Раскрытие клеточных механизмов, определяющих форму и функцию эпидермиса

Исследователи Northwestern Medicine обнаружили набор внутриклеточных механизмов, которые поддерживают поляризованную функцию самого внешнего слоя кожи — эпидермиса. Результаты опубликованы в журнале Current Biology.

Исследование, проведённое под руководством Кэтлин Грин, может улучшить понимание того, как эти ключевые функциональные драйверы способствуют развитию множества кожных заболеваний.

Эпителиальная ткань — это защитная ткань, выстилающая внешний слой кожи и внутренние органы. Её уникальная характеристика — поляризация: верхний и нижний слои эпителиальных клеток выполняют разные функции для регулирования прохождения молекул и защиты организма от чужеродных веществ и патогенов.

В случае эпидермиса поляризация происходит по всей ткани через несколько клеточных слоёв (апикобазальная полярность): самый внешний (апикальный) слой действует как защитный барьер, а самый внутренний (базальный) слой поддерживает регенерацию клеток. Однако о том, как создаётся и поддерживается эта полярность, известно мало.

Используя генетическое вмешательство, микроскопию и биохимические методы для анализа реконструированного человеческого эпидермиса in vitro, исследователи определили, что центральными регуляторами механической поляризации в эпидермисе являются:

• Адгезивные белковые комплексы — десмосомы.
• Цитоскелетные опорные структуры — промежуточные филаменты.

Было обнаружено, что механика базального слоя и динамическое движение клеток в супрабазальные слои можно уменьшить, разъединив десмосомы и промежуточные филаменты. Это достигается путём вставки формы белка десмоплакина, которая связывается с десмосомальными белками, но не способна связываться с промежуточными филаментами.

Аналогичные результаты были получены при удалении белка десмоглеина-1 — молекулы клеточной адгезии, закреплённой в цитоскелете промежуточных филаментов.

Кроме того, отсоединение промежуточных филаментов от десмосомы препятствовало установлению барьерной функции в наружных слоях эпидермиса.

По словам авторов, полученные данные могут быть использованы для изучения различных типов механических сил в эпидермисе на определённых частях тела, которые приводят к таким распространённым кожным заболеваниям, как псориаз или экзема, а также для улучшения схем лечения этих болезней.