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

Во время одной особенно скучной лекции в медицинском университете один из моих друзей предложил мне поучаствовать в необычной игре. Мы могли писать на его коже, всего лишь слабо нажимая на нее кончиком карандаша. Обычно это заканчивалось игрой в крестики-нолики. Опухшие следы от нашей писанины могли исчезать больше чем за час, потому что у него был дермографизм (в буквальном переводе с греческого – «кожепись»), вызванный избытком гистамина, выделяемого тучными клетками. Такая избыточная реакция встречается у 5 процентов населения по всему миру, но ее причина на данный момент не ясна [37] Mlynek, A., Vieira dos Santos, R., Ardelean, E., Weller, K., Magerl, M., Church, M. K. and Maurer, M., ‘A novel, simple, validated and reproducible instrument for assessing provocation threshold levels in patients with symptomatic dermographism’, Clinical and Experimental Dermatology, 38(4), 2013, pp. 60–66 .

Наша иммунная система – это одна из самых быстро развивающихся областей науки, и кожа – это потрясающая лаборатория. Постоянно открываются новые виды взаимодействия и даже новые виды клеток. В лаборатории кожной иммунологии Оксфордского университета мне довелось изучать роль иммунных клеток кожи под названием «врожденные лимфоидные клетки». Эти клетки были неизвестны до 2010-х годов [38] Salimi, M., Barlow, J. L., Saunders, S. P., Xue, L., Gutowska-Owsiak, D., Wang, X., Huang, L. C., Johnson, D., Scanlon, S. T., McKenzie, A. N. and Fallon, P. G., and Ogg, G., ‘A role for IL– 25 and IL– 33–driven type-2 innate lymphoid cells in atopic dermatitis’, Journal of Experimental Medicine, 210(13), 2013, pp. 2939–50 . В последние годы манипуляции иммунитетом с использованием биологии – виды терапии, задействующие определенные иммунные клетки – поставили дерматологию с ног на голову. Например, чешуйчатые образования при псориазе – это результат избыточного роста эпидермиса, вызванного сбоем иммунной системы. Для кого-то эти участки кожи – просто зудящая неприятность, но в серьезных случаях они могут сильно влиять на качество жизни. Новые биологические виды лечения привели к уменьшению проявлений болезни у 75 % пациентов. С развитием новых лекарств и подбором лечения соответственно генетическому коду это число становится еще выше и очень похоже, что сильный псориаз вскоре останется в прошлом.

Наши эпидермис и дерма очень разные, но при этом тесно связаны. Оба с помощью толстых, похожих на шурупы молекул белка привязаны к тонкой «базальной мембране», которая их разделяет. Слои пересекаются с помощью неровной поверхности, и дерма прорастает в эпидермис с помощью рядов выступов. Эти выступы ярче всего выражены на кончиках пальцев рук и ног, где они образуют спирали нашей индивидуальности – отпечатки пальцев. Посмотрите на подушечку своего большого пальца, приглядитесь к хребтам и долинам, которые составляют ее ландшафт. Если вы не принадлежите к одной из четырех семей с адерматоглифией (генетическое отсутствие отпечатков пальцев), то вы увидите один или несколько из трех основных узоров: завиток – круглая спиральная форма, петля, которая начинается с одной стороны пальца, закручивается и возвращается на эту же сторону, и дуга, которая поднимается с одной стороны, изгибается вверх и заканчивается на другой стороне.

Отпечатки пальцев формируются в утробе и создаются с участием как генов, так и случайных факторов. Взгляд на отпечатки пальцев близких родственников указывает на генетическую составляющую – общий рисунок будет похож на ваш. Но даже если узор в общих чертах может казаться одинаковым, его мелкие части настолько уникальны, что различаются даже у идентичных близнецов. Но есть ли у отпечатков смысл? Устоявшееся мнение, что они позволяют крепче держаться за предметы, было оспорено исследованиями, которые показали, что выступы на самом деле уменьшают трение между пальцами и другими поверхностями [39] Warman, P. H. and Ennos, A. R., ‘Fingerprints are unlikely to increase the friction of primate fingerpads’, Journal of Experimental Biology, 212(13), 2009, pp. 2016–22 .

ОТПЕЧАТКИ ПАЛЬЦЕВ

Другое предположение заключается в том, что они увеличивают тактильную чувствительность кожи. Также в этих областях сложнее натереть мозоли, поэтому они могут играть роль в снижении трения. Но в настоящее время функция отличительного знака нашей кожи все еще остается такой же загадочной, как и его индивидуальность. Но что мы точно знаем, так это то, что независимо от того, как растут наши пальцы, отпечатки остаются неизменными от рождения до смерти.

Фундаментальное значение буквально неразрывной связи между эпидермисом и дермой наиболее заметно на примере тех, кому этой связи не хватает. Представьте, что каждый раз, как вы почешетесь или зацепитесь ногой за ножку стола, у вас будет слезать кожа. Мозоль размером с монетку на ступне может причинять ужасную боль, но что, если 80 % вашей кожи – одна сплошная рана?

Хассан, семилетний сирийский иммигрант, живущий в Германии, родился с генетическим заболеванием – буллезным эпидермолизом, при котором белок, связывающий дерму и эпидермис, отсутствует. Усилие, нужное, чтобы повернуть ручку двери, может содрать эпидермис с его руки, вызвать сильную боль и разрушить барьер кожи, выпуская наружу воду и впуская микробов внутрь. Участки здоровой кожи у Хассана остались только на лице, левом бедре и в нескольких местах на туловище. В таком состоянии он бы долго не прожил. Почти половина детей с этим диагнозом не доживает до совершеннолетия.

Врачи Хассана в университетской детской больнице в Бохуме, Германия, пытались использовать общепринятое лечение с помощью пересадки кожи отца мальчика, но его тело отторгло чужую ткань. В 2015 году врачи решили обратиться за помощью к доктору Микеле де Люка и его команде из Университета Модены и Реджо-Эмилии, Италия. Группа разрабатывала несколько интересных способов выращивания здоровой кожи в лабораторных условиях, но они еще не испытывались на людях – что уж говорить о мальчике, у которого здоровой была только пятая часть кожи. Тем не менее, у Хассана взяли клетки оставшегося здорового эпидермиса и поместили в лабораторную чашку. Буллезный эпидермолиз вызван мутацией гена LAMB3, который отвечает за формирование мембраны между дермой и эпидермисом. Поэтому итальянские ученые заразили эти клетки вирусом, содержащим здоровую версию гена, то есть генетически модифицировали их. Затем команда вырастила в лаборатории девять квадратных футов (около 0,85 кв. метра) этой обновленной кожи и с помощью двух операций укрыла открытую израненную кожу мальчика новым покровом. Весь процесс занял приблизительно восемь месяцев.

Тело Хассана не отторгло новую кожу, и впервые в жизни у него появился защитный внешний барьер. Но это было не самое примечательное открытие. Когда спустя два года после экспериментальной операции исследование было опубликовано, кожа Хассана все еще была здоровой [40] Hirsch, T., Rothoeft, T., Teig, N., Bauer, J. W., Pellegrini, G., De Rosa, L., Scaglione, D., Reichelt, J., Klausegger, A., Kneisz, D. and Romano, O., ‘Regeneration of the entire human epidermis using transgenic stem cells’, Nature, 551(7680), 2017, pp. 327–332 . Стволовые клетки, появившиеся в новой коже, сформировали совершенно новый базальный слой, постоянно производящий свежие, здоровые клетки кожи. В случае Хассана наш забытый орган послужил лабораторией сразу для двух важных полей революционной медицины – для терапии стволовыми клетками и генной терапии.