Эпидермис - Epidermis
Эпидермис | |
---|---|
Подробности | |
Часть | Кожа |
Система | Покровная система |
Идентификаторы | |
латинский | Эпидермис |
MeSH | D004817 |
TA98 | A16.0.00.009 |
TA2 | 7046 |
TH | H3.12.00.1.01001 |
FMA | 70596 |
Анатомические термины микроанатомии |
В эпидермис является внешний из трех слоев , которые составляют кожу , внутренние слои , являющиеся в дермы и гиподермы . Слой эпидермиса обеспечивает барьер для инфекции от патогенов окружающей среды и регулирует количество воды, выделяемой из организма в атмосферу через трансэпидермальную потерю воды .
Эпидермис состоит из нескольких слоев уплощенных клеток, которые покрывают базовый слой ( stratum basale ), состоящий из столбчатых клеток, расположенных перпендикулярно. Слои клеток развиваются из стволовых клеток в базальном слое. Эпидермис человека является знакомым примером эпителия , особенно многослойного плоского эпителия.
Слово «эпидермис» происходит на латыни от древнегреческого « эпидермис» , от древнегреческого epi «над, на» и от древнегреческого derma «кожа». То, что связано с эпидермисом или является его частью, называется эпидермальным.
Структура
Сотовые компоненты
Эпидермис состоит в основном из кератиноцитов ( пролиферирующих базальных и дифференцированных супрабазальных), которые составляют 90% ее клеток, но также содержит меланоциты , клетки Лангерганса , клетки Меркель и воспалительные клетки. Эпидермальные утолщения, называемые гребнями Рете (или штифтами), проходят вниз между дермальными сосочками . Кровеносные капилляры находятся под эпидермисом и связаны с артериолой и венулой . Сам эпидермис не имеет кровоснабжения и питается почти исключительно за счет диффузного кислорода из окружающего воздуха. Клеточные механизмы регулирования уровней воды и натрия ( ENaC ) обнаружены во всех слоях эпидермиса.
Клеточные соединения
Эпидермальные клетки тесно связаны между собой и служат плотным барьером против внешней среды. Соединения между эпидермальными клетками представляют собой соединения адгезивного типа, образованные трансмембранными белками, называемыми кадгеринами . Внутри клетки кадгерины связаны с актиновыми филаментами. В иммунофлуоресцентной микроскопии сеть актиновых филаментов выглядит как толстая граница, окружающая клетки, хотя актиновые филаменты фактически расположены внутри клетки и проходят параллельно клеточной мембране. Из-за близости соседних клеток и плотности соединений иммунофлуоресценция актина проявляется как граница между клетками.
Слои
Эпидермис состоит из 4 или 5 слоев, в зависимости от рассматриваемого участка кожи. Эти слои в порядке убывания:
- ороговевший слой ( роговой слой )
- Состоит из 10-30 слоев полиэдрических безъядерных корнеоцитов (заключительный этап дифференцировки кератиноцитов ), причем наибольшее количество слоев имеют ладони и подошвы. Корнеоциты содержат белковую оболочку (белки ороговевшей оболочки) под плазматической мембраной, заполнены водоудерживающими кератиновыми белками, соединены вместе через корнеодесмосомы и окружены во внеклеточном пространстве сложенными слоями липидов . В этом слое локализовано большинство барьерных функций эпидермиса.
- прозрачный / полупрозрачный слой ( stratum lucidum , только на ладонях и подошвах)
- Этот узкий слой встречается только на ладонях и подошвах. Эпидермис этих двух областей известен как «толстая кожа», потому что с этим дополнительным слоем кожа имеет 5 эпидермальных слоев вместо 4.
- зернистый слой ( stratum granulosum )
- Кератиноциты теряют свои ядра, и их цитоплазма становится зернистой. Липиды, содержащиеся в этих кератиноцитах внутри пластинчатых тел , высвобождаются во внеклеточное пространство посредством экзоцитоза, образуя липидный барьер. Эти полярные липиды затем превращаются в неполярные липиды и располагаются параллельно поверхности клетки. Так , например гликосфинголипиды стать церамидами и фосфолипиды становятся свободными жирными кислотами .
- остистый слой ( stratum spinosum )
- Кератиноциты соединяются через десмосомы и образуют пластинчатые тела изнутри Гольджи , обогащенные полярными липидами, гликосфинголипидами , свободными стеролами , фосфолипидами и катаболическими ферментами. В середине этого слоя находятся клетки Лангерганса, иммунологически активные клетки.
- базальный / зародышевый слой ( stratum basale / germinativum )
- Состоящие в основном из пролиферирующих и не пролиферирующих кератиноцитов, прикрепленных к базальной мембране с помощью гемидесмосомы . Присутствуют меланоциты, связанные с многочисленными кератиноцитами в этом и других слоях через дендриты . Клетки Меркель также обнаруживаются в базальном слое с большим количеством в чувствительных к прикосновению участках, таких как кончики пальцев и губы . Они тесно связаны с кожными нервами и, по-видимому, участвуют в легком прикосновении.
- Мальпигиевый слой ( stratum malpighi )
- Это и базальный, и шиповатый слой .
Эпидермис отделен от дермы, лежащей в основе ткани , базальной мембраной .
Клеточная кинетика
Деление клеток
Как многослойный плоский эпителий , эпидермис поддерживается клеточным делением в пределах базального слоя. Дифференцирующиеся клетки отслаиваются от базальной мембраны и перемещаются наружу через слои эпидермиса, претерпевая несколько стадий дифференцировки, пока в роговом слое не теряют свое ядро и не сливаются с чешуйками, которые в конечном итоге отслаиваются с поверхности ( десквамация ). Дифференцированные кератиноциты секретируют кератиновые белки, которые способствуют образованию внеклеточного матрикса, который является неотъемлемой частью барьерной функции кожи. В нормальной коже скорость производства кератиноцитов равна скорости потери: клетке требуется около двух недель, чтобы пройти от базального слоя до вершины гранулезного слоя, и еще четыре недели, чтобы пересечь роговой слой. Весь эпидермис заменяется ростом новых клеток в течение примерно 48 дней.
Концентрация кальция
Дифференцировка кератиноцитов по всему эпидермису частично опосредуется градиентом кальция , увеличивающимся от базального слоя до внешнего гранулезного слоя, где он достигает своего максимума, и уменьшается в роговом слое. Концентрация кальция в роговом слое очень низкая отчасти потому, что эти относительно сухие клетки не способны растворять ионы. Этот градиент кальция параллелен дифференцировке кератиноцитов и, как таковой, считается ключевым регулятором в формировании эпидермальных слоев.
Повышение концентрации внеклеточного кальция вызывает повышение концентрации свободного внутриклеточного кальция. Часть этого внутриклеточного увеличения происходит за счет высвобождения кальция из внутриклеточных запасов, а другая часть - за счет трансмембранного притока кальция через кальций-чувствительные хлоридные каналы и независимые от напряжения катионные каналы, проницаемые для кальция. Более того, было высказано предположение, что внеклеточный кальций-чувствительный рецептор (CaSR) также способствует повышению внутриклеточной концентрации кальция.
Разработка
Эпидермальный органогенез , формирование эпидермиса, начинается в клетках, покрывающих эмбрион, после нейруляции , формирования центральной нервной системы . У большинства позвоночных эта оригинальная однослойная структура быстро трансформируется в двухслойную ткань ; временный внешний слой, перидерма , которая располагается после формирования внутреннего базального слоя или зародышевого слоя .
Этот внутренний слой представляет собой зародышевый эпителий , дающий начало всем клеткам эпидермиса. Он разделяется, образуя внешний остистый слой ( stratum spinosum ). Клетки этих двух слоев, вместе называемые мальпигиевым слоем ( слоями ) в честь Марчелло Мальпиги , делятся, образуя поверхностный зернистый слой ( Stratum granulosum ) эпидермиса.
Клетки рогового гранулемы не делятся, но вместо того, чтобы формировать клетки кожи , называемые кератиноциты из гранул из кератина . Эти клетки кожи в конечном итоге становятся ороговевшим слоем ( stratum corneum ), самым внешним эпидермальным слоем, где клетки превращаются в сплюснутые мешочки с ядрами, расположенными на одном конце клетки. После рождения эти самые внешние клетки заменяются новыми клетками из гранулезного слоя, и на протяжении всей жизни они сбрасываются со скоростью 0,001 - 0,003 унции чешуек кожи каждый час, или 0,024-0,072 унции в день.
Эпидермальное развитие является продуктом нескольких факторов роста , два из которых:
- Трансформирующий фактор роста альфа ( TGFα ) - аутокринный фактор роста, с помощью которого базальные клетки стимулируют собственное деление .
- Фактор роста кератиноцитов (KGF или FGF7 ) представляет собой паракринный фактор роста, продуцируемый нижележащими дермальными фибробластами, в которых регулируется пролиферация базальных клеток.
Функция
Барьер
Эпидермис служит барьером для защиты организма от микробных патогенов, окислительного стресса ( УФ-свет ) и химических соединений, а также обеспечивает механическую стойкость к незначительным травмам. Большую часть этой барьерной роли играет роговой слой.
- Характеристики
- Физический барьер: эпидермальные кератиноциты прочно связаны межклеточными соединениями, связанными с белками цитоскелета , что придает эпидермису механическую прочность.
- Химический барьер: высокоорганизованные липиды, кислоты, гидролитические ферменты и антимикробные пептиды препятствуют проникновению внешних химических веществ и патогенов в организм.
- Иммунологически активный барьер: гуморальные и клеточные составляющие иммунной системы, находящиеся в эпидермисе, активно борются с инфекцией.
- Содержание воды в роговом слое падает к поверхности, создавая неблагоприятные условия для роста патогенных микроорганизмов .
- Кислый pH (около 5,0) и низкое количество воды делают эпидермис враждебным для многих микроорганизмов.
- Непатогенные микроорганизмы на поверхности эпидермиса помогают защищаться от патогенов, конкурируя за пищу , ограничивая ее доступность и производя химические выделения, которые подавляют рост патогенной микробиоты.
- Проницаемость
- Психологический стресс из-за повышения уровня глюкокортикоидов ставит под угрозу роговой слой и, следовательно, барьерную функцию.
- Внезапные и большие изменения влажности изменяют гидратацию рогового слоя таким образом, что это может позволить проникновение патогенных микроорганизмов.
Увлажнение кожи
Способность кожи удерживать воду в первую очередь связана с роговым слоем и имеет решающее значение для поддержания здоровья кожи. Гидратация кожи количественно определяется с помощью корнеометрии . Липиды, расположенные градиентно и организованно между клетками рогового слоя, образуют барьер для трансэпидермальной потери воды .
Цвет кожи
Количество и распределение пигмента меланина в эпидермисе является основной причиной различий в цвете кожи у Homo sapiens . Меланин находится в небольших меланосомах , частицах, образованных в меланоцитах, откуда они переносятся в окружающие кератиноциты. Размер, количество и расположение меланосом различаются в зависимости от расовой группы, но хотя количество меланоцитов может варьироваться в разных частях тела, их количество остается одинаковым в отдельных частях тела у всех людей. В белой и азиатской коже меланосомы упакованы в «агрегаты», но в черной коже они больше и распределены более равномерно. Количество меланосом в кератиноцитах увеличивается под воздействием УФ-излучения , в то время как их распределение остается в основном неизменным.
Клиническое значение
Лабораторная культура кератиноцитов для формирования трехмерной структуры ( искусственной кожи ), воспроизводящей большинство свойств эпидермиса, обычно используется в качестве инструмента для разработки и тестирования лекарств .
Гиперплазия
Эпидермальная гиперплазия (утолщение в результате пролиферации клеток ) имеет различные формы:
- Акантоз - это диффузная гиперплазия эпидермиса (утолщение кожи, не путать с акантоцитами ). Это означает увеличение толщины мальпигиевого слоя ( stratum basale и stratum spinosum ). Акантоз псапз черный, слабо выражен, бархатистый гиперпигментирован акантоз, как правило , наблюдается в задней части шеи, подмышечный и других складчатых областей кожи.
- Фокальная гиперплазия эпителия (болезнь Хека) - это бессимптомное доброкачественное новообразование, характеризующееся множественными папулами от белого до розоватого цвета, которые диффузно возникают в полости рта.
- Псевдоэпителиоматозная гиперплазия (ПЭГ) - это доброкачественное заболевание, характеризующееся гиперплазией эпидермиса и эпителия придатков кожи с нерегулярными плоскими тяжами, доходящими до дермы, и имитирующим плоскоклеточный рак (SCC).
По сути , гиперкератоз представляет собой утолщение рогового слоя и не обязательно является следствием гиперплазии.
Дополнительные изображения
Оптическая когерентная томография кончика пальца