Производные кожи
Производные кожи — железы кожи (потовые и сальные), волосы и ногти.
Потовые железы
Потовые железы — простые трубчатые неразветвлённые железы. Различают эккриновые (или мерокриновые) и апокриновые потовые железы.
ЭККРИНОВЫЕ ЖЕЛЕЗЫ
Секреторные отделы многочисленных и распространённых по всей коже эккриновых желёз расположены глубоко в сетчатом слое, на границе с подкожной клетчаткой (рис. 16-1).
СЕКРЕТОРНЫЙ ОТДЕЛ
Секреторный отдел содержит три типа клеток: тёмных, светлых и миоэпителиальных. Тёмные клетки ограничивают просвет секреторного отдела и содержат секреторные гранулы. Светлые клетки богаты митохондриями, гликогеном, расположены ближе к базальной мембране и образуют стенку межклеточных канальцев, открывающихся в просвет секреторного отдела. Миоэпителиальные клетки способствуют продвижению секрета.
Муковисцидоз: У больных в поте аномально высока концентрация Na+ и С1–, что может привести к нарушению стабильности работы сердца, гипонатриемическому и гипохлоремическому метаболическому алкалозу.
ВЫВОДНОЙ ПРОТОК
Выводной проток образован двухслойным кубическим эпителием, проходит по спирали через все слои к поверхности кожи, где открывается потовой порой. Адлюминальные эпителиальные клетки выводного протока содержат множество кератиновых филаментов. Базальные клетки богаты митохондриями, имеют крупные ядра.
БРАДИКИНИН
Железы при потоотделении секретируют вазодилататор брадикинин, обладающий сосудорасширяющим действием (за исключением отдельных областей, где брадикинин вызывает сужение сосудов). Следовательно, железы участвуют в терморегуляции, влияя как на потоотделение, так и на интенсивность кровоснабжения кожи.
ИННЕРВАЦИЯ
Эккриновые потовые железы иннервируются волокнами симпатического отдела вегетативной нервной системы. При их возбуждении из варикозных расширений выделяются различные нейромедиаторы. Ацетилхолин прямо и опосредованно (через миоэпителиальные клетки) стимулирует потоотделение. VIP вызывает сопутствующую потоотделению вазодилатацию. Агонисты адренорецепторов снижают секреторную активность потовых желёз.
ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ
Эпителиальные клетки потовых желёз — мишени альдостерона, который стимулирует реабсорбцию Na+. При недостаточности альдостерона потоотделение может привести к опасной потере организмом натрия.
АПОКРИНОВЫЕ ЖЕЛЕЗЫ
Апокриновые железы встречаются в подмышечной, паховой, перианальной областях, вокруг сосков; железы не функционируют до наступления половой зрелости, отвечают на гормональные воздействия. Железы имеют более крупные секреторные отделы, окружённые миоэпителиальными клетками. Их выводные протоки открываются в волосяную воронку выше устья выводных протоков сальных желёз. Секрет апокриновых желёз содержит больше белка, чем секрет эккриновых желёз. Апокриновые железы имеют выраженную адренергическую иннервацию. Разновидностью апокриновых потовых желёз являются железы наружного слухового прохода, выделяющие ушную серу, и железы век.
Сальные железы
Сальные железы — простые альвеолярные разветвлённые. Сравнительно короткий выводной проток открывается в волосяную воронку (рис. 16-8).
СЕКРЕТОРНЫЙ ОТДЕЛ
Клетки периферии секреторного отдела имеют плоскую форму и характеризуются низкой митотической активностью. Клетки, расположенные ближе к просвету концевого отдела, интенсивно размножаются и дифференцируются в секреторные клетки, накапливающие секреторный продукт. Далее клетки разрушаются, а продукт их секреции вместе со всеми клеточными компонентами входит в состав кожного сала. Подобный тип секреции называют голокриновым.
ФУНКЦИЯ
Железы вырабатывают кожное сало, оно обладает бактерицидным действием, смягчает кожу и придаёт ей эластичность, защищает кожу от повреждения при перегревании покровов, играет определённую роль в поддержании температуры тела.
Волосы
Волосы присутствуют в покровах почти везде, за исключением ладоней, подошв, ладонной поверхности пальцев, красной каймы губ, сосков, малых половых губ, головки полового члена, внутреннего листка крайней плоти и перианальной области. Волосистая часть кожи головы содержит до 150 тысяч волос.
Различают длинные (голова, усы, борода, подмышечные впадины, наружные половые органы), щетинистые (брови, ресницы, наружный слуховой проход, преддверие носовой полости), пушковые (остальные участки кожного покрова) волосы.
РАЗВИТИЕ
Волосы закладываются на 3-м месяце развития. Сначала волосы появляются в области бровей, подбородка и верхней губы. К 5-му месяцу плод покрывается нежными первичными волосами (lanugo). На 5–6 месяце плод покрыт сформированными первичными волосками. Перед рождением или вскоре после него первичные волосы заменяются пушковыми волосами (vallus), за исключением области бровей, ресниц и кожи головы. В период полового созревания образуются окончательные волосы, подвергающиеся в дальнейшем периодической смене.
В начале 3-го месяца развития в результате индукционных взаимодействий между эктодермой и мезенхимой в месте закладки волосяного фолликула образуется утолщение эпителия (эктодермальная плакода) Плакода даёт начало врастающему в подлежащую мезенхиму эпителиальному тяжу — зачатку волосяного фолликула (рис. 16-7). Верхушка эпителиального тяжа образует расширение, которое в виде чаши окружает мезенхимный конденсат (зачаток соединительнотканного волосяного сосочка). Чаша, образованная эпителием, дифференцируется во внутреннее корневое влагалище, клетки эпителиального тяжа формируют наружное корневое влагалище. Выбухание тяжа на уровне середины корня волоса образует зачаток сальной железы.
Формированию эктодермальной плакоды в месте закладки волосяного фолликула способствуют фактор роста фибробластов (FGF); белки Wnt-сигнального пути –катенин и LEF1; эктодисплазин (EDA) и рецептор эктодисплазина (EDAR); трансформирующий фактор роста 2 (TGF2); ноггин. Вовлечение окружающих клеток эпителия в формирование плакоды ингибируют морфогенетические белки кости BMP4, BMP2, выделяемые клетками плакоды. Эпителиальные клетки сформировавшейся плакоды в подлежащую мезенхиму «направляют» сигнальные молекулы Wnt-пути, стимулируя клетки мезенхимы к формированию скопления (дермальный конденсат), из которого в последующем дифференцируется соединительнотканный волосяной сосочек. Регуляцию дифференцировки сосочка из дермального конденсата осуществляют также Shh и тромбоцитарный фактор роста A (PDGF-A).
Второй сигнал активин A (ACTA), поступающий из мезенхимы, инструктирует фолликулярный эпителий расти в соединительную ткань формирующейся дермы; пролиферацию эпителиальных клеток фолликула частично регулирует Shh эпителия. Трансформирующий фактор роста (TGF), рецептор фактора роста эпидермиса (EGFR) и фоллистатин участвуют в организации структуры формирующегося фолликула. Мутации фоллистатина, TGF и его рецептора, а также EGFR приводят к развитию аномалий фолликула и росту вьющихся волос.
Формирование внутреннего корневого влагалища и стержня волоса регулируют сигналы из соединительнотканного сосочка, а также сигналы между эпителиальными клетками в фолликуле. Сигнальные молекулы Wnt, BMP, Notch, транскрипционные факторы LEF1, FOXN1 и HOXC13 регулируют дифференцировку стержня волоса.
Дефекты волос наблюдаются при различных болезнях, вызванных мутациями транскрипционных факторов и других молекул (табл. 16-1).
Таблица 16-1. Некоторые мутации генов, вызывающие дефекты волос
Ген |
Болезнь |
Дефект волос |
Плакоглобин (молекула адгезии) |
Болезнь Наксоса |
Шерстистые волосы |
Плакофилин 1 (молекула десмосом) |
Эктодермальная дисплазия (синдром хрупкости кожи) |
Редкие волосы |
IKK (NEMO) (киназа, необходимая для активации транскрипционного фактора NF-kB) |
Эктодермальная дисплазия(familial incontinentia pigmenti) |
Редкие волосы |
Транскрипционный фактор FOXN1 (дифференцировка кератиноцитов и стержня волоса) |
Врождённая алопеция (Humannude) |
Стержни волос не могут выйти на поверхность кожи |
ВОЛОС
МОЗГОВОЕ ВЕЩЕСТВО
Мозговое вещество (medulla pili, только в длинных и щетинистых волосах) — внутренняя часть корня волоса, состоит из клеток полигональной формы, лежащих в виде монетных столбиков. Клетки содержат гранулы трихогиалина, пузырьки, пигмент. До уровня сальных желёз мозговое вещество состоит из частично ороговевших клеток.
КОРКОВОЕ ВЕЩЕСТВО
Корковое вещество (cortex pili) вблизи волосяной луковицы образовано не полностью ороговевшими клетками. Основная масса представлена плоскими роговыми чешуйками, содержащими твёрдый кератин и пигмент.
КУТИКУЛА ВОЛОСА
Кутикула волоса (cuticula pili) тесно прилегает к корковому веществу и состоит из слоя плоских клеток, ориентированных перпендикулярно его поверхности.
ВОЛОСЯНОЙ ФОЛЛИКУЛ
Волосяной фолликул (мешок, или мешочек) содержит корень волоса, состоит из внутреннего и наружного корневых влагалищ (рис. 16-8, 16-9).
ВНУТРЕННЕЕ КОРНЕВОЕ ВЛАГАЛИЩЕ
Внутреннее корневое влагалище в нижних отделах происходит из волосяной луковицы, сверху заканчивается на уровне протоков сальных желёз. В нижнем его отделе различают кутикулу, гранулосодержащий внутренний эпителиальный слой и бледный наружный эпителиальный слой. В среднем и верхнем отделах корня волоса эти слои сливаются в единый слой ороговевших клеток, содержащих мягкий кератин.
НАРУЖНОЕ КОРНЕВОЕ ВЛАГАЛИЩЕ
Наружное корневое влагалище является продолжением росткового слоя эпидермиса. Снаружи оно отделено от окружающей соединительной ткани волосяной сумки базальной (стекловидной) мембраной. Рост и регенерация волоса, а также физиологическая и репаративная регенерация эпидермиса кожи происходит за счёт стволовых клеток наружного корневого влагалища.
ВОЛОСЯНАЯ ЛУКОВИЦА
Волосяная луковица (bulbus pili) — утолщённое основание корня волоса (рис. 16-8). Здесь объединяются корневые влагалища, и происходит постоянное размножение клеток, из которых формируется волос. Поэтому эту область называют матрицей волоса. По мере дифференцировки клетки из волосяной луковицы переходят в мозговое и корковое вещество.
РОСТ ВОЛОС
Рост волоса происходит за счёт митотических делений эпителиальных клеток матрицы. Различают три основные стадии в росте волоса (рис. 16-10).
Анаген — анаболическая стадия роста фолликула. При этом стержень волоса удлиняется примерно на 0,4 мм в день. Фолликулы могут находиться на этой стадии год и более.
Катаген — катаболическая переходная стадия. Фолликул подвергается частичному разрушению и значительно уменьшается в размерах, так что нижняя (дистальная) часть фолликула представляет собой просто эпителиальный тяж.
Телоген — стадия покоящегося фолликула. При этом стержень волоса не растёт, но остаётся связанным с атрофированным фолликулом. Стержень волоса называется теперь «волос–клюшка» — по внешнему виду его дистального конца. На этой стадии волос выпадает. Телоген продолжается в течение нескольких месяцев, после чего волосяной фолликул снова вступает в стадию анагена и начинается новый цикл. Регенерация фолликула во время следующей стадии анагена происходит за счёт стволовых клеток, локализованных в сохраняемом в ходе цикла развития почковидном валике (torus gemmalis) фолликула. Потомки стволовых клеток формируют новую фолликулярную матрицу во время раннего анагена, стержень волоса и внутреннее корневое влагалище происходят из этих недифференцированных клеток матрицы. Сигнальные молекулы, важные для морфогенеза волосяного фолликула, участвуют и в регенерации волоса в постнатальном периоде, контролируя цикл роста волоса (табл. 16-2). Факторы, опосредующие пролиферацию стволовых клеток почковидного валика в начале анагена, поступают из находящегося рядом соединительнотканного сосочка.
Таблица 16-2. Факторы, регулирующие цикл развития волоса
Стадия |
Факторы |
Анаген |
STAT3 — фактор, необходимый для начала анагена Wnt, LEF1, BMP, Notch, FOXN1, HOXC13 — дифференцировка стержня волоса Shh — пролиферация эпителия Wnt — дифференцировка соединительнотканного сосочка (эпителиальный сигнал) FGF7 — рост эпителиальных структур (сигнал из соединительнотканного сосочка) |
Катаген |
FGF5, TGF1, p75NTR (низкоаффинный рецептор фактора роста нервов, белок р75), HR, VDR, RXR |
ПИГМЕНТАЦИЯ ВОЛОС
Пигментация волос зависит от присутствия меланина, который вырабатывается меланоцитами, расположенными среди клеток волосяного фолликула в области матрицы. Взаимоотношения между меланоцитами и кератиноцитами такие же, как и в эпидермисе. По мере дифференцировки и продвижения кератиноциты захватывают меланин, который определяет пигментацию мозгового и коркового вещества (эумеланин — пигмент чёрно-коричневого цвета и феомеланин — красно-жёлтый пигмент). В волосах пожилых людей количество меланина уменьшается, что связывают со снижением синтеза тирозиназы, т.е. неспособностью меланоцитов продуцировать меланин. На стадии анагена продуцирующие меланин активные меланоциты расположены в верхней части волосяной матрицы, непосредственно под прекортикальными кератиноцитами. В анагене меланин передаётся в корковое вещество волоса, в меньшей степени — в мозговое и очень редко — в кутикулу волоса. Активные меланоциты волосяной луковицы формируют функциональные единицы с соседними незрелыми прекортикальными кератиноцитами, которые получают гранулы с меланином и в конечном счёте формируют пигментированный стержень волоса. В базальном слое эпителия, прилежащем к сосочку, соотношение меланоцитов к кератиноцитам составляет 1:1.
Функционирующие меланоциты волосяной луковицы отличаются от меланоцитов эпидермиса по ряду параметров. Это более крупные клетки с более протяжёнными отростками, комплекс Гольджи и гранулярная эндоплазматическая сеть выражены значительнее, размеры меланосом в 2–4 раза больше. Активность меланоцитов волосяной луковицы проявляется циклически в соответствии со стадиями развития волоса, тогда как меланогенез в меланоцитах эпидермиса происходит непрерывно. Дифференцирующиеся меланоциты раннего анагена образуются из незрелых клеток (меланобластов), локализованных в верхней части наружного корневого влагалища. Дифференцированные меланоциты фолликула способны делиться (на стадии анагена II и III). В эпидермисе меланин деградирует почти полностью в поверхностных слоях; тогда как гранулы эумеланина, поступающие в эпителиоциты волоса, разрушаются минимально. Таким образом, у лиц, волосы которых накапливают гранулы эумеланина, могут быть очень светлая кожа, голубые глаза и тёмные (чёрные) волосы.
АНДРОГЕННАЯ АЛОПЕЦИЯ И ГИРСУТИЗМ
Гирсутизм у женщин и андрогенная алопеция у мужчин обусловлены влияниями андрогенов на эпителиальные клетки волосяных фолликулов.
При андрогенной алопеции (облысении по мужскому типу) волосяные фолликулы сохраняются. Однако, происходит постепенное редуцирование фолликулов длинных волос, фолликулы начинают формировать пушковые волосы (vallus). Фолликулы, дающие начало пушковым волосам, вступают в телоген и остаются в этой стадии в течение всё более продолжительного времени. Механизм, контролирующий подобные изменения, связан с влияниями дигидротестостерона. Гипертрофированные сальные железы, сопровождающие такие фолликулы, проявляют высокую активность 3-гидроксистероиддегидрогеназы (с образованием андростендиона) и повышенную способность связывать андрогены. Усиленная стимуляция зоны роста волосяного фолликула андрогенами приводит к его гибели.
У мужчин при андрогенной алопеции, проявляющейся в прогрессирующем выпадении волос, волосы остаются вокруг ушей и на затылке. Андрогенная алопеция возможна и у женщин, при этом потеря волос наблюдается по всей поверхности головы и проявляется истончением волос и уменьшением их количества.
У лиц с недостаточностью 5-редуктазы, катализирущей образование дигидротестостерона, или стерилизованных до пубертата облысения не происходит.
Гирсутизм возникает у женщин довольно часто и проявляется ростом волос по мужскому типу. Это происходит в результате стимуляции андрогенами пушковых волос, превращающихся в длинные пигментированные волосы. Большинство фолликулов пушковых волос относительно нечувствительны к андрогенам, поэтому для развития гирсутизма необходима длительная стимуляция высокими концентрациями андрогенов. Такое возможно, например, при избыточном образовании андрогенов в яичниках (например, при синдроме поликистозных яичников), надпочечниках, внегонадных опухолях.
НЕЭПИТЕЛИАЛЬНЫЕ ЧАСТИ ВОЛОСА
ОЛОСЯНОЙ СОСОЧЕК
Волосяной сосочек (papilla pili) представлен соединительной тканью, вдающейся снизу в волосяную луковицу, содержит кровеносные капилляры.
ВОЛОСЯНАЯ СУМКА
Волосяная сумка — плотная соединительная ткань, окружающая волосяной фолликул.
ВОЛОСЯНАЯ ВОРОНКА
Волосяная воронка — углубление в эпидермисе в области перехода корня в стержень волоса.
МЫШЦА, ПОДНИМАЮЩАЯ ВОЛОС
Мышца, поднимающая волос (m. arrector pili), наиболее развита в длинных волосах, за исключением волос бороды и подмышечных впадин. Мышца построена из ГМК и проходит в косом направлении вблизи секреторных отделов сальных желёз (рис. 16-8). Одним концом мышца вплетается в волосяную сумку ниже середины фолликула, другим — в сосочковый слой кожи вблизи волосяной воронки. При её сокращении меняется угол между продольной осью корня и поверхностью кожи. Стержень волоса при этом слегка приподнимается над кожей. Кроме того, сокращение мышцы способствует выведению секрета из сальной железы в волосяную воронку. Мышца, поднимающая волос, иннервируется симпатическими волокнами.
ЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ ИННЕРВАЦИЯ ВОЛОСА
Волос человека иннервируется 5–9 отдельными нервными волокнами. Они подходят к волосяному фолликулу в области, расположенной ниже устья сальной железы, далее меняют направление и залегают вокруг волосяного фолликула (рис. 16-11). От циркулярно идущих ответвляются волокна, проходящие параллельно стержню волоса в составе волосяной сумки тотчас выше расширения волосяной луковицы, образуя терминальный комплекс — т.н. палисадный (частокольный) аппарат (рис. 16-12).
ПАЛИСАДНЫЙ АППАРАТ
Терминали (ланцетовидные нервные окончания) контактируют со стекловидной мембраной и имеют форму уплощённого цилиндра, расположенного между двумя шванновскими клетками или их аналогами.
КОМПЛЕКС ВОЛОС–ВЕРЕТЕНОВИДНОЕ ТЕЛЬЦЕ
Комплекс волос–веретеновидное тельце представлен большим количеством афферентных волокон, ветвящихся по кольцу вокруг волосяного фолликула ниже устья выводного протока сальной железы. Среди их терминалей имеются пучки коллагеновых волокон и соединительнотканные клетки — аналоги клеток периневрия, не имеющие собственной базальной мембраны и образующие подобие капсулы комплекса.
ОСЯЗАТЕЛЬНЫЕ ЭПИТЕЛИОЦИТЫ
Компактные лентовидные скопления осязательных эпителиоцитов проходят по окружности в эпителии волосяного фолликула вблизи волосяной воронки.
Ногти
На 3-м месяце внутриутробного развития начинается дифференцировка ногтей. Сначала эпителий дорсальной поверхности терминальных фаланг утолщается. Позднее из эпителия проксимальной части этого утолщения формируется ноготь, который к концу внутриутробного развития достигает кончика пальца.
Ноготь — роговая пластинка, лежащая на эпителии концевых фаланг пальцев рук и ног. Этот эпителий вместе с подлежащей соединительной тканью образует ногтевое ложе (рис. 16-13).
Ногтевая пластинка представлена плотно упакованными роговыми чешуйками, содержащими твёрдый кератин.
Подногтевая пластинка (hyponychium) — роговой слой эпителия под свободным краем ногтя, который выступает за пределы ногтевого ложа. Ногтевое ложе у основания ограничено проксимальным ногтевым валиком, а с боков — боковыми ногтевыми валиками (рис. 16-13).
Надногтевая пластинка (eponychium). Основание ногтевой пластинки покрыто роговым слоем, “сползающим” с эпидермиса проксимального ногтевого валика и называемым надногтевой пластинкой. Здесь из-под проксимального ногтевого валика выступает небольшой светлый участок корня, имеющий форму полулуния — луночка ногтя (lunula).
Корень ногтя представлен задней частью ногтевой пластинки и расположен между эпителием задней части ногтевого ложа и эпителием проксимального ногтевого валика.
Ногтевая матрица. Эпителий задней части ногтевого ложа имеет наибольшее значение для роста ногтя и называется ногтевой матрицей.