KOŽNÍ BARIÉROVÉ SYSTÉMY - NÁSTIN PROBLEMATIKY

Pondělí, 26. březen 2012
Hodnocení článku
(0 hlasy)

Souhrn

V kůži se nacházejí různé bariérové systémy; důležitá ochranná a regulační role přísluší především stratum corneum. Mnoho chorob a stavů epidermální bariéru ovlivňuje zánětem, strukturálními dysfunkcemi aj. Je to velmi vhodný cíl pro molekulárně biologický výzkum.

Klíčová slova: kůže – bariérové systémy – stratum corneum - epidermální vodní bariéra

 

Summary:

The skin is site of many barrier systems; stratum corneum has important role in defensive mechanisms and regulative processes. Epidermal barrier is influenced by many diaseses and factors like inflammation or structural dysfunctions. So it is a very good issue for future research in molecular biology.

Key words: skin – barrier systems – stratum corneum – permeability barrier

Úvod:

Velký český fyziolog Dr. Edward Babák ve své Tělovědě z roku 1908 píše stručně: „Kůže kryje vnější povrch těla jednak jakožto ochranný obal, jednak jako sídlo přečetných čidel. Je to velmi dokonale pružná blána.“ Ovšem již v roce 1920 prof. Dr. Šamberger ve své Dermatologii uvádí: “Ve stratum corneum mají buňky samotný tuhý zevní obal s rudimentárně vyvinutými sporými výběžky a jemnou trámovitou síť uvnitř. Obojí z látky nazvané keratin. Tento nejlépe vzdoruje různým chemickým prostředkům, následkem čehož jest schopným býti výbornou ochranou živé bílkoviny těla. Ve vrstvě rohové nachází se také tuk, jenž pravděpodobně má zvýšiti ochrannou schopnost její.“ Výstižné! A jak to bývá, Kligmanův popis a název korneocyt je z roku 1964.

Stratum corneum je v centru zájmu stále. Od původního pojetí mrtvé struktury k dynamické tkáni s mnohočetnými funkcemi, struktuře, která nás stále znovu překvapuje.

Kůže je bariérou proti zevnímu prostředí, hraje hlavní roli v podpoře živého systému – lidského organismu. V kůži působí různé bariérové systémy. Významná ochranná a regulační role v epidermis přísluší právě stratum corneum, kde buněčná složka vytváří strukturální základ a představuje i rezervoár vody k zajištění zde probíhajících enzymatických procesů. Unikátní strukturou pro soudržnost rohové vrstvy je korneodesmozom. Lamelární tělíska mají zásadní význam v tvorbě, zachování a reparaci epidermální vodní bariéry. Jejich narušené funkce přispívají k rozvoji kožních onemocnění – psoriázy, některých ichtyóz aj. Existuje řada stavů a chorob, které ovlivňují epidermální kožní bariéru a stav hydratace kožního povrchu. Děje se tak zánětem i jinými mechanismy.

Při širším pohledu na bariérové systémy integumenta vidíme fyzikální bariéru zajišťující mechanickou odolnost a odolnost proti tření. Strukturálním podkladem je v podstatě síť kolagenových vláken a desmozomální spoje v epidermis. Další je epidermální vodní bariéra, označovaná jako bariéra pro permeabilitu, která zajišťuje pohyb vody oběma směry, tedy z kůže a do kůže a jejíž hlavní složkou jsou lipidové systémy ve stratum corneum. Známá bariéra proti ultrafialovému světlu je prevencí poškození nukleových kyselin, případně i struktur v dermis. Nezajišťuje ji pouze melanin, respektive eumelanin, ale také enzymy reparující nukleové kyseliny, karotenoidy, případně další pigmenty. V epidermis jsou její hlavní složkou melanocyty, dále pak dermální chromofory.

Zajímavá je bariéra oxidativní v prevenci peroxidace a poškození volnými kyslíkovými radikály. Zde mají svou účelnou roli antioxidanty v kůži, jako vitamín E či C. Tepelnou bariéru stále chápeme povětšinou jako dobře fungující tukový polštář. Nezastupitelnou roli zde však mají proteiny teplotního šoku v oblasti epidermis a antichladové proteiny ve škáře. Imunitní bariéra v moderním pojetí již splývá s komplexní činností imunitního systému s kožními specifiky, tedy Langerhansovými buňkami v epidermis, jinými dendritickými buňkami na úrovni dermis a také s účastí jiných buněčných typů, imunoglobulinů a četných působků nespecifické imunity. Kůže je svými bariérovými systémy složitá a zajímavá.

Například v antimikrobiální bariéře se kromě výše uvedeného uplatňuje řada našich vlastních mikrobů. Jak víme, tyto mikroby v podobě některých stafylokoků, mikrokoků, propionibakterií, brevibakterií, lipofilních kvasinek, i všemi dermatology oblíbených roztočů trudníků, pomáhají tomu, aby nás neosázely organismy méně přítulné.

 

Je nesporné, že nejvýznamnější funkci protektivní má stratum corneum. Jde o výsledný produkt keratinizace. Signál k diferenciaci keratinocytu a jeho putování k povrchu epidermis není znám, ale předpokládá se, že vychází z integrinu alfa5beta1, který přidržuje keratinocyty k bazální membráně. Při tomto putování narůstá objem cytoplazmy a vytvářejí se produkty diferenciace jako tonofilamenta, granula keratohyalinu a posléze lamelární tělíska (Odlandova tělíska).

Tonofilamenta s amorfním materiálem jsou síťovitě uspořádána (Obr. č. 1). Postupně se rozloží jádro a lamelární tělíska uvolňují svůj obsah do prostoru obklopujícího buňku. Zbylé organely jako mitochondrie a ribozomy se rozpadají a buňka je vyplněna vlákny a keratohyalinem, ze kterého se formují svazky. Ve stratum corneum již máme buňky s vláknitým keratinem a keratohyalinem obklopené silnější plazmatickou membránou a vnější lipidovou matrix. Důležitý je protein involukrin v tenké submembranózní vrstvě.

Jako znak diferenciace keratinocytů je exprimován pouze v horních vrstvách a je součástí obranných mechanizmů proti mikrobům i destruujícím faktorům zevního prostředí; v permeabilitě epidermis však roli nehraje. Extracelulární část, tedy lipidy, v této vrstvě zajišťuje pro lidský druh velmi výhodnou regulaci prostupu vody, respektive její udržení v kůži. Stratum corneum díky korneocytu však také může navodit i spuštění zánětu aktivací cytokinů.

Soudržnost této vrstvy je k udržení fyziologické funkce kůže nezbytná a opět se na ní podílejí lipidy extracelulárně uložené. Stratum corneum a jeho lipidy brání pronikání látek ze zevního prostředí a udržuje insenzibilní perspiraci – tedy prostup vody celou plochou povrchu kůže – ve fyziologických mezích. Korneocyt je strukturálním základem ale také rezervoárem vody ve stratum corneum. Množství vody v něm je nevelké, umožňuje však nezbytné enzymatické procesy. V cytosolu korneocytu je katabolizuje filagrin na aminokyseliny a produkty jejich deaminace. Ve stratum corneum probíhá proteolýza desmozomů. Významnými enzymy ve stratum corneum jsou steroidní sulfatáza, kyselá sfingomyelináza, sekreční fosfolipáza a beta-glukocerebrozidáza. Tyto enzymy katabolizují především polární lipidy.

 

Soudržnost stratum corneum zajišťují i přímé spoje mezi jednotlivými korneocyty, tedy korneodesmozomy. Jde o analogii desmozomů v hlubších vrstvách epidermis, jejich vznik a trvání je navázáno na proces deskvamace a významná úlohu v nich hrají proteiny desmokolin- 1 a desmoglein-1, ale i protein korneodesmosin. Korneodesmozomy zajišťují soudržnost korneocytů v nižších partiích stratum corneum. Ve vyšších částech jsou degradovány enzymy lamelárních tělísek. Zajímavé je to po jejich zániku – dutinky vyplněné vodou, které vzniknou, představují prostor pro prostup některých látek. Je to cesta, která obchází korneocyty i lipidové dvojvrstvy.

Další možností koheze jsou tzv. tight junctions (těsná spojení). Jde o spojení sousedících buněk – těsně – bez materiálu vycházejícího z buněčných membrán nebo extracelulárních výchlipek. Jde o složité struktury, obsahují řadu proteinů – klaudin, okludin, junkční adhezivní molekulu, cingulin, protein zonula occludens a symplekin. Převážně je nacházíme ve vyšších partiích stratum spinosum, mohou však být součástí všech epidermálních vrstev, typicky rozvinuté – jako tzv. kissing points – ve stratum granulosum. Otázkou je – nakolik jsou účastny v bartiérových funkcích epidermis. Spíše brzdí vodní permeabilitu, jejich ochabnutí ji zvyšuje. Asi mohou narušovat tok iontů i syntézu lipidů a proteinů pro bariérové funkce epidermis. Výraznější exprese některých proteinů pro těsná spojení byla popsána u ichthyosis vulgaris, ale také u lichen planus.

Ústřední strukturou při tvorbě fungující epidermální bariéry je lamelární tělísko uvolňované do mezibuněčných prostorů mezi korneocyty s obsahem příslušných tuků, především glukozylceramidu, ale obsahuje i bílkoviny, např. kaveoliny. Počet a velikost lamelárních tělísek narůstá s tím, jak se blíží k buněčné membráně, se kterou se spojují, a uvolňují posléze svůj obsah  – především mezi stratum granulosum a stratum corneum. Tvorba lamelárních tělísek je zvýšena u psoriázy, po ozáření UVB, případně rentgenovým zářením, při léčbě retinoidy, po vnějšími vlivy indukovaném porušení bariéry a u Nethertonova syndromu.

Tvorbu snižují glukokortikoidy, proces stárnutí kůže, agonisté PAR-2 a dysfunkce v tvorbě bariéry u některých ichtyóz, především u Harlequin foetus. Sekrece obsahu lamelárního tělíska je zvýšena u psoriázy, opět u bariéry porušené zevními vlivy, Nethertonova syndromu či podání antagonistů PAR- 2. Snížena je sekrece u epidermolytické hyperkeratózy a kongenitální ichtyoziformní erytrodermie, u atopické dermatitidy. V lamelárním tělísku je pestrá skladba enzymů, od lipidových hydroláz přes proteázy degradující korneodesmozomy a zajišťující deskvamaci až po inhibitory proteáz, které pomáhají potenciálně destruktivní působení proteáz vyrovnávat.

V horních partiích epidermis jsou významně zastoupeny antimikrobiální peptidy, jejich syntéza probíhá především na úrovni stratum spinosum a stratum granulosum. Jde o malé katonické peptidy, součást nespecifické imunity; jsou aktivní proti bakteriím, virům i houbám a aktivují další součásti vrozené i získané imunity. Nejvýznamnější jsou katelicidiny a defenziny. Lidský beta-defenzin-2 je opět lokalizován v lamelárních tělíscích. Kromě ochrany proti mikrobům mohou snad mít i určitý podíl na regulaci permeability epidermis. Zajímavé je, že lidské beta-defenziny-2 a 3 jsou více zastoupeny v psoriatických projevech, nedostatečně však v projevech atopické dermatitidy, což podporuje známou klinickou zkušenost s malou pravděpodobností impetiginizace projevů psoriázy.
V antimikrobiální obraně v bariérovém systému lidské kůže hraje roli kyselé pH kožního povrchu zajišťované kyselinou urokanovou, kyselinou mléčnou, volnými mastnými kyselinami i některými lipidy. Novorozenci mají pH neutrální a ve stáří se kyselost snižuje. Snížení pH může pomoci regulovat nutné enzymatické aktivity, hraje roli v procesu keratinizace i regenerace bariéry.

Stratum corneum ostatně můžeme chápat také jako biosenzor signalizující dolním vrstvám epidermis (Obr. č. 2). Těmi signály jsou především interleukin-1alfa a interleukin-1beta. Významnou roli v udržení dobré kondice epidermální bariéry má gradient epidermálního vápníku. Jeho nejnižší hladiny jsou ve stratum basale a nejvyšší ve stratum granulosum a právě změny koncentrace iontů vápníku ve stratum granulosum mohou přímo indukovat reparaci bariéry. V homeostáze epidermální vodní bariéry má tedy souhrnně řečeno základní roli lamelární dvouvrstevné uspořádání lipidové matrix, při jejím narušení jsou neodkladně sekretována lamelární tělíska. Na obnovení bariérových funkcí se podílí diferenciace keratinocytů a nukleární receptory jako PPAR (peroxysome proliferator activated receptor) a LXR (liver X receptor). Tyto působí de facto jako liposenzory keratinocytů a regulují lipidový metabolismus.

Existuje celá řada stavů a chorob ovlivňujících kožní bariéru, především výše uvedenou bariéru vodní i hydrataci kožního povrchu. Hlavně jde o zánětlivé stavy: atopïckou dermatitidu, atopickou xerózu, psoriázu, kontaktní dermatitidu, do jisté míry i seborhoickou dermatitidu, prurigo, povrchové kožní mykózy, fyzikální nebo chemická traumata, bulózní autoagrese, lichenoidní dermatózy i některé neoplázie kožní. Významný dopad na kožní bariéru mají ichtyziformní dermatózy. Hydratace je snížena bez strukturálního postižení, nastává u senilní xerózy, v procesu fotostárnutí a u diabetes mellitus.

Obrázky:

Obr. č. 1: Formující se tonofilamenta

Obr. č. 2: Jedna z možností jak objektivně posoudit stav epidermální bariéry měřením kožní vodivosti za iontoforézy

 

Závěr:

Správné funkce kožních bariérových systémů, především bariéry vodní, jsou zásadní pro udržení homeostázy kůže a narušení těchto funkcí mění kvalitu kůže jako takovou.
Od porozumění molekulárnímu základu bariérových funkcí vede cesta k racionální terapii chorob s porušenou bariérou.

Literatura u autora.

Prof. MUDr. Vladimír Vašků, CSc.
I. dermatovenerologická klinika FN u sv. Anny v Brně a LF MU
Dermatovenerologická klinika FN Brno a LF MU

 

RVD 2/2012

Poslední úprava Čtvrtek, 26. prosinec 2013

E-mail: Tato emailová adresa je chráněna před spamboty, abyste ji viděli, povolte JavaScript
 
Všechna práva vyhrazena © 2008 - Referátový výběr
TOPlist