4 курс / Дерматовенерология / Лекция_1_Анатомия_и_физиология_кожи

Лекция 1. Анатомия и физиология кожи АНАТОМИЯ И ГИСТОЛОГИЯ КОЖИ

Кожа представляет собой крупнейший целостный многофункциональный орган, взаимосвязанный со всеми другими органами и системами организма. Непосредственно соприкасаясь с внешней средой, он выполняет барьерно-защитную функцию. Общая площадь поверхности кожи взрослого человека составляет 1,5-1,8 м2, а ее масса вместе с подкожной жировой клетчаткой достигает 17 % массы тела. В области носа, рта, мочеполовых органов и ануса кожа непосредственно переходит в слизистые оболочки. На поверхности кожи наблюдается сложный рисунок в виде треугольных и ромбических полей, сформированный многочисленными бороздками. Более грубые бороздки образуют складки в области ладоней, подошв, мошонки, а также морщины на лице. На ладонных и подошвенных поверхностях пальцев бороздки расположены параллельно и демонстрируют причудливые фигуры, индивидуальные для каждого человека. Эта их особенность используется в криминалистике для идентификации личности (дактилоскопия). Цвет кожи имеет матовый оттенок и обусловлен окраской основных ее тканей, просвечиванием кровеносных сосудов и содержанием пигмента меланина. В зависимости от соотношения этих компонентов у лиц различных рас он варьирует от светло-розового до темно-коричневого. Большая часть кожи покрыта волосами. Исключение составляют ладони, подошвы, боковые, ладонные и подошвенные поверхности пальцев, а также слизистые оболочки губ, ануса и мочеполовых органов. Также на поверхности кожи отмечаются едва заметные отверстия - поры сальных и потовых желез, расположенных в глубине органа. Сальные железы

Рис. 1. Общее строение кожи отсутствуют в области ладоней и подошв, а потовые - в области

слизистой оболочки мочеполовых органов и кожи губ. На тыльных поверхностях дистальных отделов фаланг пальцев кистей и стоп расположены ногти.

Кожа состоит из трех компонентов, или отделов (рис. 1):

•эпидермиса (epidermis);

•дермы (dermis);

•подкожной жировой клетчатки (subcutis), или гиподермы (hypodermis).

Эпидемис является эпителиальной частью кожи, а дерма и гиподерма - соединительнотканной. Толщина кожи (без подкожной жировой клетчатки) колеблется от 0,8 мм в области век до 4-4,5 мм в области ладоней и подошв. Толщина гиподермы варьирует еще более - от полного ее отсутствия на отдельных участках, до 4-6 см в области живота у полных людей. Пограничная зона между эпидермисом и дермой имеет вид волнистой линии вследствие наличия в дерме выростов - сосочков, обусловливающих образование на поверхности кожи гребешков и борозд, формирующих кожный рисунок. В соединительнотканной части кожи (дерме и гиподерме) располагаются нервы, кровеносные и лимфатические сосуды, мышцы. Кроме того, кожа имеет собственные придаточные образования, к которым относятся волосы, сальные и потовые железы, а также ногти. Несмотря на внешнюю простоту, кожа отличается сложным строением. Эпителиальные структуры (эпидермис, волосы, сальные и потовые железы, ногти) развиваются из эктодермы, кожные нервы - из нейроэктодермы, а соединительнотканные волокнистые структуры, кровеносные и лимфатические сосуды, жировая клетчатка и мышцы имеют мезодермальное происхождение. Все компоненты кожи находятся в морфофункциональном единстве, обеспечивая множество ее физиологических функций.

1.1. ЭПИДЕРМИС

Эпидермис (epidermis) представляет собой многослойный плоский ороговевающий эпителий, обладающий выраженной регенераторной способностью. Толщина его варьируется от 0,04 мм в области век до 1,6 мм в области ладоней и подошв. Он расположен на базальной мембране, отделяющей его от дермы, и состоит из клеток - эпидермоцитов. Выделяют пять его слоев:

1)базальный (stratum basale);

2)шиповатый (stratum spinosum);

3)зернистый (stratum granulosum);

4)блестящий (stratum lucidum);

5)роговой (stratum corneum).

Базальный слой располагается непосредственно на базальной мембране и состоит из одного ряда призматических клеток, располагающихся перпендикулярно кожной поверхности. Над базальным слоем расположен шиповатый слой, состоящий из 3-8 рядов клеток

многоугольной формы, отростки которых напоминают шипы растений. Мальпигиевым, или ростковым, слоем эпидермиса называется структурная единица, объединяющая базальный и шиповатый слои. Зернистый слой, расположенный над шиповатым, представляет собой 2 ряда (на ладонях и подошвах - 3-4) уплощенно-ромбических клеток. Блестящий слой наблюдается только на ладонях и подошвах. Он выглядит как бесцветная полоска, состоящая из вытянутых безъядерных клеток,

расположенных над зернистым слоем. Поверхностным, соприкасающимся с внешней средой, является роговой слой, представляющий собой черепицеобразно расположенные безъядерные роговые чешуйки (корнеоциты). Толщина рогового слоя варьирует от 9 мкм в области век и мужских половых органов до 0,5 мм в области ладоней и подошв. В своей наружной части корнеоциты менее компактны и легко отделяются, обеспечивая процесс физиологического (нормального) шелушения.

В эпидермисе имеются множественные нервные окончания, а его питание осуществляется лимфой через расположенные между клетками межклеточные канальцы, ориентированные перпендикулярно поверхности кожи. Сосудов в эпидермисе нет.

Состав эпидермоцитов неоднороден и представляет собой следующие виды клеток:

1)кератиноциты;

2)меланоциты;

3)клетки Меркеля;

4)клетки Лангерганса;

5)клетки Гренстейна.

Кроме того, в эпидермисе могут встретиться отдельные лимфоциты, а иногда и тканевые базофилы.

1. Кератиноциты - эпителиальные клетки, расположенные во всех слоях эпидермиса, в каждом из которых они имеют различное строение.

Базальные кератиноциты имеют овально-цилиндрическую форму. Их ядра богаты хроматином, а контуры, равно как и плазмалемма, имеют ровные очертания. В цитоплазме базальных клеток имеются фибриллярные образования в виде нежных тонофиламентов (толщиной 3-5 нм) и отдельных пучков - тонофибрилл, состоящих из белка α-кератина. Их цитоплазма содержит большое количество рибосом и митохондрий, меланосомы (гранулы пигмента - меланина, поступающего из меланоцитов) и лизосомы, осуществляющие фагоцитарную функцию. Между собой они соединяются с помощью десмосом, а к базальной мембране прикреплены полудесмосомами.

Десмосомы образованы двумя плотными белковыми образованиями, расположенными друг напротив друга за плазмалеммами соседних клеток.

В состав этих образований входят белки десмоплакин I и II типа, энвоплакин, периплакин и плакоглобин. С ними связываются подходящие к ним пучки внутриклеточных кератиновых тонофиламентов. Связывающие тонкие тонофиламенты, состоящие из белков десмоглеинов и десмоколинов, пронизывают плазмолемму и межклеточное пространство шириной 25-30 нм, и зигзагообразно соединяясь со встречными тонофиламентами соседней клетки, переходят в ее плазмолемму и десмосому. Полудесмосомы представляют собой образования, напоминающие половинки десмосом, прикрепленных к базальной мембране. Базальные кератиноциты осуществляют начало синтеза предшественника кератина - прекератина, который далее превращается в фибриллярный кератин, нити которого скручиваются, формируя кератиновые тонофиламенты. Тонофиламенты образуют каркас базальных кератиноцитов, их десмосом и полудесмосом. Далее базальные филаменты постепенно трансформируются в тонофибриллы, уже различимые в световом микроскопе.

Базальные кератиноциты обладают митотической активностью и имеют две субпопуляции клеток. Одна из них постоянно пролиферирует, в результате чего более молодые клетки остаются на некоторое время на базальной мембране, а более старые "выталкиваются" по направлению к поверхности кожи. В процессе движения они проходят все стадии дифференцировки (шиповатые клетки, зернистые клетки) и превращаются в корнеоциты. Вторая субпопуляция клеток является резервной и находится в состоянии покоя.

Шиповатые кератиноциты имеют неправильную многоугольную форму. Ядра их округлые, с четко очерченной ядерной мембраной и хорошо просматривающимся ядрышком. В цитоплазме шиповатых клеток имеется большое количество фибриллярных образований, представляющих собой многочисленные пучки различных диаметров и конфигураций, рибосом, обеспечивающих усиление синтеза прекератина, а также сохраняются меланосомы. Десмосомы шиповатых клеток (узелки Биццоцеро) более крупные - до 300-700 нм. Сцепление клеток шиповатого слоя осуществляется как за счет крупных десмосом, так и за счет проникновения цитоплазматических отростков одних клеток в углубления других (по типу "застегнутой молнии").

Зернистые кератиноциты имеют вытянутую параллельно поверхности кожи уплощенно-ромбическую форму. Ядра клеток обладают плеоморфизмом (округлые, овальные, вытянутые, лишенные ядрышка,

подвергшиеся кариорексису и т. д.), а плазмалемма на отдельных участках имеет зазубренные контуры. В цитоплазме встречается множество гранул кератогиалина, хорошо окрашенных и имеющих вид зерен с диаметром в несколько микрометров и, соответственно, хорошо различимых в световом микроскопе. Ни кератина, ни гиалина эти гранулы не содержат. Вместе с тонофибриллами они образуют тонофибриллярно-кератогиалиновые комплексы, обеспечивающие синтез филагрина - основного белка гранул.

Филагрин вместе с филаментами обеспечивает правильное расположение и сцепление корнеоцитов. Зернистые кератиноциты продолжают синтез прекератина, с уже большей молекулярной массой, чем у прекератина, синтезируемого базальными и шиповатыми клетками. Кроме того, в периферических отделах цитоплазмы зернистых клеток имеются кератиносомы (видоизмененные лизосомы или гранулы Одланда). Они содержат набор веществ (гидролитические ферменты, гликолипиды, гликопротеиды, стерины), обеспечивающих образование межклеточного цементирующего гидрофобного вещества, выполняющего барьерную функцию рогового слоя эпидермиса.

Корнеоциты (ранее называвшиеся роговыми чешуйками) представляют собой безъядерные удлиненные клетки, расположенные черепицеобразно параллельно поверхности кожи. Они имеют длину до 10-12 мкм и толщину от 0,1 до 1 мкм. Сцепляются корнеоциты как за счет взаимопроникающих выростов плотной оболочки, так и остатков ороговевших десмосом. Кореоцит заполнен аморфным веществом, пронизанным кератиновыми фибриллами. В нижних рядах отдельных клеток сохраняется значительное количество гранул кератогиалина, что микроскопически соответствует блестящему слою эпидермиса. В небольших количествах роговые клетки содержат зрелый кератин.

2. Меланоциты - отросчатые клетки нейроглиального происхождения, расположенные в базальном слое эпидермиса и отвечающие за синтез меланина. Меланин представляет собой пигмент, защищающий кожу от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей и придающий ей коричневый оттенок. Меланоциты имеют ядра с неровными очертаниями мембраны и многочисленные отростки, в цитоплазме которых содержатся множественные меланосомы - структуры, осуществляющие биосинтез меланина. Отростки клеток при помощи десмосом и полудесмосом соединяют меланоцит с несколькими соседними кератиноцитами, меланоцитами и базальной мембраной.

Меланин синтезируется из тирозина под воздействием каталитических ферментов - тирозиназы и ДОФА-оксидазы и посредством экзоцитоза

передается в межклеточное пространство, откуда и фагоцитируется кератиноцитами. Меланогенез с помощью меланоцитстимулирующего гормона контролируется гипофизом. В его процессе также участвуют ионы меди, витамин С, адреналин и норадреналин, гормоны щитовидных и половых желез. Цвет кожи и степень ее защиты от излучения зависят от количества меланина в кератиноцитах, а не от количества самих меланоцитов, синтез меланина в которых увеличивается под воздействием ультрафиолетового облучения.

3.Клетки Меркеля представляют собой осязательные нейроэндокринные клетки, расположенные в базальном и шиповатом слоях эпидермиса, наружных слоях эпителия волосяного фолликула и некоторых слизистых оболочках. Они несколько крупнее кератиноцитов, имеют округлую или вытянутую форму, содержат удлиненное и слегка сегментированное ядро. В их цитоплазме располагаются филаменты цитокератинов и специфичные для этих клеток нейроэндокринные гранулы диаметром 100-200 нм.

В гранулах содержится комплекс нейропептидов (метинкефалин, фактор роста нервов, вазоинтестинальный полипептид, бомбезид, субстанция Р, эндорфины). С кератиноцитами клетки Меркеля соединяются при помощи десмосом, а с нервными окончаниями в зоне своего нижнего полюса они формируют образования, напоминающие синапсы. В области этих образований в цитоплазме концентрируются нейро-эндокринные гранулы, а между плазмолеммой клеток и нервными окончаниями имеется синаптическая щель размером 50 нм. Некоторые клетки Меркеля свободны и не связаны с нервными волокнами.

4.Клетки Лангерганса - дендритические клетки, имеющие моноцитарное происхождение. Они относятся к системе фагоцитирующих мононуклеаров и являются тканевыми макрофагами. Эти клетки располагаются как в базальном, так и в нижних рядах шиповатого слоя эпидермиса. Их ядра имеют сегментированную форму и 1-2 ядрышка среднего размера. Цитоплазма клеток светлая и содержит множество органелл, среди которых встречаются особые структуры - так называемые гранулы Бирбека в форме теннисной ракетки, размерами от 30 нм в ширину до 200 нм в длину. Роль этих гранул полностью не установлена, однако известно, что в них накапливается эпидермальный кейлон, подавляющий пролиферацию кератиноцитов. Клетки Лангерганса имеют многочисленные отростки, с помощью которых соединяются друг с другом и с соседними кератиноцитами, образуя характерную ветвистую сеть. Отростки нижнего слоя клеток проникают в дерму.

Клетки Лангерганса не являются оседлыми и постоянно мигрируют в дерму и лимфатические узлы, выполняя свою макро-фагальную функцию. Они осуществляют процессинг и презентацию антигенов Т-хелперам (как проникающим в эпидермис, так и находящимся в дерме или лимфатических узлах), а также секретируют ряд медиаторов (интерлейкины-1, -4, γ- интерферон, фактор некроза опухолей и др.), регулирующих пролиферацию и дифференцировку Т-лимфоцитов и других иммунокомпетентных клеток. Количество клеток Лангерганса составляет около 3-4 % всех эпидермоцитов.

5. Клетки Гренстейна представляют собой клетки, относящиеся к популяции дендритических клеток. Морфологически они весьма напоминают клетки Лангерганса, образуя похожую ветвистую сеть, но отличаются от них главным образом отсутствием гранул Бирбека и некоторых макрофагальных мембранных антигенов (HLA-DR). В то же время клетки Гренстейна эксрессируют молекулы, весьма напоминающие антиген - маркер тимоцитов, таким образом свидетельствуя, что они иммунологически отличаются от клеток Лангерганса. Функция этих клеток окончательно еще не установлена.

1.2. ДЕРМО-ЭПИДЕРМАЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Дермо-эпидермальное соединение (рис. 2) представляет собой сложную специализированную межклеточную структуру (базальную мембрану) толщиной 0,7-1,0 мкм, с помощью которой эпидермис прикрепляется к дерме. Эта структура состоит из следующих четырех компонентов:

1)клеточных мембран и полудесмосом базальных эпидермоцитов;

2)светлой пластинки (lamina lucida);

3)плотной пластинки (lamina densa);

4)фиброретикулярной пластинки.

Полудесмосомы являются участками утолщения плазмолеммы базальных кератиноцитов, соединенных с внутриклеточными кератиновыми тонофиламентами. Эти утолщения состоят из плакиновых белков, формирующих так называемый "антиген буллезного пемфигоида I типа" (BP 230). Кроме того, они содержат также плектин, от которого в сторону светлой пластинки отходят пронизывающие плазмолемму

Рис. 2. Строение базального слоя и базальной мембраны эпидермиса белковые тонофиламенты, состоящие из "антигена буллезного

пемфигоида II типа" (BP 180) и интегрина.

Светлая пластинка (толщиной 30-40 нм) представляется преимущественно аморфной, однако в центральной части она содержит плотную линию, вертикально соединенную с внеклеточными тонофиламентами базальных полудесмосом. Светлая пластинка содержит ламинин, нидоген, энтактин, фибронектин и коллаген IV типа.

Плотная пластинка (толщиной 30-60 нм) состоит из волокнистого материала, скрепленного аморфным веществом. В ней содержится коллаген IV и V типа, протеогепарансульфат и ламинин.

Фиброретикулярная пластинка представляет собой субэпидермальное сплетение соединительнотканных волокон, соединяющее дерму с базальной мембраной. Она образована пучкообразными крепящими (якорными)

фибриллами, расположенными вертикально и соединенными верхними концами с плотной пластинкой, а также микрофибриллами эластических волокон и одиночными коллагеновыми волокнами.

Дермоэпидермальное соединение выполняет как опорную функцию, так и функцию проникновения и транспортировки физиологических веществ и клеток из дермы в эпидермис и обратно.

1.3. ДЕРМА

Дерма (dermis) состоит из:

1)волокнистой соединительной ткани;

2)основного (аморфного) вещества;

3)клеточных элементов.

Волокнистая соединительная ткань и основное вещество объединяются в так называемое межклеточное вещество. Дерма в 15-40 раз толще эпидермиса и, помимо основных своих компонентов, содержит придатки кожи (волосы, сальные и потовые железы), кровеносные и лимфатические сосуды, мышцы и нервы.

Анатомически дерма разделяется на сосочковую и сетчатую (ретикулярную) части. Верхний ее отдел,

представленный сосочками, вдающимися в эпидермис, относится к сосочковой дерме. Нижняя ее часть, сверху ограниченная концевыми отделами эпидермальных отростков, а снизу без видимой границы переходящая в гиподерму, - к ретикулярной. Кроме того, выделяют еще и периаднексальную дерму, подразумевая под этим понятием тот ее отдел, который непосредственно окружает придатки кожи. Сосочковая дерма вместе с периаднексальной объединяются в так называемую адвентициальную дерму, представляющую собой морфофункциональную единицу.

Волокнистая соединительная ткань состоит из коллагеновых,

эластических и ретикулиновых волокон.

1. Коллагеновые волокна сгруппированы в пучки, образованные фибриллярным белком - коллагеном, и обеспечивают функцию механического каркаса дермы. В сосочковом слое эти пучки мелкие и ориентированы хаотично. В сетчатом слое они более грубые и располагаются параллельно поверхности кожи.

Каждое коллагеновое волокно состоит из коллагеновых фибрилл (толщиной 40-50 нм), упакованных в определенном порядке и склеенных цементирующим веществом. По полипептидному строению в сосочковом слое в основном располагается коллаген III типа, а в сетчатом - I типа. В состав их аминокислотных цепей входят пролин, оксипролин, глицин, лизин

и оксилизин. Часть лизина и пролина остается в коллагене в гидроксилированном виде, участвуя в образовании химических связей, обеспечивающих особую прочность коллагена.

2.Эластические волокна обеспечивают функцию возврата кожи в первоначальное состояние после ее растяжения. Они состоят из фибриллярной (гликопротеидной) части и аморфной, представляющей собой белок - эластин.

Соотношение этих компонентов в волокнах, расположенных в разных отделах дермы, неодинаково. В сосочковой части в волокнах преобладает гликопротеидный компонент, обеспечивая им необходимую прочность для участия в формировании базальной мембраны эпидермиса. В сетчатой части расположены "зрелые" эластические волокна, максимально насыщенные эластином (до 80-95 %), отвечающим за их эластические свойства. В состав эластина входят полипептидные цепи, содержащие преимущественно аланин, пролин, десмозин, глицин и валин.

3.Ретикулиновые волокна наиболее распостранены в периаднексальной дерме и располагаются преимущественно вокруг сосудов, волосяных фолликулов, сальных и потовых желез. В связи с их свойствами окрашиваться нитратом серебра и не окрашиваться обычными методами, они также называются аргирофильными. Ретикулиновые волокна состоят как из гликопротеидного, так и фибриллярного компонента, представляющего собой коллаген III типа. Напоминая по своему строению коллагеновые, эти волокна выполняют функцию механического каркаса для сосудов и придатков кожи.

Основное вещество представляет собой комплекс гликозаминогликанов, гликопротеидов и протеогликанов. Также оно содержит жиры, неорганические вещества и воду.

1.Гликозаминогликанами дермы являются хондроитин-(4,6)-сульфат, гепарин, гиалуроновая кислота и дерматансульфат.

Их молекулы представляют собой длинные цепи повторяющихся сахаров. Благодаря неплотной пространственной упаковке полисахаридов, гликозаминогликаны обладают способностью поглощать и удерживать большое количество воды, создавая необходимые условия как для клеточных реакций, так и для биохимических процессов. Гиалуроновая кислота не образует комплексов с белками, быстро повреждается гиалуронидазой, осуществляя еще большую проницаемость основного вещества.

2.Гликопротеиды представляют собой соединения длинных полипептидных цепей с короткими разветвленными цепями сахаридов. К наиболее важным из них относится фибронектин, играющий значительную