Эпидермальный барьер: структура и функции

Эпидермальный барьер — собирательное понятие, которое характеризует состояние рогового слоя и протекающие в нем процессы [4]. Осуществление барьерных функций кожи обеспечивается посредством взаимодействий различных функциональных структур. В таблице 1 приведены основные структурные элементы эпидермального барьера и их функции.

Верхний слой кожи, роговой слой (Stratum Corneum), является основным компонентом эпидермального барьера (рис. 1). Именно роговой слой служит барьером на пути проникновения в глубокие слои кожи раздражающих веществ и аллергенов. Роговой слой состоит из плоских клеток без органелл и ядра — корнеоцитов, являющихся конечной стадией дифференцировки клеток эпидермиса (кератиноцитов). Его структурная целостность поддерживается благодаря наличию корнеодесмосом, которые обеспечивают связь корнеоцитов между собой. Согласно представлениям роговой слой — это структура «кирпич? цемент», в которой роль строительных блоков выполняют корнеоциты, а строительного раствора — липиды межклеточного матрикса. В расширении модели корнеодесмосомы выполняют роль «железных прутьев», которые придают структуре надлежащую жесткость [4]. Ближе к поверхности кожи корнеодесомосомы исчезают, роговой слой становится более рыхлым, и корнеоциты слущиваются.

Рис. 1. Нормальное состояние эпидермального барьера.

Процесс формирования эпидермального барьера начинается на границе между зернистым слоем и роговым слоем: из кератиносом (ламеллярных телец) секретируются липидные предшественники вместе с ферментами [7].

Липидный матрикс имеет решающее значение в выполнении роговым слоем своей защитной функции. Основное назначение этого матрикса — предотвратить чрезмерное испарение воды через эпидермис и развитие ксероза. С одной стороны, он обеспечивает целостность и эластичность кожи, а с другой — препятствует проникновению водорастворимых веществ в глубокие слои эпидермиса.

В состав липидного матрикса входят 3 вида соединений: церамиды (сфинголипиды), холестерин и жирные кислоты в приблизительно равных молярных количествах. Церамиды представляют собой полярные липиды, именно благодаря этому они способны образовывать упорядоченные, плотно упакованные бислои? ламеллы [8, 9]. Установлено, что в липидном матриксе присутствуют как трехмерные структурированные участки (называемые кристаллической фазой), так и неструктурированные (жидкокристаллическая фаза), причем для выполнения барьерной функции кожи одинаково важны состав этих ламеллярных слоев и их взаимное расположение [8?10]. Этот матрикс устойчив к факторам обезвоживания, к изменению температуры и давлению благодаря гетерогенному составу полярных липидов и высокой концентрации холестерина, стабилизирующего жидкокристаллическую фазу [11].

По мере упорядочения структуры рогового слоя от нижней границы к поверхности кожи уменьшается и содержание воды, в верхних слоях рогового слоя ее остается всего лишь 10%. Роговой слой — это единственная структура в организме, где межклеточное пространство заполнено в основном липидами, а не водой!

Химические соединения, входящие в состав межклеточного матрикса и обеспечивающие его гидратацию, образуются путем сложных биохимических процессов из особого белка? филаггрина, который, в свою очередь, формируется из профилаггрина в зернистом слое эпидермиса [12].

Следует отметить, что функции этого белка неодинаковы в нижних и верхних уровнях рогового слоя. Ближе к границе с зернистым слоем он способствует механической прочности барьера путем вовлечения в формирование корнеоцитов. А в верхних участках рогового слоя филаггрин распадается на свободные аминокислоты, мочевину, пироглутамат натрия, которые известны под названием Натуральный Увлажняющий Фактор (Natural Moisturizing Factor, NMF). Эти соединения находятся в непосредственной близости от корнеоцитов и играют важнейшую роль в обеспечении нормального уровня гидратации кожи. Также они формируют кислую среду, необходимую для баланса между скоростью созревания кератиноцитов и скоростью десквамации корнеоцитов, а также для уменьшения вероятности колонизации поверхности кожи патогенными микроорганизмами [12].

Необходимо отметить, что синтез филаггрина и его распад — это очень тонкий баланс между его производством и протеолизом, с одной стороны, и ингибированием этих процессов — с другой. От этого баланса во многом зависит целостность и функционирование эпидермального барьера.

Известно, что уровень кислотности кожи является ключевым фактором в формировании эпидермального барьера, целостности рогового слоя и антимикробной защиты. Во-первых, в формировании эпидермального барьера участвуют рН-зависимые ферменты. Активность сериновых протеаз является значимой частью нормального функционирования кожи: с одной стороны, эти ферменты участвуют в преобразовании предшественников липидов в их активную форму, с другой — способствуют разрушению корнеодесмосом и регулированию процесса десквамации [13]. Во-вторых, ламеллярные слои образуют кристаллическую структуру только при рН 4,5?6,0 [14]. В-третьих, синтез антимикробных пептидов в кератиноцитах и клетках потовых и сальных желез также является рН-зависимым процессом, равно как и размножение бактерий на поверхности эпидермиса [13, 15, 16].

Кожа детей раннего возраста отличается от кожи взрослых; процесс ее созревания продолжается, как минимум, в первый год жизни ребенка. Это касается структурных отличий в строении (более мелкие клетки, более тонкие слои) эпидермиса и дермы, концентрации NMF, уровнях гидратации и рН [17, 18].

У детей до 2-х лет в среднем эпидермис на 20% тоньше, чем у взрослых, а роговой слой — на 30% [19]. Меняется состав как NMF, так и липидного матрикса. При рождении кожа ребенка более сухая, чем у взрослых, однако в возрасте 3?24 мес. уровень ее гидратации значительно превышает таковой у взрослых. Кожа быстро абсорбирует воду, но так же быстро ее и теряет.

Формирование кислой среды в роговом слое, как было указано выше, является основой для нормального функционирования эпидермального барьера. В норме рН поверхности кожи составляет 4?6, более глубокие слои эпидермиса примерно рН-нейтральные [13]. У новорожденных рН поверхности кожи 6,5?7,5, однако в течение первых 2-х недель жизни рН снижается и становится примерно равным таковому у взрослых людей.

Следует также отметить, что микробный пейзаж кожи претерпевает радикальные изменения в течение 1-го года жизни [17]. Младенческая кожа демонстрирует повышенную проницаемость для раздражителей и более восприимчива к инфекциям.

Таким образом, кожа детей отличается от кожи взрослых, и процесс созревания эпидермального барьера занимает от нескольких месяцев до нескольких лет после рождения.