Эпидермис - образован многослойным плоским эпителием. От основы кожи (дермы) он отделяется базальной мембраной. В эпидермисе залегают пигментные клетки, кровеносных сосудов в нем нет.  Питательные вещества и кислород в него поступают из капилляров дермы осмотическим путем. Дерма образует большую площадь контакта с эпидермисом благодаря обилию сосочков и высокой степени их развития. 

В эпидермисе можно выделить пять слоев:

• базальный,

• шиповатый,

• зернистый,

• блестящий

• роговой.

 

Слои эпидермиса построены в основном из клеток, связанных с процессом ороговения. 

 

Базальная мембрана.

Важнейший из названных признаков эпителия – это расположение его в виде пласта, который формируется на базальной мембране, объединяющей клетки в единый комплекс. Базальная мембрана, кроме эпителиев,  обнаруживается в гладкомышечных, жировых, поперечно-полосатых мышечных волокнах. Но наиболее четко выражена, все таки, именно в эпителиях. В базальных мембранах выявлены коллаген III, IV и в меньшей степени коллаген  V типа, проколлаген и неколлагеновые белки: высокомолекулярные гликопротеины – ламинин и фибронектин, а также сульфатированный гликопротеин – энтактин (нидоген), сязывающий ламинин  с коллагеном IV типа. В базальных мембранах обнаруживаются также протеогликаны, содержащие гепарансульфат и хондроитинсульфат, обеспечивающие процессы фильтрации благодаря анионным свойствам. Кроме того, протеогликаны участвуют в регуляции нескольких сигнальных путей от ростовых факторов, а также в ангиогенезе. В базальных мембранах определен также компонент со свойствами коллагена и протеогликана – коллаген XVIII типа, протеолитическое расщепление которого ведет к освобождению фрагмента – эндостатина, обладающего антиангиогенным действием.

Ламинин и фибронектин, будучи адгезивными гликопротеидами матрикса, с помощью своих доменов связываются с коллагеном IV типа и с рецепторными белками (интегринами и дистрогликаном) клеточной поверхности и обеспечивают прикрепление клетки к базальной мембране. Ламинины способны стимулировать адгезию, миграцию клеток и влиять на экспрессию генов.

​

Фибронектин широко распространен во всех тканях, интерстициях, базальных мембранах разных типов клеток, он синтезируется фибробластами соединительной ткани, в то время как коллаген IV и ламинин образуется в клетках эпителия. Это говорит о важной роли эпителиоцитов в синтезе компонентов базальной мембраны.

Базальная мембрана, находясь на границе эпителия и соединительной ткани, является связующим и одновременно разъединяющим слоем для этих двух тканей. Поскольку в эпителий не проникают сосуды, обеспечение эпителиоцитов питательными веществами идет через базальную мембрану. Гликозаминогликаны этой структуры служат избирательным фильтром для проникновения тех или иных веществ, растворенных в воде.

Влияние внешних факторов на ткани внутренней среды идет через эпителий и базальную мембрану, которая, таким образом, является селективным фильтром двустороннего характера защитно-приспособительного назначения. Она служит и избирательным барьером для клеток, пропуская через себя макрофаги и лимфоциты, но задерживая прохождение фибробластов.

​

Ионы кальция, находящиеся в базальной мембране, служат для прочного соединения эпителия и соединительной ткани. Опорную роль при этом играют коллагены, а ламинин и фибронектин выполныют прикрепляющую функцию.

Итак, базальная мембрана укрепляет эпителиальный пласт на соединительной ткани, стабилизирует архитектонику базальных частей клеток, обеспечивает селективный обмен эпителия с подлежащими тканями, амортизирует в какой-то степени механические воздействия, оказываемые на эпителий. Выполняя роль двухсторонних избирательных фильтров, базальные мембраны могут влиять на дифференцировку клеток и играть важную роль в регенерации, направляя движение пролиферующих клеток и определяя пространственную организацию всего эпителиального пласта.

Базальные мембраны несут и защитные функции. Благодаря, высокому отрицательному заряду гликозаминогликаны в базальных мембранах способны накапливать многие токсины, сосудоактивные амины и комплексы антиген—антитело (АГ-АТ), что имеет важное значение при разных патологических состояниях.

 

Митотическая активность базальных клеток зависит от толщины эпителиального пласта (толщины всего слоя эпидермиса) и контролируется гормонами и факторами роста.

 

Базальные мембраны различных эпителиев несколько отличаются друг от друга не только по толщине, но и по составу и способны изменять свои особенности в зависимости от функционального назначения и состояния ткани в норме и патологии.

Эпителиоциты базального слоя многослойного эпителия и разных типов однослойного эпителия укрепляют связь с базальной мембраной с помощью гемидесмосом (полудесмосом). В области гемидесмосом осуществляется более выраженное, чем в других местах, прикрепление клеток эпидермиса к дерме, механическая поддержка эпидермиса, и создается барьер для транспорта веществ, также есть основания считать, что белки полудесмосом посредством связи с внеклеточным матриксом участвуют в регуляции различных внутриклеточных процессов (дифференцировке, пролиферации, апоптозе). В гемидесмосомах (полудесмосомах) присутствует коллаген XVII в виде трансмембранных молекул.

 

При некоторых кожных заболеваниях вырабатываются антитела к пемфигоидному антигену и коллагену XVII, в результате происходит отслоение кожи от базальной мембраны и образование пузырей.

 

В области гемидесмосом архитектоника базальной мембраны  особенно сложна. В этих областях появляются ряд дополнительных структур. Вблизи гемидесмосом со стороны дермы в базальную мембрану внедряются пучки заякоривающихся волокон (VII тип коллагена). В дерме пучки расходятся, образуя сеть.

В прикреплении базальной мембраны к подлежащей соединительной ткани участвует также белок фибриллин, связывающий базальную мембрану с эластическими волокнами соединительной ткани.

​

Меланоциты.

В базальном слое эпидермиса расположены меланоциты, их количество значительно варьирует в различных участках кожи. Меланоциты происходят из нервного гребня и синтезируют пигментные клетки (меланины), Меланин образуется и хранится в специальных пузырьках — меланосомах. По мере накопления меланина, под стимулирующим действием меланотропинов (меланоцитстимулирующих гормонов, α-МСГ), меланосомы транспортируются из ядросодержащей части меланоцита в его отростки, где происходит экзоцитоз меланина. Окончательная дефференцировка меланоцитов происходит под влиянием тканевого окружения и меланотропина гипофиза.

Меланоциты связаны с соседними кератиноцитами посредством десмосом,  а с базальной мембраной – полудесмосомами . Это свидетельствует о том, что меланоциты «закреплены» в эпидермисе.

 

Отростки меланоцитов содержат много меланосом, рибосом и  контактируют с несколькими кератиноцитами при помощи десмосом. Каждый меланоцит секретирует гранулы меланина в связанные с ним кератиноциты. Это партнерство «меланоцит-кератиноцит» называют меланиновой эпидермальной единицей. Меланосомы имеют высококонтрастную мелкозернистую структуру и окружены элементарной мембраной.

 

Синтез меланинов начинается с превращения тирозина в диоксифенилаланин под влиянием фермента тирозиназы. Тирозиназа является медь-содержащим ферментом, который играет начальную и ключевую роль в синтезе меланинов. В процессе активизации перехода тирозина в меланин участвует адренокортикотропный гормон (АКТГ). Ее активность регулируется влиянием биологически  активных веществ (БАВ), которые реагируют на гормональные влияния и физические факторы (например, ультрафиолет, температура). Недостаточность тирозиназы или её блокирование в меланоцитах приводит к развитию разных форм альбинизма.

 

Затем, меланин, содержащийся в  пузырьках меланосом, выделяется из отростков меланоцитов и захватывается кератиноцитами эпидермиса  и волосяного фолликула.  Здесь меланин подвергается деградации под действием ферментов лизосом.  Таким образом,  в коже и шерсти присутствуют меланины двух типов — эумеланин и феомеланин.

Эумеланины обладают коричневым и черно-коричневым цветом, феомеланины – желтые или красновато-желтые. Эумеланины и феомеланины синтезируются меланоцитами кожи, сетчатки глаза и радужки, волосяных луковиц. За выработку меланинов в коже отвечает 4 или 5 генов (по разным данным), расположенных в разных хромосомах. Количество действующих генов определяет интенсивность синтеза меланина.

В синтезе феомеланинов и придании им теплых цветовых оттенков участвует цистеин. Кроме цистеина, в синтез меланинов могут вовлекаться и другие аминокислоты – триптофан, гистидин, метионин, аргинин.

Cоотношение эумеланина и феомеланина в коже регулирует α-Меланотропин (α-МСГ). В частности, a-Мланотропин стимулирует синтез эумеланина в меланоцитах. Связывание α-МСГ со своим рецептором меланокортином (MC1R)  в меланоците запускает сложный сигнальный каскад (нервных импульсов), который приводит к выработке черного или коричневого эумеланина. У большинства млекопитающих данный сигнал может быть изменен связыванием другого белка с MC1R.  Аллели нормального меланокортина (MC1R) доминантны, что приводит к черной окраске шерсти, в то время как аллели дефектного MC1R  рецессивны, вызывают снижение или утрату функции меланоцитов, обусловливают ослабление пигментации кожи, глаз  и шерсти.

 

За регуляцию обмена черного пигмента отвечают два основных гормона:

• Меланоцитостимулирующий гормон (МСГ) – хроматотрофный гормон. Вырабатывается в средней доле гипофиза и формируется из общего предшественника с АКТГ проопиомеланокортина. В свою очередь МСГ регулируется релизинг-факторами гипоталамуса: меланостатинами (ингибируют синтез гормона) и меланолиберинами (усиливают синтез гормона). Действует по принципу негативно-обратной связи. МСГ – основный гормон, который принимает участие в образовании пигмента кожи.

• Адренокортикотропный гормон (АКТГ) – образуется базальными клетками аденогипофиза. Этот тропный гормон зависит от статинов и лебиринов гипоталамуса. АКТГ участвует в активизации перехода тирозина в меланин.

 

Тирозин также используется для синтеза катехоламинов (гормоны мозгового слоя надпочечников: адреналин, норадреналин, дофамин). Его роль в организме важна.

Недостаток тирозина или нарушение его обмена, снижение потребления белка, повлечет за собой патологические процессы.

Дефицит аминокислоты приведет к альбинизму (тотальной депигментация кожи и ее производных, радужки глаза). Кожа таких людей не загорает и очень ранима к действию солнечных лучей, а еще часто появляются фотодерматиты.

 

Так специфический белок агути (Aguti signal protein, Asip) блокирует действие меланотропинов  (α-МСГ) через рецепторы меланокортинов (MC1R), что способствует уменьшению выработки эумеланина и приводит к выработке  красного или желтого феомеланина. В свою очередь,  пульсирующий характер передачи сигнала (нервных импульсов)  приводит к выработке характерного окраса «Агути» (чередование желтых и черных полос на волосе) у большинства млекопитающих. У некоторых млекопитающих секреция Агути не пульсирующая, она меняется не во времени, а в зависимости от зон тела.

 

Функция эумеланина  - защитная. Он  поглощает ультрафиолетовые лучи, способен связывать катионы и анионы, хелатировать металлы (медь, марганец, хром, свинец, ртуть). Также эумеланин являются мощными антиоксидантом. Феомеланин, наоборот, может способствовать ультрафиолетовому повреждению кожи вследствие образования свободных радикалов в ответ на облучение, и как следствие  увеличивается риск развития меланомы и немеланомных форм рака кожи.

 

Недавние эксперименты исследователей из университета Макгилла (Монреаль, Канада), с мышами мутантами желто-рыжего цвета и рыжеволосыми людьми, лишенными функционирующего MC1R, показывают, что у обоих организмов с таким генотипом снижается чувствительность к болевым раздражителям и повышается восприимчивость к болеутоляющим и морфиносодержащим веществам. Эта работа показывает роль MC1R вне пигментных клеток Но механизм действия белка, регулирующего чувствительность к боли, еще не известен.

 

Кератиноциты

Кератиноциты имеют различное строение в различных слоях эпидермиса.

Базальные кератиноциты имеют овальную форму и меньше по размеру, чем шиповатые клетки. В участках с утолщенным эпидермисом клетки базального слоя вытянуты в вертикальном направлении. Между собой кератиноциты соединяются при помощи десмосом, а к базальной мембране прикреплены полудесмосомами.

В цитоплазме базальных клеток встречаются меланосомы – гранулы, содержащие меланин (последние поступают в эпидермоциты из меланоцитов), а также лизосомы, благодаря наличию которых кератиноциты способны осуществлять фагоцитоз. Иногда в цитоплазме встречаются гранулы гликогена и пиноцитозные пузырьки, а также липидные капли.

Базальные кератиноциты подразделяются на две разновидности: с зубчатой и ровной поверхностью.

Кератиноциты с ровной поверхностью являются клетками, способные постоянно делиться. Одна из образующихся клеток остается в базальном слое и вновь через определенное время делится, а вторая выталкивается по направлению к шиповатому слою, где вступает на путь дифференцировки.

Кератиноциты с зубчатой поверхностью являются покоящейся популяцией клеток, выполняющую резервную функцию. Они начинают делиться при обширных повреждениях эпидермиса.

В базальных кератиноцитах начинается биосинтез специфического белка эпидермиса – α кератина. В начале здесь образуется растворимый предшественник кератина – прекератин. В более поверхностных слоях он  затем превращается в фибриллярный нерастворимый кератин.

 

Прекератин, или незрелый кератин, характерен для всех эпителиальных тканей. Зрелый кератин отличается от незрелого прекератина не только большей молекулярной массой, но и наличием внутри- и межцепочечных дисульфидных связей, которые придают молекулам большую нерастворимость. Зрелый кератин характерен лишь для кератинизирующих эпителиев. Он выделяется в наибольшем количестве из рогового слоя.

 

Шиповатый слой

В слое шиповатых клеток кератиноциты имеют полигональную форму и образуют от 2-3 до 10 рядов. В клетках шиповатого слоя возрастает способность синтезировать и накапливать белки, но не секретировать их. Здесь, по сравнению с базальным слоем усиливается синтез прекератина. В цитоплазме клеток шиповатого слоя обнаруживаются меланосомы.

 

Зернистый слой

Клетки зернистого слоя формирует 2-3 ряда. Одной из характерных особенностей клеток зернистого слоя является наличие в них кератогиалиновых масс (гранул). Число, размеры и форма гранул сильно варьируют. При своем образовании кератогиалиновые гранулы имеют размеры 100-200 нм, но сливаясь, образуют конгломераты размером до нескольких микрометров. Наиболее часто они покрывают сгущения коротких тонофибрилл, формируют тонофибриллярно-кератогиалиновые комплексы, вокруг которых концентрируются нуклео-протеидные гранулы, митохондрии и рибосомы.

В поверхностных клетках зернистого слоя по мере накопления кератогиалиновых гранул постепенно исчезают органеллы. Однако в нижних рядах слоя клетки обладают высокой синтетической активностью.

Здесь происходит биосинтез филагрина или белка, агрегирующего филаменты. Филагрин – основной белок кератогиалиновых гранул,  которые, несмотря на свое название, ни кератина, ни гиалина не содержат. Филагрин синтезируется только в зернистом слое при помощи соответствующей матричной (информационной) РНК (м- или и-РНК). Он объединяется с кератиновыми филаментами и необходим для ориентации и стабилизации их в роговых чешуйках.

Филагрин - ключевой белок, способствующий дифференцировке роговых чешуек и поддержанию барьерной функции эпидермиса.

В клетках зернистого слоя происходит также биосинтез кератолинина – белка, накапливающегося под цитолеммой клетки, вызывая ее утолщение. Специфическая РНК для этого синтеза также есть только в этом слое. В клетках зернистого слоя продолжается и биосинтез новых полипептидов прекератина, молекулярная масса которого больше, чем масса прекератинов, синтезируемых в базальном слое и шиповатом слое. Т.о., клетки зернистого слоя достаточно функционально активны, причем кератогиалиновые гранулы образуются исключительно в этом слое.

Второй характерной особенностью зернистых клеток является присутствие в их цитоплазме кератиносом, или гранул Одланда. Это видоизмененные лизосомы. В гранулах Одланда обнаружен целый ряд веществ: гликолипиды, гликопротеиды, свободные стерины, набор гидролитических ферментов. В клетках зернистого слоя кератиносомы занимают периферическое положение. Содержимое кератосом выделяется в межклеточное пространство и из выделенного материала формируется пластинчатое цементирующее вещество.

В процессе кератинизации происходят большие изменения в строении и гистохимии этих межклеточных пластинок: вначале секретируются гликолипиды, свободные стерины, которые затем превращаются в эфиры стеринов. Эти вещества образуют бислой в промежутках рогового слоя и, являясь гидрофобным, выполняет главную функцию эпидермиса- барьера проницаемости.

​

Обновление эпидермиса

На уровне организма митотическую активность кератиноцитов регулируют эндокринная, нервная и иммунная системы.

​

Все гормоны, приводящие к повышению внутриклеточной концентрации цАМФ, можно рассматривать как неспецифические ингибиторы клеточной пролиферации,  в том числе и кератиноцитов. Такими гормонами является АКТГ, глюкагон, катехоламины, кортиколиберин, меланоцитстимулирующий гормон, паратирин и некоторые другие гормоны.

​

Напротив, гормоны, снижающие цАМФ в клетках, активируют митотическую активность (опиоиды, α2-адренергические гормоны и др.)

 

Некоторые другие гормоны влияют на митотическую активность эпидермиса не через систему циклических нуклеотидов, а через непосредственное влияние на генотип клеток. Подавляют митоз кератиноцитов стероидные гормоны, а стимулируют – тиреоидные гормоны.

​

Стимулирует деление кератиноцитов фактор роста эпидермиса.

​

Регулирующее влияние на пролиферативную активность кератиноцитов оказывает нервная система. В эпидермисе, в настоящее время выявлены два типа нервных волокон: у одних медиатором является норадреналин, у других – ацетилхолин. Норадреналин, стимулируя образование в кератиноцитах цАМФ, тормозит их пролиферацию, а ацетилхолин, снижая уровень этого нуклеотида стимулирует ее.

 

Кератиноциты служат мишенями многочисленных гормонов и факторов роста. Наибольшее значение имеют эпидермальный фактор роста (EGF), фактор роста кератиноцитов (фактор роста фибробластов FGF7), трансформирующий фактор роста α / TGFα), стимулирующие митозы кератиноцитов. Аналогичным действием обладает вещество Р, выделяющееся из терминалей чувствительных нервных окончаний.

 

 Блестящий слой

 В эпидермисе общего кожного покрова собаки блестящий слой в основном отсутствует. Он есть только в эпидермисе таких частей тела, как носовое зеркало и мякиши лап.

​

Роговой слой

Роговой слой состоит из роговых чешуек (корнеоцитов), которые, соединены друг с другом с помощью взаимопроникающих выростов оболочки, особенно глубоких на боковых сторонах, и ороговевших десмосом.

Имеется два типа чешуек:

• с рыхлым заполнением кератиновых фибрилл (тип Б, расположен ближе к зернистому слою);

• с плотным заполнением кератиновых фибрилл (тип А).

 

Снаружи чешуйка окружена электронноплотной оболочкой, толщиной 12-15 нм, а внутри заполнена кератиновыми фибриллами диаметром 7-8 нм, разделенными электронноплотным аморфным материалом.

В отдельных чешуйках, непосредственно примыкающих к зернистым клеткам, наряду с пучками кератиновых фибрилл иногда содержится значительное количество кератогиалиновых гранул и единичные остатки митохондрий.

В промежутках между чешуйками часто содержится электронноплотная субстанция гликолипидной природы.

Толщина рогового слоя определяется взаимодействием двух факторов:

• скорости размножения и продвижения в вертикальном направлении кератиноцитов с одной стороны,

• скорости отторжения роговых чешуек, с другой стороны.

 

В некоторых случаях кожной патологии нарушаются процессы отторжения роговых чешуек при нормальной скорости пролиферации и дифференцировки кератиноцитов. Группа заболеваний с подобным соотношением процессов наработки и потери роговых чешуек называется гиперкератозом.

Эпидермис кожи состоит из структурно-функциональных единиц, обеспечивающих необходимый уровень воспроизводства, миграции и терминальной дифференцировки кератинов в роговые чешуйки.

​