемые во время тренировки, могут привести к образованию волдырей на руках, ногах или теле.

Товары для волос

Некоторые краски для волос могут вызывать аллергические реакции. Обязательно протестируйте краску на небольшом участке кожи (за ухом или внутри локтя) и подождите 48-72 часа, прежде чем менять цвет волос с помощью этих продуктов.

Перманентная завивка может повредить волосы, поэтому не делайте завивку волос чаще, чем раз в три месяца. Если раствор для перманентной завивки остается на слишком долго, является слишком сильным или наносится на волосы, уже поврежденные краской, волосы могут ломаться, а кожа головы может раздражаться. Частое тугое плетение или тугие конские хвосты, а также средства для выпрямления волос, утюжки, щипцы для завивки и горячие бигуди также могут вызвать выпадение или ломкость волос.

Гигиена

Гигиена влияет на здоровье кожи.Основные правила гигиены включают в себя умывание лица утром и перед сном с мылом/моющим средством, теплой водой и чистой тряпкой, ежедневное принятие душа или ванны с использованием теплой воды, мыла и чистой тряпки, чистку ногтей и мытье волос. регулярно (например, каждые 2-3 дня).

Ногти и маникюр

Если вы делаете себе маникюр самостоятельно, будьте осторожны, чтобы не срезать, не удалить и не повредить кутикулу ногтя. Их работа заключается в предотвращении инфекции и защите клеток, образующих ногти.

Лак для ногтей и клей для ногтей могут вызывать аллергические реакции.Используйте лак с пометкой «гипоаллергенный» и жидкость для снятия лака без ацетона.

Скульптурные ногти — те, которые изготавливаются по индивидуальному заказу для постоянной фиксации на ваших натуральных ногтях — могут вызывать серьезные и болезненные реакции. Врачи рекомендуют людям, которые носят искусственные ногти, снимать их каждые три месяца, чтобы натуральные ногти могли дышать.

Питание и вода

Соблюдение сбалансированной диеты помогает обеспечить организм всеми витаминами, необходимыми для поддержания здоровья кожи.Следующие питательные вещества помогают жизни вашей кожи:

  • Витамин А — поддерживает здоровье и гладкость кожи и волос
  • Рибофлавин (B1) — помогает предотвратить кожные заболевания, особенно вокруг носа, губ и рта
  • Ниацин (B3) — помогает предотвратить кожные заболевания, особенно на участках тела, подверженных воздействию солнца
  • Витамин B6 — помогает предотвратить кожные заболевания и трещины вокруг рта
  • Витамин С – способствует заживлению кожи
  • Витамин D – Помогает сохранить кожу здоровой.(Этот «солнечный витамин» также вырабатывается кожей с помощью солнечного света.)
  • Вода является самым важным питательным веществом, которое мы потребляем. Человеческое тело состоит от 55 до 75 процентов воды. Без воды мы не смогли бы выжить. Людям рекомендуется выпивать 8 стаканов воды в день.

Пот

Через процесс потоотделения кожи вода, которую мы пьем, помогает охлаждать наше тело в теплую погоду. Когда тело становится слишком горячим, вода просачивается через потовые поры кожи.Пот испаряется с нашей кожи, используя тепло тела, чтобы превратить жидкость в пар. Поту труднее быстро испариться во влажный день, поэтому мы чувствуем себя теплее, чем в сухой день при той же температуре.

Курение

У курильщиков больше морщин вокруг глаз и рта, особенно потому, что они постоянно сжимают губы вокруг сигарет. Табак и сигареты могут привести к тому, что кожа приобретет нездоровый, неестественный цвет.

Курение и жевание табака также могут повредить кожу из-за развития рака губы, рта и/или эмфиземы.Когда эмфизема легких вызывает одышку, кожа может стать синей из-за нехватки кислорода.

Стресс

Стресс играет важную роль в уходе за кожей, особенно потому, что многие привычки, связанные со стрессом, повреждают кожу. Например, прикусывание губ может привести к разрыву и повреждению кожи. Растирание и царапание кожи может вызвать состояние кожи, называемое дерматитом. Прикосновение к коже кутикулы вокруг ногтей также может вызвать инфекцию. Кроме того, если вы принимаете душ с очень горячей водой, чтобы снять стресс, ваша кожа может стать сухой и зудящей.Стресс также может играть роль в развитии различных кожных заболеваний.

Защита от солнца и солярий

Ограничение воздействия ультрафиолетового (УФ) излучения при одновременной защите кожи — это самое важное, что вы можете сделать для поддержания здоровья кожи. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посетить нашу страницу «Защита от солнца и солярий в помещении».

Татуировки

Татуировка как вид декоративно-прикладного искусства существует с древних времен. Сегодня он становится все более популярным, а также используется в качестве формы перманентного макияжа.

Татуировка включает в себя введение красителей в кожу с помощью нескольких инъекций с помощью одной или нескольких игл. На создание татуировки может уйти несколько часов, и процедура может быть болезненной. Это также может вызвать кровотечение. Заживление татуировки занимает от 7 до 10 дней.

Татуировка получила плохую репутацию в прошлом из-за татуировщиков, которые пренебрегали вопросами здоровья и безопасности. Это привело к вспышкам инфекционных заболеваний и запрету этой практики в некоторых штатах и ​​​​населенных пунктах.

Двумя самыми большими рисками при нанесении татуировки являются аллергические реакции на красители и воздействие патогенов, передающихся через кровь. Красители изготавливаются из химических соединений, начиная от оксидов металлов и заканчивая синтетическими органическими красителями. Наиболее распространенными инфекционными заболеваниями, связанными с татуировками, являются атипичные микобактерии и гепатит В, хотя возможны также гепатит С и ВИЧ. Необходимо соблюдать надлежащие процедуры дезинфекции и стерилизации. Тот, кто думает сделать татуировку, должен уточнить в государственном или местном отделе здравоохранения, какие правила существуют в этом районе, например, требование использовать только новые стерильные иглы.Кроме того, проверьте, сертифицирован ли татуировщик Альянсом профессиональных татуировщиков.

Дерматологи сообщают, что более 50% людей, которые делают татуировки, в конечном итоге стремятся их удалить, обычно после того, как они приступили к работе. Хотя татуировки можно удалить, этот процесс очень дорогой и болезненный. Это может занять несколько месяцев и может привести к образованию рубцов.

Посещение дерматолога

Мы убедились, что наша кожа является самым большим органом нашего тела.Наша кожа работает 24/7, чтобы заботиться о нас, защищать нас и поддерживать наше здоровье. И мы несем ответственность за заботу о своей коже. Один из лучших способов добиться этого — запланировать регулярные визиты к специалисту по уходу за кожей — местному дерматологу. Ваш дерматолог имеет подготовку и опыт, чтобы помочь сохранить вашу кожу здоровой на протяжении всей жизни.

Чтобы найти дерматолога в вашем районе, посетите раздел Американской академии дерматологии «Найти дерматолога».

Мертвая кожа: обзор и многое другое

Мертвая кожа относится к омертвевшим клеткам кожи, которые наш организм постоянно сбрасывает и заменяет новыми клетками.Наше тело теряет от 30 000 до 40 000 клеток кожи в день.

Этот процесс шелушения включает в себя образование новых клеток кожи и отшелушивание мертвых клеток кожи. Иногда, однако, омертвевшие клетки кожи не отпадают нормально. Когда это происходит, они могут накапливаться и выглядеть как тусклая, шелушащаяся кожа. Понимание причин этого может помочь вам узнать, как решить эту проблему.

физкес / Getty Images

Симптомы омертвевшей кожи

Мертвые клетки кожи составляют первые 18–23 слоя кожи. Когда эти мертвые клетки кожи не отшелушиваются должным образом, у вас могут остаться такие симптомы, как тусклая, сухая кожа. Другие симптомы включают в себя:

  • Сухая, шелушащаяся кожа
  • Зуд
  • Толстая, грубая кожа
  • Тусклая, шелушащаяся кожа
  • Угри и прыщи

Причины

Во время нормального процесса шелушения новые клетки кожи образуются глубоко в слое эпидермиса, а затем выходят на поверхность. Эти новые клетки отталкивают мертвые клетки, заставляя их отслаиваться и заменяться новой кожей.Когда этот процесс замедляется или прерывается, на поверхности кожи накапливаются омертвевшие клетки.

тцз / Getty Images

Возраст

С возрастом слой эпидермиса истончается, и скорость обновления клеток кожи замедляется. Это более выражено у женщин и на лице и шее. Младенцы и маленькие дети имеют такое юношеское сияние, потому что скорость оборота их клеток очень высока. Это связано с тем, что они быстро растут. Скорость оборота клеток у маленького ребенка примерно в два раза выше, чем у взрослого человека.На самом деле, у большинства взрослых старше 65 лет есть хотя бы одно кожное заболевание.

Процедура уборки

Регулярное очищение кожи помогает удалить омертвевшие клетки кожи, которые готовы отслаиваться. Если вы пропустите умывание лица несколько ночей подряд, это может привести к скоплению омертвевших клеток кожи и кожного сала. Это может привести к появлению прыщей и тусклому цвету лица.

Погода и воздействие солнца 

Воздействие солнца ускоряет старение кожи и гибель клеток.Со временем это повреждение кожи может привести к накоплению омертвевших клеток кожи на поверхности. Повреждение солнцем также приводит к преждевременным признакам старения, таким как морщины, пигментные пятна и дряблая кожа.

Обезвоживание

Когда вы обезвожены, ваша кожа не может удерживать необходимую влагу. Это приводит к сухости кожи, которая может шелушиться и вызывать зуд и раздражение.

Основные кожные заболевания 

Поговорите со своим лечащим врачом, если накопление омертвевших клеток кожи ухудшится, так как это может быть симптомом основного заболевания кожи.

Экзема — это воспалительное заболевание кожи, которое вызывает красные зудящие высыпания по всему телу. Экзема, также известная как атопический дерматит, чаще встречается у детей и, как полагают, вызвана комбинацией генетических факторов и факторов окружающей среды.

Псориаз — это аутоиммунное заболевание, при котором образуются толстые пятна омертвевших клеток кожи. Вы также можете заметить повреждения и покраснение, которые раздражают. Хотя псориаз нельзя вылечить полностью, с ним можно хорошо справиться. Поговорите со своим дерматологом о своих симптомах, чтобы разработать план.

Как предотвратить накопление омертвевших клеток кожи

Мы не можем полностью предотвратить омертвевшие клетки кожи, но есть шаги, которые мы можем предпринять, чтобы помочь им регулярно отшелушиваться:

  • Будьте в безопасности на солнце: Простые действия для защиты нашей кожи от солнца помогут сохранить ее свежий вид. и гладкий. Наносите солнцезащитный крем всякий раз, когда собираетесь проводить время на открытом воздухе, и носите широкополую шляпу, когда это возможно
  • Бросьте курить: Курение ускоряет старение кожи и гибель клеток
  • Соблюдайте здоровую диету: Выбирайте фрукты и овощи Обогащен антиоксидантами, чтобы сохранить вашу кожу сияющей.Рафинированные углеводы и сахар делают кожу тусклой.
  • Мягкое очищение: Регулярно умывайтесь, чтобы удалить омертвевшие клетки кожи. Используйте мягкие движения и продукты, чтобы не раздражать кожу

Диагностика

Лучший способ решить проблему накопления омертвевшей кожи — это встретиться с дерматологом, который может оценить состояние и предложить индивидуальный план лечения. Перед визитом найдите время, чтобы записать любые вопросы, которые у вас есть к поставщику медицинских услуг.Ваш врач, скорее всего, задаст вам вопросы о том, как долго вы испытываете накопление омертвевших клеток кожи и какие методы лечения вы пробовали в прошлом. Ваш лечащий врач осмотрит вашу кожу и, скорее всего, сможет поставить диагноз на основе наблюдения.

Прежде чем рекомендовать лечение, ваш дерматолог запросит список всех рецептурных и безрецептурных продуктов, которые вы используете для своей кожи. Некоторые продукты, такие как кремы с ретиноидами, могут сделать вашу кожу более чувствительной и склонной к шелушению.Попытка отшелушивания после использования этих продуктов может привести к раздражению и высыпаниям. Может быть полезно написать список всех ваших продуктов до встречи, чтобы убедиться, что вы ничего не забыли.

Знай свой тип кожи

Омертвевшие клетки кожи могут сделать вашу кожу сухой, но скопление омертвевших клеток может происходить на любом типе кожи. Знание своего типа кожи поможет вам выбрать подходящее средство для лечения омертвевших клеток кожи. Тип кожи большинства людей относится к одному или нескольким из следующих типов:

  • Нормальная кожа чистая и ровная
  • Сухая кожа может казаться тусклой и шелушащейся
  • Жирная кожа часто кажется жирной или блестящей жирная кожа
  • Чувствительная кожа обычно краснеет и раздражается после воздействия продуктов

Лечение

Безопасно удалить омертвевшие клетки кожи можно в домашних условиях; только не забудьте выбрать щадящий метод отшелушивания, основанный на вашем типе кожи.

Механическое отшелушивание

При механическом отшелушивании используется такой инструмент, как сухая щетка или просто тряпка для мытья посуды, для удаления омертвевших клеток кожи. Механические отшелушивающие средства могут отлично подойти тем, у кого очень жирная или толстая кожа. После очищения кожи аккуратно протрите кожу мочалкой или щеткой небольшими круговыми движениями. Когда закончите, нанесите лосьон или увлажняющий крем.

Химический пилинг

При химическом отшелушивании используются продукты для растворения омертвевших клеток с поверхности кожи.Химические вещества, такие как альфа- и бета-гидроксикислоты, помогают удалить омертвевшие клетки кожи и выровнять пигмент кожи. Если у вас сухая или чувствительная кожа, большинство механических отшелушивающих средств, вероятно, будут для вас слишком жесткими. Выберите нежный химический; Ваш дерматолог сможет порекомендовать тот, который подходит для вашего типа кожи.

Альфа-гидроксикислоты (AHA) обычно выпускаются в виде кремов или лосьонов и часто содержат гликолевую, молочную или лимонную кислоты. AHA могут отшелушивать кожу и помогают выровнять тон кожи и уменьшить темные пятна.Известно, что они вызывают легкое раздражение и чувствительность к солнцу, поэтому начинайте медленно. Попробуйте использовать AHA-кислоты через день, пока ваша кожа к ним привыкнет. Полигидроксикислоты обладают теми же преимуществами, но не вызывают раздражения и являются хорошим вариантом для людей с чувствительной кожей.

Бета-гидроксикислоты, также известные как салициловая кислота, также удаляют омертвевшие клетки кожи и улучшают ее внешний вид. Они также используются для лечения акне. Эти продукты могут быть менее раздражающими, чем AHA. При нанесении химического отшелушивающего средства используйте мягкие круговые движения в течение примерно 30 секунд, а затем смойте теплой водой.Избегайте горячей или холодной воды, так как она может вызвать раздражение кожи.

Насадки для отшелушивания

После отшелушивания важно увлажнить кожу, чтобы предотвратить сухость. Ищите мягкое увлажняющее средство, которое вы будете использовать каждый раз, когда будете отшелушивать кожу, и не забывайте наносить солнцезащитный крем, если собираетесь на улицу. После удаления омертвевших клеток новая кожа будет более чувствительна к солнечному свету и может легко сгореть.

Выбирая отшелушивающее средство, держитесь подальше от любых продуктов, содержащих крупные частицы, таких как соли, сахар, бусины или скорлупа орехов.Они предназначены для удаления омертвевших клеток кожи, но эти крупные частицы могут вызвать микротрещины на коже. Эти слезы приводят к сухости, раздражению и, возможно, даже инфекции.

Если вы подозреваете, что в настоящее время страдаете кожной инфекцией или угревой сыпью, откажитесь от отшелушивающих процедур.

Как удалить омертвевшую кожу на ногах

Кожа на ногах толще и менее чувствительна, чем кожа на лице и шее. Это означает, что вы можете действовать более агрессивно при удалении омертвевшей кожи, не беспокоясь о ее раздражении.Вы можете:

  • Отшелушивайте кожу ног с помощью высококачественного скраба для ног или щетки для тела
  • Держите кожу ног увлажненной с помощью крема для ног или кокосового масла
  • Замочите ноги в теплой воде, а затем высушите полотенцем
  • Аккуратно помассируйте стопу пемзой (возможно, вы сталкивались с этим во время педикюра)

Слово из Веривелла

Для нашего тела нормально постоянно сбрасывать мертвые клетки кожи и заменять их новыми.Когда омертвевшие клетки кожи не отслаиваются должным образом, у вас может остаться сухая, шелушащаяся кожа. Мягкие методы отшелушивания могут помочь удалить омертвевшие клетки кожи и сделать кожу более яркой и здоровой. Ваш дерматолог может помочь вам определить правильный план для вас, исходя из вашего типа кожи и потребностей.

клеток кожи человека, трансформированных непосредственно в моторные нейроны – Медицинская школа Вашингтонского университета в Сент-Луисе

Посетите центр новостей

Новая технология может помочь в лечении болезней, приводящих к параличу

Дэниел Абернати

Ученые открыли новый способ преобразования клеток кожи человека непосредственно в моторные нейроны (вверху).Метод, разработанный в Медицинской школе Вашингтонского университета в Сент-Луисе, может помочь исследователям лучше понять заболевания двигательных нейронов, такие как боковой амиотрофический склероз. Двигательные нейроны человека трудно изучать, поскольку их нельзя взять у живых пациентов. Изображенные двигательные нейроны были преобразованы из клеток кожи, взятых у здоровой 42-летней женщины.

Ученые, работающие над разработкой новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний, зашли в тупик из-за невозможности выращивать двигательные нейроны человека в лаборатории.Двигательные нейроны управляют мышечными сокращениями, и их повреждение лежит в основе разрушительных заболеваний, таких как боковой амиотрофический склероз и спинальная мышечная атрофия, которые в конечном итоге приводят к параличу и ранней смерти.

В ходе нового исследования ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе преобразовали клетки кожи здоровых взрослых людей непосредственно в двигательные нейроны, минуя состояние стволовых клеток.

Методика позволяет исследовать двигательные нейроны центральной нервной системы человека в лабораторных условиях.В отличие от обычно изучаемых двигательных нейронов мыши, человеческие двигательные нейроны, растущие в лаборатории, могут стать новым инструментом, поскольку исследователи не могут брать образцы этих нейронов у живых людей, но могут легко брать образцы кожи.

Исследование опубликовано 7 сентября в журнале Cell Stem Cell.

Отказ от фазы стволовых клеток устраняет этические проблемы, возникающие при производстве так называемых плюрипотентных стволовых клеток, которые сходны с эмбриональными стволовыми клетками по своей способности превращаться во все типы взрослых клеток.И что важно, избегание состояния стволовых клеток позволяет полученным двигательным нейронам сохранять возраст исходных клеток кожи и, следовательно, возраст пациента. Сохранение хронологического возраста этих клеток жизненно важно при изучении нейродегенеративных заболеваний, которые развиваются у людей в разном возрасте и ухудшаются на протяжении десятилетий.

«В этом исследовании мы использовали только клетки кожи здоровых взрослых людей в возрасте от 20 до 60 лет», — сказал старший автор Эндрю С. Ю, доктор философии, доцент кафедры биологии развития.«Наше исследование показало, как небольшие молекулы РНК могут работать с другими клеточными сигналами, называемыми факторами транскрипции, для создания определенных типов нейронов, в данном случае двигательных нейронов. В будущем мы хотели бы изучить клетки кожи пациентов с поражением двигательных нейронов. Наш процесс преобразования должен моделировать поздние проявления болезни с использованием нейронов, полученных от пациентов с этим заболеванием».

«Возвращение к фазе плюрипотентных стволовых клеток немного похоже на снос дома и строительство нового с нуля», — сказал Ю.«То, что мы делаем, больше похоже на ремонт. Мы меняем внутреннюю часть, но оставляем первоначальную структуру, которая сохраняет характеристики стареющих взрослых нейронов, которые мы хотим изучить».

Способность ученых преобразовывать клетки кожи человека в другие типы клеток, такие как нейроны, может улучшить понимание болезней и привести к поиску новых способов лечения поврежденных тканей и органов, области, называемой регенеративной медициной.

Daniel Abernathy

Клетки кожи человека (вверху), взятые у здорового взрослого человека и затем преобразованные в различные типы нейронов, потенциально могут стать ценным исследовательским инструментом.Подобные образцы кожи пациентов с нейродегенеративными заболеваниями могут позволить ученым изучать заболевание в его нативном типе клеток.

Чтобы преобразовать клетки кожи в моторные нейроны, исследователи подвергли клетки кожи воздействию молекулярных сигналов, которые обычно присутствуют в больших количествах в головном мозге. Предыдущая работа Ю и его коллег — тогда работавших в Стэнфордском университете — показала, что воздействие двух коротких фрагментов РНК превращало клетки кожи человека в нейроны. Эти две микроРНК, называемые miR-9 и miR-124, участвуют в переупаковке генетических инструкций клетки.

В новом исследовании исследователи подробно охарактеризовали этот процесс переупаковки, подробно описав, как клетки кожи, перепрограммированные в общие нейроны, затем могут направляться в конкретные типы нейронов. Они обнаружили, что гены, участвующие в этом процессе, готовы к экспрессии, но остаются неактивными до тех пор, пока не будет обеспечена правильная комбинация молекул. После долгих экспериментов с несколькими комбинациями исследователи обнаружили, что добавление к смеси еще двух сигналов — факторов транскрипции, называемых ISL1 и LHX3, — превращает клетки кожи в двигательные нейроны спинного мозга примерно за 30 дней.

Комбинация сигналов — микроРНК миР-9 и миР-124 плюс факторы транскрипции ISL1 и LHX3 — заставляет клетку свернуть генетические инструкции по созданию кожи и развернуть инструкции по созданию двигательных нейронов, согласно Ю и соавтору исследования. первые авторы, Дэниел Г. Абернати и Мэтью Дж. Маккой, докторанты лаборатории Ю; и Ву Кьюнг Ким, доктор философии, научный сотрудник с докторской степенью.

Другое предыдущее исследование группы Ю показало, что воздействие тех же двух микроРНК, миР-9 и миР-124, а также другого сочетания транскрипционных факторов может превратить клетки кожи в нейроны другого типа.В этом случае клетки кожи превратились в средние шипиковые нейроны полосатого тела, которые поражаются при болезни Гентингтона — наследственном, в конечном итоге фатальном генетическом заболевании, которое вызывает непроизвольные движения мышц и снижение когнитивных функций, начиная с среднего возраста.

В новом исследовании исследователи заявили, что преобразованные двигательные нейроны выгодно отличаются от нормальных двигательных нейронов мыши с точки зрения включенных и выключенных генов и того, как они функционируют. Но ученые не могут быть уверены, что эти клетки идеально подходят для нативных двигательных нейронов человека, поскольку трудно получить образцы культивированных двигательных нейронов у взрослых людей.Будущая работа по изучению образцов нейронов, пожертвованных пациентами после смерти, необходима, чтобы определить, насколько точно эти клетки имитируют нативные двигательные нейроны человека.

Эта работа поддерживается премией директора Национального института здравоохранения (NIH) для новаторов, номер гранта DP2NS083372-01; Президентская премия за раннюю карьеру для ученых и инженеров; Программа исследования травм/заболеваний спинного мозга штата Миссури; Фонд лечения болезни Альцгеймера; Стипендия преподавателей Эндрю Б. и Вирджинии К. Крейг; стипендия Филипа и Симы Нидлман для аспирантов; Рут Л.Премия Национальной исследовательской службы Киршштейна, институциональная аспирантская стипендия, номер гранта T32GM081739; и Детский институт открытий.

Abernathy DG, Kim WK, McCoy MJ, Lake AM, Ouwenga R, Lee SW, Xing X, Li D, Lee HJ, Heuckeroth RO, Dougherty JD, Wang T, Yoo AS. МикроРНК индуцируют пермиссивную среду хроматина, которая делает возможным репрограммирование специфических подтипов нейронов фибробластов взрослого человека. Клеточная стволовая клетка. 7 сентября 2017 г.

Медицинская школа Вашингтонского университета, состоящая из 2100 штатных и добровольных врачей-преподавателей, также является медицинским персоналом Barnes-Jewish and St.Детская больница Людовика. Медицинский факультет является одним из ведущих медицинских исследовательских, учебных и лечебных учреждений в стране и в настоящее время занимает седьмое место в стране по версии US News & World Report. Медицинская школа связана с BJC HealthCare благодаря своим связям с детскими больницами Barnes-Jewish и St. Louis Children.

Размер и масштаб ячеек

Некоторые клетки видны невооруженным глазом

Наименьшие объекты, видимые невооруженным глазом, имеют размер около 0.1 мм длиной. Это означает, что при правильных условиях вы сможете увидеть амебу протея, человеческое яйцо и парамеций без увеличения. Увеличительное стекло может помочь вам увидеть их более четко, но они все равно будут выглядеть крошечными.

Мелкие клетки хорошо видны под световым микроскопом. Можно даже разглядеть структуры внутри клетки, такие как ядро, митохондрии и хлоропласты. Световые микроскопы используют систему линз для увеличения изображения. Мощность светового микроскопа ограничена длиной волны видимого света, которая составляет около 500 нм.Самые мощные световые микроскопы могут различать бактерии, но не вирусы.

Чтобы увидеть что-то меньше 500 нм, вам понадобится электронный микроскоп. Электронные микроскопы направляют высоковольтный пучок электронов на объект или через него, который отклоняет и поглощает часть электронов. Разрешение по-прежнему ограничено длиной волны электронного луча, но эта длина волны намного меньше, чем у видимого света. Самые мощные электронные микроскопы могут разрешать молекулы и даже отдельные атомы.

Аденин

Метка на нуклеотиде не совсем точна. Аденин относится к части молекулы, азотистое основание. Было бы точнее назвать нуклеотид дезоксиаденозинмонофосфат, так как он включает сахар дезоксирибозу и фосфатную группу в дополнение к азотистому основанию. Однако чем больше знакомое название «аденин» облегчает людям узнавание его как одного из строительных блоков ДНК.

Как Х-хромосома может быть почти такой же большой, как головка сперматозоида?

Нет, это не ошибка.Во-первых, в сперматозоиде меньше ДНК, чем в нерепродуктивной клетке. например клетка кожи. Во-вторых, ДНК в сперматозоиде сверхконденсирована и уплотнена в очень плотную форму. В-третьих, головка сперматозоида почти полностью состоит из ядра. Большая часть цитоплазмы была выдавлена, чтобы сперматозоид превратился в эффективную торпедоподобную плавательную машину.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *