Загоєння ран та регенерація шкіри

Макото Такео

1 Рональд О. Перелман, кафедра дерматології, Нью-Йоркський університет, Медичний факультет, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10016

2 Кафедра клітинної біології, Нью-Йоркський університет, Медичний факультет, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10016

Венді Лі

2 Кафедра клітинної біології, Нью-Йоркський університет, Медичний факультет, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10016

Маюмі Іто

2 Кафедра клітинної біології, Нью-Йоркський університет, Медичний факультет, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10016

Анотація

Шкіра - це складний орган, що складається з епідермісу, дерми та придатків шкіри, включаючи волосяний фолікул і сальну залозу. Загоєння ран у дорослих ссавців призводить до утворення рубців без шкірних придатків. Дослідження повідомляють про чудові приклади загоєння без рубців на шкірі плода та регенерації придатків на шкірі дорослого після нанесення великих ран. Моделі, використані в цих дослідженнях, запропонували нову платформу для дослідження клітинних та молекулярних механізмів, що лежать в основі загоєння ран та регенерації шкіри у ссавців. У цій статті ми зупинимось на внеску придатків шкіри у загоєння ран і, навпаки, на відновлення придатків шкіри після травм.

Шкіра - це складна структура, що складається з епідермісу та дерми, включаючи підшкірний жир або шкірний шар адипоцитів. Екологічні виклики бар’єру включають проникнення шкідливих УФ-променів від сонця, вторгнення шкідливих патогенних мікроорганізмів та випаровування води. Важливо, що шкіра також захищає підлеглі органи - функцію, необхідну для виживання організму. Як захисний захист для тіла від зовнішнього середовища, шкіра постійно піддається потенційним пошкодженням, і, отже, загоєння ран є життєво важливим процесом для виживання всіх вищих організмів. Епідермальні придатки, такі як волосяні фолікули, нігті та потові залози, допомагають підтримувати та захищати шкіру, і їх важлива роль у загоєнні ран продовжує з’ясовуватися. Краще розуміння клітинних та молекулярних механізмів, що лежать в основі загоєння ран, врешті-решт дозволить нам впливати та прискорювати процес відновлення/регенерації ран. Це допоможе пацієнтам із сильним опіком та ампутованим особам, особливо у випадках великої втрати тканин та утворення рубців.

Загоєння ран є збереженим еволюційним процесом серед видів і охоплює просторово та часово перекриваючіся процеси, включаючи запалення, згортання крові та клітинну проліферацію та ремоделювання позаклітинного матриксу (Seifert et al. 2012b; Richardson et al. 2013). Однак результат загоєння ран на шкірі відрізняється у різних видів. Деякі нижчі хребетні, включаючи риб (даніо) та земноводних (аксолотль та ксенопус), мають здатність ідеально регенерувати шкіру. Відомо, що після поранення на повній товщі у жабят і аксолотолів Xenopus вся шкіра, включаючи секреторні придатки, відновлюється (Yokoyama et al. 2011; Seifert et al. 2012b). Під час цього процесу навіть пігментаційний малюнок шкіри може бути повністю відновлений (Seifert et al. 2012b). Шкіра даніо також може відновити свою смугасту пігментацію після поранення, а також регенерувати підшкірні адипоцити та лусочки під час процесу загоєння, що робить регенеровану шкіру майже невідмінною від початкової (Richardson et al., 2013).

РЕЕПІТЕЛІАЛІЗАЦІЯ ТА ЕПІТЕЛІАЛЬНІ КЛІТИНИ

Епідерміс ссавців - це багатошаровий плоский епітелій, підтримка якого залежить від проліферації та диференціації базального шару епідермісу. Коли базальні клітини епідерми диференціюються і рухаються у бік поверхні, вони дають початок супрабазальним клітинам і зернистому шару і, врешті-решт, остаточно диференціюються в енуклейовані корнеоцити, що складають роговий шар. Як крайній шар організму, епідерміс постійно піддається різним формам пошкодження. Неможливість повторної епітелізації пошкодженої шкіри спричиняє втрату бар’єрної функції органу, зневоднення, інфекцію або навіть смерть. Отже, швидке закриття місця рани міграцією та проліферацією епітеліальних клітин має вирішальне значення для відновлення бар’єрної функції, життєво важливої для виживання організму. Зараз величезна кількість доказів показує, що наявність і функція резидентних стовбурових клітин епітелію в шкірі дорослої людини сприяє процесу реепітелізації.