Роговой конверт окружает что
Строение и функции кожи: состав липидного барьера кожи
Кожа является наружным покровом человеческого тела, осуществляющим его взаимосвязь с окружающей средой. Кожа – самый крупный орган тела человека, многофункциональный и чрезвычайно сложный по строению. Она выполняет множество функций, причем выполнение этих многообразных функций происходит в постоянно меняющихся, зачастую жестких и агрессивных условиях под влиянием различных факторов окружающей среды.
Какое строение кожи человека, и какова роль липидного слоя? Основные функции кожи, читайте на estet-portal.com.
Строение кожи: полный жизненный цикл кератиноцитов
Уникальное строение кожи обеспечивает выполнение вышеозначенных функций. Кожа состоит из трех слоев: эпидермиса, дермы и подкожной жировой клетчатки. Каждый из них имеет особое строение. Состав липидного слоя кожи узнайте далее на estet-portal.com. Для непосредственного воздействия косметических средств доступен только эпидермис, причем в основном его роговой слой.
Главная клетка эпидермиса – кератиноцит. Самый нижний слой эпидермиса называется базальным; кератиноциты этого слоя находятся в состоянии постоянного деления. По мере созревания кератиноциты продвигаются вверх, к поверхности кожи, причем клетки движутся единым пластом, что позволяет выделить в эпидермисе отдельные слои в зависимости от стадии развития, а вернее, от стадии «умирания» кератиноцитов.
Основные функции кожи:
Структура липидного барьера кожи
Верхний слой эпидермиса называется роговым и представлен корнеоцитами – клетками, которые заполнены белком кератином и утратили ядро, а также клеточные органеллы. Оболочка корнеоцитов называется роговыми конвертами. Они имеют форму шестиугольника, плотно прилегают друг к другу, соединяясь специальными выступами – корнеодесмосомами.
Пространство между корнеоцитами заполнено липидно-белковой структурой (так называемый липидный барьер кожи), которая “склеивает” корнеоциты между собой. Такое строение кожи обеспечивает целостность рогового слоя. Липиды этого барьера состоят из церамидов, холестерина и его эфиров, а также свободных жирных кислот.
Для здоровой кожи с хорошими барьерными свойствами характерна пропорция церамиды/холестерин/свободные жирные кислоты 1:1:1. Изменение данной пропорции ведет к нарушению всей структуры липидного барьера и, как следствие, к ослаблению барьерной функции рогового слоя в целом.
Липидный барьер образован чередующимися пластами липидов и воды.
Какие функции выполняют слои кожи
Несмотря на то, что роговой слой состоит из мертвых клеток, он метаболически активен благодаря работе многочисленных ферментов. Роговой слой является надежной преградой на пути различных веществ. Сами корнеоциты практически непроницаемы, прохождение веществ возможно только по липидной прослойке.
Эта прослойка непроницаема для водорастворимых соединений, также затруднено прохождение крупных молекул (например, белков или полисахаридов). Строение кожи, в частности рогового слоя, обеспечивает избирательную проницаемость кожи для разных веществ.
Эпидермис и дерма пронизаны свободными нервными окончаниями, имеющими специальные рецепторы к гистамину и обладающими высокой чувствительностью к нему.
Гистамин выделяется тучными клетками при самых незначительных изменениях во внеклеточной среде. В результате возникает ощущение зуда. Такое строение кожи обеспечивает немедленную реакцию кожного покрова на аллергенный агент.
Блокируя проникновение водорастворимых соединений, роговой слой также эффективно защищает кожу от чрезмерной потери влаги, то есть от обезвоживания. Жирорастворимые соединения не только проходят через эпидермальный барьер, но и могут менять его проницаемость для других веществ. Для повышения проницаемости липидных пластов в состав наружных лекарственных и косметических средств добавляют ненасыщенные жирные кислоты, которые встраиваются в липидную прослойку и уменьшают ее вязкость.
Строение кожи важно знать косметологам и дерматологам, чтобы понимать пути и способы устранения проблем кожи, не причиняя вреда ее клеткам.
Роговой конверт окружает что
Исследования 40-50-х годов XX века показали, что собственно физический барьер кожи представлен роговым слоем. Структура рогового слоя, определяющая его барьерную функцию, гораздо заметнее при визуализации с помощью электронной микроскопии и фиксации с помощью четырехокиси рутения, нежели при рутинном гистологическом исследовании срезов тканей, фиксированных формалином, на которых роговой слой выглядит в виде типичной «плетеной корзинки».
Блокада проницаемости рогового слоя для воды не является полной. В норме наблюдается движение воды из рогового слоя в атмосферу — трансэпидермальная потеря воды (ТЭПВ), которая ранее называлась «неощутимой потерей воды». Роговой слой служит основным барьером, защищающим от чрескожного проникновения химических веществ и микробов.
Роговой слой, толщина которого варьирует в диапазоне от 10 до 20 мкм, составляет непрерывную структуру богатых белками клеток. Клетки рогового слоя организованы в виде пластинчатых липидных слоев и погружены в обогащенный неполярными липидами межклеточный матрикс.
Жизнеспособный эпидермис представляет собой многослойный плоскоклеточный эпителий, состоящий из базального, шиповатого и зернистого клеточных слоев. Покидая базальный слой, кератиноциты начинают дифференцироваться и, в ходе вертикальной миграции в шиповатый и зернистый слои, подвергаются ряду изменений, затрагивающих как их строение, так и их состав. В процессе созревания кератиноциты синтезируют и экспрессируют различные структурные белки и липиды.
Завершающие этапы дифференцировки кератиноцитов связаны со значительными изменениями в их структуре, приводящими к трансформации кератиноцитов в плоские, лишенные ядер чешуйчатые клетки рогового слоя, взаимодействующие, в основном, с кератиновыми филаментами. Клетки рогового слоя окружены роговым конвертом, сформированным из перекрестно связанных белков (белков рогового конверта), а также липидным конвертом с ковалентной связью. Внеклеточные неполярные липиды, окружая корнеоциты, образуют гидрофобный матрикс.
По мнению ряда исследователей, и белки рогового конверта, и ковалентно связанный липидный конверт имеют большое значение для химической устойчивости корнеоцитов. Десмосомы, соединяющие соседние кератиноциты друг с другом, важны для когезии клеток рогового слоя и утрачивают свою функцию во время процессов десквамации в роговом слое. В верхних шиповатом и зернистом слоях находятся характерные пластинчатые везикулы, называющиеся эпидермальными ламеллярными тельцами. Они богаты полярными липидами, гликосфинголипидами, свободными стеролами, фосфолипидами и катаболическими ферментами, доставляющими липиды, необходимые для внеклеточных слоев рогового слоя. Ламеллярные тельца также могут содержать белки, в частности бета-дефензин человека 2.
В ответ на определенные сигналы (возможно, таким сигналом служит возрастание концентрации кальция во время перехода ламеллярных телец из зернистого слоя в роговой) ламеллярные тельца направляются к апикальным поверхностям верхних клеток зернистого слоя, соединяются с плазмалеммой и посредством экзоцитоза секретируют свое содержимое в межклеточное пространство. Липиды, производные от ламеллярных телец, впоследствии модифицируются и реорганизуются в межклеточные пластинки, расположенные практически параллельно клеточной поверхности. В ходе этого процесса липидный конверт с ковалентной связью служит своеобразным каркасом.
После вытеснения ламеллярных телец в зону контакта зернистого и рогового слоев полярные липиды под действием ферментов преобразуются в неполярные продукты. В результате гидролиза гликосфинголипидов образуются церамиды, при этом фосфолипиды преобразуются в свободные жирные кислоты. Такие изменения в составе липидов и строении клеток приводят к образованию крайне плотной структуры, упакованной в интерстиции рогового слоя.
Бедный липидами корнеоцит находится в окружении внутреннего белкового и наружного липидного конвертов.
Специальные церамиды ковалентно связаны с белками рогового конверта, в частности с инволюкрином. 
Ядро в зернистом слое должно быть сплюснуто.
В базальный слой клеток добавьте, пожалуйста, полудесмосому к базальной мембране.
Пластинчатые тела должны быть заштрихованы (в том числе мембрана, объединяющая в форме сумки пластинчатые тела). 
Электронная микроскопия показала, что на границе зернистого (SG) и рогового (SC) слоев содержимое ламеллярных телец (LB) вытесняется в пограничную зону (А),
формируя таким образом непрерывные липидные бислои (LBL) (Б затем В).
В процессе ороговения десмосомы становятся корнеосомами (Г). 
Роговой конверт окружает что
Наряду со значительным накоплением промежуточных филаментов внутри кератиноцитов, две другие особенности позволяют эпидермису создать крайне эффективный упругий барьер: (1) роговой конверт (образующийся под плазмалеммой белковый полимер с ковалентными перекрестными связями) и (2) внеклеточное гидрофобное вещество, состоящее из специализированных липидов, которые синтезируются терминально дифференцирующимися кератиноцитами. Подробное обсуждение липидов эпидермиса приведено в главе 47 и здесь не дублируется.
Роговой конверт представляет собой сложную структуру, состоящую из соединенных ковалентными перекрестными связями белков, которая образуется под плазмолеммой кератиноцитов в зернистом слое эпидермиса и со временем замещает саму плазмолемму. Данный процесс является составной частью заключительного этапа на пути к полной терминальной дифференцировке. Эта толстая оболочка (20 нм), степень нерастворимости и прочность которой столь высоки, что она способна выдерживать кипение в присутствии сильных денатуратов, покрывает собой внутреннее содержимое клетки и существенно влияет на физико-химические свойства рогового слоя.
Исключительная стабильность рогового конверта во многом обусловлена большим количеством ε-γ-глютамил-лизиновых изопептидных связей между его первичными элементами, усиленных дисульфидными мостиками. Подобные изо-пептидные связи катализируются трансглютаминазами — семейством кальций-зависимых ферментов. Наружная поверхность рогового конверта ковалентно связана с церамидами и другими специализированными липидами, которые производятся и секретируются дифференцированными кератиноцитами зернистого слоя.
Внутренняя поверхность рогового конверта перекрестно связана с крупными пучками плотно упакованных кератиновых промежуточных филаментов.
Основными белковыми составляющими рогового конверта являются лорикрин, инволюкрин, филагрин, элафин, цистатин А, корнифелин, несколько малых богатых пролинами белков, кальций-связывающие белки S-100 и «поздние белки рогового конверта». Кроме перечисленных белков, с роговым конвертом перекрестно связаны также ключевые компоненты десмосом (например, десмоплакин, энвоплакин и периплакин), а также несколько кератинов типа II (К1, К2, К5).
Белки рогового конверта обладают рядом любопытных свойств. Во-первых, многие из этих белков кодируются генами, сгруппированными у человека на хромосоме 1q21 в составе локуса, отвечающего за эпидермальную дифференцировку. Играя очевидную эволюционную роль, данное геномное скопление также обусловливает возможность скоординированного регулирования посредством ds-действующих детерминантов.
Во-вторых, ряд таких белков являются прекурсорами, которые во время образования рогового конверта активируются протеолитическим расщеплением, связыванием кальция или другими модификациями. В-третьих, многие белки рогового конверта синтезированы из повторяющихся элементов, у которых отсутствует четкая трехмерная структура. В-четвертых, практически все белки рогового конверта являются субстратами трансглютаминазы.
Хорошо изученными компонентами рогового конверта являются инволюкрин, лорикрин и филагрин. Запуск биосинтеза инволюкрина происходит в дифференцирующихся эпидермальных кератиноцитах шиповатого слоя эпидермиса вскоре после начала экспрессии кератинов К1/К10. Инволюкрин является первым основным компонентом, подвергающимся активации и перекрестному связыванию с формирующимся роговым конвертом, что, вероятно, свидетельствует о «скелетной» роли данного белка, который концентрируется на внешней поверхности зрелого рогового конверта.
Профилагрин и лорикрин синтезируются в виде прекурсоров и накапливаются в гранулах кератогиалина. Лорикрин играет роль главного структурного компонента рогового конверта, составляя около 80% от его веса. Этот белок является в значительной мере неструктурированным, обладая при этом высокой эластичностью, и имеет глициновые петли, характерные для кератинов типа II. Филагрин, активируемый путем дефосфорилирования и протеолитического расщепления, в более высоком зернистом слое эпидермиса участвует в агрегации промежуточных филаментов кератина в пучки (чем объясняется его включение в роговой конверт), а также распадается на свободные аминокислоты, благодаря которым клетки приобретают способность удерживать воду.
Основные сведения о других компонентах рогового конверта приводятся в таблице ниже.
Белковый состав и тонкая структура эпидермального рогового конверта несколько различаются в зависимости от вида многослойного плоского эпителия; значение такой гетерогенности рогового конверта в настоящий момент остается не проясненным.
О том, насколько важна роль рогового конверта в осуществлении барьерной функции эпидермиса, свидетельствуют симптомы, связанные с мутациями первичных составляющих рогового конверта. Это стало особенно очевидно благодаря недавно выясненной роли мутаций филаггрина при вульгарном ихтиозе и атопическом дерматите (АД), а также АД-ассоциированной сенной лихорадке или астме (так называемый «атопический марш»). Частичная или полная утрата белка филаггрина, вызванная мутациями со сдвигом рамки в соответствующем гене, нарушает барьерную функцию эпидермиса и облегчает проникновение в кожу аллергенов и раздражителей, таким образом провоцируя местное (и даже системное) воспаление, сопровождающееся зудом, эритемой и шелушением, являющимся следствием патологии процесса ороговения.
Таким образом, способность эпидермиса обеспечивать барьерную функцию определяет степень влияния на организм экзогенных факторов и интенсивность взаимодействия с окружающей средой.
В последних статьях на сайте рассмотрена концепция стволовых клеток, играющих важнейшие роли в эпидермисе, волосяных фолликулах и других самообновляющихся тканях. Известно, что определенные кератины типов I и II попарно экспрессированы в зависимости от стадий нормальной и патологической дифференцировки эпидермиса, и что мутации основных эпидермальных кератинов являются причиной различных форм пузырных заболеваний кожи. Однако функциональное значение разнообразных кератинов, как в аспекте их структурной роли, так и в плане их участия в сигнальной трансдукции и транспорте органелл (что явилось недавним открытием), находится лишь на начальном этапе изучения.
Дальнейшего исследования требует также роль стволовых и ТА-клеток в пролиферации и гомеостазе эпидермиса, а также понимание, как функционируют филаменты кератина на атомном уровне в нормальном эпидермисе и в патологических условиях. Будущие исследования в данной области должны сформировать новые направления терапии (в частности, такие как, клеточная и генная терапии) ряда тяжелых кожных заболеваний.
Роговой конверт окружает что
Особенности кожного покрова и лечебная косметика
Особенности кожного покрова и лечебная косметика
Чтобы обосновать физиологическую целесообразность применения косметических препаратов, необходимо рассмотреть структурные и функциональные особенности кожного покрова.
Кожа человека состоит из трех слоев — эпидермиса, дермы и гиподермы или подкожной клетчатки.
К придаткам кожи относят волосы, сальные и потовые железы, ногти.
Функции косметического препарата определяются его возможностью воздействовать на те или иные биохимические процессы на уровне трехмерной структуры кожного покрова (рис. 1).
Эпидермис
Эпидермис — это верхний, постоянно обновляющийся слой кожи. С дермой его связывает базальная мембрана, состоящая из белков и гелеобразного вещества из протеогликанов. Волокна ее образованы коллагенами особой структуры (4 типа, не образующего волокна, 7 типа, формирующего заякоривающие филаменты, прикрепляющие базальные кератиноциты и 5 типа, формирующего волокна), ламинином, фибронектином и нидогеном.
Базальная мембрана служит фильтром, который не пропускает крупные заряженные молекулы, а также выполняет роль связующей среды между дермой и эпидермисом. Считается, что через базальную мембрану эпидермис может влиять на клетки дермы, заставляя их усиливать или замедлять синтез различных веществ.
На базальной мембране находится слой зародышевых клеток, которые непрестанно делятся, обеспечивая обновление кожи. При делении базальных клеток образуются две, одна из которых остается и продолжает делиться, а другая отрывается от нее и начинает продвигаться вверх.
Популяция активно делящихся клеток расположена в тех участках базальной мембраны, где эпидермис углублен в дерму. К старости эти углубления сглаживаются, что считается признаком истощения зародышевой популяции клеток кожи.
Среди зародышевых клеток располагаются крупные отростчатые клетки — меланоциты и клетки Лангерганса.
Меланоциты производят гранулы пигмента меланина, который придает коже определенный оттенок — от золотистого до темного или даже черного и обладает высокой ультрафиолетовой адсорбцией. У брюнетов меланина больше, чем у блондинов, в то же время у чернокожих и у тех, кто имеет светлую кожу, примерно равное количество меланоцитов (рис. 2).
Клетки Лангерганса происходят из семейства макрофагов, соответственно их функция — выявление чужеродного агента и координация деятельности клеток с помощью регуляторных молекул. Они способны презентовать антиген (поглощать его и перерабатывать в форму, удобную для остальных клеток иммунной системы), секретировать ряд цитокинов.
Отростки клеток Лангерганса пронизывают все слои эпидермиса, достигая уровня рогового слоя. Клетки Лангерганса могут уходить в дерму, проникать в лимфатические узлы и превращаться в макрофаги. При воздействии УФ-излучения и ионизирующей радиации наблюдается уменьшение численности клеток Лангерганса в эпидермисе.
Основными клетками эпидермиса являются кератиноциты, которые появившись на базальной мембране, вступают в процесс запрограммированной гибели (апоптоза) и, постепенно продвигаясь к поверхности кожи, превращаются в мертвую роговую клетку (корнеоцит). Жизненный цикл эпидермальных клеток с момента их возникновения до отмирания в результате ороговения составляет 28-45 дней.
Митотическая активность эпидермиса обладает выраженным циркадным ритмом с максимумом между 13 и 15 часами. Базальные клетки имеют неодинаковую пролиферативную активность — только 90 % клеток базального слоя находятся в состоянии митоза. Благодаря четкой дифференцировке клеток эпидермис можно разделить на слои (рис. 3), в которых кератиноциты находятся на определенной стадии развития.
Дочерние клетки базального слоя образуют слой шиповатых клеток. В этих двух слоях большую роль играют адгезивные взаимодействия между клетками. Мембраны шиповатых клеток образуют выросты и углубления, что обеспечивает плотное смыкание краев клеток. В этом слое происходит интенсивный синтез белков (прекератина) и липидов (ламеллярные гранулы).
По мере продвижения вверх кератиноциты уплощаются, их клеточная оболочка становится более толстой, а в цитоплазме появляется большое количество гранул, состоящих из белка филагрина (стабилизатор кератиновых фибрилл).
Клетки, достигшие этой стадии дифференцировки, образуют зернистый слой. В этом слое накапливается большое количество ламеллярных гранул, которые подходят к цитоплазме клетки и их содержимое выдавливается в межклеточное пространство. Здесь липидные пузырьки распластываются и образуют цементирующую прослойку между клетками.
В составе ламеллярных гранул находятся в основном полярные липиды, состоящие из гидрофильной и гидрофобной частей. Они выстраиваются таким образом, что гидрофобные участки обращены внутрь липидного слоя, а гидрофильные наружу.
Особенностью зернистого слоя является то, что на разных участках он имеет разную толщину: на ладонях и подошвах он состоит из 3-7 слоев кератиноцитов, а на красной кайме губ — отсутствует. С возрастом зернистый слой эпидермиса истончается и может совсем исчезнуть.
Блестящий слой получил свое название из-за содержания в нем элейдина — белкового вещества, хорошо преломляющего свет. Этот слой отсутствует на лице и хорошо выражен в местах с наиболее толстым эпидермисом (ладони, подошвы).
Дифференцировка эпидермальной клетки завершается ее гибелью. Погибшие кератиноциты формируют роговой слой. Филагрин в роговом слое распадается на аминокислоты, которые обладают гигроскопичностью и способны удерживать воду в связанном состоянии даже в условиях пониженной влажности.
Кроме аминокислот, в корнеоцитах находятся другие гигроскопичные молекулы (гиалуроновая кислота, молочная кислота, мочевина, которые являются составной частью натурального увлажняющего фактора (Natural Moisturizing Factor — NMF). Они поддерживают гидратированное состояние рогового слоя, обеспечивают упругость и механическую прочность роговых чешуек.
Толщина рогового слоя кожи варьирует от 15 (на сгибательной поверхности предплечья) до 500 мкм (на подошве). У лиц негроидной расы роговой слой толще, чем у лиц европеоидной. Постоянное отторжение клеток рогового слоя (1 слой в два дня) способствует поддержанию микробиологической чистоты кожи и является показателем регенеративной способности.
Скорость процесса отшелушивания роговых чешуек зависит от участка кожного покрова (быстрое отторжение наблюдается на коже спины, груди, более медленное — на верхних конечностях, животе и самое медленное — на коже нижних конечностей). Способность к самоочищению зависит и от возраста.
В 25-34 года скорость отшелушивания рогового слоя на груди составляет в среднем трое суток, а в 81-94 года — шесть суток. Это связано со снижением у пожилых людей интенсивности обменных процессов, уменьшением митотической активности базальных клеток, нарушением морфологии эпидермиса — (наблюдается уменьшение толщины эпидермиса примерно вдвое за счет истончения шиповидного и зернистого слоев).
Таким образом, с косметической точки зрения важно, чтобы в эпидермисе поддерживался баланс между четырьмя процессами: делением клеток базального слоя, отторжением роговых чешуек (эксфолиация), дифференцировкой кератиноцитов и их апоптозом.
Иногда в результате воздействия вредных факторов происходит нарушение в программах, которые управляют развитием эпидермальной клетки и она, вместо того чтобы постепенно подниматься к поверхности кожи, превращаясь в роговую чешуйку, задерживается где-нибудь на среднем уровне эпидермиса, постепенно накапливая повреждения. Эти повреждения могут вызвать гибель клетки, нарушение ее нормального функционирования и даже злокачественное перерождение.
Нарушения в эпидермисе, вызванные накоплением повреждений в его клетках, могут проявиться в виде:
— замедления деления клеток базального слоя (воздействие ионизирующей радиации, цитостатиков, возрастной фактор). При этом постепенно происходит общее уменьшение толщины эпидермиса, снижение его барьерных и защитных функций. Кожа выглядит тусклой и вялой, возможно нарушение ее целостности. В таких случаях стимуляция деления клеток базального слоя приводит к быстрому улучшению цвета лица;
— усиления деления клеток базального слоя (трение, УФ-излучение, канцерогены и др.). При этом эксфолиация остается неизменной и возникает утолщение всех слоев эпидермиса;
— дисбаланса между процессами эксфолиации и деления клеток базального слоя в сочетании с нарушенной дифференцировкой кератиноцитов, который лежит в основе ряда патологий (гиперкератоз — ихтиоз, кератодермии: паракератоз — псориаз; дискератоз — болезнь Дарье, болезнь Боуэна). В стареющей коже снижение митотической активности клеток базального слоя сопровождается замедленной эксфолиацией, что приводит к утолщению рогового слоя.
Барьерная функция кожи
Эпидермис можно рассматривать как систему фильтров, которые отграничивают внутреннюю среду организма от внешней.
Самый первый фильтрующий слой образован липидами кожного сала, которые защищают кожу от внешних воздействий.
Таблица 1. Состав липидной пленки кожи (Кьяра де Люка и др., 2003)
Триглицериды и продукты их гидролиза (диглицериды, моноглицериды, свободные жирные кислоты)