Авторы исследования говорят свое новое понимание того, как эпидермальные клетки формируются, барьер может объяснить парадокс того, как мы можем потерять их, не ставя под угрозу целостность нашей кожи. Это могло также помочь нам понять то, что происходит, когда это формируется неправильно, который мог привести к условиям как псориаз и экзема.Люди теряют 200 000 000 клеток кожи каждый час.
В 24-часовой период человек теряет почти пять тысяч миллионов клеток кожи. Это была проблема для ученых объяснить, как этот колоссальный процесс потери может произойти, там не будучи перерывом в барьере кожи.
Ученые ранее знали, что эпидерма состоит из толстого внешнего барьера мертвых эпидермальных клеток, которые постоянно теряют. То, о чем они знали меньше, является вторичным барьером глубже ниже поверхности в эпидерме, которая составлена из только единственного слоя клеток, который формируется намного более тонкий, хотя не менее важный, защитный барьер.Теперь, команда из Университета Кэйо в Японии, работающей с исследователем в Имперском колледже Лондона, обнаружила, что форма эпидермальных клеток, объединенных с их способностью временно склеить, может объяснить, как они формируют этот сильный барьер.Исследователи предполагают, что форма эпидермальной клетки – на самом деле сглаженная версия tetrakaidecahedron – 14-стороннее 3D тело, сделанное из шести прямоугольных и восьми шестиугольных сторон.
Авторы пришли к своему заключению после учащихся клеток кожи в моделях мыши, используя софокусные и микроскопы с двумя фотонами, и разработав математические модели.Форма tetrakaidecahedron была сначала предложена в 1887 Уильямом Томсоном (лорд Келвин), шотландско-ирландский математический физик и инженер. Он утверждал, что tetrakaidecahedron был лучшей формой для упаковки объектов равного размера вместе, чтобы заполнить пространство минимальной площадью поверхности.
Команды в сегодняшнем исследовании заявляют, что уникальная подобная tetrakaidecahedron геометрия эпидермальных клеток означает, что это может всегда создавать очень трудную, связную связь с эпидермальными клетками, окружающими его. Это вызвано тем, что соединение прямоугольных и шестиугольных сторон позволяет клетке всегда плотно связываться с клетками, окружающими его.
Команда также обнаружила, что эти клетки производят белки, которые действуют как временный клей, который связывает клетки в том, что называют ‘трудными соединениями’. Комбинация геометрии клеток и трудного формирования соединения означает, что барьер кожи может поддержать свою целостность даже при том, что это очень тонко.Когда новые клетки под формируют новые трудные соединения, это выдвигает более старые клетки вверх к поверхности кожи, и более старые клетки теряют свои трудные соединения.
Таким образом трудный барьер соединения в листе клетки всегда сохраняется.Команды предполагают, что ‘сбои’ в производстве трудных соединений могут быть способствующим фактором, который объясняет, почему у некоторых людей есть условия, такие как экзема, где барьер кожи ослаблен, который приводит к бактериальному проникновению, воспламенению, царапая и дальнейшей инфекции. В других случаях, терпит неудачу во взаимосвязанном барьере между клетками – трудные соединения – могут частично объяснить, почему при псориазе есть перепроизводство эпидермальных клеток, вызывая массивные участки кожи на поверхности.Доктор Рейко Танака, один из авторов исследования от Отдела Биоинженерии в Имперском колледже Лондона, сказал: «Удивительно думать, что абстрактное понятие для формы, созданной математиком лордом Келвином более чем век назад, может быть важной формой по своей природе, помогая нашей коже поддержать ее эффективность как барьер.
«Наше исследование также помогает нам видеть, как клетки, которые составляют нашу кожу, могут включить механизм, чтобы сделать своего рода клей, который связывает клетки, гарантируя, что наша кожа поддерживает свою целостность.«Наша кожа – самый большой орган в нашем теле, и жизненно важно, чтобы мы полностью поняли, как это работает, поэтому когда это не работает, как это должно, такой как в экземе или псориазе, мы можем понять механизмы, которые могли бы вызывать проблемы».Исследование опубликовано в iLife журнала.
Следующие шаги будут видеть, что команда анализирует, как толщина кожи определена и как равновесие между ростом клеток и потерей клетки сохранено. Ошибки в этом процессе могут привести к утолщению кожи, приведя к условиям как псориаз.
Команда также определит, почему кожа утончается, поскольку мы становимся старше, обеспечивая новое понимание старения, или когда это утончается, потому что специальными режимами как стероиды управляют, чтобы лечить экзему.