Bariera naskórkowa
Skóra i jej funkcje
Wyobraźmy sobie, że nasza skóra to taka zbroja. Oddziela wrażliwe narządy i tkanki organizmu od zmiennego, a czasem niebezpiecznego świata zewnętrznego. Pozwala zachować homeostazę pomiędzy organizmem człowieka, a środowiskiem. Gdybyśmy ją z siebie zrzucili, ważyłaby około 3,5 kg i miała powierzchnię około 2 m kwadratowych. Skóra to największy narząd naszego organizmu. Składa się z trzech warstw: naskórka, skóry właściwej oraz tkanki podskórnej.
W dzisiejszych czasach to naturalne, że wszyscy dbamy o zdrowo wyglądającą skórę. Dążymy do tego, aby była lśniąca i gładka. Jednak powinniśmy pamiętać jaka jest jej rola. Między innymi, powinniśmy wymienić:
-
Ochronę przed utratą płynów wewnątrzustrojowych,
-
Skrajnymi temperaturami (reguluje temperaturę ciała),
-
Zakażeniami bakteryjnymi,
-
Uszkodzeniami spowodowanymi przez słońce, a dokładnie promieniowanie UV,
-
Dzięki obecności komórek Langerhansa, pełni funkcję bariery immunologicznej.
Aby zapewnić odpowiednią ochronę, naskórek ewoluował w kierunku wytworzenia odpornej warstwy rogowej (stratum corneum). To ona w głównej mierze pełni barierę skórną. Uformowanie się tej bariery jest wynikiem różnicowania się keratynocytów. Swoją transformację zaczynają od warstwy podstawnej, aż do warstw będących w bezpośrednim kontakcie ze środowiskiem zewnętrznym (SC).
Proces powstawania bariery naskórkowej w 4 krokach
Popularna analogia organizacji strukturalnej stratum corneum to mur składający się z cegiełek i zaprawy murarskiej. „Cegły” to bogate w białka korneocyty, które otoczone są „zaprawą murarską” - lipidami. Aby zapewnić spójność międzykomórkową warstwy rogowej, dodatkowo „mur” wzmocniony jest korneodesmosomami, które łączą ze sobą korneocyty.
Komórki stratum corneum to w początkowej fazie keratynocyty. Niestety te komórki muszą umrzeć, aby spełnić swoją funkcję. Swoje życie zaczynają w warstwie podstawnej. Droga, którą muszą przemierzyć do warstwy rogowej trwa około 28 dni. W raz z upływem czasu okres całkowitej wymiany warstwy rogowej przebiega nieco wolniej i trwa około 37 dni. Przez ten czas keratynocycty ulegają wielu przemianom biochemicznym po to, aby stały się twardymi, odpornymi na wiele bodźców komórkami. W trakcie tego przejścia, degradacji ulegają jądra, organelle wewnątrzkomórkowe i błony plazmatyczne. Zyskują wówczas miano korneocytów.
Przejdźmy teraz przez cały ten proces krok po kroku:
1. Warstwa podstawna Tutaj wszystko się zaczyna. Rolą tej warstwy jest stała produkcja keratynocytów w celu dostarczenia ich do zewnętrznej warstwy skóry. Są one mocno przytwierdzone do błony podstawnej za pomocą hemidesmosomów. Z komórkami sąsiadującymi po bokach i od góry łączą się za pomocą desmosomów. Część komórek, które są mocno związane z błoną podstawną, stają się komórkami macierzystymi. Pozostałe różnicują się do keratynocytów.
2. Warstwa kolczysta Na tym etapie nie ma już odwrotu. Częściowo zróżnicowana komórka nie może stać się ponownie komórką macierzystą. W cytoplazmie pojawiają się tonofilamenty, które są uważane za prekursory keratyny. Następnie komórki zaczynają syntezę białek tj. inwolukryny i lorykryny, które tworzą kopertę rogową. Powstają ciałka lamelarne, dzięki którym będzie zachodziła synteza lipidów.
3. Warstwa ziarnista Najbardziej intensywne działania zachodzą w warstwie ziarnistej. Następuje synteza i ostateczny montaż elementów białkowych i lipidowych budujących barierę naskórkową. Cytoplazmę wypełniają ziarnistości - są to ciałka Odlanda. Zawierają prekursory lipidowe (glikosfingolipidy, ceramidy, wolne sterole, fosfolipidy, cholesterol, siarczan cholesterolu) oraz enzymy kataboliczne. Lipidy wypływają z wnętrza komórki, aby utworzyć spoiwo międzykomórkowe. Ziarna keratohialiny - obecne również w cytoplazmie, zawierają białka przede wszystkim trichohialinę oraz profilagrynę. Po uwolnieniu tych białek zapoczątkowują one proces keratynizacji. Dzięki aktywności enzymu transglutaminazy 1, profilagryna przekształca się do filagryny - wysoko zróżnicowanej keratyny wbudowanej w tzw. otoczkę zrogowaciałą komórek.
4. Warstwa rogowa Korneocyt stracił już większość funkcji enzymatycznych. Jego los jest z góry przesądzony i musi umrzeć, aby spełnić swoje zadanie. Nie jest to jednak klasyczna apoptoza, ale klasyfikowana jako „kornifikacja”. Korneocyty składają się głównie z makrofibryli keratynowych, a z zewnątrz chronione są zrogowaciałą otoczką komórkową. Prekursorowe lipidy są „wyciskane” do stratum corneum. Tworzą bogatą w ceramidy, cholesterol i kwasy tłuszczowe hydrofobową barierę chroniąca nas przez utratą wody (TEWL). Z biegiem czasu korneodesmosomy przebudowują się oraz ulegają degradacji pod wpływem działających w warstwie rogowej enzymów. Po takim enzymatycznym ataku połączenia pękają i naskórek ulega złuszczeniu.
Proces tworzenia się bariery naskórkowej jest bardzo złożony i nie jest jeszcze do końca poznany
Migracja keratynocytów z warstwy podstawnej do rogowej, mnóstwo procesów biochemicznych zachodzących po drodze, wiele zaangażowanych substancji tylko, a w zasadzie AŻ po to, aby nas chronić. W kolejnym artykule przyjrzymy się dokładniej lipidom i substancji zanurzonym w macierzy międzykomórkowej, a mianowicie - korneocytom i NMF, który jest jednym z elementów martwej komórki.
Bibliografia:
1. Marks, R. (2004). The Stratum Corneum Barrier: The Final Frontier. The Journal of Nutrition, 134(8), 2017S–2021S
2. Moore, D. J., & Rawlings, A. V. (2017). The chemistry, function and (patho)physiology of stratum corneum barrier ceramides. International Journal of Cosmetic Science, 39(4), 366–372.
3. Choi, E. H. (2019). Aging of the Skin Barrier. Clinics in Dermatology.
4. Cezary Kowalewski Znaczenie bariery naskórkowej w chorobach alergicznych Post Dermatol Alergol 2009; XXVI, 5: 342–343
5. Fizjologia skóry, Z.Draelos, P.Pugliese, Wrocław 2014
6. Kurowski, Marcin; Kowalski, Marek L. Filagryna i jej rola w patomechanizmie chorób alergicznych, Alergia Astma Immunologia 2009, 15(2): 95-100
7. Arda, O., Göksügür, N., & Tüzün, Y. (2014). Basic histological structure and functions of facial skin. Clinics in Dermatology, 32(1), 3–13.
8. Harding, C. R. (2004). The stratum corneum: structure and function in health and disease. Dermatologic Therapy, 17(s1), 6–15.