Водонепроницаемость кожи объяснила физика XIX века

 

Международная группа ученых обнаружила, что клетки зернистого слоя эпидермиса имеют форму уплощенного тетракаидекаэдра Кельвина, что защищает организм от утечки жидкостей. Результаты работы опубликованы в журнале eLife.

 

У млекопитающих эпидермис — наружный слой кожи, состоящий из нескольких слоев. Причем кожа постоянно обновляется: ежедневно организм теряет около 500 миллионов клеток эпидермиса, а его полная замена происходит за две-четыре недели. Несмотря на это, утечки внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости) никогда не происходит, и механизм этой защиты неизвестен.

 

Прошлые работы показали, что главную роль в защите эпидермиса от утечки играют два верхних слоя — роговой и зернистый. Первый представляет собой барьер типа «воздух — жидкость», второй — «жидкость — жидкость» и отличается плотными соединениями между клетками. В новой работе ученые из Университета Кэйо и других учреждений изучили механизм обновления клеток кожи.

 

С помощью конфокальной микроскопии они рассмотрели зернистый слой эпидермиса на внутренней части уха у мышей. Оказалось, что клетки этого слоя имеют специфическую форму — уплощенного тетракаидекаэдра Кельвина. Впервые такая фигура была предложена физиком Уильямом Томсоном (лордом Кельвином) в 1887 году как наиболее оптимальная для заполнения пространства.

 

Тетракаидекаэдр представляет собой объемный 14-сторонний многогранник с шестью прямоугольными и восемью шестиугольными сторонами. В зернистом слое такие многогранники выстраиваются в подобие сот, «склеенных» белком плотных контактов TJ. В ходе обновления старая клетка вытесняется новой, и даже при преждевременном отслоении первой белок препятствует утечке жидкостей.

 

По словам ученых, результаты предстоит проверить на других млекопитающих: несмотря на сходство глубоких слоев эпидермиса, его верхние слои, например у человека, более разнообразны. Ожидается, что понимание механизма обновления клеток кожи поможет в разработке лечения различных заболеваний, в частности экземы и псориаза. Сейчас их лечение и профилактика затруднены.

 

https://naked-science.ru/article/sci/vodonepronicaemost-kozhi-obyasnila

 

 

 

Новое исследование формы и контактов клеток эпидермиса друг с другом дало объяснение непроницаемости кожи человека для окружающей среды. Полученные результаты позволяют понять, как может быть нарушена эта проницаемость при сохранении целостности кожного покрова, а также причины развития псориаза и экземы.

 

Эпидермис состоит из толстого внешнего слоя мертвых эпидермальных клеток, которые постоянно отшелушиваются (до 5 млрд. в сутки). Глубже расположен очень тонкий слой клеток, который и исследовали ученые из Университета Кэйо ( Япония) и Имперского Колледжа Лондона (Англия). Ученые обнаружили, что клетки этого слоя имеют форму сглаженного тетракаидехедрона (tetrakaidecahedron). Подобная форма, как, считал Кельвин еще в 1887 году, оптимальна для упаковки объектов равного размера в минимальный объем. За счет такой формы клетки кожи плотно прилегают друг к другу. Эти клетки производят белки, которые как клей скрепляют соседние клетки, увеличивая силу контакта. Комбинация геометрии клеток и «плотный контакт» между ними обеспечивают барьерную функцию кожи, считают авторы. Нарушение формирования  «плотных контактов» может создать условия ослабления  барьерной функции кожи при сохранении ее целостности, что может привести  к бактериальной инфильтрации, воспалению и дальнейшей инфекции. В других случаях дисфункция «плотных контактов» может стать причиной перепроизводства эпидермальных клеток, вызывая массивные пятна псориаза на поверхности кожи.

 

https://elifesciences.org/content/5/e19593

 

http://zdr.ru/news/novye_dannye_o_barernykh_vozmojnostyakh_koji