Монти Лиман - Сафари по коже. Удивительная жизнь органа, который у всех на виду

ТЕТРАГЕКАЭДРОН

Они обнаружили, что когда кератиноциты попадают в зернистый слой эпидермиса перед финальным подъемом к поверхности, они принимают уникальную четырнадцатигранную форму. Так что хотя клетки кожи постоянно движутся, прежде чем отшелушиться, контакт между поверхностями клеток настолько тесный, что вода сквозь них не просачивается. Получается, что наша кожа – это идеальная пена. Подобно замысловатым геометрическим плиткам, которые использовались в средневековой мусульманской архитектуре, наша кожа сочетает функциональность и форму, чтобы создать прекрасный барьер.

Если нашу наружную стенку постоянно бить и тереть, эпидермис отвечает, ускоряя образование клеток, и каждый, чья кожа страдала от постоянных потертостей, имел дело с мозолями (от строителей до гребцов). У меня есть друг, который дома постоянно бренчит на гитаре, а на природе забирается на головокружительные скалы. Постоянное воздействие этих двух занятий заставило кератоциты его эпидермиса вырабатываться в намного больших количествах, чем обычно, создав на его пальцах толстые мозоли.

Формирование мозолей – гиперкератоз – это нормальная защитная реакция кожи, если ей нужно укрепить стену. Но нежелательная избыточная выработка кератоцитов может привести к многочисленным кожным проблемам. Примерно один из трех человек сталкивался с «гусиной кожей», или фолликулярным кератозом, при котором маленькие пупырышки телесного цвета появляются по большей части на предплечьях, бедрах, спине и ягодицах. Выглядят они как постоянные не исчезающие мурашки, а ощущаются как грубая наждачная бумага. Это наследственное заболевание вызвано избытком кератиноцитов, покрывающих и блокирующих волосяные луковицы, заставляя волосы расти внутри запечатанных «могил».

Фолликулярный кератоз безвреден и обычно не влияет на качество жизни, но не все виды гиперкератоза так безобидны. В 1731 году человек по имени Эдвард Ламберт был представлен Лондонскому Королевскому обществу. Его кожа (кроме лица, кистей рук и ступней) была покрыта черными хрупкими шипами, вызванными сильным гиперкератозом. «Человек-дикобраз», как его назвали, похоже, был первым в своем роде. Ламберт смог получить работу только в бродячем цирке, путешествующем по Британии и Европе, и в Германии он получил такой же нелестный титул Krustenmann – буквально «Хрустящий человек». Его имя сохранилось в современном названии этого крайне редкого заболевания – ichthyosis hystrix, иглистый ихтиоз. Hystrix – древнегреческое название дикобраза.

Помимо редких генетических заболеваний, сбои барьерной функции эпидермиса также проявляются в более распространенных болезнях. В Европе и США каждый пятый ребенок и каждый десятый взрослый сталкиваются с атопическим дерматитом (клиническое название экземы) [15] Hanifin, J. M., Reed, M. L. and Eczema Prevalance and Impact Working Group, ‘A population-based survey of eczema prevalence in the United States’, Dermatitis, 18(2), 2007, pp. 82–91 . Экзема, которая может как проявиться в виде раздражающей сухости и зуда, так и стать болезнью, разрушающей жизнь, долго считалась чисто «внутренним» заболеванием, внутренним нарушением баланса в организме, проявляющимся в повреждении кожи [16] Maintz, L. and Novak, N., ‘Getting more and more complex: the pathophysiology of atopic eczema’, European Journal of Dermatology, 17(4), pp. 267–83, 2007 . Тем не менее, в 2006 году исследование, проведенное командой Университета Данди, обнаружило, что мутации гена, несущего код белка филаггрина [17] Структурный белок кожи, который специфически взаимодействует с промежуточными филаментами – кератинами. , тесно связаны с экземой [18] Palmer, C. N., Irvine, A. D., Terron-Kwiatkowski, A., Zhao, Y., Liao, H., Lee, S. P., Goudie, D. R., Sandilands, A., Campbell, L. E., Smith, F. J. and O’Regan, G. M., ‘Common loss-of-function variants of the epidermal barrier protein filaggrin are a major predisposing factor for atopic dermatitis’, Nature Genetics, 38(4), 2006 . Филаггрин жизненно важен для целостности барьерного рогового слоя кожи. Он скрепляет мертвые, накладывающиеся друг на друга кератиноциты и естественным образом увлажняет этот слой эпидермиса. Потеря этого белка вызывает трещины, которые ослабляют стенку, позволяя аллергенам и микробам из внешней среды проникнуть в кожу, и вызывают потерю воды. Эта «внешняя» модель предполагает, что экзема (или как минимум многие ее случаи) вызвана скорее структурными нарушениями в защитном барьере кожи, чем внутренними сбоями иммунной системы. Она также может объяснить, почему люди с экземой сталкиваются с сезонными изменениями кожи. Исследование, опубликованное в Британском журнале дерматологии в 2018 году, обнаружило, что зимой – по крайней мере, в северных широтах – выработка филаггрина сокращается и клетки рогового слоя съеживаются под воздействием холода, уменьшая эффективность защиты [19] Engebretsen, K. A., Kezic, S., Riethmüller, C., Franz, J., Jakasa, I., Hedengran, A., Linneberg, A., Johansen, J. D. and Thyssen, J. P., ‘Changes in filaggrin degradation products and corneocyte surface texture by season’, British Journal of Dermatology, 178(5), 2018, pp. 1143–50 . Это помогает объяснить, почему экзема обостряется зимой, и исследователи советуют тем, кто в группе риска, использовать в этот период дополнительные смягчающие средства. Около половины людей с тяжелой экземой являются носителями мутантного гена филаггрина, и, хотя это не единственная причина этого комплексного заболевания – в числе других причин находятся внешняя среда и иммунная система – мы знаем, что главным фактором служит дисфункция защитного барьера.

Если мы едим поздно вечером, часы нашей кожи решают, что наступило время обеда, и отключают активности генов, отвечающих за защиту от утреннего УФ-излучения. Из-за этого на следующий день наша защита от солнца ослаблена.

Хотя эпидермис – это самая доступная часть самого заметного органа, мы все еще открываем его секреты. В последние годы стало очевидно, что эпидермис более динамичен, чем когда-либо считалось. Новые свидетельства предполагают, что клетки кожи содержат сложные внутренние часы, которые подчиняются двадцатичетырехчасовому ритму «главных часов», тикающих в области мозга, которая называется гипоталамус [20] Janich, P., Toufighi, K., Solanas, G., Luis, N. M., Minkwitz, S., Serrano, L., Lehner, B. and Benitah, S. A., ‘Human epidermal stem cell function is regulated by circadian oscillations’, Cell Stem Cell, 13(6), 2013, pp. 745–53 . Ночью кератиноциты активно растут, подготавливая и защищая наружный барьер от воздействия солнечного света и повреждений, которые появятся днем. В течение дня эти клетки выборочно включают гены, связанные с защитой от ультрафиолетового (УФ) солнечного излучения. Исследование 2017 года шагнуло дальше и обнаружило достаточно примечательный факт – ночное обжорство может на самом деле привести к солнечным ожогам [21] Wang, H., van Spyk, E., Liu, Q., Geyfman, M., Salmans, M. L., Kumar, V., Ihler, A., Li, N., Takahashi, J. S. and Andersen, B., ‘Time-restricted feeding shifts the skin circadian clock and alters UVB-induced DNA damage’, Cell Reports, 20(5), 2017, pp. 1061–72 . Если мы едим поздно вечером, часы нашей кожи решают, что наступило время обеда и соответственно отключают активности генов, отвечающих за защиту от утреннего УФ-излучения, и из-за этого мы на следующий день остаемся с ослабленной защитой. Так что в то время как все больше исследований показывают, что недостаток сна губителен для общего физического и душевного здоровья, теперь видно и то, что коже дополнительный сон тоже выгоден. Хотя эпидермис создан для контакта с окружающим миром, но все больше ясно, что он смотрит и на внутренние факторы, даже на то, в какое время мы едим.