Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Дермальные фибробласты - это клетки в слое дермы кожи, которые отвечают за образование соединительной ткани и позволяют коже восстанавливаться после травм. [1] Используя органеллы (особенно грубую эндоплазматическую сеть ), дермальные фибробласты создают и поддерживают соединительную ткань, которая объединяет отдельные слои клеток. [2] Кроме того, эти дермальные фибробласты продуцируют белковые молекулы, включая ламинин и фибронектин, которые составляют внеклеточный матрикс . Создавая внеклеточный матрикс между дермой и эпидермисом, фибробласты позволяют эпителиальнойклетки эпидермиса для прикрепления матрицы, тем самым позволяя клеткам эпидермиса эффективно соединяться вместе, образуя верхний слой кожи.

Клеточные предшественники и аналоги [ править ]

Дермальные фибробласты происходят из мезенхимальных стволовых клеток в организме. [3] Как и фибробласты роговицы, пролиферация дермальных фибробластов может быть стимулирована присутствием фактора роста фибробластов (FGF). [3] Фибробласты не кажутся полностью дифференцированными или специализированными. Изучив маркеры CD клеток фибробластов, исследователи из BioMed Central обнаружили, что в этих клетках отсутствуют «отличительные маркеры», подтверждающие возможность дальнейшей дифференцировки этих клеток. [3]

Одним из примеров дальнейшей дифференцировки дермальных фибробластов является то, что при повреждении дермальные фибробласты могут давать миофибробласты , фибробластные клетки с характеристиками гладких мышц. Клетки дермы дифференцируются в миофибробласты, изменяя экспрессию гена актина (который подавляется в фибробластах дермы). [4] Когда дермальные фибробласты экспрессируют актин, клетки могут медленно сокращаться. Это сокращение играет важную роль в заживлении ран и фиброзе . Притягивая ткани к закрытым дифференцированным миофибробластам, герметизирует кожу после травмы (тем самым предотвращая инфекцию, но вызывая образование рубцов. [4]Миофибробласты также могут происходить из нефибробластных источников. Основываясь на доказательствах экспрессии α-SMA в результате повреждений легких, миофибробласты могут «возникать de novo» непосредственно из мезенхимальных стволовых клеток. [5]

Функции и характеристики клеток [ править ]

В отличие от клеток других типов фибробластов, фибробласты дермы гораздо реже превращаются в клетки других типов. [4] Например, когда дермальный фибробласт и фибробласты роговицы помещаются в одинаковые концентрации фактора роста фибробластов, дермальный фибробласт не будет дифференцироваться или измениться. Как отмечают д-р Дж. Льюис и д-р А. Джонсон, авторы книги « Микробиология клетки» , «фибробласты кожи разные» и ведут себя иначе, чем другие клетки фибробластов на идентичные химические стимулы. [4]

Более того, дермальные фибробласты с меньшей вероятностью будут реплицироваться в средах in vivo и in vitro, чем другие типы фибробластов. Дермальные фибробласты требуют гораздо более высоких концентраций фактора роста фибробластов (FGF) для репликации клеток. [4]

Дермальные фибробласты ответственны за создание ECM, который организует многослойные плоские эпителиальные клетки эпидермиса в единую ткань. Кроме того, дермальные фибробласты образуют длинные волокнистые связки соединительной ткани, которые прикрепляют кожу к фасции тела. Следовательно, без дермальных фибробластов самый большой и тяжелый орган не будет плотно прилегать к телу.


Клинические применения [ править ]

Поскольку дермальные фибробласты играют решающую роль в заживлении ран, исследователи пытаются создать зрелые дермальные фибробласты для лечения ожогов второй и третьей степени. [6] Когда тело получает ожог третьей степени, кожный слой кожи полностью разрушается под воздействием тепла (и все клетки фибробластов в ране погибают. Без фибробластов рана не может регенерировать внеклеточный матрикс, а клетки эпидермиса не могут пролиферировать. сайт раны. [6] Таким образом, без дермальных фибробластов кожи не может должным образом оправиться от травмы. Тем не менее, путем дифференциации мезенхимальных стволовых клетокиз других областей тела и путем инъекции их в место раны ученые могут восстанавливать дермальные фибробласты в обожженные участки тела. Восстанавливая фибробласты в обожженных областях, организм может восстановить ECM в месте раны и восстановиться после травмы. [7] Как уже отмечалось, «Поврежденная дерма также восстанавливается за счет привлечения и пролиферации фибробластов, продуцирующих внеклеточный матрикс и факторы, способствующие росту кератиноцитов». [7]

Точно так же FGF вводится в фибриновые герметики для улучшения долговременного восстановления и герметизации тканей. [6] Экспериментально показано, что FGF-1 стимулирует развитие собственной адгезивной ткани тела и эффективно закрывает рану (тем самым блокируя инфекцию и уменьшая образование рубцов). [6] Использование FGF, стимулирующего активность фибробластов, является более эффективным средством герметизации тканей, чем существующие тканевые герметики, из-за прочной природы коллагена, который составляет соединительную ткань. В исследовании, проведенном учеными из Университета Алабамы, изучались адгезионные свойства фибриновых тканевых адгезивов. Испытания показали, что фибриновые адгезивы даже при предполагаемой медицинской концентрации (29 мг / мл в месте раны) имели прочность на сдвиг всего 17,6 кПа.[8] Кроме того, другое исследование, проведенное в Калифорнийском университете, показало, что модуль (напряжение / деформация) фибриновых адгезивов в среднем составлял 53,56 кПа. [9] Чтобы скрепить ткани вместе, человеческое тело использует коллаген и эластин для достижения превосходной прочности на сдвиг. Коллаген типа I, который включает нити коллагена, связанные в прочные фибриллы, имеет уникальную трехспиральную структуру, которая увеличивает структурную целостность белков. Фактически, исследование, проведенное кафедрой медицины Университетского колледжа Лондона, экспериментально определило, что чистый коллаген I типа имеет модуль упругости от 5 до 11,5 ГПа. [10]Следовательно, чистый коллаген I типа имеет почти в миллион раз большую структурную целостность, чем фибрин. Следовательно, коллаген гораздо труднее деформировать, чем фибрин, а волокна коллагена создают гораздо более сильные связи между тканями, чем нити фибринового полимера.

Стволовые клетки [ править ]

Создавая адгезивные белки, такие как фибронектин, фибробласты используются в исследовательских лабораториях, чтобы помочь культивировать клетки, которые обычно демонстрируют низкую выживаемость in vitro. Например, фибробласты используются для увеличения выживаемости стволовых клеток человека, которые легко подвергаются апоптозу . Как отметили исследователи из Гарвардского института стволовых клеток, кожные клетки «кератиноциты [стволовые клетки] человека могут размножаться in vitro при культивировании на питающих фибробластах клетках». [7]

Помимо улучшения культуры и пролиферации стволовых клеток, фибробласты кожи также могут стать стволовыми клетками. Хотя дермальные клетки демонстрируют меньшую пластичность, чем другие типы клеток фибробластов, исследователи все же могут превратить эти клетки в индуцированные плюрипотентные клетки (IPC). [7]

Как отметили исследователи из Гарвардского института стволовых клеток, исследователи получили фибробласты у мышей с серповидно-клеточной анемией и, используя вирус, «перепрограммировали эти клетки в плюрипотентные [стволовые клетки], исправили генетический дефицит путем гомологичной рекомбинации и перенаправили эти плюрипотентные клетки. клетки к кроветворным линиям и трансплантировали эти сконструированные клетки смертельно облученным мышам ». [7] Животные, которые получали лечение стволовыми клетками фибробластов, демонстрировали повышенный уровень активности, что указывает на выздоровление от заболевания. [7]

См. Также [ править ]

  • Фибробласты
  • Кератоцит роговицы
  • Стволовые клетки
  • Индуцированная плюрипотентная стволовая клетка
  • Кластер дифференциации
  • внеклеточный матрикс
  • дерма
  • гиподерма

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Рана и исцеление» . Наука о коже . L'Oreal. Архивировано из оригинала на 2012-04-25 . Проверено 2 октября 2011 .
  2. ^ Дарлинг, Дэвид (10 сентября 2011 г.). «Гиподерма» . Энциклопедия науки .
  3. ^ a b c Шамис Юлия; Хьюитт, Кайл Дж; Карлсон, Марк В; Маргвелашвили, Мариам; Донг, Шумин; Куо, Екатерина К; Дахерон, Лоуренс; Эглес, Кристоф; Гарлик, Джонатан А (2011). «Фибробласты, полученные из эмбриональных стволовых клеток человека, направляют развитие и восстановление трехмерных эквивалентов кожи человека» . Исследование стволовых клеток и терапия . 2 (1): 10. DOI : 10,1186 / scrt51 . PMC 3092150 . PMID 21338517 .  
  4. ^ a b c d e Альбертс, В .; А. Джонсон; Дж. Льюис (2002). «Фибробласты и их трансформации: семейство соединительно-тканевых клеток» . Микробиология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Наука Гарланд.
  5. ^ Хинц, Борис; Phan, Sem H .; Thannickal, Victor J .; Галли, Андреа; Бочатон-Пиаллат, Мари-Люс; Габбиани, Джулио (2007). «Миофибробласт» . Американский журнал патологии . 170 (6): 1807–16. DOI : 10,2353 / ajpath.2007.070112 . PMC 1899462 . PMID 17525249 .  
  6. ^ a b c d Акита, Саданори; Акино, Козо; Имаидзуми, Тошифуми; Хирано, Акиёси (2008). «Основной фактор роста фибробластов ускоряет и улучшает заживление ожоговых ран второй степени». Ремонт и регенерация ран . 16 (5): 635–41. DOI : 10.1111 / j.1524-475X.2008.00414.x . PMID 19128258 . 
  7. ^ Б с д е е Лапуж, Gaelle; Blanpain, Седрик (2008). Зильберштейн, Лесли (ред.). «Медицинское применение эпидермальных стволовых клеток» . StemBook . DOI : 10.3824 / stembook.1.27.1 .
  8. ^ Сьерра, Дэвид Х .; Feldman, Dale S .; Сальц, Ренато; Хуан, Шу (1992). «Метод определения прочности сцепления фибриновых герметиков при сдвиге». Журнал прикладных биоматериалов . 3 (2): 147–51. DOI : 10.1002 / jab.770030210 . PMID 10147711 . 
  9. ^ Азадани, Али Н .; Мэтьюз, Питер Б.; Ге, Лян; Шен, Е; Джхун, Чун-Сик; Гай, Т. Слоан; Ценг, Элейн Э. (2009). «Механические свойства хирургических клеев, используемых при замене корня аорты». Анналы торакальной хирургии . 87 (4): 1154–60. DOI : 10.1016 / j.athoracsur.2008.12.072 . PMID 19324142 . 
  10. ^ Венгер, Марко ЧП; Бозек, Лоран; Хортон, Майкл А .; Мескида, Патрик (2007). «Механические свойства фибрилл коллагена ☆» . Биофизический журнал . 93 (4): 1255–63. DOI : 10.1529 / biophysj.106.103192 . PMC 1929027 . PMID 17526569 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Альбертс, Брюс; Джонсон, Александр; Льюис, Джулиан, ред. (2002). «Фибробласты и их трансформации: семейство соединительно-тканевых клеток» . Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Наука Гарланд. ISBN 978-0-8153-3218-3.
  • Акита, Саданори; Акино, Козо; Имаидзуми, Тошифуми; Хирано, Акиёси (2008). «Основной фактор роста фибробластов ускоряет и улучшает заживление ожоговых ран второй степени». Ремонт и регенерация ран . 16 (5): 635–41. DOI : 10.1111 / j.1524-475X.2008.00414.x . PMID  19128258 .
  • Фан, Ш. (2008). «Биология фибробластов и миофибробластов» . Труды Американского торакального общества . 5 (3): 334–7. DOI : 10,1513 / pats.200708-146DR . PMC  2645244 . PMID  18403329 .
  • Lapouge, Gaelle; Бланпен, Седрик (18 сентября 2008 г.). Зильберштейн, Лесли (ред.). «Медицинское применение эпидермальных стволовых клеток» .