Над ростковым слоем располагается третий, зернистый слой. Клетки этого слоя лежат в 3-4 ряда и имеют несколько уплощенную форму. Они соединяются с соседними клетками с помощью десмосом. Их ядра имеют конденсированный хроматин, в цитоплазме хорошо видны пучки тонофиламентов, ориентированные вдоль длинной оси клетки, т.е. параллельно поверхности пласта. Наиболее характерным признаком этого слоя является наличие в клетках крупных гранул, окрашивающихся гематоксилином и названных кератогиалиновыми. В этих гранулах содержатся белки, богатые гистидином и цистеином, протеогликаны и гликопротеины. Им-мунофлуоресцентным методом в гранулах выявлен богатый гистидином белок - филаггрин, характерный только для кератогиалина. Кератогиалиновые гранулы эпидермиса человека и крысы имеют сходное строение. Внутри них содержатся пучки филаментов невысокой электронной плотности. В плотном матриксе кератогиалиновых гранул обнаруживается мелкая зернистость, часто образующая кристаллические структуры. Эти гранулы лишены окружающей мембраны и имеют неправильную форму. Иногда кератогиалиновые гранулы выглядят аморфными.
Зернистый слой переходит в неоволосненной части кожи, в толстом эпидермисе, в четвертый - блестящий слой. Блестящий слой состоит из 1-4 рядов сильно уплощенных эозинофильных клеток, заполненных светопрелом-ляющей волокнистой массой. В этих клетках кератогиалиновые гранулы как бы расплываются, ядра подвергаются кариорексису и кариолизису, другие органеллы разрушаются. Такой слой погибающих клеток сменяется многочисленными, особенно на подошвах ладоней и подушечках пальцев, рядами плоских роговых чешуек, образующих самый поверхностный роговой слой эпидермиса.
Роговые чешуйки представляют собой резко ограниченные, плоские элементы с четко выраженными границами. Основная часть роговой чешуйки заполнена электронно-прозрачными фибриллами альфа-кератина диаметром 8-12 нм. Между фибриллами располагается электронно-плотный матрикс из аморфного гамма-кератина, а в центре чешуйки накапливаются относительно низкомолекулярные продукты гидролиза, не имеющие видимой структурной организации. При приготовлении препаратов для световой микроскопии эти вещества обычно вымываются, в результате чего во многих роговых чешуйках бывает видна полость. Сверху и снизу роговые чешуйки лишены десмосом, и верхние, и нижние поверхности корнеоцитов кажутся гладкими. Однако с помощью сканирующей электронной микроскопии обнаружено, что их поверхности имеют выросты, гребни и впадины. Выделяемый гранулами Одленда липидный материал образует слоистый цемент, скрепляющий корнеоциты друг с другом. По периметру каждая чешуйка имеет электронно-плотную зону, толщиной 30-35 нм и протяженностью около 1 ОС-150 нм, которой она связывается с чешуйками соседних клеток. Эти соединения называются сквамосомами. Считают, что сквамосомы возникают путем смещения десмосом в клетках верхних слоев эпидермиса к латеральным границам уплощающихся клеток. Связывание сквамосомами соседних роговых чешуек одного уровня в единый пласт обеспечивает возможность свободного слущивания пласта из многих чешуек. При этом создается оптимальный механический барьер при минимуме строительного материала. Ультрамикроскопическое строение сква-мосом сходно с десмосомами, но протяженность их значительно большая, поскольку они опоясывают уплощенную чешуйку. В межклеточном пространстве в роговом слое долго сохраняется слоистый липидный материал.
Ороговение эпидермиса и его слущивание. Процесс превращения эпителиальной клетки в роговую чешуйку весьма сложен и недостаточно изучен,] В течение ороговения прекератиновые филаменты - предшественники кератиновых фибрилл, постепенно начинают утолщаться за счет присоединения белков, богатых сулъфгидрильными группами и гистидином. Их диаметр при этом становится равным 10-12 нм. В синтезе] прекератина принимают участие рибосомы, концентрирующиеся вблизи то-1 нофиламентов. Далее прототонофибриллы собираются в пучки, связывающиеся с плазмолеммой через десмосомы, и превращаются в кератиновые фибриллы. При повреждении десмосом или отделении от них тонофибрилл ороговение прекращается.
В верхних участках шиповатого слоя начинается синтез кислого белка профиллагрина, который после фосфорилирования и посттрансляционных модификаций превращается в филаггрин. Он приобретает свойства основного белка и становится способным образовывать комплексы с кератиновыми филаментами. Слияние кератиновых гранул с утолщенными прототонофибриллами происходит в присутствии неорганических солей. Именно зернистый слой является областью высокой концентрации и стабилизации филаггрина. В глубокой зоне рогового слоя начинается его разрушение и в верхних участках рогового слоя филаггрин не обнаруживается. При катаболизме филаггрина обнаруживается гистидин и далее образуется уриконовая кислота. Последняя играет важную роль в защите кожи от действия ультрафиолетовых лучей, которые она поглощает. Другой продукт разрушения филаггрина - пиролидонкарбоксидрвая кислота. Это вещество обладает большой гигроскопичностью и обеспечивает тем самым сохранение воды в верхних слоях эпидермиса даже в условиях повышенной сухости окружающего воздуха. Полученные данные говорят о том, что молекулы катаболизма филаггрина не ограничиваются участием в ороговении, а имеют более разнообразные функции.
Другой специфический белок зернистого слоя - инволюкрин. В этом слое он растворен и располагается вокруг кератогиалиновьгх зерен. В дальнейшем, он переходит в нерастворимую форму и вместе с кератолинином включается в состав стенок клеток рогового слоя, утолщая их почти вдвое, особенно их верхнюю часть. При этом в кератолинине возникают дополнительные гамма-глютамил-Е-лизиновые связи между остатками лизина в одном полипептиде и остатками глютамина в другом, делающие этот белок устойчивым к действию сильных кислот и щелочей. Такую реакцию катализирует фермент транскглютаминаза. В результате - на внутренней поверхности плазмолеммы корнеоцита создается устойчива к внешним воздействиям маргинальная полоса, толщиной 12-15 нм, не содержащая кератина. Существование таких маргинальных полос характерно только для ороговевающего эпителия. Открыт еще один, возможно главный, предшественник рогового вещества - богатый цистеином белок ^юрикрин. Он локализован в кератогиалиновых гранулах и, по-видимому, участвует в конечных стадиях ороговения.
Во всех слоях эпидермиса содержатся липиды. В базальном слое преобладают фосфолшшды. В гранулярном слое, помимо фосфолипидов, обнаруживается холестерол, жирные кислоты и появляются церамиды. В роговом слое в высокой концентрации содержатся церамиды, высоко содержание жирных кислот и холестерола. Эти гидрофобные липиды ответственны за проницаемость эпидермиса. Фосфолипиды в роговом слое не выявляются.
Следовательно, состав и содержание липидов в процессе ороговения значительно изменяются. Существенно отметить, что синтез липидов и ферментативное расщепление происходят во всех слоях эпидермиса, а их выделение в межклеточные пространства можно рассматривать как секреторный процесс. В глубоких участках рогового слоя липиды образуют прочные комплексы с белком и не выявляются обычными красочными реакциями, а в слущивающейся зоне рогового слоя, благодаря частичному разрушению этих комплексов, и появлению свободных стеринов, липиды выявляются. Среди них преобладает полярный лгатид ацилглюкозилцерамид-сфинголипид, структура и свойства которого определяют барьерную функцию клеток рогового слоя. Углеводы в этих слоях почти не выявляются. Методом дифракции рентгеновских лучей установлено, что межклеточные липиды в роговом слое организованы в двухслойные ламеллярные структуры и содержат в кристаллическом виде холестерол. В верхних зонах рогового слоя происходит разрушение цементирующего клетки материала под действием ферментов, выделяемых кератиносомами. При десульфатировании холестерол-сульфата межклеточные ламеллярные структуры распадаются и начинается слущивание корнеоцитов. Распад мембранных бислоев межклеточных липидов, обусловливающий слущивание, осуществляется под действием стероид-сульфатаз, кислых лапаз и церамидаз, находящихся в роговом слое. Показано, что сульфатированный холестерол участвует в метаболизме экзогенных продуктов, проникающих в эпидермис.
Таким образом, барьерная функция корнеоцитов разнообразна. Наличие барьера, однако, не означает абсолютной непроницаемости эпидермиса для воды и растворов. Бислои липидов в роговом слое не образуют непрерывную липидную фазу и в промежутках между липидными участками находится водная фаза. В верхних отделах рогового слоя цементирующие липиды не выявляются, что и облегчает слущивание роговых чешуек.
Следует иметь в виду, что описанный способ образования рогового вещества при участии прототонофибрилл и кератогаалиновых зерен не является единственным. В ряде случаев ороговение идет почти без участия прототонофибрилл. Так, при образовании кутикулы волоса кератинизация происходит главным образом путем слияния аморфных гранул трихогиалина, накапливающихся в эпителиоцитах. В других случаях кератогиалиновые гранулы в эпителиальных клетках не появляются, и образование рогового вещества бывает связано лишь с усиленным синтезом фибрилл. При этом ороговевшие клетки не слущиваются. Так возникает фиброзный кератин, в котором под электронным микроскопом бывает видна выраженная фибриллярность.
Роговое вещество обладает разными физическими свойствами. Так, кератин ногтей, когтей, коркового вещества волоса и его кутикулы относятся к твердому кератину, кератин эпидермиса и мозгового вещества волоса - к мягкому кератину. В твердом кератине по сравнению с мягким содержится больше серы. Способы ороговения как в клетках с твердым, так и с мягким кератином могут быть разными.
Кератины представляют собой разнородную группу по аминокислотному составу и последовательности аминокислот в полипептидных цепочках. По надмолекулярной организации различают три разновидности кератинов: альфа-кератины со спиральным расположением полипептидных цепей; бета-кератины с линейным их расположением и гамма-кератины с неправильной укладкой полипептидных цепей. Кератины содержат большое число дисульфидных мостиков, а также водородных и ионных связей, определяющих химическую устойчивость кератинов и их механическую прочность. При этом бета-кератин содержит больше серусодержащих аминокислот, чем альфа-кератин.
По недавно созданной химической классификации кератинов эпидермальных клеток, они разделены на две группы: кислые керати-ны и основные. Всего у человека идентифицировано 19 разновидностей кератинов, каждая из которых получила свой порядковый номер. В покровном эпителии кератины построены по единому плану и имеют одинаковую вторичную структуру. Центральную часть молекулы занимает альфа-спиральный домен, состоящий из 311-314 аминокислотных остатков, прерывающийся тремя короткими неспирализованными последовательностями. Наиболее консервативен С-конец альфа-спирали, который состоит из 30 аминокислотных остатков одинаковых для всех белков промежуточных филаментов. Центральная часть альфа-спирального домена имеет семичленную периодичность в одном витке спирали. Предполагается, что три альфа-спиральных домена образуют спиральную надмолекулярную структуру. С кератиновыми молекулами могут ассоциироваться и другие белки, что приводит к модификациям их структуры. Например, филаггрин осуществляет ассоциацию филаментов в пучки.
В многослойном эпителии кожи разные его слои содержат различные кератины. В базальном слое обнаруживаются кислые кератины и основной. Кератиноциты всех других слоев эпидермиса синтезируют кератины 1 и 2 и 10. В однослойной эктодерме раннего эмбриона крысы выделены кератины 8 и 18. На первых этапах развития все эпителии имеют сходный спектр кератинов. В ходе дифференцировки кератины 8 и 18 заменяются в покровном эпителии на 5, 14, 15 и ряд других.
Процесс ороговения может быть ускорен или замедлен под влиянием внешних воздействий. Так, усиление ороговения в эпидермисе, растущем в культуре тканей, происходит при недостатке СОз, дефиците витамина А, при введении в культуральную среду гидрокортизона и эстрогена. Замедляет ороговение в культуре избыточное введение в среду витамина А. При гипер-витаминозе. А ороговевающий эпителий может метаплазировать в слизистый. Витамин Е ингибирует модуляции кератиноцитов.
Специализированные клетки эпидермиса
Клетки Лангерганса. В пласте многослойного покровного эпителия встречаются редко расположенные и своеобразные клетки трех типов: клетки Лангерганса, клетки Меркеля и пигментные клетки.
Клетки Лангерганса, диаметром 12-15 мкм, находятся преимущественно в шиповатом слое эпидермиса, но могут мигрировать и в другие слои, а также перемещаться в регионарные лимфоузлы. Они снабжены отростками. Клетки Лангерганса имеют неправильной формы ядра, содержат немного темных пигментных гранул, не дающих ДОФА-реакции, свидетельствующей о синтезе меланина. При окраске препаратов гематоксилиэозином эти клетки оказываются слабо оксифильными, полупрозрачными, а при импрегнации солями тяжелых металлов - интенсивно окрашиваются. Иммуноцитохимическими методами в клетках Лангерганса выявляются антигены, связанные с геном главного комплекса гистосовместимости. У человека это НЬА-ВК. В этих клетках обнаруживается АДФазная, АТФаз-ная и бета-глюкуроидазная активность. В них экспрессируется интерлейкин-адгезионный фактор, обеспечивающий возможность прикрепления клеток к ламинину и фибронектину, что позволяет им мигрировать через базальную мембрану в эпителий и из него обратно в соединительную ткань. На поверхности клеток Лангерганса находится гликопротеин СВ 4, который служит рецептором, опосредующим прикрепление к ним некоторых вирусов. В клетках Лангерганса хорошо развиты ГЭС, КГ, митохондрии; редко разбросаны фибриллярные структуры, а дес-мосомы отсутствуют.
Эпителий слизистых оболочек
Общая характеристика эпителиев
Слизистые оболочки в организме высших животных и человека выстилают весь пищеварительный тракт, дыхательные, половые и мочевые пути. Эпителии слизистых оболочек осуществляют:
а) защитную функцию, являясь барьером между внутренней средой и теми незамкнутыми полостями, которые сообщаются с внешней средой;
б) метаболические функции - всасывание, секрецию ряда веществ, а в некоторых случаях и их накопление;
в) перемещение жидких сред или плотных частиц по поверхности слизистых оболочек - движение пищи, продуктов половых органов, мочи, слизи.
Структура эпителиев слизистых оболочек зависит от содержимого тех полостей, которые они выстилают, функционального назначения соответствующих органов, но упомянутые три наиболее общие функции определяют и многие черты сходства этой группы эпителиев. Так, для осуществления защитных функций апикальные части клеток, как правило, бывают снабжены ресничками или микроворсинками, а в многослойных эпителиях, в некоторых случаях, роговым слоем. Межклеточные контакты по типу плотного соединения и опоясывающей десмосомы бывают у них ярко выражены. В цитоплазме таких клеток хорошо развита система транспорта и аккумуляции продуктов всасывания, комплекс Гольджи и агранулярная эндоплазматическая сеть. В пласте эпителия локализованы многочисленные слизистые одноклеточные железы. Присутствуют в большинстве случаев и экзоэпителиальные слизистые железы, выделяющие секреты на поверхность слизистых оболочек, благодаря которым происходит перемещение частиц, заключенных в слизь.
Страницы: 1, 2, 3
