Регенеративные возможности кожи

¹ Кожа представляет собой сложный орган, состоящий из различных тканей, которые действуют в гармонии для обеспечения защиты от ежедневного износа, вредных микроорганизмов и других факторов внешней среды. Таким образом, когда этот барьер нарушается, требуется координация между различными типами клеток, сигнальными факторами и матричными взаимодействиями, чтобы восстановить целостность и функцию ткани. Ключевыми участниками этого процесса являются стволовые клетки, которые способны самостоятельно обновлять и поддерживать свою численность во время гомеостаза, а также создавать один или несколько специализированных типов клеток для поддержания и восстановления функции ткани.

Стволовые клетки взрослых находятся в определенных микросредах, называемых нишами, которые важны для модуляции судьбы и активности стволовых клеток. В коже идентифицированы три отдельные эпидермальные ниши стволовых клеток: базальный слой эпидермиса, «область луковицы» волосяного фолликула и область основания сальных желез. Считается, что в волосяных фолликулах существуют две основные субпопуляции стволовых клеток: первая расположена внутри зародыша воло-

са; вторая, покоящаяся, группа находится в области сосочка [1, 2].

Эпидермальные стволовые клетки обладают потенциалом для регенерации кожи, поэтому они используются как удобный механизм для генетических исследований и отличный новый вариант лечения [3]. В настоящее время продолжается клиническое исследование с применением аутологичных эпидермальных листов, состоящих из кератиноцитов с коллагеном типа VII первоначального типа, полученных ретровирусной инфекцией, у пациентов с рецессивным дистрофическим буллезным эпидермолизом — генетическим заболеванием, вызванным мутациями в гене COL7A1 и приводящим к длительно незаживающим эрозиям [4]. Продемонстрировано также, что трансфекция кератиноцитов пациентов, страдающих эпидермолизом слизистой оболочки, привела к успешному созданию фенотипически нормальной кожи у мышей с комбинированным иммунодефицитом [5]. Японскими учеными разработан трехмерный метод культивирования, включающий высевание смеси диссоциированных клеток волосяных фолликулов и дермальных клеток у взрослых мышей или людей в коллагеновых гелях. При трансплантации некоторые из этих мини-органоидов могут превращаться в функциональные волосяные фолликулы, которые получают нервную иннервацию, образуют мышцу, поднимающую волос, и подвергаются циклам роста волос [6]. Значительный прогресс в понимании взаимодействия нишевых клеток в волосяных фолликулах и потовых железах открывает новые возможности для терапевтических достижений: пересадки кожи и лечения алопеции.

Несколько исследований подтвердили выживаемость эпидермальных стволовых клеток в культуре in vitro [7]. В исследованиях использовались определенные стробирующие методы для выделения трех популяций мышиных эпидермальных клеток: стволовых клеток, пролиферативных и непролиферативных базальных клеток. При использовании в сочетании с гелем коллагенного типа I, засеянным дермальными фибробластами, только группа стволовых клеток могла образовывать и поддерживать нормальный эпидермис на срок до шести месяцев.

Другим важным достижением является идентификация предшественников, которые вызывают развитие потовых желез у мышей. При гомеостазе и травме большинство взрослых дочерних стволовых клеток ведут себя унипотентно, только приводя к миоэпителиальным или протоковым эпителиальным клеткам. Однако при приживлении очищенных миоэпителиальных стволовых клеток последние могут генерировать целую железу, содержащую как миоэпителиальные, так и протоковые эпителиальные слои [8]. Вместе эти исследования еще больше усиливают идею о том, что потенциал и поведение стволовых клеток не являются фиксированными и могут быть изменены при воздействии на различные среды. При постоянно растущем знании о популяциях стволовых клеток, регуляторных сигналах в нише стволовых клеток и экосистеме кожи способность восстанавливать полностью функциональную кожу для замены ткани в регенеративной медицине должна продолжать улучшаться.

Кожа демонстрирует глубокие структурные и функциональные изменения с возрастом, включая кожные и эпидермальные истончения, снижение эпидермальной пролиферации и нарушение восстановления повреждений, потерю кожной эластичности и морщин, седину, истончение и потерю волос. Возрастные стволовые клетки волосяного фолликула сохраняют свою численность и сигнатуры генов. Однако телоген удлиняется с возрастом, предполагая, что покоящиеся стволовые клетки волосяного фолликула становятся все более устойчивыми к активации [9, 10].

В культуре стволовые клетки волосяного фолликула возрастных мышей размножаются медленнее и генерируют меньше крупных колоний, чем их младшие аналоги, что указывает на то, что внутренние изменения с возрастом влияют на их пролиферацию [3]. Состав иммунных клеток на коже также изменяется с возрастом. Данные изменения сильно зависят от воздействия патогенов и целостности кожного барьера, они добавляют переменный компонент к возрасту, уменьшающий активность стволовых клеток .

Терапевтические стратегии современной медицины требуют понимания возможностей потенциального применения стволовых клеток для лечения кожных заболеваний. Исследовательское сообще- ство стремится разъяснить роли взрослых стволовых клеток, связанных с ними молекулярных путей и матричных компонентов, в восстановлении нарушенного гомеостаза кожи, тем самым помогая в дальнейшем развитии более эффективных методов лечения дерматозов.

Таким образом, эмуляция сложных клеточных взаимодействий и регуляторов поведения стволовых клеток в кожных структурах остается важным направлением. Выбор правильного типа стволовых клеток, который поможет в полной регенерации полностью функциональной кожи со всеми компонентами и придатками in vivo, чрезвычайно важен. Эти препятствия, вероятно, будут преодолены с продолжением разработки специфических для стволовых клеток генетических инструментов, выявлением новых маркеров для более точного определения конкретных популяций стволовых клеток и улучшением стратегий визуализации. Благодаря своей богатой сотовой структуре кожа будет продолжать служить важной парадигмой в стремлении понять ниши стволовых клеток. В эпоху тканевой инженерии, обусловленной надеждой на то, что в будущем мы сможем манипулировать поведением стволовых клеток, подавлять образование и прогрессирование опухолей и выращивать функциональные ткани для регенеративной медицины, еще важнее понимать устройство нишевых компонентов в коже.