Дермальные фибробласты. Общие понятия. Разнообразие популяции и особенности функций

Они обеспечивают синтез, ремоделирование и организацию межклеточного матрикса дермы и играют значительную роль в поддержании физиологического состояния всех слоев кожи.

 

Взаимодействуя с кератиноцитами и продуцируя разнообразные факторы роста, фибробласты регулируют многие процессы, происходящие в эпидермисе, участвуют в организации базальной мембраны, разграничивающей эпидермис и дерму, способствуют образованию новых сосудов; обеспечивают нормальное протекание процессов регенерации.

 

Слово Фибробласты происходит от лат. fibra – волокно и греческого – blastos – росток. 

 

Примечательно то, что фибробласты дермы обладают колоссальным пролиферативным потенциалом.

Даже в культурах фибробластов, полученных от очень пожилых людей (95 лет) содержится до 14% способных к делению клеток!

Синтетические возможности и потенциал у фибробластов чрезвычайно высок, к примеру, один фибробласт в активном состоянии способен произвести до 3,5 миллионов макромолекул проколлагена в сутки. 

 

Для того, чтобы понимать биологический феномен фибробластов, нужно вспомнить в общих чертах строение кожи и локализацию в ней фибробластов, а также перечислить компоненты межклеточного матрикса, которые они синтезируют.

 

 

КОЖА.

 

Базальная мембрана служит механической опорой для клеток и является своеобразным фильтром, который регулирует поступление питательных веществ из сосудов в эпидермис и удаление продуктов метаболизма.

Она является продуктом «совместной работы» клеток эпидермиса - кератиноцитов и фибробластов – основных клеток дермы.

 

Кератиноциты вырабатывают и пространственно организуют коллагены IV и VII типов, ламинины* и перлекан.

Фибробласты эпидермально-дермального соединения, локализованные под базальной мембраной – так же как и кератиноциты продуцируют основные компоненты базальной мембраны - коллагены IV, гликопротеины и ламинин-1.

Кроме того, только фибробласты секретируют эннтактин/нидоген, который способен формировать плотные нековалентные комплексы с коллагеном и ламинином.

Причем роль процентный вклад продукции фибробластов в компоненты базальной мембраны намного выше, нежели у кератиноцитов.

 

*Гликопротеин ламинин представляет собой гликопротеин крестообразной формы. Благодаря тому, что он имеет несколько специфических центров для связывания различных веществ, его можно назвать «плацдармом» для взаимодействия различных клеток. С его помощью модулируются все важнейшие процессы роста, созревания и подвижности клеток. Кроме того, взаимодействуя с другими составляющими базальной мембраны – он способствует их упорядоченности и связывает их в единое целое.

 

Более того, фибробластам эпидермально-дермального соединения принадлежит важная роль в регуляции деления клеток базального слоя эпителия. 

Благодаря секреции фибробластами ряда биологически активных веществ (фактора роста кератиноцитов, интерлейкинов 6 и 8 (IL-6 IL-8), трансформирующего фактора роста β – который ингибирует деление эпителиальных клеток, но стимулирует их созревание, дифференцировку и апоптоз) – осуществляется контроль и регуляция начальных этапов гистиогенеза эпидермиса.

Дерма состоит в основном из межклеточного матрикса, который представлен разнообразными типами белков, продуцируемых именно фибробластами.

 

В дерме выделяют два слоя, разделенных капиллярной сетью (см. Микроциркуляция, ч.1) –  сосочковый (или папиллярный) и сетчатый (или ретикулярный)

 

Именно вокруг и вблизи сосудов микроциркуляторного русла локализуется основная часть фибробластов. Как молодых клеток – префибробластов, так и более зрелых – юных фибробластов. 

 

Поверхностная часть сосочкового слоя дермы, которая находится непосредственно под базальной мембраной, выглядит в виде гребнеподобных образований, т.н. дермальных сосочков, которые содержат мелкие сосуды и нейральные компоненты, поддерживающие жизнедеятельность эпидермиса. Такое волнообразное, сосочковое строение позволяет существенно увеличить площадь взаимодействия.

 

Фибробласты дермы синтезируют активно синтезируют белки внеклеточного матрикса.

 

По функциям белки, синтезируемые фибробластами разделяют на:

 

Самым важным и значимым среди типов коллагена, производимых дермальными фибробластами, является коллаген I типа – на его долю в коже приходится 80-90% от ее сухого веса.

Кроме того, дермальные фибробласты синтезируют и другие типы коллагена - например коллаген VI типа – волокна которого пронизывают всю дерму в виде тонкой и «нежной» сетчатой структуры. 

А биомеханические свойства кожи обеспечивают т.н. фибриллярные коллагены – I , III и V типов, которые организованы в своеобразные жгуты, формирующие трехмерную сеть дермы.

 

Интересно то, что дермальные фибробласты, находящиеся в папиллярном и ретикулярном слоях дермы выполняют различные специфические функции. Благодаря чему каждый из слоев дермы имеет особенности в составе и организации компонентов межклеточного матрикса.

 

Так, папиллярный слой дермы характеризуется тонкими, организованными в виде сети, тяжами коллагеновых вололокн I и III типов. Эти сети ориентированы параллельно поверхности тела. «Нежного» коллагена III типа в папиллярном слое содержится больше, чем в ретикулярном.

Это связано с тем, что фибробласты папиллярного слоя дермы синтезируют основные компоненты рыхлой волокнистой соединительной ткани – коллагены, эластин, гликозаминогликаны и протеогликан декорин.

 

Поэтому можно сказать, что биологическая целесообразность наружного папиллярного слоя дермы заключается в регуляции и обеспечении питания эпидермиса, сопротивлению кожи растяжению, «считыванию» разнообразных сигналов извне и осуществлению начальных этапов ответной реакции на них. И во всех этих процессах ведущая роль принадлежит именно папиллярным фибробластам.

 

Примечательно, что только фибробласты папиллярного слоя дермы в основном синтезируют протеогликан декорин*.

 

*Декорин относится к т.н. малым протеогликанам (молекулярный вес ок. 40 кДа). И обладает рядом нужных и важных свойств:

1. Он задействован в процессе сборки коллагеновых фибрилл. Присоединяясь к фибриллам коллагена I и II типа, декорин ограничивает их диаметр, препятствуя образованию толстых фибрилл.

2. Декорин регулирует активность многих сигнальных молекул. Напрмимер, присоединяясь к 

Трансформирующему фактору роста β, предотвращает образование избыточной рубцовой ткани; 

 

 

Ретикулярный слой дермы характеризуется толстыми, хорошо организованными тяжами коллагена.

Связано это с тем, что фибробласты ретикулярной дермы продуцируют несколько другие компоненты межклеточного матрикса, которые характерны именно для плотной волокнистой, неоформленной соединительной ткани. Это коллагены l, lll, VI и XIV типов, обладающие большим диаметром и образующие сложную трехмерную сеть.

Кроме того – ретикулярные фибробласты в большом количестве синтезируют эластин и аморфное вещество межклеточного матрикса – гликозаминогликаны (гиалуроновую кислоту), протеогликан – версикан*. 

 

Версикан крупный протеогликан, образующий агрегаты с гиалуроновой кислотой и эластином.

 

К веществам, синтезируемым фибробластами, принадлежат также разнообразные Матриксные Металлопротеиназы и их ингибиторы (ферменты, которые принимают участие в ремоделировании (модификации) коллагенов), факторы роста, медиаторы воспаления и другие биологически активные вещества.

 

Важно понимать, что фибробласты папиллярного и сетчатого слоев представляют собой разные популяции клеток. Они обладают различной морфологией, скоростью деления, продуцируют разные факторы роста и компоненты межклеточного матрикса.

 

По мнению Mine et all. Центральным звеном в процессах старения кожи являются изменения, связанные именно с фибробластами папиллярного слоя дермы .

 

 

 

 

Заключение

Фибробласты кожи не только синтезируют элементы межклеточного вещества дермы, но и взаимодействуют между собой и другими клетками кожи. Иначе говоря – они физически обеспечивают существование межклеточного матрикса, необходимого для функционирования дермы - с одной стороны. А с другой – продуцируя разнообразные сигнальные молекулы – факторы роста, хемокины, цитокины – фибробласты регулируют рост, дифференцировку и функциональную активность всех клеток кожи.

 

Обобщая, можно сказать, что дермальные фибробласты играют ключевую роль в регуляции физиологических параметров кожи.