Кератиноциты

фото Кератиноциты
Наиболее часто постулируется ассоциированное с хронологическим старением кожи снижение пролиферативной активности кератиноцитов вследствие уменьшения их чувствительности к факторам роста. В то же время отмечается, что кератиноциты участков кожи, подверженных хронической инсоляции, характеризуются высокой пролиферативной активностью и более чувствительны к действию некоторых биологических факторов. Это связывают с особенностями экспрессии генов, вовлеченных в процессы роста и дифференцировки клеток и отвечающих за устойчивость кожи к УФО.

При фотостарении кожи обнаружены изменения экспрессии протоонкогенов — c-myc, c-fos и c-jun, а также генов GADD 153, связанных с ингибицией клеточного цикла и репарацией DNA. Показано, что усиление экспрессии онкогена c-fos при действии длинных волн УФИ происходит на фоне повышения транскрипционной активности его промотора и усиления экспрессии mRNA c-fos и c-myc. Это приводит к аккумуляции ядерного фосфопротеина c-fos в кератиноцитах и усилению его экспрессии при фотостарении практически в 4 раза, в то время как при хронологическом старении его иммуноокрашивание снижается. Параллельно нарастает уровень белка р39, являющегося продуктом другого протоонкогена-c-jun. Образование гетеродимеров c-fos и р39 ведет к формированию активированного транскрипционного фактора АР-1. Эффекты последнего связаны с активацией рецепторов к факторам роста, цитокинам и клеточной прогрессией. Так, например, установлена роль протеина р39, компонента АР-1, в регуляции экспрессии и продукции фибробластами фактора роста кератиноцитов.


Этот эффект опосредуется через интерлейкин-1 и может быть блокирован интерлейки-ном-lr, который является конкурентным ингибитором рецепторов интерлейкина-la и интерлейкина-ip.

При хронологическом старении наряду с прогрессирующим снижением секреции интерлейкина-la отмечается повышение экспрессии гена, кодирующего интерлейкин- 1г, и синтез соответствующего цитокина, что приводит к устойчивости клеток пожилых людей к стимулирующему действию интерлейкинов. В то же время при фотостарении происходит как повышение продукции интерлейкина-la в ответ на внешние стимулы, так и снижение экспрессии гена интерлейкина-1r с уменьшением секреции цитокина практически на 50%. Интересно, что воздействие средних и длинных ультрафиолетовых волн на экспрессию генов опосредуется разными транскрипционными факторами, а активация АР-1 индуцируется только УФИ типа А. Механизмы развития подобных эффектов УФИ типа В пока не изучены. В последние годы обсуждается роль протоонкогенов в репарации повреждений молекул DNA, индуцированных УФО. Установлено, что транскрипция гена репарации DNA человека MSH-2 зависит от функционального взаимодействия протеинов р39 и р53, являющихся продуктами протоонкогена c-jun и гена-онкопрессора wt р53. Возможно, протоонкоген c-foc принимает участие в репрессии промотора PCNA, необходимой для репликации DNA в процессе ее восстановления.

Продукты распада ядерной и митохондриальной DNA являются характерными маркерами хронологического и особенно фотостарения кожи.


Основными индукторами этих повреждений являются свободные радикалы, мощным стимулятором образования которых считают УФО. Причем уровень оксидативных повреждений mtDNA на порядок выше, чем ядерной. Это связано с тем, что свободнорадикальные формы кислорода генерируются в клетках организма прежде всего в митохондриях, где протекают процессы биологического окисления, и при сбоях в работе дыхательной цепи могут образовываться супероксиданион-радикал и гидроксид-радикал. Кроме того, азотистые основания mtDNA, в отличие от ядерной, не защищены гистоновыми белками, что облегчает появление однонитиевых разрывов mtDNA и образование димеров их азотистых оснований. Ранее считалось, что основная часть поврежденной митохондриальной DNA (93%) локализуется в дерме. Позднее было продемонстрировано, что подобный тип мутаций довольно часто встречается и в клетках эпидермиса. Более того, частота мутаций mtDNA в коже с явлениями фотостарения выше, чем в коже закрытых участков. Так, количественный анализ показал, что частота мутаций mtDNA в эпидермисе, подверженном УФО, значительно выше по сравнению с закрытыми от инсоляции участками кожи и увеличивается при повторных облучениях. Именно это обстоятельство позволяет рассматривать мутации mtDNA в качестве маркера хронического фотоповреждения эпидермиса.

В выживании кератиноцитов с фотоиндуцированными повреждениями mtDNA ключевую роль играет онкопротеин bcl-2. Обнаружение его локализации на внутренней мембране митохондрий вблизи основного источника свободных радикалов дает основания предполагать, что он предотвращает апоптоз клетки, ингибируя выработку радикалов или действуя как антиоксидант.


И хотя в культуре клеток под действием УФИ типа А экспрессия bcl-2 подавляется в условиях in vivo высокий исходный уровень этого протеина поддерживается благодаря фактору роста нервов, который секретируется кератиноцитами и КМ. Известно, что в эпидермисе bcl-2 экспрессируется базальными кератиноцитами и, следовательно, обеспечивает выживание активно пролиферирующих клеток. Как отмечено ранее, УФО может повреждать и ядерную DNA, мутации, транслокации и делеции которой ассоциируются с активацией или инактивацией различных генов, в том числе вовлеченных в регуляцию клеточного цикла. Так, однократное УФО культуры кератиноцитов ведет к образованию в ядрах клеток фотопродуктов и димеров циклобутан-пиримидина, причем последние имеют тенденцию к накоплению при повторных облучениях. В то же время в исследованиях in vivo установлен более низкий уровень образования димеров тимина в эпидермисе участков кожи, подверженных хронической инсоляции, по сравнению с закрытыми. Такой неожиданный результат трактуется как следствие более эффективной репарации повреждений ядерной DNA. В пользу этого предположения свидетельствует высокий уровень базальной экспрессии протеина р53, играющего центральную роль в процессах репарации DNA в эпидермисе открытых участков кожи.

Известно, что экспрессия протеина р53 сопровождается блокадой клеточного цикла в фазе Gin либо восстановлением поврежденных молекул DNA, либо апопгозом клеток при значительных повреждениях генетического аппарата. Многочисленные исследования выявили особенности экспрессии и реактивности протеина р53 при фотостарении.


В эпидермисе кожи, подверженной хронической инсоляции, отмечается высокая экспрессия протеина, особенно в весенне-летний период. Более того, в коже лица реактивность р53 возрастает с первой по восьмую декаду жизни практически в 4 раза. В то же время иммуноокрашивание протеина в эпидермисе закрытых участков кожи либо отсутствует, либо определяется на невысоком уровне и не имеет возрастных особенностей. Следует отметить, что в большинстве наблюдений (97%) экспрессия р53 кератиноцитами кожи лица обусловлена окрашиванием «дикого» типа протеина р53, кодируемого так называемым диким типом гена-онкопрессора wt р53. Однако дикий тип р53 характеризуется коротким периодом полураспада (не более 20 минут) и низким содержанием в клетке, которое может быть ниже чувствительности иммуногистохимических методов. Интересно, что высокая базальная экспрессия wt р53 обнаружена и в опытах с культурой старых кератиноцитов. Причем в последнем наблюдении использование антител к различным эпитопам р53 выявило положительную реакцию с антителами, распознающими конформационную форму протеина. Подобные результаты были получены в опытах с кератиноцитами мышей, в которых после УФО также обнаруживали конформации дикого типа р53, отличающиеся длительным периодом полураспада — до 200 минут. Таким образом, можно предположить, что повышение иммунореактивности дикого типа р53 при фотостарении кожи человека связано с появлением различных конформаций протеина. Однако эта гипотеза требует подтверждения в исследованиях in vivo.

Более того, в эпидермисе открытых участков кожного покрова отмечается повышенная реактивность р53 под действием инсоляции.


Так, если при УФО закрытых участков иммуноокрашивание протеина, достигнув пика в супрабазальных клетках через 4 часа (в базальных несколько позднее), начинает плавно снижается, то в эпидермисе открытых участков кожного покрова оно сохраняется на высоком уровне в течение 24 часов, что совпадает с динамикой иммунореактивности димеров тимина. Причем в старых кератиноцитах отмечается более быстрое нарастание иммуноокрашивания р53 по сравнению с молодыми клетками, которое возможно, обусловлено наличием в них ба-зальной экспрессии протеина. Высокая реактивность р53 на открытых участках кожи сопровождается более эффективным восстановлением частичных повреждений DNA.

Процесс репарации DNA сопровождается зависимой от дозы облучения экспрессией ряда протеинов, в том числе PCNA, субъединиц основного транскрипционного фактора Р62 и Р89, ХРА, RPA и др. При этом репрессия промотора PCNA происходит под действием дикого типа р53. Анализ последовательности DNA промотора PCNA выявил сайт, гомологичный таковому протеина р53. А исследования in vitro продемонстрировали, что активация промотора PCNA происходит после его связывания с р53. Последующая экспрессия PCNA имеет сходный пространственный и временной характер с реактивностью р53. Свидетельством же упомянутой выше роли c-foc в активации PCNA могут служить результаты экспериментов с ингибитором протоонкогена, нанесение которого на кожу вело к снижению экспрессии PCNA, по времени сходному с подавлением экспрессии c-foc. Отмечается, что PCNA выступает как вспомогательный фактор для DNA полимеразы и выполняет важную роль в репликации и восстановлении DNA. Усиление экспрессии PCNA при этом не ассоциируется с митотическим ответом клетки и репликационной экспрессией антигена Ki67.

Экспрессия PCNA после УФО осуществляется не только пролиферирующими базальными клетками, как в необлученном эпидермисе, но и дифференцирующимися кератиноцитами. Иммуноокрашивание PCNA в кератиноцитах супрабазальных отделов объясняется накоплением его путем фагоцитоза терминальных участков дендритных отростков меланоцитов, которые после облучения также экспрессируют маркер в цитоплазме и отростках. В де- или гипопигментированной коже, со сниженным количеством меланоцитов, экспрессия PCNA супрабазальными кератиноцитами отсутствует или слабо выражена, что приводит к недостаточной репарации поврежденной DNA. Предполагается, что с этими особенностями системы восстановления индуцированных УФО повреждений DNA может быть связана высокая частота опухолей эпидермиса у лиц со светлой кожей. Имеются данные о повышении с возрастом резистентности кератиноцитов к апоптозу. Это может являться результатом блокады wt р53 другими белками, в первую очередь эндогенными bcl-2 и MDM-2, или мутаций гена и образования мутантного типа протеина — mt р53. Следует отметить, что мутации р53 в коже, подверженной хронической инсоляции, — довольно частое явление. Мутантный тип протеина не способен активировать PCNA, систему репарации DNA или инициировать апоптоз. Он отличается длительным периодом полураспада и способностью накапливаться в клетках в значительных количествах.

Анализ обширного архивного материала показал, что в коже открытых участков, полученной при проведении биопсий в сезон с повышенной инсоляцией, появляются многочисленные фокусы интенсивного иммуноокрашивания протеина, предполагающие клональную пролиферацию кератиноцитов с mt р53. Гиперэкспрессия протеина отмечается также в клетках актинического кератоза по сравнению с кератиноцитами прилегающих и особенно отдаленных, закрытых от УФО, участков кожного покрова. В плоскоклеточном раке кожи головы и шеи гиперэкспрессия р53, выявляемая более чем в половине случаев, сочетается с повышением реактивности антиапоптотических протеинов Мс1-1 и bcl-2. С другой стороны, в кератнноцитах кожи, подверженной хронической инсоляции, более выражена экспрессия Fas-рецептора (CD95/ АРО-1), прямая активация которого УФО также ведет к гибели клеток путем апоптоза. Иммунореактивность Fas-рецептора на закрытых от инсоляции участках отмечается только в базальных клетках, а на открытых — во всей толще эпидермиса. В опытах с культурой кератиноцитов показано, что наряду с усилением экспрессии Fas-рецепторэ и его mRNA УФО стимулирует и экспрессию mRNA FasL. Таким образом, усиление экспрессии Fas-peцептора при фотостарении кожи можно считать важным механизмом системы контроля над степенью фотоповреждения кератиноцитов. В то же время избыточная инсоляция, ассоциируемая с нарушением пролиферативного гомеостаза эпидермиса и развитием дисплазии, сопровождается подавлением экспрессии Fas-рецепторов. Так, при кератоакантоме и инвазивном ороговевающем раке антиген CD95 экспрессируется кератиноцитами слабо и фокально на границе контакта с лимфоцитами воспалительного инфильтрата, а при базальноклеточ-ном раке кожи вообще не определяется.

Наряду с генами, связанными с ингибицией клеточного цикла и репарацией DNA, при старении кожи нарушается экспрессия генов, ассоциированных с дифференцировкой кератиноцитов, в том числе кодирующих цитокератин типа 1, протеин, подобный кальмодулину, пептид, обогащенный пролином, и др. Вследствие этого в исследованиях in vitro и in vivo нередко обнаруживаются нарушения дифференцировки кератиноцитов. Так, имеются данные о качественных и количественных изменениях десмоплакинов, выстилающих контуры кератиноцитов, и снижении экспрессии цитокератинов типов 1 и 10 и повышении выработки цитокератинов 5 и 14. УФО кожи средними волнами ультрафиолета культуры кератиноцитов ведет к усилению экспрессии mRNA цитокератинов 5 и 14, а повышение интенсивности экспрессии самих протеинов зависит от дозы облучения. Исследования in vivo продемонстрировали, что после УФО цитокератин типа 5 экспрессируется не только базальными кератиноцитами, как в необлученном эпидермисе, но и супрабазальными клетками. В этих же клетках появляется и отсутствующая в норме экспрессия цитокератинов 6, 16 и 17. Эти данные свидетельствуют об укорочении клеточного цикла кератиноцитов. В то же время на уровень м-RNA цитокератинов 1 и 10 и содержание самих белков влияния УФО не обнаружено ни в исследованиях in vitro, ни в исследованиях in vivo.


Оцените статью: (9 голосов)
3.89 5 9
2007-2017 © Copyright ООО «МЕДКАРТА». Все права на материалы, находящиеся на сайте medkarta.com,
охраняются в соответствии с законодательством РФ, в том числе, об авторском праве и смежных правах.