Клетки кожи. Красота изнутри / Всё о нашей коже Teana Labs
- Журнал о красоте
- Клетки кожи. Красота изнутри
Клетки кожи. Красота изнутри
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.
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!
К журналу
Товары к этой статье
-25%
10х2 мл.
Хит продаж
Сыворотка для лица «Кристальная кожа»
771 ₽
578 ₽
Купить 1
-25%
10х2 мл.
Хит продаж
Сыворотка для лица «Помощь при покраснениях»
771 ₽
578 ₽
Купить 1
-25%
7х5 шт
Хит продаж
«Лифтинг-тейпы»
744 ₽
558 ₽
Купить 1
-25%
10х2 мл
Хит продаж
Fungusto 10-дневный бьюти-курс по уходу за кожей на основе целебных грибов
770 ₽
578 ₽
Купить 1
-25%
20 мл
Хит продаж
Бустер с ионосомами «Филлинг без инъекций»
990 ₽
743 ₽
Купить 1
-30%
5×30 гр
Хит продаж
ABR1 Омолаживающая маска «Магия морских глубин»
878 ₽
615 ₽
Купить 1
-25%
25 мл
Хит продаж
«O1» Гель для кожи вокруг глаз от темных кругов и мешков
548 ₽
Купить 1
-25%
10х2 мл.
Хит продаж
Сыворотка для лица «Интенсив для проблемной кожи»
771 ₽
578 ₽
Купить 1
-25%
Хит продаж
Бустер для нехирургической подтяжки лица «Идеальный овал»
990 ₽
743 ₽
Купить 1
-25%
25 мл
Хит продаж
«O2» Подтягивающий и омолаживающий лифтинг-гель для зрелой кожи вокруг глаз
731 ₽
548 ₽
Купить 1
Физиология и функции кожи KOKO Dermaviduals
Эта статья позволит вам получить более глубокие знания в области физиологии сухой кожи и лучше понять принцип действия используемых вами кремов.
Кожа – это физический барьер между организмом и окружающей средой.
Нарушения в защитных системах кожного покрова и его фактические повреждения могут вызывать сухость и дерматит под воздействием воды, мыла, химикатов и суровых климатических условий.
Устранение повреждений при помощи кремов возможно благодаря физическому и химическому взаимодействию между ингредиентами и защитными системами кожи. Это сложные для понимания механизмы, а поэтому необходимо иметь обширные знания о структуре и функциях кожи, чтобы понять, сможет ли крем улучшить ее состояние.
Физиология кожи: основы строения и функционирования
Два основных структурных слоя кожи – это дерма и эпидермис (рисунок 1).
Эпидермис является внешним слоем, который служит физическим и химическим барьером между внутренней средой организма и окружающей средой.
Дерма – это глубокий слой, обеспечивающий структурную поддержку кожи.
Эпидермис и роговой слой: строение и регенерация клеток кожи
Эпидермис состоит из нескольких слоев постоянно обновляющихся клеток.
Клетки соединяются при помощи белковых мостиков – десмосом.
Нижний слой, прилегающий к дерме, состоит из способных к регенерации базальных клеток. При помощи полудесмосом они связаны с дермической эпидермальной мембраной.
Кератиноциты – основной тип клеток эпидермиса, образующихся в базальном слое, чуть выше дермы. Это метаболически активные клетки с нормальными составляющими, такими как ядро и цитоплазма. Кератиноциты выполняют множество важных функций, включая производство кератина структурных белков. По мере того, как кератиноциты продвигаются вверх через эпидермис, они превращаются в нежизнеспособные корнеоциты в зернистом слое. Корнеоциты не имеют ядра и клеточной структуры. Форма корнеоцитов и их кератиновая структура позволяют сделать роговой слой более прочным. Всего насчитывается 10-30 прилегающих друг к другу слоев корнеоцитов.
Толстая кожа ладоней и подошв имеет наибольшее число слоев связанных между собой корнеоцитов. Связь между ними обеспечивается с помощью белковых мостиков, называемых десмосомами.
Двойной слой липидов окружает клетки в экстрацеллюлярном пространстве. Образованная в результате структура представляет собой естественный физический барьер, способный удерживать влагу.
Филагрин: распад клеток эпидермиса
В процессе созревания живые клетки, перемещающиеся по направлению к роговому слою, начинают группировать белковые гранулы.
Эти гранулы можно обнаружить в зернистом слое кожи, а состоят они из белка под названием филагрин. В клетках зернистого слоя начинается синтез филагрина и кератина: полученное в результате соединение устойчиво к протеолитическому распаду. По мере того, как дегенерирующие клетки перемещаются к внешнему слою кожи, энзимы расщепляют кератин-филагиновое соединение. Филагрин оказывается вне корнеоцита, а гидрофильный кератин остается внутри клеток рогового слоя. Когда кожа становится менее влажной, особые протеолитические ферменты начинают дальнейшее расщепление филагрина на свободные аминокислоты.
Естественный увлажняющий фактор: природная способность кожи удерживать влагу
Свободные аминокислоты, наряду с такими биохимическими веществами, как молочная кислота, соли и мочевина, присутствуют в роговом слое эпидермиса.
В совокупности эти вещества представляют «естественный увлажняющий фактор» (NMF) и являются гидроскопическими, то есть отвечают за поддержание влажности и упругости кожи посредством привлечения и удержания жидкости. В норме содержание воды в роговом слое составляет около 30%.
Расщепление филагрина на аминокислоты происходит лишь в сухой коже, что служит для регуляции осмотического давления и количества удерживаемой жидкости. Потребность расщепления филагрина при влажных погодных условиях ниже, чем при сухих.
Формирование естественного увлажняющего фактора кожи:
1. Созревание и дифференцировка эпидермальных клеток в среднем слое кожи
2. Белок филагрин группируется в гранулы в зернистом слое кожи
3. Филагрин соединяется с кератином, образуя устойчивое к протеолитическому распаду соединение
4. Клетки теряют свою привычную структуру и становятся корнеоцитами, насыщенными белками кератина/филагрина
5. Корнеоциты перемещаются во внешний слой кожи
6.
Ферменты расщепляют соединение кератин/филагрин на исходные элементы
Низкое содержание воды в роговом слое активирует протеолитические ферменты
7. Филагрин расщепляется на свободные аминокислоты
8. Наряду с другими веществами аминокислоты относятся к естественным факторам увлажнения
9. Они удерживают жидкость, чтобы восстановить нормальный уровень влажности
Десквамация (шелушение кожи)
Десквамация также играет важную роль в сохранения мягкости кожи. Десквамация – это ферментативный процесс разрушения десмосом, белковых соединений между корнеоцитами, и их дальнейшее отшелушивание.
Протеолитические ферменты не только участвуют в образовании аминокислот в ходе расщепления филагрина, но и отвечают за шелушение в хорошо увлажненном роговом слое. Эти ферменты находятся внутри клеток. При недостатке воды процесс отслаивания клеток не происходит должным образом, в результате чего кожа становится толстой, сухой, грубой и шершавой.
Между образованием корнеоцитов и их отшелушиванием существует естественный баланс. Увеличение числа производимых клеток (при таком расстройстве, как псопиаз) или недостаточное шелушение (например, при ихтиозе) ведут к скоплению клеток на поверхности кожи, из-за чего она становится грубой и сухой.
Десквамация клеток
1. Здоровые корнеоциты в увлажненном роговом слое
2. Протеолитические ферменты расщепляют белковые соединения между клетками
3. Корнеоциты отшелушиваются
4. Кожа остается в нормальном состоянии, не образуя сухих чешуек
Межклеточные липиды
Чтобы понять, какие процессы задействованы для сохранения влажной и эластичной кожи, необходимо учитывать последний фактор, а именно функционирование межклеточных липидов.
Липиды образуют многослойную структуру – прилегающие друг к другу липидные бислои, окружающие корнеоциты и удерживающие жидкость внутри этой конструкции. Липиды производятся в процессе деградации клеток в зернистом слое кожи (аналогично белковым гранулам).
Особые липоидные соединения, называемые пластинчатыми гранулами, выделяются деградирующими клетками во внеклеточное пространство. Высвобождение липидов также происходит из бывших клеточных мембран. В состав выделяемых липидов входят холестерин, жирные кислоты и сфинголипиды.
Церамид, тип сфинголипида, получаемый из пластинчатых гранул, является одним из важнейших компонентов, отвечающих за образование многослойных липидных структур.
Липиды удерживают молекулы воды в своей гидрофильной (поглощающей воду) прослойке.
Сформированный вокруг корнеоцитов липидный пласт служит непроницаемым барьером для выхода воды из рогового слоя, а также предотвращает вымывание естественных факторов увлажнения из поверхностных слоев кожи.
После 40 лет наблюдается резкое сокращение количества межклеточных липидов, что делает кожу более восприимчивой к недостатку влаги.
Формирование слоя межклеточных липидов
Формирование слоя межклеточных липидов
1.
Липиды образуют гранулы в зернистом слое кожи
2. Липиды попадают в межклеточное пространство в процессе дегенерации клеток в зернистом слое
3. Липидные гранулы и липиды, освобожденные в ходе дегенерации клеток, соединяются вместе, чтобы образовать межклеточную липидную структуру.
4. Липидный слой, окружающий корнеоциты, представляет непроницаемый барьер и удерживает влагу.
Благодаря совместной работе межклеточных липидов и корнеоцитов, содержащих белки и естественные увлажняющие факторы, формируется эффективный барьер, способный задерживать влагу и предотвращать ее утечку, а ткани при этом сохраняют свою эластичность. Защитные силы ограждают кожу от пересыхания и негативного воздействия окружающей среды.
Раздражители и повреждение кожного барьера
Основной фактор, ответственный за сухость, шершавость кожи и дерматит, может быть связан с утечкой жидкости из рогового слоя. Этот процесс называется трансэпидермальной потерей влаги (ТЭПВ) (дегидратацией кожи).
Клетки рогового слоя получают воду из дермы и окружающей среды. Вода смягчает кожу, делает ее гладкой и эластичной. Причиной дегидратации кожи может стать большое количество внешних факторов.
Уровень содержания воды в роговом слое колеблется в зависимости от уровня влажности окружающей среды. Кожа особенно склонна к потере воды под воздействием холода, ветра и сухих погодных условий. Другие внешние факторы способны повреждать барьер рогового слоя посредством денатурации кератина, устранения естественных увлажняющих факторов и нарушения липидных бислоев. К этим факторам относится использование растворителей, моющих средств и других веществ, раздражающих кожу, а также злоупотребление мылом и водой.
Серьезность повреждения зависит от типа и силы воздействия раздражающих факторов. Раздражителем является любой агент, способный нанести ущерб при достаточной концентрации и продолжительности контакта. Иногда необходимо повторное или более длительное воздействие, чтобы повреждение стало заметным.
Люди, подверженные постоянному контакту с чистящими средствами и водой, – медицинские работники, парикмахеры, сотрудники общепита, бармены и мойщики посуды – могут наблюдать значительные изменения в состоянии своей кожи. Вода при этом является слабым раздражителем.
Парадоксальным образом частый контакт с водой приводит к ТЭПВ, вызывая утрату растворимых увлажняющих факторов и некоторых защитных липидов.
В результате постоянной гидратации под воздействием воды:
• в кожу проникают посторонние субстанций;
• увеличивается риск аллергических реакций и контактного дерматита;
• происходят изменения в естественной кожной среде, которая может стать благотворной почвой для размножения болезнетворных организмов.
Эти факторы являются полезными поверхностно-активными средствами, которые удаляют наружные загрязнения, бактерии, кожные масла, пот и отмершие клетки кожи. Частый и длительный контакт с подобного рода очищающими средствами вызывает денатурацию кожных белков, разрушение липидных бислоев, устранение естественных увлажняющих факторов и ухудшение сцепления клеток.
Теплая вода может усилить раздражающее действие очищающих средств для кожи, увеличивая их впитываемость при более высоких температурах. В этом случае также усиливается неблагоприятное влияние на защитные липиды.
Конечным результатом продолжительного контакта с водой и очищающими средствами является изменения влагоудерживающей способности эпидермиса и усугубление ТЭПВ. Сухая и шершавая кожа менее пластична и в большей степени подвержена физическим повреждениям.
Также существуют и эндогенные факторы, делающие кожу человека более восприимчивой к внешнему воздействию. К этим факторам относятся действующие кожные заболевания вроде псориаза и экземы, врожденные расстройства (ихтиоз), подверженность кожным заболеваниям в прошлом (атопический дерматит), чувствительность кожи и/или старение.
Эндогенные факторы могут усугублять ситуацию и увеличивать риск развития дерматита.
В заключение, контакт с раздражителями, вызывающий трансэпидермальную потерю влаги, нарушает защитную функцию рогового слоя и понижает его способность предохранять кожу от воздействия внешней среды.
Чем интенсивнее действует очищающее средство или растворитель, и чем продолжительнее контакт с ним, тем быстрее кожа теряет влагу, защитные липиды, белки и естественные увлажняющие факторы. При пониженной влажности энзимы не могут нормально функционировать, обеспечивая отшелушивание корнеоцитов.
Если содержание воды в коже составляет менее 10%, ее внутренние процессы нарушаются, что вызывает появление трещин, делает кожу сухой, грубой и менее эластичной.
По материалам http://beautymagonline.com
Об авторе:
Флоранс Баретт-Хилл является ведущим австралийским специалистом в области косметологии и практикующим педагогом с более чем 30-летним стажем работы.
Она также занимается научными исследования и публикует научные статьи в международных изданиях. Темы ее работ охватывает все аспекты профессиональной косметологии и медицинского ухода за кожей.
Ее самая знаменитая книга Advanced Skin Analysis (ISBN 0-476-00665-1) используется в качестве образовательного инструмента специалистами в 18 странах по всему миру.
С 2013 года Флоранс Барретт Хилл является председателем исполнительного совета Международной Ассоциации Прикладной Корнеотерапии. http://corneotherapy.org
ученых перемотали часы клеток кожи человека, чтобы заставить их действовать на 30 лет моложе: ScienceAlert
(Жасмин Мердан/Момент/Getty Images)
Это не совсем мифический источник молодости, но, возможно, это начало: ученым удалось спроектировать клетки кожи человека, чтобы обратить вспять 30-летнее старение, вернув их в гораздо более молодое состояние с точки зрения определенных молекулярных измерений.
Несмотря на то, что исследования только начинаются — так что не стоит слишком увлекаться — этот метод может сыграть важную роль в усилиях по созданию омолаживающей медицины, способной устранить некоторые пагубные последствия старения нашего тела.
Что делает исследование особенно примечательным, так это то, что клетки кожи были перепрограммированы, чтобы стать биологически моложе, сохраняя при этом некоторые функции, которые изначально сделали их клетками кожи.
Используемый здесь процесс основан на работе Шинья Яманаки, получившей Нобелевскую премию в 2007 году, в которой Яманаке удалось превратить нормальные клетки с определенной функцией в стволовые клетки, которые могут развиваться в любой тип. Однако это означало, что клетка теряла свою специфическую идентичность.
«Наше понимание старения на молекулярном уровне расширилось за последнее десятилетие, что привело к появлению методов, которые позволяют исследователям измерять связанные с возрастом биологические изменения в клетках человека», — говорит биолог Дилджит Гилл из Института Бэбрахама в Великобритании и ведущий автор исследования.
“Мы смогли применить это в нашем эксперименте, чтобы определить степень перепрограммирования нашего нового метода.”
Новый метод, получивший название «преходящее перепрограммирование фазы созревания», работает быстрее (13 дней по сравнению с 50 днями в экспериментах группы Яманака) и останавливается до достижения состояния стволовой клетки, позволяя клетке сохранять свою первоначальную идентичность и функцию .
Различные измерения, в том числе эпигенетические часы (химические метки, указывающие на возраст) и транскриптом (чтения генов, производимые клетками), были использованы для подтверждения того, что клетки кожи действительно откатились в своем биологическом возрасте на три десятилетия.
Производство коллагена является ключевой функцией клеток кожи, полезной для структурирования тканей и заживления ран, и было замечено, что молодые клетки все еще выкачивают этот материал. Фактически, они производили больше коллагена, чем контрольные клетки кожи, которые не подвергались процессу перепрограммирования, и демонстрировали признаки способности быстрее заживлять раны.
«Мы доказали, что клетки можно омолодить, не теряя их функции, и что омоложение направлено на восстановление некоторых функций старых клеток», — говорит Гилл.
«Тот факт, что мы также наблюдали обратное изменение показателей старения в генах, связанных с болезнями, является особенно многообещающим для будущего этой работы».
На данный момент ученые не до конца понимают, как работает механизм временного перепрограммирования фазы созревания, но они считают, что некоторые ключевые части генома, которые помогают контролировать клеточную идентичность, могут избежать перепрограммирования.
Существует огромное количество проблем со здоровьем, связанных с возрастом, которые необходимо решать по мере того, как мы становимся старше — от сердечных заболеваний до болезни Альцгеймера — и в будущем исследования, описанные здесь, могут быть полезны для поиска способов борьбы с прогрессированием этих заболеваний. вопросы.
Одним из следующих шагов будет попытка применить методы, используемые здесь, к другим типам клеток в организме и убедиться, что процессы полностью безопасны, прежде чем перенести их из лаборатории в клинические испытания.
«В конце концов, мы сможем определить гены, которые омолаживают без перепрограммирования, и специально нацелить их на уменьшение последствий старения», — говорит молекулярный биолог Вольф Рейк из Института Бэбрахама.
“Этот подход обещает ценные открытия, которые могут открыть удивительный терапевтический горизонт.”
Исследование опубликовано в eLife .
Клетки кожи человека, трансформированные непосредственно в моторные нейроны – Медицинская школа Вашингтонского университета в Сент-Луисе
Посетите центр новостейПресс-релиз
Новая технология может помочь в лечении заболеваний, приводящих к параличу
Дэниел АбернатиУченые открыли новый способ преобразования клеток кожи человека непосредственно в двигательные 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 моторные 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, станут 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, 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 двигательные 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 миР-9и 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 для создания кожи и развернуть инструкции для создания 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-9и miR-124, а также другое сочетание факторов транскрипции могут превратить клетки кожи в другой тип нейронов. 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-новатора Национального института здравоохранения (NIH), 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; Премия Национальной исследовательской службы Рут Л. Киршштейн, институциональная преддокторская 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.