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

Когда становится холодно, мышцы, прикрепляющиеся к волосяным луковицам, сокращаются и поднимают волосы, чтобы удержать тонкий слой теплого воздуха у поверхности кожи и создать временное укрытие.

Последний вид желез в дерме – это сальная железа, источник жира для кожи. Этот крохотный мешочек присоединен к волосяной луковице и выделяет маслянистую субстанцию, которая распределяется по волосу и по коже, смазывая их и помогая эпидермису оставаться водонепроницаемым. Кислоты в секрете сальных желез также помогают сохранять на поверхности кожи слабокислую среду (от pH4.5 до pH6), что отпугивает потенциально опасных бактерий, а те из них, кто адаптировался к кислой среде, не смогут выжить, если просочатся сквозь кожу и попадут в щелочную среду крови. В то время как нервы стимулируют потовые железы, на сальные железы больше всего влияют половые гормоны. Это может быть проблемой в подростковом возрасте, когда возросший уровень тестостерона запускает избыточную выработку кожного сала, что ведет к появлению акне.

У дермы в арсенале множество инструментов, и мы продолжаем обнаруживать новые. В 2017 году исследователи из Кембриджского университета и Каролинского института в Швеции выяснили, что кожа мышей и, возможно, человеческая тоже, помогает контролировать кровяное давление. Кожа содержит белки под названием «факторы, индуцируемые гипоксией» (HIFs), которые влияют на сокращение и расширение – и, соответственно, на сопротивляемость – кровеносных сосудов дермы. Если коже не хватает кислорода, эти белки вызывают срочный десятиминутный подъем кровяного давления и частоты сердечных сокращений, за которым следует падение и возвращение в норму в течение сорока восьми часов [30] Cowburn, A. S., Macias, D., Summers, C., Chilvers, E. R. and Johnson, R. S., ‘Cardiovascular adaptation to hypoxia and the role of peripheral resistance’, eLife, 6, 2017 . Девять из десяти случаев высокого кровяного давления у людей случаются по неизвестным причинам [31] Carretero, O.A. and Oparil, S., ‘Essential hypertension: part I: definition and etiology’, Circulation, 101(3), 2000, pp. 329–335 , но иногда ответ может быть в коже.

Из всего разнообразия рабочих клеток, населяющих «город» дермы, самые впечатляющие, пожалуй, иммунные клетки. Кожа на постоянной основе подвергается бомбардировке бесчисленными микроорганизмами, поэтому неудивительно, что она имеет грозное вооружение из разных видов специализированных иммунных клеток. Хотя большинство иммунных клеток кожи располагается в дерме или в ней же собирается на битву, они полагаются на стражей, которые обитают в верхнем слое эпидермиса и предупреждают о приближении чужаков. Эти стражи носят имя клеток Лангерганса [32] Подтип дендритных клеток, содержащийся в эпителиальных тканях и названный в честь Пауля Лангерганса, открывшего их в 1868 г. : их открыл в 1868 году немецкий биолог Пауль Лангерганс в нежном возрасте двадцати одного года. Когда потенциально опасные бактерии начинают просачиваться сквозь эпидермис, клетки Лангерганса обнаруживают вторжение [33] Langerhans P. ‘Über die Nerven der menschlichen Haut’, Archiv für pathologische Anatomie und Physiologie und für klinische Medicin, 44(2–3), 1868, pp. 325–37 . Затем они поглощают маленькие молекулы бактерий и расщепляют их на еще более мелкие части. Эти крохотные фрагменты называются эпитопы [34] Часть макромолекулы антигена, которая распознается иммунной системой. и у каждого вида бактерий они уникальны. Затем клетки Лангерганса помещают эти бактериальные эпитопы на свою поверхность, как штрих-коды.

Дальше происходит нечто невероятное. Клетки Лангерганса, удерживая захваченный бактериальный штрих-код, отправляются в дальнее путешествие от кожи к лимфоузлам. С помощью серии невероятно сложных взаимодействий, многие из которых мы еще не поняли, клетки Лангерганса показывают Т-клеткам «сводку с фронта» – где именно на коже происходит битва и с каким именно врагом. Т-клетки передают сигнал другим клеткам и организуют общий иммунный ответ любому вторжению [35] Pasparakis, M., Haase, I. and Nestle, F. O., ‘Mechanisms regulating skin immunity and inflammation’, Nature Reviews Immunology, 14(5), 2014, pp. 289–301 .

Еще более примечательное свойство этого ответа – то, что многие Т-клетки, например, B-клетки, производящие антитела, «запоминают» виды бактерий и, если в будущем этот вид бактерий снова прорвет оборону кожи, с ним можно будет справиться быстрее.

ИМУННЫЕ КЛЕТКИ

Еще один пример такого сложного, скоординированного точечного удара иммунной системы – это зудящая, болезненная сыпь, которую вызывает ядовитый плющ. Когда лист ядовитого плюща контактирует с кожей, он оставляет на ней крохотные молекулы масла под названием урушиол [36] Органический маслянистый токсин, обнаруженный в растениях семейства Сумаховые (манго, фисташковые). Вызывает аллергическую кожную реакцию при контакте, известную как «урушиоловый контактный дерматит». , которые начинают просачиваться сквозь эпидермис глубже в дерму. Некоторые молекулы связываются с белками, находящимися на поверхности клеток кожи. Так сложилось, что у большинства людей иммунная система распознает эти специфические соединения белков и масла как опасные чужеродные микробы. Клетки Лангерганса проводят ту же операцию, что и с забором бактериальных белков, захватывая молекулы соединения белка и масла, переносят его к лимфоузлам в глубине организма и представляют Т-клеткам. Когда кожа впервые контактирует с ядовитым плющом, аллергическая реакция не проявляется, но организм уже взбудоражен и готов к действию. При следующем контакте этого участка кожи с растением Т-клетки организма организуют полномасштабную атаку, ошибочно считая, что произошло бактериальное вторжение. Поднятые по тревоге Т-клетки разрушают и клетки Лангерганса, содержащие молекулы урушиола, и окружающие их здоровые клетки кожи, запуская воспаление, которое вызывает такие же симптомы, как реакция кожи на инфекцию – зуд, раздражение и волдыри.

Иммунная система кожи содержит много других видов оружия, каждый из которых реагирует на определенную ситуацию, чтобы уберечь нас от опасности. Наша дерма полна шарообразных, покрытых пятнам клеток, которые называются тучные клетки. Они – противопехотные мины нашей кожи, под завязку набитые мощными молекулами, самый заметный из которых – гистамин. Он вызывает симптомы воспаления и аллергии. Если хотите поэкспериментировать, поцарапайте кожу на кисти ногтем или острым предметом, например, карандашом. Произойдут три вещи. Сначала в течение нескольких секунд появится красная линия. Ее появление вызвано тем, что тучные клетки выпускают в окружающую их среду содержимое, и гистамин расширяет маленькие кровеносные сосуды дермы, чтобы увеличить приток крови к поврежденной области. Затем, через минуту или две, покраснение распространится шире, вокруг границ царапины. Это называется аксонный рефлекс, при котором гистамин активирует нервные окончания, в свою очередь отправляющие сигналы к спинному мозгу и обратно к коже. Эти сигналы велят еще большему количеству сосудов в коже вокруг повреждения немедленно расшириться. Наконец, вокруг изначальной красной линии появляется припухлость. Это происходит из-за того, что расширение кровеносных сосудов повышает их проницаемость и плазма крови (жидкость, в которой плавают клетки крови) вытекает из сосудов в окружающие ткани. Это вызывает отек, который практически всегда сопровождается воспалением. Воспаление как ответ на повреждение играет очень важную роль в борьбе против ран и заражения – делая доступными все пути к пораженному участку, кожа позволяет иммунной системе быстрее определить, чем именно вызвано повреждение.