в каком слое кожи находятся меланоциты
В каком слое кожи находятся меланоциты
В коже как в органе выделяют два слоя: наружный, который образован многослойным плоским ороговевающим эпителием — эпидермисом, и внутренний, состоящий из волокнистой соединительной ткани. Последний именуется собственно дермой. В эпидермисе ведущим клеточным диффероном является эпителиальный, который развивается из кожной эктодермы. Источником развития тканей дермы служит мезенхима дерматомов сомитов.
В первые недели эмбриогенеза эпителий кожи состоит из одного слоя плоских клеток, к концу 2-го месяца становится двухслойным, а на 3-м месяце — многослойным. На 3-м месяце эмбриогенеза вследствие усложнения эпндермо-дермальных взаимодействий в коже появляются базальная мембрана, зачатки желез, волос, ногтей. Параллельно с развитием эпидермиса осуществляются гистогенетические процессы в соединительной ткани кожи, формируются слои дермы (сосочковый и сетчатый), возникает подкожная жировая клетчатка (гиподерма).
В течение 3-го и 4-го месяцев на ладонях и подошвах, включая пальцы, появляются поверхностные гребешки и бороздки. Характер возникающих при этом узоров имеет наследственную природу и не меняется в течение жизни человека. Это используется в методе дактилоскопии, применяемом в криминалистике. На 3-4-м месяцах в эпидермис проникают пигментные клетки — меланобласты и меланоциты, происходящие из материала нервного гребня, затем производные стволовой кроветворной клетки — клетки Лангерганса, а на 5-м месяце — подрастают нервные окончания чувствительных нейронов, позиционную информацию которым передают клетки Меркеля — нейроэндокринные клетки APUD-серии.
Гисто- и органогенез кожи и ее производных характеризуется индуктивными взаимодействиями эпидермиса и дермы. Вначале в качестве индуктора выступает мезенхима, затем усиливается роль эпидермиса, приводящая к значительному усложнению структуры и функции кожи как органа.
Строение кожи.
Эпидермис — полидифферонная ткань. Эпителиоцнты формируют многослойный ороговевающий пласт клеток, в котором различают два основных функциональных слоя — ростковый и роговой. Эти слои подразделяются на большее количество клеточных слоев в зависимости от толщины эпидермиса и других гистотопографических особенностей кожи.
В наиболее толстом эпидермисе ладоней и подошв, испытывающем сильные воздействия внешних факторов, насчитывается 5 слоев клеток: базальный, шиповатый, зернистый, блестящий (выявляется только при световой микроскопии) и роговой. В составе тонкой кожи блестящий слой отсутствует.
В эпидермисе присутствуют 4 клеточных дифферона: эпителиоциты, меланоциты, клетки Лангерганса и клетки Меркеля. Около 85% от общего числа клеток составляют эпителиоциты, или кератиноциты. Подразделение эпидермиса на слои обусловлено вертикально направленной дифференцировкой эпителиоцитов в составе эпидермально-пролиферативной единицы — гистиона эпидермиса. Последний представлен колонкой эпителиоцитов всех слоев эпидермиса, возникших в результате пролиферации и дифференцировки одной стволовой клетки.
Пространственно гистион имеет вид шестиугольной колонки и по площади равен одной роговой чешуйке. В гистионе также присутствует клетка Лангерганса. Эпителиальные клетки гистиона имеют рецепторы к ряду факторов, регулирующих их развитие — эпидермальному фактору роста и фактору роста кератиноцитов, стимулирующим пролиферацию, к кейлонам, тормозящим пролиферацию эпителиоцитов.
Меланоциты — отростчатые пигментные клетки нейроглиальной природы, расположенные в базальном слое эпидермиса. Их предшественниками являются клетки меланобласты, мигрирующие в состав эпителия из нервного гребня и мозаично встраивающиеся среди эпителиоцитов. Количество меланоцитов может достигать 10% и более от общего числа клеток базального слоя. В их цитоплазме выявляются гранулы темно-коричневого пигмента — меланина, а цитохимическим маркером меланоцитов служит фермент тирозиназа.
Синтез меланина происходит в специальных мембранных органеллах — меланосомах. Кожный пигмент из меланоцитов выделяется в межклеточное пространство и эндоцитозом поступает в эпителиоциты, концентрируясь в зоне ядер и защищая клетки от мутагенного влияния ультрафиолетовых лучей. Меланин может также передаваться по отросткам в клетки подлежащей соединительной ткани дермы — в меланодесмоциты, или меланофоры. Меланин существует в двух формах — эумеланина (черного) и феомеланина (красного). Первый является фотопротектором. Феомеланин не обладает таким свойством и преобладает в коже рыжеволосых людей, которые чувствительны к УФ облучению.
Количество пигмента меняется в зависимости от многих внешних и внутренних факторов. Сильная защитная пигментация кожи (например при загаре) развивается при действии ультрафиолетовых лучей. Пигментация наблюдается также при беременности. В условиях патологии из меланоцитов образуются злокачественные опухоли — меланомы.
В каком слое кожи находятся меланоциты
Меланоциты – гетерогенная группа клеток, развивающаяся из мультипотентных клеток нейроэктодермального гребня [1].
Меланоциты кожи – отростчатые пигментные клетки неврогенного происхождения, локализующиеся в эпидермисе, и составляющие примерно 15 – 25 % от общего числа клеток эпидермиса, и дерме [2].
Меланоциты имеют характерную ультраструктуру. В их цитоплазме содержится значительное количество различных органелл. Цитоплазматическая сеть выражена хорошо, количество митохондрий значительно. В клетках сильно развит пластинчатый комплекс Гольджи. В цитоплазме много везикул, рибосом и небольшое количество лизосом. Ядро имеет неровные контуры мембраны с неглубокими впячиваниями и очень плотной нуклеоплазмой [3].
Отростки меланоцитов содержат множество меланосом, рибосом и контактируют с несколькими кератиноцитами при помощи десмосом. Каждый меланоцит секретирует гранулы меланина в связанные с ним кератиноциты. Это партнерство «меланоцит – кератиноцит» называют меланиновой эпидермальной единицей. Один меланоцит контактирует с 36 (40) кератиноцитами [4, 5]. Последствия нарушения работы меланоцитов объединяют в 3 группы: гиперпигментация, гипопигментация и смешанные гипер- / гипопигментационные расстройства. Одним из наиболее распространённых и сложных заболеваний является одна из наиболее агрессивных злокачественных опухолей – меланома кожи, составляющая не более 4,0 % всех новообразований кожи, которая, согласно статистике, является причиной примерно 80 % случаев летальных исходов в онкодерматологии [1], что связано с недостаточной изученностью проблемы диагностики и лечения этого заболевания. Заболеваемость меланомой кожи в период с 2000 по 2010 г. увеличилась с 3,18 до 3,95 случая на 100 тыс. населения. Среднегодовой темп прироста составил 1,99 %, а общий прирост заболеваемости 21,81 %.
Целью нашего исследования является изучение клеточных линий меланоцитов и их биологии при меланоме, а также оптимизация протоколов культивирования меланоцитов для возможности дальнейшего углубленного изучения вопроса.
Эксперимент был поставлен на меланоцитах, выделенных из злокачественных новообразований кожи больных меланомой. Каждой клеточной линии был присвоен индивидуальный код. После забора материал сразу помещали в транспортную среду на сутки при комнатной температуре. В лаборатории Клеточных технологий НИЦ ФППББ УлГПУ биоптаты механически измельчались на фрагменты размером около 5х5 мм, и инкубировались в 0,25 % растворе трипсина 18 часов при температуре 37°С, в СО2 – инкубаторе («Binder», Германия) с содержанием СО2=5 %. Далее проводили отделение слоя эпидермы от дермы, фрагменты эпидермы и опухоли помещали в 0,05 % раствор ЭДТА на 5 минут для дезагрегации клеток. Суспензию центрифугировали при 1500 об/мин 5 минут. После этого сбрасывали супернатант и к полученной взвеси клеток приливали 5 мл готовой полной среды. Для культивирования было выбрано 2 основные среды – RPMI-1640 и Melanocytes Growth Medium с содержанием ЭТС 5 % и 20 %. Полученную смесь помещали в культуральные флаконы объемом 25 см3 и культивировали в СО2–инкубаторе. Культивирование осуществляли на протяжении 8 пассажей, каждый из которых высевали на 15 флаконов. Подсчёт клеток вели с использованием счетчика клеток («Bio – Rad TC10», Сингапур), красителем трипановый синий. Через 48 часов после инокуляции осуществляли замену среды. В дальнейшем среду меняли при необходимости (около одного раза в неделю), исходя из визуальных характеристик, таких как: – цвет среды – светло – розовая с желтизной, что говорит об изменении рН.
После формирования монослоя (спустя 2 – 4 недели), наличие которого просматривали на инвертированном микроскопе Axio Vert. A1 («Carl Zeiss», Германия), клетки снимали с поверхности флакона 0,25 % раствором трипсина – Версена (1:1) и проводили пересадку, предварительно обработав флакон PBS.
Для определения цитологических характеристик полученные клетки окрашивали гематоксилином Карацци и водно-спиртовым раствором эозина. При увеличении: х40; х100 определяли: размеры и количество клеток, образование комплексов, размеры и формы клеток и ядра, ядерно-цитоплазматическое отношение, количество и форму ядрышек, наличие митозов. Размеры ядер и клеток измеряли с помощью программного обеспечения ZEN («Carl Zeiss», Германия). Форма клеток показывает уровень их дифференцировки и развития. Ядерно-цитоплазматическое отношение (ЯЦО) – отношение между площадями цитоплазмы и ядра живой клетки является важной морфологической характеристикой, которая оценить уровень метаболизма, выявить проявление компенсаторных реакций. Изменение размеров ядер и ядерно-цитоплазматического отношения могут служить индикатором воспалительных процессов, а также проявлениями некоторых форм онкологических заболеваний. Если ЯЦО равно или больше 1, это значит, что в клетке большое ядро и мало цитоплазмы, что указывает на низкий уровень метаболизма этих клеток. Такие клетки функционально неактивны, однако они обладают способностью делиться, в норме. Наоборот, клетки, у которых ЯЦО меньше 1, имеют большой объем цитоплазмы и, следовательно, большое количество органелл. Они высокодифференцированы и способны активно функционировать.
В первой экспериментальной модели – культивирование меланоцитов на среде RPMI-1640, было сформировано 2 подгруппы:
1) с содержанием ЭТС – 5 % (клеточные линии Mel I, Mel II);
2) с содержанием ЭТС – 20 % (клеточные линии Mel III, Mel IV).
Для среды RPMI-1640 с содержанием ЭТС 5 % количество клеток х105/мл = 3,95±1,01, из них процент живых клеток составил – 40,07 % в пятом пассаже.
В соответствии с измеряемыми параметрами для каждой клеточной линии была составлена характеристика.
Проведенный анализ позволил выявить, что для линии онкомеланоцитов Mel I свойственны следующие характеристики: клетки варьируют по размеру от 306,7 мкм2 до 1250,6 мкм2 и лежат разрозненно. Формы клеток данной линии различны от полигональной до звездчатой и трёхгранной. Встречаются атипичные клетки с крупными ядрами (до 230,2 мкм2), округлой формы. ЯЦО составляет 0,17. Количество ядрышек чаще от 2 до 4. При визуальном исследовании препарата, в поле зрения был выявлен один митотически делящийся меланоцит.
В линии онкомеланоцитов Mel II клетки варьируют по размеру от 170,4 мкм2 до 2441,4 мкм2. Клетки расположены разрозненно и имеют полигональную, звездчатую, трёхгранную и веретеновидную формы. Встречаются и гигантские клетки с крупными ядрами (до 571,8 мкм2), округлой формы. ЯЦО составляет 0,26. Количество ядрышек колеблется от 2 до 4. В поле зрения было выявлено 2 митотически делящихся меланоцита.
Для среды RPMI-1640 с содержанием ЭТС 20 % количество клеток х105/мл = 5,97±1,5, из них процент живых клеток составил – 72,33 % (пятый пассаж).
Линии онкомеланоцитов Mel III свойственны следующие характеристики: клетки варьируют по размеру от 289,7 мкм2 до 590,9 мкм2. Фиксировалось как разрозненное расположение клеток, так и плотные скопления. Размер ядра варьирует от 35,7 мкм2 до 166,5 мкм2, округлой, либо вытянутой формы. ЯЦО составляет 0,25. Количество ядрышек чаще от 2 до 3. В поле зрения выявляется митотически делящийся меланоцит.
Клеточная линия опухолевидных меланоцитов Mel IV имела размер клеток от 134,4 мкм2 до 747,4 мкм2. Меланоциты группировались в плотные скопления, но местами были заметны и единичные, разрозненно лежащие клетки. Форма меланоцитов полигональная, трёхгранная, веретеновидная. Размер ядра варьирует от 25,4 мкм2 до 91,4 мкм2, округлой, либо вытянутой формы. ЯЦО составляет 0,18. Количество ядрышек чаще от 1 до 5. Во второй экспериментальной модели – культивирование меланоцитов на среде Melanocytes Growth Medium, было сформировано 2 подгруппы:
1) с содержанием ЭТС – 5 % (клеточные линии Mel V, Mel VI);
2) с содержанием ЭТС – 20 % (клеточные линии Mel VII).
Для среды Melanocytes Growth Medium с содержанием ЭТС 5 % количество клеток х105/мл = 5,74±0,9, из них процент живых клеток составил – 53,20 % (пятый пассаж).
Для линии онкомеланоцитов Mel V свойственны следующие характеристики: клетки варьируют по размеру от 122,8 мкм2 до 712,8 мкм2, лежат разрозненно. Форма клеток: полигональная, звездчатая, трёхгранная, веретеновидная, округлая. Размеры ядер клеток варьируют от 41,0 мкм2 до 251,0 мкм2. По форме ядра округлые. Количество ядрышек чаще 1 – 4, редко встречается 5. В поле зрения было выявлено четыре митотически делящихся меланоцита.
Линии Mel VI характерны следующие измерения: клетки варьируют по размеру от 199,3 мкм2 до 2321,4 мкм2 и местами группируются в неплотные скопления. Форма различна от полигональной, звездчатой, трёхгранной, округлой. Ядра клеток размерами от 31,0 мкм2 до 609,1 мкм2, округлой формы. ЯЦО = 0,31, количество ядрышек чаще 1 – 4. В поле зрения было выявлено 4 митотически делящихся меланоцита.
Для среды Melanocytes Growth Medium с содержанием ЭТС 20 % количество клеток х105/мл = 6,51±1,2, из них процент живых клеток составил – 94,00 % (пятый пассаж). Онкомеланоцитам Mel VII свойственны следующие характеристики: клетки варьируют по размеру от 149,2 мкм2 до 1076,0 мкм2, расположены они разрозненно, но местами могут группироваться в неплотные скопления. Были выявлены клетки полигональной, звездчатой, трёхгранной формы. Ядра клеток размерами от 50,4 мкм2 до 235,8 мкм2, округлой формы. ЯЦО =0,21. Количество ядрышек чаще 1 – 4, в крупных клетках может быть больше.
В ходе эксперимента по изучению биологии меланоцитов мы пришли к выводу о том, что оптимальной средой для культивирования клеточных линий меланоцитов является среда Melanocytes Growth Medium с содержанием ЭТС 20 %, так как именно среди клеток линии, культивируемых на этой среде, наблюдалась наибольшая численность живых меланоцитов (94 %).
Наиболее благоприятным для культивирования оказался пятый пассаж.
Также была выявлена ведущая морфологическая форма онкомеланоцитов – полигональная (Mel I, Mel II, Mel VI, Mel VII), трёхгранная (Mel III, MelV), веретеновидная форма (Mel IV), преобладающее количество отростков у звёздчатых меланоцитов – 5–6. Наибольшее ядерно-цитоплазматическое отношение = 0,31 у линии Mel VI, культивируемой на среде Melanocytes Growth Medium с содержанием ЭТС 5 %, что указывает на пониженный уровень метаболизма и вероятную онкогенность клеток.
В каком слое кожи находятся меланоциты
Меланоциты — крупные отростчатые клетки, располагающиеся в базальном слое эпидермиса, родственники клеток нервной системы. Они отвечают не только за цвет и защиту нашей кожи от солнечных ожогов, но вносят существенный вклад в реакцию на практически любые стрессовые воздействия, работая в содружестве с всеми остальными клетками кожи и нейроиммунной системой.
Несмотря на то, что за последние десятилетия ученые узнали много нового об особенностях жизни меланоцитов, мы до сих пор точно не знаем, сколько они живут. Точнее, не знаем, сколько живут меланоциты эпидермиса, срок жизни меланоцитов волосяных фолликулов нам известен, и он относительно небольшой — 3–5 лет. Что касается меланоцитов эпидермиса, известно, что после 30 лет их количество уменьшается примерно на 10–20% каждое десятилетие, т.е. живут они как минимум десятки лет.
Однако клеточная гибель — не единственный вариант, который ожидает «повидавшего жизнь» меланоцита. Также, как и многие другие клетки, меланоциты, которые накопили критическое количество повреждений и которые защитные системы клетки более не хотят допускать к делению, могут либо умереть, либо перейти в так называемое сенесцентное состояние. Это состояние, в котором они не способны более делиться и таким образом передавать дефектный геном, однако могут продолжать выполнять некоторые из своих функций, хотя и гораздо хуже, чем молодые коллеги. Проблема в том, что сенесцентные клетки также приобретают ассоциированный со старением секреторный фенотип (senescence associated secretory phenotype, SASP). Этот фенотип («образ жизни») связан с выделением во внеклеточную среду множества провоспалительных факторов, которые ускоряют старение тканей и приводят к развитию различных заболеваний. Этот процесс наиболее изучен у дермальных фибробластов, и нам известно негативное влияние сенесцентных фибробластов на состояние внеклеточного матрикса. Новое исследование ученых из США и Великобритании показало, что меланоциты в коже зрелых людей также приобретают сенесцентный фенотип. Более того, именно меланоциты предлагается считать основными виновниками старения эпидермиса.
Так, в экспериментальных моделях секретируемые сенесцентными меланоцитами агенты нарушали деление базальных кератиноцитов, таким образом тормозя обновление клеток эпидермиса, а также вызывали уплощение дермоэпидермального соединения, что приводило к состоянию, аналогичному возрастной атрофии эпидермиса. И вовлечены сюда были механизмы, связанные с негативным воздействием активных форм кислорода на теломеры кератиноцитов. Более того, удаление сенесцентных меланоцитов приводило к восстановлению пролиферации эпидермальных клеток.
Надо отметить, что эти данные были получены не на живых людях, а на кожных эквивалентах. Однако исследование очень интересное и еще раз говорит нам о важности использования солнцезащитных средств, ведь именно ультрафиолет — важнейший фактор, обуславливающий повреждение меланоцитов.
Подробно об особенностях жизнедеятельности меланоцитов, нюансах меланогенеза, а также средствах, которые используются для профилактики и коррекции пигментных дефектов (в том числе солнцезащитных) вы можете прочитать в новой книге из серии Моя специальность косметология «Пигментация в практике косметолога», которая совсем скоро выйдет в свет. Перед началом солнечного сезона это как никогда важная информация. Следите за нашими обновлениями!
Источник:
Victorelli S. et al. Senescent human melanocytes drive skin ageing via paracrine telomere dysfunction. EMBO J 2019 Dec 2; 38(23): e101982.
Для чего организму нужны меланоциты и чем грозит их недостаток
Содержание
Меланоциты – это клетки, которые располагаются в различных слоях эпидермиса и других структурах. Они вырабатывают пигменты, определяющие цвет человеческого тела, глаз и волос, а также защищают организм от вредного воздействия внешних факторов. В норме такие клетки относительно равномерно распределяются по поверхности кожи и придают ей характерный оттенок. Когда в этом механизме происходит сбой, меланоциты скапливаются в группы, вырабатывают чрезмерное либо недостаточное количество пигмента.
Что такое меланоциты
Меланогенез относится к важным процессам человеческого организма, направленным на достижение постоянства внутренней среды. Меланоциты, а точнее их предшественники – меланобласты, образуются из скопления нервных клеток в период внутриутробного развития. Их тело имеет продолговатые дендритные отростки, разветвляющиеся между другими клетками эпидермиса – кератиноцитами.
Превращение меланобластов в зрелые клетки происходит в несколько этапов:
Также пигментные клетки присутствуют в соединительнотканных структурах эпидермиса и других местах:
Их количество распределяется между структурами эпидермиса. В норме это происходит относительно равномерно. Концентрация незначительно отличается в зависимости от:
В каком слое кожи расположены пигментные клетки, зависит от расовой принадлежности. Тёмный оттенок тела обусловлен более крупным размером самих клеток, которые располагаются во всех слоях эпидермиса, включая роговой. При светлом окрасе они залегают в базальном. Количество меланоцитов у белокожих и темнокожих практически одинаково.
Функции и механизм действия

Роль меланина в организме сложно переоценить. Он отражает ультрафиолетовые, гамма- и рентгеновские лучи и препятствует проникновению радиации, повреждающей чувствительные структуры.
Меланосомы – это особые органеллы меланоцитов. Под воздействием ультрафиолета они меняют структуру и перемещаются по дендритам. В меланосомах содержатся ферменты и другие белки, которые влияют на окрас эпидермиса. Они могут связывать тяжёлые металлы, токсические составляющие медикаментозных препаратов и другие вредные вещества.
К другим функциям меланинов относят:
Результатом выработки меланина в организме является загар. Он появляется под воздействием естественных или искусственных лучей в солярии. Под палящим солнцем тело темнеет быстрее, но такой загар отнюдь не полезен, так как:
В каких случаях происходит уменьшение

Интенсивность образования меланина в первую очередь регулируется гипоталамусом и аденогипофизом, которые расположены в головном мозге и отвечают на стабильность общего гормонального фона.
Меланоциты кожи очень тонко реагируют на эндокринные расстройства, поэтому при отдельных заболеваниях:
На процесс пигментного обмена влияют такие гормоны, как:
Любое отклонение от нормы может повлечь усиление пигментации или обесцвечивание отдельных участков. Чаще всего негативная реакция кожи наблюдается:
Также на выработку пигментов влияет генетика и недостаток питательных веществ. Чаще всего это витамины В (В1, В2), А, С, а также никотинамид, пантотеновая и фолиевая кислота.
Как можно восстановить

Комплексное лечение, направленное на восстановление меланогенеза, включает:
Лечение таких патологий продолжительное, дорогое и не всегда успешное. От пациента требуется упорство и выполнение всех рекомендаций доктора.
Медикаменты
Особое внимание уделяется приёму витаминных добавок, если лабораторные исследования показали дефицит конкретных веществ.
Лечение дополняют фотосенсибилизирующими средствами в таблетках (Беротек, Аммифурин).
Кремы и мази

Дополнительно используют фотосенсибилизирующие средства в форме мазей и кремов – Псоберан, Псорален.
Препараты применяются продолжительными курсами. При нерегулярном нанесении терапевтический эффект снижается.
Питание
Чтобы быстрее справиться с аномальным цветом кожи, рекомендуется включать в рацион:
Почему меланоциты собираются
На этом фоне возникает обратная проблема – отдельные участки тела становятся темнее. Так появляются родинки, пигментные пятна, лентиго, хлоазмы и другие образования. Некоторые люди заболевают меланомой кожи. Это быстропрогрессирующая злокачественная опухоль, развивающаяся из пигментных клеток, которые видоизменяются и начинают неконтролируемо делиться.
Причины, способствующие развитию патологического процесса, идентичны таковым при депигментации. Почему у одних людей кожный покров темнеет, а других светлеет, точно неясно. Возможно, дело в генетической предрасположенности или каких-то других индивидуальных особенностях.
Лечение доброкачественных дефектов требуется редко. Исключения составляют случаи, когда пятно доставляет психологический дискомфорт человеку или постоянно травмируется.
Зачастую пятна на лице и теле устраняются следующими малоинвазивными техниками:
Злокачественные и подозрительные образования иссекаются оперативно, а патологическая ткань отправляется на анализ. Дальнейших алгоритм действий зависит от ответа лаборатории.
Меланоциты – это единственные клетки, которые вырабатывают тёмный пигмент, придающий телу шоколадный оттенок. Они локализуются в базальном слое эпидермиса, определяют цвет волос и радужки глаз, а также защищают кожу от воздействия ультрафиолета и других негативных веществ. Когда активность этих клеток повышается (либо они скапливаются в группы), на коже формируются тёмные пятна. Если пигмента вырабатывается мало, то кожа светлеет.


