Keratinocyt - Keratinocyte

Mikrograf keratinocytů, bazální buňky a melanocyty v epidermis
Keratinocyty (obarvené zeleně) v kůži myši

Keratinocyty jsou primárním typem buňka nalezen v pokožka, nejvzdálenější vrstva kůže. U lidí tvoří 90% epidermálních kožních buněk.[1] Bazální buňky v bazální vrstva (stratum basale) kůže, jsou někdy označovány jako bazální keratinocyty.[2]

Funkce

Primární funkcí keratinocytů je tvorba bariéry proti poškození životního prostředí teplo, UV záření, ztráta vody, patogenní bakterie, houby, paraziti, a viry.

Patogeny napadající horní vrstvy epidermis mohou způsobit produkci keratinocytů prozánětlivý zejména mediátory chemokiny jako CXCL10 a CCL2 (MCP-1), které přitahují monocyty, přirozené zabijácké buňky, T-lymfocyty, a dendritické buňky na místo invaze patogenů.[3]

Struktura

Řada strukturálních bílkoviny (filagrín, keratin ), enzymy (proteázy ), lipidy, a antimikrobiální peptidy (defensiny ) přispívají k udržení důležité bariérové ​​funkce pokožky. Keratinizace je součástí formování fyzické bariéry (zrohovatění ), ve kterém keratinocyty produkují stále více keratinu a podléhají terminální diferenciaci. Plně zrohovatělé keratinocyty, které tvoří nejvzdálenější vrstvu, jsou neustále odstraňovány a nahrazovány novými buňkami.[4]

Buněčná diferenciace

Epidermální kmenové buňky se nacházejí ve spodní části epidermis (stratum basale) a jsou připojeny k bazální membráně prostřednictvím hemidesmosomy. Epidermální kmenové buňky se náhodně dělí, čímž se získá buď více kmenových buněk, nebo tranzitní zesilující buňky.[5] Některé z tranzitních zesilujících buněk pokračují v proliferaci a poté se zavazují odlišit a migrují směrem k povrchu epidermis. Ty kmenové buňky a jejich diferencovaní potomci jsou organizováni do sloupců pojmenovaných jednotky epidermální proliferace.[6]

Během tohoto diferenciačního procesu se keratinocyty trvale stahují z buněčný cyklus, zahájit expresi markerů diferenciace epidermis a pohybovat se suprabasálně, jakmile se stanou součástí stratum spinosum, stratum granulosum, a nakonec korneocyty v stratum corneum.

Korneocyty jsou keratinocyty, které dokončily svůj diferenciační program a ztratily své jádro a cytoplazmatický organely.[7] Korneocyty budou nakonec odstraněny deskvamace jak přicházejí noví.

V každém stadiu diferenciace keratinocyty exprimují specificky keratiny, jako keratin 1, keratin 5, keratin 10, a keratin 14, ale také další značky, jako je involucrin, loricrin, transglutamináza, filaggrin a kaspáza 14.

U lidí se odhaduje, že keratinocyty převrátit od kmenových buněk po deskvamaci každých 40–56 dní,[8] zatímco v myši odhadovaný doba obratu je 8–10 dní.[9]

Faktory podporující diferenciaci keratinocytů jsou:

  • A vápník gradient, s nejnižší koncentrací ve stratum basale a zvyšujícími se koncentracemi až do vnější stratum granulosum, kde dosahuje svého maxima. Koncentrace vápníku ve stratum corneum je částečně velmi vysoká, protože tyto relativně suché buňky nejsou schopny rozpustit ionty.[10] Ty nadmořské výšky extracelulární koncentrace vápníku vyvolává zvýšení intracelulární koncentrace volného vápníku v keratinocytech.[11] Část tohoto intracelulárního zvýšení vápníku pochází z vápníku uvolněného z intracelulárních zásob[12] a další část pochází z transmembránového přítoku vápníku,[13] prostřednictvím citlivých na vápník chloridové kanály[14] a napěťově nezávislé kationtové kanály propustné pro vápník.[15] Kromě toho bylo navrženo, že extracelulární snímání vápníku receptor (CaSR) také přispívá ke zvýšení intracelulární koncentrace vápníku.[16]
  • Vitamín D3 (cholekalciferol) reguluje keratinocyt proliferace a diferenciace většinou modulací koncentrací vápníku a regulací exprese geny podílí se na diferenciaci keratinocytů.[17][18] Keratinocyty jsou jediné buňky v těle s celou metabolickou cestou vitaminu D od produkce vitaminu D po katabolismus a receptor vitaminu D. výraz.[19]
  • Katepsin E..[20]
  • PŘÍBĚH homeodomain transkripční faktory.[21]
  • Hydrokortison.[22]

Protože diferenciace keratinocytů inhibuje proliferaci keratinocytů, měly by se faktory, které podporují proliferaci keratinocytů, považovat za prevenci diferenciace. Mezi tyto faktory patří:

Interakce s jinými buňkami

V epidermis jsou keratinocyty spojeny s jinými typy buněk, jako jsou melanocyty a Langerhansovy buňky. Vytvoří se keratinocyty těsné spojení s nervy kůže a držet Langerhansovy buňky a intra-dermálně lymfocyty v poloze uvnitř epidermis. Keratinocyty také modulují imunitní systém: kromě výše uvedeného antimikrobiální peptidy a chemokiny jsou také silnými producenty protizánětlivých mediátorů, jako jsou IL-10 a TGF-p. Po aktivaci mohou stimulovat kožní zánět a aktivace Langerhansových buněk prostřednictvím TNFa a IL-1 p vylučování.[Citace je zapotřebí ]

Keratinocyty přispívají k ochraně těla před ultrafialový záření (UVR) absorpcí melanosomy vezikuly obsahující endogenní fotoprotektant melanin z epidermálních melanocytů. Každý melanocyt v pokožce má několik dendrity které se natahují, aby se spojily s mnoha keratinocyty. Melanin je poté uložen v keratinocytech a melanocytech v perinukleární oblasti jako supranukleární „čepičky“, kde chrání DNA z UVR poškození.[27]

Role v hojení ran

Rány do kůže bude částečně opravena migrací keratinocytů k vyplnění mezery vytvořené ranou. První sada keratinocytů, které se účastní této opravy, pochází z oblasti boule v vlasový kořínek a přežije jen přechodně. V uzdravené epidermis budou nahrazeny keratinocyty pocházejícími z epidermis.[28][29]

Naopak, epidermální keratinocyty mohou přispívat k de novo tvorba vlasových folikulů během hojení velkých ran.[30]

K hojení perforace bubínku jsou potřebné funkční keratinocyty.[31]

Buňky spálené od slunce

Úpal buňka je keratinocyt s a pyknotický jádro a eosinofilní cytoplazma který se objeví po expozici UVC nebo UVB záření nebo UVA v přítomnosti psoralens. Ukazuje se to předčasně a nenormálně keratinizace, a byl popsán jako příklad apoptóza.[32][33]

Stárnutí

S věkem, tkáně homeostáza částečně klesá kmenové / progenitorové buňky nepodaří se samoobnovit nebo odlišit. Poškození DNA způsobené expozicí kmenových / progenitorových buněk reaktivní formy kyslíku (ROS) může hrát klíčovou roli v epidermální kmenová buňka stárnutí. Mitochondriální superoxiddismutáza (SOD2 ) běžně chrání před ROS. Bylo pozorováno, že ztráta SOD2 v myších epidermálních buňkách způsobuje buněčnou aktivitu stárnutí že nevratně zastavilo proliferaci ve zlomku keratinocytů.[34] U starších myší se nedostatek SOD2 zpozdil rána uzávěr a snížená tloušťka epidermis.[34]

Civatte tělo

Civatte tělo

Tělo Civatte (pojmenované podle francouzského dermatologa Achilla Civatteho, 1877–1956)[35] je poškozený bazální keratinocyt, který prošel apoptóza, a skládají se převážně z keratinových intermediálních vláken a jsou téměř vždy pokryty imunoglobuliny, hlavně IgM.[36] Civatte těla jsou charakteristicky nalezena v kožních lézích různých dermatózy, zejména lichen planus a diskoidní lupus erythematodes.[36] Mohou být také nalezeny v nemoc štěpu proti hostiteli, nežádoucí účinky, zánětlivé keratóza (například lichenoid aktinická keratóza a lichen planus - jako keratóza), erythema multiforme, bulózní pemfigoid, ekzém, lišejník planopilaris, febrilní neutrofilní dermatóza, toxická epidermální nekrolýza, herpes simplex a varicella zoster léze, dermatitis herpetiformis, porphyria cutanea tarda, sarkoidóza, subcorneal pustulární dermatóza, přechodná akantolytická dermatóza a epidermolytická hyperkeratóza.[36]

Viz také

Reference

  1. ^ McGrath JA; Eady RAJ; Papež FM. (2004). "Anatomie a organizace lidské kůže". V Burns T; Breathnach S; Cox N; Griffiths C. (eds.). Rookova učebnice dermatologie (7. vydání). Blackwell Publishing. str. 4190. doi:10.1002 / 9780470750520.ch3. ISBN  978-0-632-06429-8. Citováno 2010-06-01.
  2. ^ James W, Berger T, Elston D (prosinec 2005). Andrewsovy choroby kůže: Klinická dermatologie (10. vydání). Saunders. str. 5–6. ISBN  978-0-7216-2921-6. Archivovány od originál dne 10. 10. 2010. Citováno 2010-06-01.
  3. ^ Murphy, Kenneth (Kenneth M.) (2017). Janewayova imunobiologie. Weaver, Casey (deváté vydání). New York, NY, USA. str. 112. ISBN  9780815345053. OCLC  933586700.
  4. ^ Gilbert, Scott F. (2000). „Epidermis a původ kožních struktur.“. Vývojová biologie. Sinauer Associates. ISBN  978-0878932436. Po celý život se mrtvé keratinizované buňky zrohovatělé vrstvy vylučují (lidé ztrácejí přibližně 1,5 gramu těchto buněk každý den *) a jsou nahrazeny novými buňkami, jejichž zdrojem jsou mitotické buňky malpighské vrstvy. Pigmentové buňky (melanocyty) z neurální lišty také sídlí v malpighské vrstvě, kde přenášejí své pigmentové vaky (melanosomy) do vyvíjejících se keratinocytů.
  5. ^ Houben E, De Paepe K, Rogiers V (2007). „Průběh života keratinocytů“. Farmakologie a fyziologie kůže. 20 (3): 122–32. doi:10.1159/000098163. PMID  17191035.
  6. ^ Ghazizadeh S, Taichman LB (březen 2001). „Více tříd kmenových buněk v kožním epitelu: analýza řádků kůže dospělých myší“. Časopis EMBO. 20 (6): 1215–22. doi:10.1093 / emboj / 20.6.1215. PMC  145528. PMID  11250888.
  7. ^ Koster MI (červenec 2009). "Vytvoření epidermis". Annals of the New York Academy of Sciences. 1170 (1): 7–10. Bibcode:2009NYASA1170 ... 7K. doi:10.1111 / j.1749-6632.2009.04363.x. PMC  2861991. PMID  19686098.
  8. ^ Halprin KM (leden 1972). „Epidermální„ doba obratu “- přezkoumání“. British Journal of Dermatology. 86 (1): 14–9. doi:10.1111 / j.1365-2133.1972.tb01886.x. PMID  4551262.
  9. ^ Potten CS, Saffhill R, Maibach HI (září 1987). "Měření doby průchodu buněk skrz epidermis a stratum corneum myší a morčat". Kinetika buněk a tkání. 20 (5): 461–72. doi:10.1111 / j.1365-2184.1987.tb01355.x. PMID  3450396.
  10. ^ Proksch E, Brandner JM, Jensen JM (prosinec 2008). "Kůže: nepostradatelná bariéra". Experimentální dermatologie. 17 (12): 1063–72. doi:10.1111 / j.1600-0625.2008.00786.x. PMID  19043850.
  11. ^ Hennings H, Kruszewski FH, Yuspa SH, Tucker RW (duben 1989). „Intracelulární změny vápníku v reakci na zvýšení vnějšího vápníku v normálních a neoplastických keratinocytech“. Karcinogeneze. 10 (4): 777–80. doi:10.1093 / carcin / 10.4.777. PMID  2702726.
  12. ^ Pillai S, Bikle DD (leden 1991). „Role vápníku prostého buněk v tvorbě zrohovatělé obálky keratinocytů: rozdíly v mechanismu působení extracelulárního vápníku a 1,25 dihydroxyvitaminu D3.“ Journal of Cellular Physiology. 146 (1): 94–100. doi:10.1002 / jcp.1041460113. PMID  1990023.
  13. ^ Reiss, M; Lipsey, LR; Zhou, ZL (1991). „Extracelulární na vápníku závislá regulace transmembránových toků vápníku v myších keratinocytech“. Journal of Cellular Physiology. 147 (2): 281–91. doi:10.1002 / jcp.1041470213. PMID  1645742.
  14. ^ Mauro, TM; Pappone, PA; Isseroff, RR (1990). „Extracelulární vápník ovlivňuje membránové proudy kultivovaných lidských keratinocytů“. Journal of Cellular Physiology. 143 (1): 13–20. doi:10.1002 / jcp.1041430103. PMID  1690740.
  15. ^ Mauro, TM; Vydávání, RR; Lasarow, R; Pappone, PA (1993). "Ionové kanály jsou spojeny s diferenciací v keratinocytech". The Journal of Membrane Biology. 132 (3): 201–9. doi:10.1007 / BF00235738. PMID  7684087.
  16. ^ Tu, CL; Oda, Y; Bikle, DD (1999). "Účinky aktivátoru vápníkového receptoru na buněčnou reakci na vápník v lidských keratinocytech". The Journal of Investigative Dermatology. 113 (3): 340–5. doi:10.1046 / j.1523-1747.1999.00698.x. PMID  10469331.
  17. ^ Hennings, Henry; Michael, Delores; Cheng, Christina; Steinert, Peter; Holbrook, Karen; Yuspa, Stuart H. (1980). "Vápníková regulace růstu a diferenciace myších epidermálních buněk v kultuře". Buňka. 19 (1): 245–54. doi:10.1016/0092-8674(80)90406-7. PMID  6153576.
  18. ^ Su, MJ; Bikle, DD; Mancianti, ML; Pillai, S (1994). „1,25-Dihydroxyvitamin D3 potencuje reakci keratinocytů na vápník“. The Journal of Biological Chemistry. 269 (20): 14723–9. PMID  7910167.
  19. ^ Fu, G. K.; Lin, D; Zhang, MY; Bikle, DD; Shackleton, CH; Miller, WL; Portale, AA (1997). „Klonování lidské 25-hydroxyvitamin D-1 -hydroxylázy a mutace způsobující křivici typu 1 závislou na vitaminu D“. Molekulární endokrinologie. 11 (13): 1961–70. CiteSeerX  10.1.1.320.3485. doi:10.1210 / me.11.13.1961. PMID  9415400.
  20. ^ Kawakubo, Tomoyo; Yasukochi, Atsushi; Okamoto, Kuniaki; Okamoto, Yoshiko; Nakamura, Seiji; Yamamoto, Kenji (2011). "Role katepsinu E v terminální diferenciaci keratinocytů". Biologická chemie. 392 (6): 571–85. doi:10.1515 / BC.2011.060. hdl:2324/25561. PMID  21521076.
  21. ^ Jackson, B .; Brown, S. J .; Avilion, A. A .; O'Shaughnessy, R. F. L .; Sully, K .; Akinduro, O .; Murphy, M .; Cleary, M. L .; Byrne, C. (2011). „TALE homeodomain proteiny regulují místně specifickou terminální diferenciaci, LCE geny a epidermální bariéru“. Journal of Cell Science. 124 (10): 1681–1690. doi:10,1242 / jcs.077552. PMC  3183491. PMID  21511732.
  22. ^ A b Rheinwald, JG; Green, H (1975). "Sériová kultivace kmenů lidských epidermálních keratinocytů: Tvorba keratinizujících kolonií z jednotlivých buněk". Buňka. 6 (3): 331–43. doi:10.1016 / S0092-8674 (75) 80001-8. PMID  1052771.
  23. ^ Truong, AB; Kretz, M; Ridky, TW; Kimmel, R; Khavari, PA (2006). „P63 reguluje proliferaci a diferenciaci vývojově zralých keratinocytů“. Geny a vývoj. 20 (22): 3185–97. doi:10.1101 / gad.1463206. PMC  1635152. PMID  17114587.
  24. ^ Fuchs, E; Green, H (1981). "Regulace terminální diferenciace kultivovaných lidských keratinocytů vitaminem A". Buňka. 25 (3): 617–25. doi:10.1016/0092-8674(81)90169-0. PMID  6169442.
  25. ^ Rheinwald, JG; Green, H (1977). "Epidermální růstový faktor a množení kultivovaných lidských epidermálních keratinocytů". Příroda. 265 (5593): 421–4. Bibcode:1977 Natur.265..421R. doi:10.1038 / 265421a0. PMID  299924.
  26. ^ Barrandon, Y; Green, H (1987). „Migrace buněk je nezbytná pro trvalý růst kolonií keratinocytů: role transformačního růstového faktoru alfa a epidermálního růstového faktoru“. Buňka. 50 (7): 1131–7. doi:10.1016/0092-8674(87)90179-6. PMID  3497724.
  27. ^ Brenner M; Slyšení VJ. (Květen – červen 2008). „Ochranná role melaninu před poškozením UV zářením v lidské kůži“. Fotochemie a fotobiologie. 84 (3): 539–549. doi:10.1111 / j.1751-1097.2007.00226.x. PMC  2671032. PMID  18435612.
  28. ^ Ito, M; Liu, Y; Yang, Z; Nguyen, J; Liang, F; Morris, RJ; Cotsarelis, G (2005). „Kmenové buňky ve vydutí vlasového folikulu přispívají k hojení ran, ale ne k homeostázi epidermis.“ Přírodní medicína. 11 (12): 1351–4. doi:10,1038 / nm1328. PMID  16288281.
  29. ^ Claudinot, S; Nicolas, M; Oshima, H; Rochat, A; Barrandon, Y (2005). „Dlouhodobá obnova vlasových folikulů z klonogenních multipotentních kmenových buněk“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 102 (41): 14677–82. Bibcode:2005PNAS..10214677C. doi:10.1073 / pnas.0507250102. PMC  1253596. PMID  16203973.
  30. ^ Ito, M; Yang, Z; Andl, T; Cui, C; Kim, N; Millar, SE; Cotsarelis, G (2007). "Wnt-závislá regenerace vlasových folikulů de novo v kůži dospělých myší po poranění". Příroda. 447 (7142): 316–20. Bibcode:2007Natur.447..316I. doi:10.1038 / nature05766. PMID  17507982.
  31. ^ Y Shen, Y Guo, C Du, M Wilczynska, S Hellström, T Ny, myši s nedostatkem aktivátoru plazminogenu typu urokinázy zpozdily hojení tympanických membránových perforací, PLOS ONE, 2012
  32. ^ Young AR (červen 1987). "Buňka spálená od slunce". Fotodermatologie. 4 (3): 127–134. PMID  3317295.
  33. ^ Sheehan JM, Young AR (červen 2002). "Buňka spálená od slunce se znovu objevila: aktualizace mechanických aspektů". Fotochemické a fotobiologické vědy. 1 (6): 365–377. doi:10.1039 / b108291d. PMID  12856704.
  34. ^ A b Velarde MC, Demaria M, Melov S, Campisi J (srpen 2015). „Pleiotropní na věku závislé účinky mitochondriální dysfunkce na epidermální kmenové buňky“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 112 (33): 10407–12. Bibcode:2015PNAS..11210407V. doi:10.1073 / pnas.1505675112. PMC  4547253. PMID  26240345.
  35. ^ Crissey, John Thorne; Parish, Lawrence C .; Holubar, Karl (2002). Historický atlas dermatologie a dermatologové. Boca Raton, FL: CRC Press. str. 147. ISBN  1-84214-100-7.
  36. ^ A b C Seema, Chhabra; Pranay, Tanwar; Kumar, AroraSandeep (2013). „Civatte těla: diagnostická stopa“. Indian Journal of Dermatology. 58 (4): 327. doi:10.4103/0019-5154.113974. ISSN  0019-5154. PMC  3726905. PMID  23919028.

externí odkazy