Biochemie kůže Magdaléna Fořtová Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2.LF UK a FN Motol
Kůže Pokrývá tělo a odděluje tak vnitřní prostředí organismu od vnějšího prostředí U většiny savců je z větší části pokryta ochlupením (u zvířat srstí) Plocha kůže u dospělého člověka dosahuje 1,6 až 1,8 m² (největší orgán lidského těla) Hmotnost představuje 7 % celkové tělesné hmotnosti (5-6 kg) Na hlavu a krk připadá cca 11 % kůže, na trup 30 %, na horní končetiny 23 %, na dolní končetiny asi 36 % celého povrchu kůže Tloušťka od 0,4 do 4 mm (záda), nejtenčí kůže na očních víčkách, uchu, penisu a také na vlasové části hlavy ph mírně kyselé (4,2 5,6)
Funkce kůže Ochranná funkce: bariéra mezi vnějším a vnitřním prostředím (chrání tělo proti vniku škodlivých látek, mikroorganismů a před UV zářením- absorbující pigmentační systém, bariéra proti vysychání), komplexní imunoregulační ochrana Smyslové funkce: v kůži je uložena řada receptorů, které reagují na teplo, chlad, tlak nebo poranění tkání Termoregulace: pomáhá udržovat stálou teplotu těla pomocí kožních cév a potních žláz (v teplém prostředí se cévy rozšiřují zvětšení průtoku krve urychlení výdeje tepla, mnoho tělesného tepla se spotřebuje k odpaření potu; zabraňuje nechtěnému odpařování tekutin z těla) Skladovací funkce: v podkožním vazivu se skladuje tuk (funkce zásobní, mechanická a izolační), a vitaminy rozpustné v tucích; syntéza vit.d Vylučovací funkce: zajišťována mazovými a potními žlázami, jejichž sekrety (maz a pot) přispívají k ochraně kůže pot svou kyselou reakcí omezuje růst mikroorganismů slabé dezinfekční účinky vylučování potu velmi důležitý prostředek termoregulace Resorpční funkce: látky rozpuštěné v tukových rozpouštědlech nebo v tucích, které lze do kůže vtírat (např. léky v podobě mastí) absorpce dýchacích plynů zdravá kůže schopna absorbovat jen malé množství látek x poškozená kůže velké resorpční schopnosti ( rozvoj infekcí způsobených mikroorganismy) Estetická funkce a komunikace: např. červenání (je možné uhodnout psychické rozpoložení jedince)
Vrstvy kůže Pokožka (epidermis): izolace proti vysychání, bariéra proti infekci Škára (dermis, corium, cutis): odpovědná za pevnost, regulace teploty a zásobování epidermis živinami, velký obsah vody Podkožní vazivo (hypodermis, cubcutis, tela subcutanea): izolace a ochrana svalů
Složení a biochemie kůže Anorganické složky: Voda 80 % u kojenců, 63-74 % u dospělých (hlavně v koriu) Chloridy (0,4 %), patří k tkáním na Cl - nejbohatší Organické složky: Kolagen typu I (v koriu 90-95% sušiny) V epidermis nejvíc keratinu (jeho vlastnostmi lze vysvětlit vysokou rezistenci kůže vůči vodě, kyselinám, louhům a solím) Glykosaminoglykany (funkce hlavně hydratace tkáně) Kyselina hyaluronová Dermatansulfát (=chondroitinsulfát B) Celkový obsah s věkem klesá s tím i obsah vody Lipidy (průměrně 14 %), 7-dehydrocholesterol vit.d Melanin ochrana x slunečnímu záření (UV záření absorbuje též kožní urokanát)
ektodermálního původu Pokožka (epidermis) tvořena mnoha vrstvami buněk rohovějícího vrstevnatého dlaždicového epitelu horní vrstvy kůže neustále rohovatí, odumírají a odlupují se (celá pokožka se obmění asi za 4-6 týdnů; za celý život se z člověka oloupe asi 18-22 kg mrtvých buněk kůže) buňky ve spodních vrstvách kůže se neustále dělí a vytlačují starší buňky k povrchu (75 150 mm) součástí spodních vrstev pokožky je pigmentové barvivo melanin (chrání tělo před účinky UV-záření) neobsahuje žádné kapiláry a většinu živin získává ze škáry
Stratum corneum rohová vrstva (10-40 mm) 15-30 vrstev bezjaderných a plně keratinizovaných buněk (buňky rohové vrstvy-korneocyty) vlastní kožní bariéra Stratum lucidum tenká průsvitná vrstva extrémně oploštělých buněk (2-3 vrstvy buněk), začínají degenerovat, mizí některé buněčné organely, na dlaních a chodidlech Stratum granulosum 1-5 vrstev nedělících se keratinocytů, granulární cytoplasma s množstvím váčků obsahujících například lipidy a keratinohyalin Stratum spinosum 8-10 vrstev keratinocytů, bb.spojeny pomocí desmosomů, obsahuje Langerhansovy buňky Stratum basale jediná vrstva buněk s intenzivní mitotickou aktivitou, bb.spojeny hemidesmosomy, obsahuje melanocy (cca 5% buněk), Merkelovy buňky (receptorové buňky) Pokožka (epidermis) S.basale + S.spinosum = S.germinativum Malpighii
Keratin stavební bílkovina řazená mezi skleroproteiny, nerozpustný ve vodě patří mezi nejhojnější proteiny v epiteliální tkáni, v buňkách tvoří tzv. intermediární filamenta, která se podílejí na vzniku buněčné kostry (cytoskeletu) specifické kombinace keratinů jsou charakteristické pro daný typ epitelu (např. liší se keratiny v jaterním epitelu od keratinů v nehtech či ve vlasech) základní složkou vlasů, chlupů, vytvářejí se z něho také nehty a zrohovatělé vrstvy kůže (tvořeny keratinem z mrtvých kožních buněk) keratinová vlákna natažena napříč celou buňkou a nepřímo spojena s podobnými vlákny sousedních buněk desmozomy vláknitá struktura, jednotlivé monomery mívají délku 400-644 Ak, větví se do polymerů o velkých rozměrech konečný tvar molekuly (terciární strukturu) zajišťují disulfidické můstky savci a-keratiny; ptáci, plazi b-keratiny dva typy a-keratinů keratiny I. typu menší, kyselé, označené jako 9-23 keratiny II. typu větší, neutrální či mírně bazické, označené jako 1-8 heterodimery typu I s typem II
Keratin vznik keratinu v buňkách a vznik různých (hlavně kožních) struktur bohatých na keratin se nazývá keratinizace (rohovatění) díky rohovatění pokožky se na povrchu kůže vytváří tvrdá a odolná vrstva, která mimo jiné chrání tělo před infekcí pokud je tato vrstva zničena, člověk do 24 hodin umírá na následky ztráty tekutin v průběhu keratinizace v keratinocytech ve svrchní vrstvě kůže vzniká velké množství keratinů (ale také involukrinů, lorikrinů a mezibuněčných lipidů) rohovatějící vrstva neustále odspodu přirůstá a na vnějším povrchu pokožky se odlupuje (lipázy, proteázy a steroid sulfatázy rozkládají buněčný obsah i mezibuněčná spojení) pochod rohovatění probíhá v epidermis neustále, je provázen ztrátou vody, zánikem buněk a tvorbou keratinu keratinizace a dehydratace jsou pravděpodobně vyvolány nedostatkem kyslíku a živin se vzdalováním se od prokrvené báze, v keratinizované vrstvě též vyšší obsah kyselin VYSOKÝ OBSAH SÍRY VYSOKÝ OBSAH SÍRY Keratin v epidermis měkký (obsah síry 2 %) Keratin vlasů a nehtů tvrdý (obsah síry přes 5 %)
Intermediární filamenta (IF) tvořena mnoha stočenými dlouhými vlákny, podobně jako lano tato vlákna se skládají z protáhlých proteinových molekul, které mají globulární části na obou koncích a tyčovitým α-helixem mezi nimi dvě molekuly se vždy stočí kolem sebe, čímž vytvoří stabilní dimer z těchto dimerů se pak dále tvoří celé vlákno monomery se uspořádávají do dimerů a ty do tetramerů Další příklady IF: vimentin, desmin (III.typ), neurofilamenta (IV.typ), laminy (V.typ)
Struktura keratinu pravotočivý a-helix monomer levotočivá cívka (superzávit, svitek) dimer tetramer ~ 30 geneticky odlišných keratinů v lidské kůži dlouhé úseky a-helixu přerušené krátkými nehelikálními úseky cívka (superzávit, provazec, svitek) zvyšuje pevnost struktury pevnost umocněna přítomností hydrofóbních aminokyselin v místě styku a-řetězců protofilamenta dimerizují do protofibril a 4 protofibrily tvoří mikrofibrilu (intermed.filamentum) nejvíce zastoupené aminokyseliny Gly, Ala, Ser, Val, Leu, Ile, Met, Glu, Phe, 14-24% cysteinu Nelson & Cox, Lehninger Principles of Biochemistry
Struktura keratinu Intra- a intermolekulární vazby vodíkové vazby, disulfidické můstky, iontové můstky Keratiny I a II typu spolu vytváří v buňkách páry cytoskelet epiteliálních buněk: K14 (typ I) & K5 (typ II) K18 (typ I) & K8 (typ II) S. basale: K13 (typ I) & K4 (typ II) S. spinosum a S. granulosum: K10 (typ I) & K1 (typ II) S. corneum: K12 (typ I) & K3 (typ II) Vlasy a nehty: různé typy dalších keratinových párů
Epidermální propustná bariéra Bariéra vzniká během terminálního stádia keratinocytů vysoký stupeň zesíťování proteinů a lipidů - biologické lepidlo Post-translační modifikace proteinů kovalentní vazby mezi volnými NH 2 skupinami (např. lysinu) a g-karboxamidovou skupinou glutaminu (transglutaminasa, TGM) Proteiny vysoce rezistentní vůči mechanickému poškození a proteolýze lysin glutamin
Epidermální propustná bariéra Kvalita bariéry S. corneum závisí na ekvimolární koncentraci ceramidů, cholesterolu a mastných kyselin Změny v jejich koncentraci nebo inhibice enzymů syntézy lipidů změny propustnosti bariéry Ceramidy 50% všech lipidů v S. corneum, dále cholesterol a volné mastné kyseliny Mastné kyseliny endogenní (produkty buněk epidermis) a exogenní (z potravy) V kůži je aktivní metabolismus polynenasycených mastných kyselin (PUFA) linolenová, arachidonová cyklooxygenasa a lipoxygenasa prostaglandiny, prostacykliny (při alergických reakcích) Propustnost bariéry závisí na kvalitě lipidových lamel mezi korneocyty Chaos v uspřádání mastných kyselin vznik kožních chorob atopický ekzém (abnormální snížení omega-6 mastných kyselin a ceramidů) Xenobiotika z vnějšího prostředí - odstraňování cytochromy P450 (CYP) epidermis a mazové žlázy, určité typy CYP jsou specifické pro keratinocyty (odbourání farmaceutik, komponent kosmetiky atd.) ph kůže mírně kyselé nutné pro udržení homeostázy epidermální propustné bariéry (laktát, volné MK v potu), optimální pro enzymy extracelulární matrix hodní mikrobi potřebují nižší ph, nepřátelští mikrobi (stafylokok) potřebují neutrální/vyšší ph
Diferenciace a metabolický obrat epidermálních buněk Keratinocyty S.basale přeměna na buňky rohové vrstvy (korneocyty) ~ 30 dnů Poškozené buňky odstraněny odlupováním Poškození genetické informace (UV) spuštění buněčné apoptózy sežehnuté buňky Ochrana kůže proti UV záření hromadění melaninu nad jádry keratinocytů Chemické, mechanické, imunologické insulty také vedou k apoptóze keratinocytů Hlavním markerem pro diferenciaci keratinocytů je exprese jednotlivých párů keratinů proliferující basální keratinocyty exprese K5 (II) a K14 (I) keratinocy ve fázi ranné diferenciace přepnou na K1 (II) a K10 (I)
Diferenciace a metabolický obrat epidermálních buněk Pluripotentní kmenová buňka pochází z vlasového folikulu. K hojení a reepitelizaci různých kožních poranění dochází díky dceřinným kožním buňkám, jež pocházejí z buňky kmenové a migrují do bazální vrstvy epidermis a mazových žláz. Povrchové popáleniny, které nepoškodí vlasové folikuly, jsou zhojeny rychle (společně s kožními adnexy). Hlubší poranění, které poškodí i vlasové folikuly, se hojí jizvou a bez adnexálních struktur. Stěžejní úloha Ca 2+ v epidermální diferenciaci Gradient kalcia se zvyšuje směrem od S. basale až do S. granulosum, kde je jeho obsah nejvyšší, ve S.corneum je jeho koncentrace velmi nízká (relativně suché buňky ho nejsou schopny rozpustit ). Vývoj a diferenciaci keratinocytů regulují hormony (thyroidní a steroidní), vitamin D a retinol a růstové faktory [TGFα (transforming growth factor alpha) autokrinní RF, díky kterému buňky S.basale stimulují své vlastní dělení; a KGF (keratinocyte growth factor) parakrinní RF produkovaný dermálními fobroblasty, které regulují proliferaci buněk S.basale]. Buňky kůže mají nukleární receptory pro glukokortikoidy, estrogen, androgeny a progesteron.
Diferenciace a metabolický obrat epidermálních buněk Ca 2+ -dependentní integriny vazba přes fibronektin na extracelulární matrix Laminin a kolagen IV a VII (basální membrány) regulace migrace keratinocytů po bazální membráně (důležité během hojení) Migrující keratinocyty produkují matrixové metaloproteinasy Zrající keratinocyty (ve S. granulosum) obsahují keratohyalinová granula bohatá na proteiny a lamelární granula bohatá na lipidy Lipidy z lamelárních granul tvoří lipidové vrstvy patřící do lipidové propustné bariery epidermis Laminin: glykoprotein, který tvoří základní složku bazální laminy na bázi epiteliálních tkání skládá se ze 3 řetězců, které se propojují disulfidickými můstky a vytváří spolu komplex křížovitého tvaru schopny vázat se na nidogen a perlekan (jež propojují lamininy s kolagenem), ale i na lamininové receptory (integriny či dystroglykany) na povrchu buněk lamininy několika typů, označované čísly (1 5), laminin 5 je také znám jako kalinin řídí buněčnou adhezi a migraci (nejen během embryonálního vývoje)
Melanocyty Buňky neuroektodermálního původu roztroušené v pokožce a ve vlasových folikulech (také v oční živnatce, vnitřním uchu, mozkových plenách, kostech i v srdci) V pokožce buňky s mnoha nepravidelnými, velmi dlouhými výběžky, kterými pronikají mezi buňky stratum basale a stratum spinosum, jejich konce zasahují do invaginací na povrchu keratinocytů Připojeny k bazální lamině systémem hemidesmosomů Mezi melanocyty a sousedními keratinocyty nejsou desmosomy vyvinuty Funkcí melanocytů je syntéza pigmentu melaninu Melanin ve váčcích = melanosomech (vznik odštěpením z Golgiho aparátu) Oválné melanosomy (zvyšující se obsah melaninu ve váčku) melanin váček zcela vyplňuje transport melanosomů s melaninovými granuly z buněčného těla melanocytu do jeho cytoplasmatických výběžků a odtud do okolních keratinocytů = cytokrinní sekrece Opotřebované melanocyty vysouvány ze stratum basale odlupování s buňkami rohové vrstvy
Melanocyty Prekursor - melanoblast Melanin je uchováván v melanosomech 1 melanocyt je v kontaktu se ~ 30-40 keratinocyty Melanocyty svými rameny transportují melanin melanosomy do cytoplasmy keratinocytů
Melanocyty Rab27a GTPasa associuje s melanosomy a reguluje jejich transport a retenci v periferní cytoplazmě kožních melanocytů Tento transport vyžaduje též vlákna cytoskeletu (mikrotubuly a aktin) Barvení filament aktinu (červeně) a mikrotubulů (modře) kultivovaných myších melanocytů odhalí blízký vztah mezi Rab27a-značenými melanosomy (zeleně) a těmito vlákny cytoskeletu Hume et al. JCB 2001;152 (4): 795
Tvorba melaninu - melanogeneze
Tvorba melaninu - melanogeneze Pro syntézu melaninu jsou nezbytné 3 enzymy: tyrosinasa (TYR) = kritický krok hydroxylace tyrosinu 2 aktivity: tyrosinhydroxylázová, dopaoxidázová tyrosinase-related protein 1 (TYR1) DOPAchrome tautomerasa
Tvorba melaninu - melanogeneze (DHI = 5,6-dihydroxyindole; DHICA = 5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid)
Melaniny Tmavohnědý eumelanin a rezavě zbarvený feomelanin Eumelanin - vysoce heterogenní polymer DHI (5,6-dihydroxyindole) a DHICA (5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid) jednotek v redukovaném nebo oxidovaném stavu Feomelanin - hlavně benzothiazinové deriváty obsahující síru Eumelanin i feomelanin mají ochrannou úlohu váží se na kationty, anionty, chemické látky aj. Neuromelanin - tmavý (tmavohnědý) pigment produkovaný dopaminergními neurony v substantia nigra, strukturálně blízký eumelaninu. Jedná se o polymer složený z monomerů 5,6-dihydroxyindolu (syntetizovaný z L-DOPA, tyrosin hydroxylasa a aromatic acid decarboxylasa). Jeho koncentrace se zvyšuje s věkem neuroprotektivní role (chelatace kovů a xenobiotik) a role v procesu stárnutí.
Faktory ovlivňující tvorbu melaninů Parakrinní a/nebo autokrinní - MSH, endotheliny, růstové faktory, cytokiny, atd. Vystavení UV záření keratinocyty a melanocyty zvýší expresi proopiomelanokortinu (POMC, prekursor a-msh), melanocyty dále zvýší expresi receptoru pro melanokortin 1 (MC1-R), TYR and TYRP1, proteinkinasu C (PKC) a další signální faktory. Exprese a další zpracování POMC se podobá témuž procesu v hypofýze. Prohormon konvertázou přeměn na ACTH, a-msh, b-endorfin Exprese POMC a dalších působků aktivační dráhy pro tvorbu melaninu koreluje se stádiem diferenciace melanocytů, keratinocytů a buněk vlasového folikulu.
Proopiomelanokortin (POMC) polypeptid o 241 aminokyselinách syntetizovaný v adenohypofýze z polypeptidového prekursoru o 285 Ak pre-pro-opiomelanokortinu (pre-pomc) odštěpením signálního peptidu o 44 Ak (v průběhu translace) po proteosyntéze v sekrečních buňkách se dále štěpí a metabolizuje na vlastní secernované hormony v lidské hypofýze vede tato posttranslační modifikace k tvorbě ACTH (39 Ak, řídí činnost kůry nadledvin), ekvimolárně je secernován β-lph; další štěpení na α-msh, CLIP, γ-lph a β-endorfin v lidské hypofýze prakticky neprobíhá (není vyvinut střední lalok), ale přítomnost sekvence α-msh v ACTH a β-lph vysvětluje hyperpigmentaci kůže při jejich zvýšené hladině ACTH: adrenokortikotropní hormon LPH: lipotropní hormon MSH: melanocyty stimulující hormon CLIP: corticotropin like intermediate lobe peptide
Faktory ovlivňující tvorbu melaninů Endokrinní stimulátory melanogeneze hormony hypofýzy α-msh, β-msh a γ-msh ACTH β-lipotropin (β-lph) estrogeny melatonin MSH peptidový hormon z předního laloku hypofýzy skupina melanokortinů (štěpné produkty prekurzorového peptidu proopiomelanokortinu) ACTH α-msh (nejdůležitější melanokortin pro pigmentaci) β-msh γ-msh stimulace produkce melaninu v melanocytech kůže a vlasů
Faktory ovlivňující tvorbu melaninů Fibroblasty kůže (a zřejmě i další buňky) - produkují cytokiny, růstové faktory, mediátory zánětu zvýšení produkce melaninu v melanocytech a stimulace jeho přenosu do keratinocytů. Další faktory produkované keratinocyty, které regulují proliferaci a diferenciaci melanocytů : α-msh, ACTH, basic fibroblast growth factor (bfgf), nerve growth factor (NGF), endotheliny, granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), leukemia inhibitory factor (LIF) a hepatocyte growth factor (HGF).
Faktory ovlivňující tvorbu melaninů Tvorba MSH se zvyšuje v průběhu těhotenství společně se zvýšením estrogenů způsobuje hyperpigmentaci kůže Cushingova choroba (zvýšení ACTH) hyperpigmentace kůže (např.acanthosis nigricans v axille) Addisonova choroba (zvýšení ACTH v důsledku nedostatku kortisolu): hyperpigmentace kůže v dlaňových rýhách, v místech vystavených tlaku, v nových jizvách (zatímco staré hyperpigmentované nejsou), tzv. grafitové skvrny na bukální, rektální a vaginální sliznici, prsní bradavka
Interakce melanocytů a keratinocytů V cytoplasmě keratinocytů se melaninová granula usadí supranukleárně (pigmentové čepičky); chrání dělící se buňky před škodlivými účinky UVB záření Buňky, do nichž byl melanin umístěn = melanofory Keratinocyty obsahují větší množství pigmentu než melanocyty (zásobárna melaninu) Melaninová granula se spojují s lysozomy vymizení melaninu z povrchových epitelových buněk Počet melanocytů se liší v různých oblastech kůže těla (na zádech asi 1000 na 1 mm 2, na šourku 2000 na 1 mm 2 ) a není ovlivněn ani pohlavím ani podle rasy; barva kůže je dána množstvím melaninových granul v keratocytech Nadměrnou lokální činností melanocytů vznikají různé skvrny, např. pihy, kávové skvrny ( café-au-lait ) či některá lentiga, horší bývají melanocytové névy, z nichž se může vyvinout maligní melanom
Interakce melanocytů a keratinocytů Pokud jsou pokožkové buňky vystaveny UV záření, dochází k produkci intermedinu (melanocyty stimulující hormon, MSH, melanotropin), jenž podporuje tvorbu melaninu v melanosomech, melanin se poté po malých částech předává do sousedních keratinocytů a způsobuje zde opálení. Opálení po expozici UV záření je výsledkem dvoustupňového pochodu: I.fáze: fyzikálně-chemická reakce tmavnutí již existujícího melaninu a jeho rychlý transport do keratinocytů; II.fáze: zvýšení syntézy melaninu v melanocytech, čímž se zvýší jeho celkové množství
UV záření IČ: 760 nm-1 mm Viditelné: 400-760 nm UV 400-10 nm 90-99 % UV záření, které dopadne na zemský povrch, je ze spektrální oblasti UVA UVB je z převážné většiny absorbováno ozónem ve stratosféře, resp. ozónové vrstvě Ozón a kyslík propustí na povrch Země 1-10 % UVB záření. UVB záření je škodlivé pro živé organismy, způsobuje akutní a chronické poškození kůže. Jeho energie je schopná rozkládat nebo narušovat bílkoviny nebo jiné životně důležité organické sloučeniny s vážnými následky pro metabolismus postiženého jedince, nebo (je-li zasažena DNA) vede ke vzniku rakoviny. Záření UVC je prokazatelně karcinogenní pro živé organismy, nedopadá na zemský povrch. Na rozdíl od UVB (které dokáže proniknout jen několika vrstvami buněk), je penetrace UVC pletivy a tkáněmi živých organismů poměrně větší. Toto UV záření již začíná být ionizující.
Včasná pigmentace (přímá) ihned po ozáření dlouhovlnným UV-A založena na fotooxidaci nebarevných prekurzorů melaninu na zralý melanin + transportu melanosomů do periferie melanocytů vymizí za několik minut až hodin Pozdní pigmentace (nepřímá) Pozdní pigmentace (nepřímá) začátek 24 72 hodin po aplikaci UV záření přirozeným slunečním světlem nebo jinými světelnými zdroji způsobena krátkovlnným UV-B zářením (280-320 nm) vyvolávajícím erytém 297 nm nejsilnější pigmentační kapacita (250-400 nm akční spektrum melanogenezy) založena na vystupňování syntézy tyrozinázy + přibývání melanosomů a jejich melanizace, vyšší transport do keratinocytů zachovává se několik dní až týdnů
Melanogeneze indukovaná UV-A zářením melanin se ukládá v bazálních vrstvách epidermis keratinocyty ve vyšších vrstvách epidermis zůstávají nechráněné tzv. měkké UV záření, proniká do škáry (někdy se mu říká černé světlo ) terapeutické zářiče (např. léčba lupénky) a solária (k rychlému zhnědnutí kůže) negativní působení! zrychlené tvorba škodlivých volných radikálů zrychlení procesu stárnutí kůže v poslední době často diskutováno i jeho přímé rakovinotvorné působení Melanogeneze indukovaná UV-B zářením UV-B indukuje účinnější ochranu melanosomy se ukládají ve všech vrstvách epidermis + vylučují se přes rohovou vrstvu melanin jako ochranný pigment v celé tloušťce epidermis záření erytémové, způsobuje pozdní zhnědnutí kůže působí přímo na DNA buněk, může vyvolat imunitní supresi poškození může vyvolat akutní i chronické ozařování
Spálení kůže = opožděná reakce na nadměrné působení UVB paprsků Cca za 4 hodiny od doby, kdy UVB paprsky začaly pronikat pokožkou začervenání kůže způsobené zvýšeným přítokem krve k postiženému místu (kterým tělo reaguje na poškození buněk) Mezi 8 24 hodinami od slunění příznaky spálení vrcholí UVB paprsky poškozují DNA buněk tím, že štěpí jejich strukturu, objevují se zánětlivé procesy, dochází k rozšíření cév a objevuje se otok Poškození DNA buněk se považuje za spouštěč rakovinového bujení
Fakultativní pigmentace Increased skin pigmentation in response to UV exposure proceeds in several distinct steps: Immediate pigment darkening (IPD) a transient phenomenon, occurs within min of UV exposure appears as a grayish coloration that gradually fades to a brown color over a period of min to days (depending on the UV dose and the individual's skin color) results from the photooxidation of preexisting melanin and the redistribution of existing melanosomes from a perinuclear to a peripheral dendritic location shows a broad peak in the UVA region and is only marginally photoprotective Persistent pigment darkening (PPD) is tan to brown in color results from the oxidation of melanin (similar to IPD) occurs within hr after UV exposure and persists at least 3-5 days is elicited more strongly by UVA than by UVB Delayed tanning (DT) response can be induced by UVB or UVA becomes apparent 2-3 days after UV exposure results from the stimulation of melanin synthesis and involves increases in the activity of functional melanocytes, increased dendricity, increased synthesis and transfer as well as altered packaging of melanosomes, there is also an increase in the activity of tyrosinase is maximal from 10 days to 3-4 weeks, depending on the UV dose and the individual's skin color (it may take several weeks or months for the skin to return to its base constitutive color)
Konstitutivní vs. fakultativní pigmentace kůže Konstitutivní pigmentace kůže: geneticky determinované množství melaninu v kůži, není ovlivnitelná exogenními ani endogenními faktory Fakultativní pigmentace: zvýšené množství melaninu výsledkem různých faktorů, např. slunečního záření a hormonů
Fototypy kůže Každý jedinec má v kůži určité množství melaninu, který chrání organismus proti UV záření Na základě dlouhodobého vývoje a nutnosti přizpůsobit se přírodním podmínkám vznikly v různých populacích rozdíly v pigmentaci kůže, které jsou dnes již geneticky dány Vyjadřují intenzitu pigmentace přirozeného zbarvení kůže Určují se podle reakce kůže na expozici jarnímu nebo časně letnímu polednímu slunci (reakce koreluje s pigmentací kůže, barvou očí a vlasů) Čím má člověk světlejší kůži, vlasy a oči, tím nižší je číslo kožního fototypu. Se stoupajícím číslem fototypu odolnost kůže vůči slunečnímu záření stoupá.
Barva kůže ovlivněna: aktivitou melanocytů obsahem melaninu v keratinocytech zárodečné vrstvy tloušťkou rohové vrstvy funkčním stavem krevních kapilár koria karoteny uloženými v tukových buňkách pigmenty vzniklými odbouráváním hemoglobinu u tmavě pigmentovaných ras není počet melanocytů vyšší, ale větší melanogenní aktivita (množství melaninových granul v keratinocytech) + rozdíly ve velikosti, rozmístění a odbourávání melanosomů se vzrůstající velikostí melanosomů temnější barva pleti bílá rasa pigmentové čepičky pouze v keratinocytech ve stratum basale, lysozomální odbourávání melanosomů v dolních částech epidermis tmavě pigmentovaná rasa pigmentové čepičky i v keratinocytech ve stratum spinosum a zbytky melaninu (i intaktní melanosomy) též v rohové vrstvě u rusovlasých lidí nebo lidí, kteří se špatně opalují, zjištěny variace v receptorech pro MSH způsobující rezistenci na MSH; více feomelaninu (ostatní fototypy více eumelaninu) albinismus nízká produkce melaninu, většinou defekt genu pro tyrozinázu
Fotoprotektivní úloha melaninu Mezi intenzitou kožní pigmentace a incidencí UV-indukované rakoviny kůže existuje negativní korelační vztah (u lidí bílé rasy se rakovina vyskytuje cca 70x častěji než u lidí černé rasy). Zvláště eumelanin působí jako fyzikální bariéra, která rozptýlí UV záření, a jako absorpční filtr, který redukuje penetraci UV záření do epidermis. Tmavá kůže (obsahující více eumelaninu) je lépe chráněná před poškozením UV zářením, eumelanin má lepší fotoprotektivní vlastnosti než feomelanin. Melanin v tmavé kůži > 2x účinněji inhibuje pronikání UVB záření ve srovnání se světlou kůží ( černá epidermis propustí pouze 7,4% UVB a 17,5% UVA, bílá kůže 24% UVB a 55% UVA). Melanosomy tmavé kůže jsou rezistentní vůči degradaci lysozomálními enzymy. X U světlé kůže jsou degradovány a v suprabazálních vrstvách kůže perzistují pouze jako melaninový prach. Eumelanin má i další důležité funkce: např. vychytává volné radikály
Obsah melaninu v kůži u rozdílných etnik Histologická detekce obsahu melaninu Obsah melaninu v bazální vrstvě epidermis je významně vyšší u černé kůže ve srovnání s asijskou kůží a bílou kůží
Pokožka a vitamin D hormon, nejde o skutečný vitamin, dva v tucích rozpustné sekosteroidy, vitamin D2 ergokalciferol (rostlinného původu) a vitamin D3 cholekalciferol (živočišného původu) v kůži přítomný 7-dehydrocholesterol (provitamin D3) je konvertován působením UV B-záření na 7-dehydrocholekalciferol (previtamin D3), termickou izomerací je syntetizován vlastní vitamin D3; účinnost pronikání světla je pod kontrolou kožního pigmentu; ve S. basale a S. spinosum lidé se světlou pletí absorbují 52-73 % slunečního světla, lidé s tmavou pletí 3-36 %; bílá pokožka má vyšší schopnost absorpce a syntézy a tato syntéza dodá za optimálních podmínek 18 U.I./cm 2 pokožky každodenní expozice slunečnímu záření v délce 15 minut stačí pro dosažení dostatečných plazmatických hladin cholekalciferol se hromadí v těle (za normálních podmínek z více než 50 % v tukové tkáni) a během zimy se využívá; nejvíc zlomenin bývá na jaře, kdy jsou zásoby vyčerpané.
Vitamin D působením enzymu 25-hydroxylázy se podle potřeb organismu konvertuje v játrech na kalcidiol k dalšímu metabolickému kroku dochází v ledvinách, a to v mitochondriích buněk proximálního kanálku (podle novějších poznatků i v úseku distálním a ve sběrných kanálcích), kde působením enzymu 1α-hydroxylázy dochází ke konverzi na hlavní metabolit kalcitriol (podobně je aktivován i vitamin D2) dominantním aktivátorem 1α-hydroxylázy je parathormon, nejvýraznějšími inhibitory jsou kalcium, fosfát a kalcitriol může vznikat i v jiných tkáních, kde je přítomna aktivní 1α-hydroxyláza (placenta, aktivované makrofágy a monocyty, při tuberkulóze a nehodgkinských lymfomech) kalcidiol je hlavní forma, ve které vitamin D cirkuluje vázán na plasmatický vitamin D binding protein (DBP), který také transportuje vitamin D a kalcitriol kalcitriol zvyšuje absorpci kalcia a fosfátu v tenkém střevě a zvyšuje resorpci kalcia v kosti V kosti zvyšuje mobilizaci minerálních součástí kosti a zvyšuje tak hladinu kalcia. Uvolňuje se pouze z resorpčních povrchů kosti. Z míst, kde je kost osifikována, není kalcium resorbováno. Podporuje přeměnu kosti ve prospěch nově tvořené osifikující tkáně. V kosti podporuje tvorbu kolagenu a zrání kolagenních fibril.
Metabolismus vitaminu D Kalciol provitamin D3 Kalcidiol, 25-hydroxycholekalciferol, 25-D, 25(OH)D Kalcitriol, 1,25-dihydroxycholekalciferol, 1,25-D, 1,25(OH) 2 D
Další buňky epidermis Langerhansovy buňky zejména ve stratum spinosum, hvězdicový tvar v epidermis (ev. v dermis) 400-1000 na 1 mm 2, tvoří asi 2 8 % buněk lidské pokožky dendritické buňky, z hematopoetické kmenové buňky, schopnost fagocytózy patří do monocytomakrofágového systému, do skupiny buněk prezentujících antigen, interagují s T-buňkami spojovacím článkem mezi nespecifickou a specifickou imunitou ke keratinocytům se váží pomocí E-kadherinového receptoru jejich pohyb regulován specifickým integrinovým receptorem a TNFα ve S. germinativum interagují s antigenem nebo alergenem, pak migrují do lymfatických uzlin tam školí T buňky o alergenu interagují s T-lymfocyty a keratinocyty iniciace reakce hostitele proti antigenu (alergenům) UV B záření stimuluje syntézu a uvolnění TNFa keratinocyty změna chování a morfologie Langerhansových buněk, snížení jejich počtu věkem se počet Langerh.buněk snižuje o 50 % (snížení imunoreaktivity)
Dendritické buňky NEZRALÉ dendritické buňky se nachází ve tkáních, které mají přímý kontakt s vnějším prostředím jako je kůže (Langerhansovy buňky), dále např. sliznice dutiny nosní a ústní, plíce, žaludek, střevo Svými výběžky zachytávají cizí molekuly a vyhledávají možný patogen (pomocí toll-like receptorů nebo pattern recognition receptorů) Funkcí nezralých dendritických buněk je pohlcování tělu vlastních odumřelých buněk a molekul rozpuštěných v mezibuněčné tekutině, jejichž fragmenty poté vystaví na svém povrchu v komplexu s molekulou MHC jako autoantigeny, které jsou rozpoznávány specifickými T lymfocyty. T lymfocyty jsou tímto způsobem tlumeny nebo se z nich stávají regulační T lymfocyty. Díky tomuto mechanismu nezralé dendritické buňky navozují toleranci vůči tělu vlastním antigenům. Pokud nezralá dendritická buňka rozpozná patogen nebo tělu vlastní buňku, která zahynula nekrózou, začíná dozrávat. ZRALÉ dendritické buňky Vyzrávající dendritická buňka prezentuje fragmenty exogenního patogenu v komplexu s molekulou MHC II, antigeny endogenního původu (včetně virů) spolu s MHC I.třídy Zralá dendritická buňka ztrácí schopnost fagocytózy a migruje do lymf.uzlin, kde aktivuje naivní T lymfocyty a tím přispívá k aktivaci specifické imunity. Za 2 3 dny zralá dendritická buňka umírá. Počet dendritických buněk je doplňován z kostní dřeně
Langehans cell Allergen cytokine T cell Activated T cell
Další buňky epidermis Merkelovy buňky vyskytují se v hlubších částech pokožky (S.germinativum) i v dermis vyskytují se v kůži tlustého typu (planta pedis a palma manus), v ústech a v okolí vlasových kořínků tvarově se blíží keratinocytům, ale v cytoplazmě mají malá granula neznámého složení, možná obsahující neurotransmitery vysílají do okolí výrazné výběžky a k pokožkovým buňkám se připojují pomocí dezmozomů V blízkosti Merkelových buněk bývají nervová zakončení, což by podporovalo teorii, že to jsou mechanoreceptory Neurotransmitery se zřejmě vylijí do okolí jako odpověď na signál z přilehlých nervových zakončení a možná tak představují spíše složku neuroendokrinního systému Merkelovy buňky tvoří terčovité shluky, tzv.merkelova tělíska, z nichž vybíhá větvící se nervové vlákno, buňky jsou schopné se ohýbat a tím mohou dávat tělu informace o tlaku v kůži
Epidermis dermis Hranice mezi epidermis a dermis není rovná; výběžky dermis (papily) interdigitují s evaginací epidermis (epidermální lišty), které tak zpevňují dermo-epidermální spojení Bazální buňky jsou spojeny s bazální laminou hemidesmosomy, kotvící intermediární filamenta a v dermis fibrily kolagenu VII Elastická vlákna jsou připojena k bazální lamině fibrilinovými mikrofibrilami; na spojení se podílí též fibronektin
Škára (dermis, corium, cutis) pevná a pružná vazivová vrstva kůže mezenchymální původ tvořena vazivovými vlákny, základní substancí, nervy, cévami a buňkami kožní a mazové žlázy, vlasové cibulky odpovídá za pevnost kůže hlavní funkcí je regulace teploty a výživa epidermis velká část tělesné vody je v dermis Dvě odlišné vrstvy: Stratum papillare část vybíhající směrem do epidermis jako škárové papily, ve kterých jsou kapilární sítě a nervová zakončení (za účelem dosažení větší plochy, kterou do pokožky pronikají živiny, jsou papily silně zvlněné otisky prstů) řídké kolagenní vazivo s mnoha buňkami a elastickými vlákny volná sens. nervová zakončení, nervová tělíska Meissnerova (hmatováčidla dotyku), Ruffiniho (receptory tepla), Krauseova (receptory chladu) Stratum reticulare pod papilární vrstvou hustá pleteň kolagenních a elastických vláken, méně buněk, lalůčky tukových buněk
Škára (dermis, corium, cutis) Vazivová složka 4 druhy vláken: kolagenní pevnost kůže, orientované (čáry štěpitelnosti kůže) elastická podpůrné, obkružují adnexa, pevnost, pružnost retikulinová jemné kotvící fibrily připojení bazální membrány ke kolagenním vláknům dermis Nefibrilární složka Buněčné elementy fibroblasty, histiocyty, mastocyty, lymfocyty Krevní cévy dva systémy povrchový (subpapilární) hluboký mezi nimi jsou rami communicantes glomy (AV anastomózy) obličej, bříška prstů termoregulace Mízní cévy začínají v papilách, také tvoří 2 systémy Nervy Senzitivní jednoduché fibrily (volná nervová zakončení) nebo specializovaná zakončení: Meissnerovo tělísko (hmatové) oválný tvar, větší rozměr než Ruffiniho, vyskytují se na břískách prstů, dlani, chodidle, rtu, jazyku, jde o nahromadění buněk Schwannových + kolagen. vláken, která poutají basální membránu k epidermis Ruffiniho tělísko obaleno perineuriem+kolagen.vlákny, receptory tepla Krauseova (receptory chladu) (Vater-Paciniho tělísko 1-3 mm, oválný tvar, registruje tlakové vjemy, výskyt nejen v kůži (hypodermis), ale i ve stěnách vnitřních orgánů, v cévních svazcích, šlachách) Vegetativní funkce žláz, vazokonstrikce i dilatace, stahy m. arrectores pilorum Kožní a mazové žlázy, vlasové cibulky ztráta pružnosti škáry je přirozeným projevem stárnutí - kůže se uvolňuje a skládá do záhybů a vrásek
Proteiny dermis a extracelulární matrix Kolagen (asi 90% proteinů dermis) převažující typ I (85 90%) typ III (8-11%) minoritní typy typ IV typ V (2 4%): papilární dermis, matrix okolo cév a nervů typ VI spojený s fibrilami typu I a v interfibrilárním prostoru (zodpovědný za jemnou strukturu kůže v časném prenatálním stádiu) elasticita, pevnost, ohebnost poruchy syntézy kolagenu molekulární podstatou většiny kožních onemocnění Elastin, proteoglykany, glykoproteiny, hyaluronová kyselina Voda
Kolagen skleroprotein, extracelulární, ve vodě nerozpustná bílkovina, která je základní stavební hmotou pojivových tkání tvoří 25-30 % všech proteinů v těle savců, ve formě kolagenních vláken je složkou mezibuněčné hmoty v současnosti je známo nejméně 27 rozdílných typů kolagenů hraje důležitou roli i při stárnutí organismu molekula kolagenu je tvořena hlavně glycinem, prolinem, hydroxyprolinem a hydroxylysinem (postranslační modifikace za účasti kyseliny askorbové) skládá se ze 2 řetězců alfa 1 a 1 řetězce alfa 2, které se jen málo liší pořadím aminokyselin řetězce tvoří trojitou spirálu, která se označuje jako tropokolagen (základní jednotka kolagenu, dlouhá cca 256 nm) sekundární strukturu tvoří levotočivá šroubovice protáhlého typu terciární strukturu tvoří 3 řetězce, které se vzájemně ovíjejí a mají společnou osu, výsledné tyčinkovité uspořádání se nazývá tropokolagen kolagenní vlákna (kvartérní struktura) jsou komplexní vláknitou strukturou; vyskytují se ve všech typech pojivových tkání; jsou měkká, ohebná a vysoce pevná v tahu
Syntéza kolagenu produkován fibroblasty, chondroblasty, osteoblasty, ale i epitelovými buňkami syntéza zčásti probíhá uvnitř buňky, částečně extracelulárně polypeptidové řetězce jsou syntetizovány na hrubém ER buňky, vzniklý prokolagen je vyloučen do extracelulárního prostoru, kde z něj enzym prokolagenpeptidáza odštěpí tropokolagen, ten reaguje s ostatními molekulami tropokolagenu a za přítomnosti lysyloxidázy, vytváří mikrofibrily následně procházejí molekuly kolagenu posttranslační modifikací, která bílkovině zajistí plnou funkčnost (hydroxylace, kdy se hydroxylová skupina váže s četností 1:1000 Ak molekul kolagenu)
Kolagen Nejdůležitější typy: Typ I (nejrozšířenější), představuje 90 % kolagenu v organismech, je přítomen v kůži, šlachách, kostech a zubech Typ II se vyskytuje v chrupavkách Typ III je kolagen embryonálního vývoje, později je nahrazen typem I Typ IV se vyskytuje v bazální membráně epitelů Typ V je charakteristický pro stěnu krevních cév Kolagenní vlákna jsou hlavní strukturální složkou dermis, jsou schopny vázat vodu, a tím zajišťují vysokou pružnost a pevnost kůže v mládí. S přibývajícím věkem tato schopnost slábne, pleť se začíná postupně prohýbat, vlákna se také časem unaví a ztuhnou. Kůže dítěte má hodně kolagenu typu III, typ běžný pro rychle rostoucí tkáně a zajišťující měkkou mladou pleť. Kolagen typu I se přirozeně tvoří cca do 35 let, kdy kůže dosahuje vrcholu v mechanické pevnosti. Ve věku 60 let jsou všechny typy kolagenu zastoupeny v daleko menším množství. Přibližně ve věku 35 let se stane pokles kolagenů typu I a III znatelným, začnou vznikat linie a vrásky (pokles i jiných typů kolagenu přispívá k tvorbě vrásek).
Elastin nerozpustný skleroprotein název odvozen od jeho elastických vlastností pevnost v tahu díky konformaci náhodného klubka základní složkou některých typů vaziva, v mimobuněčném prostoru různých orgánů a v kůži vláknitý řetězec složený z mnoha monomerů (tropoelastinu), na rozdíl od hotového elastinu rozpustné ve vodě; enzym, který je schopen elastin ze základních jednotek tvořit = lysyloxidáza obsahuje hlavně glycin, alanin, prolin, hydroxyprolin, valin a leucin; obsahuje poměrně vysoké zastoupení bazických lysinových a hydroxylysinových zbytků izoelektrický bod 10 lysin a hydroxylysin vytvářejí příčné vazby velké množství elastinu v cévách poblíž srdce, dále ve vazech, v kůži a v šlachách jedna z hlavních bílkovin kůže, díky které zůstává pleť vypnutá a pružná; když tělo pod vlivem stárnutí (nebo ostatních negativních faktorů) přestane elastin vyrábět, pokožka začne ochabovat a ztrácet kontury; také při prudké změně tělesné hmotnosti produkce elastinu klesá
Patří mezi ně např. kyselina hyaluronová Glykosaminoglykany chondroitinsulfát (v chrupavce, kostní tkáni, meziobratlových ploténkách a velkých cévách) keratansulfát I a II (typ I ve stromatu rohovky, typ II ve chrupavce a meziobratlových ploténkách) heparansulfát (v aortě, plicích a v lamina basalis) dermatansulfát (v kůži, šlachách a srdečních chlopních) tvořené střídáním hexosaminu (glukosaminu nebo galaktosaminu) s uronovou kyselinou (glukuronová, idurová) (x keratansulfát obsahuje místo uronové kyseliny galaktózu) uronové kyseliny obsahují karboxylové skupiny a mohou také být sulfatovány (kyselý charakter) četné funkce, zejména strukturní jako součást extracelulární matrix vázány na proteinovou kostru (osový protein) O-glykosidovou či N-glykosidovou vazbou osové proteiny se pomocí spojovací bílkoviny vážou na hyaluronovou kyselinu za tvorby proteoglykanových agregátů
Hyaluronová kyselina přirozeně se vyskytující (jediným nesulfatovaný) glykosaminoglykan (lineární polysacharid o vysoké molekulové hmotnosti) složena z opakujících se disacharidových jednotek kyselina D-glukuronová + N-acetylglukosamin většinou se v organismu nachází jako sodná nebo jiná sůl spíše označení hyaluronan či hyaluronát značně viskózní tvoří jednu z hlavních složek mezibuněčné hmoty; je součástí pojivových, epiteliálních a nervových tkání; ve velkém množství se nachází v očním sklivci, chrupavce, rosolovitém vazivu pupečníku, synoviální tekutině a kůži Funkce váže na sebe vodu (pojme přibližně tisícinásobek vody k své hmotnosti) brání prostupu virů a bakterií přes pericelulární matrix k buňce moduluje zánět indukcí uvolňování cytokinů a chemokinů, zháší volné kyslíkové radikály, ovlivňuje proliferaci a diferenciaci buněk brání ukládání kolagenu a tím podporuje bezjizevnaté hojení tkáně (vyšší hladiny v ráně fetální tkáně jsou zodpovědné za bezjizevnaté hojení) popsaný rovněž analgetický účinek v synoviální tekutině slouží díky svým viskoelastickým vlastnostem jako lubrikans a tlumič nárazů, dále stimuluje endogenní syntézu kys.hyaluronové buňkami synoviální membrány, zlepšuje metabolismus chondrocytů a inhibuje degradaci kloubní chrupavky
Proteoglykany (PG) molekuly s (tyčince podobným) proteinovým jádrem, na které jsou navázány řetězce (1 nebo více) MUDr.F.Mareš glykosaminoglykanů (mimo KH), často negativně nabité cca 95% tvoří sacharidová složka vyskytují se v extracelulární prostoru Význam (vyplňují extracelulární prostor a určují některé vlastnosti): odolnost proti tlaku návrat původního tvaru tkáně (fungují jako houba - tlakem se vypudí tekutina, pokud tlak přestane působit, znovu se nasaje) zachycují vodu ( houba ) vážou se na kolagenní fibrily tvoří sítě podílí se na adhezi buněk a jejich migraci, podíl na vývoji buněk a tkání lubrikační agens v kloubech hydratace chrupavek v kloubech v kosti se na ně váží vápenaté soli hydroxyapatit a uhličitan vápenatý Př.: syndecan, fibroglykan (asociovány s buněčnou membránou některých pojivových buněk)
Glykoproteiny (GP) Od proteoglykanů se liší ve dvou ohledech: proteinové jádro tvoří vždy podstatnou část jejich makromolekuly postranní řetězce jsou složeny z oligosacharidů V pojivech jich byla izolována celá řada: Fibronektin: na buněčné membráně fibroblastů ve tkáních, kde se váže s kolagenem a fibrinem; prokázán také ve tkáňových kulturách a dermis, v krevní plazmě jako plazma-fibronektin a v granulích krevních destiček Chondronektin pouze ve chrupavce, kde ovlivňuje adhesi zralých chondrocytů ke kolagenovému substrátu Laminin tvoří součást bazálních membrán a hraje důležitou roli při připojení epitelových buněk k lamina basalis Trombospondin, tenascin, fibrillin (specifický vysokomolekulární GP) Osteokalcin, osteonektin a osteopontin jsou produkované osteoblasty, které jsou zapojeny do procesu mineralizace kostní tkáně
Podkožní vazivo (hypodermis, tela subcutanea) vrstva kůže pod škárou, mezenchymální původ, nejtenčí na očních víčkách, nejsilnější hýždě, břicho, stehna řídké podkožní vazivo umožňuje značnou pohyblivost kůže na některých částech těla (na krku, čele..), pomocí vaziva povrchní vrstvy v některých místech upevňovány ke kostře nebo svalům v různých místech obsahuje více či méně tukových buněk, které slouží jako zásobárna energie (oxidace MK) a jsou v nich rozpuštěny vitaminy A, D, E a K podkožní tuková vrstva určuje tvar a hmotnost celého těla (u žen bývá silnější) cévy, nervy, nervová zakončení, žlázy apokrinní, mléčná žláza funkce: izolovat a chránit svaly Vater-Paciniho tělíska, která jsou receptory tlaku a tahu nejsložitější tělísko s vnitřním sloupcem (komplikovaný sensitivní orgán) oválného tvaru a měří až 2 mm (viditelné okem) do tělíska vniká myelinisované nervové vlákno, které ztrácí myelinovou pochvu na počátku vnitřního sloupce (střed tělíska tvoří právě bezmyelinové nervové zakončení, které je rozšířené) kolem tohoto zakončení je tzv.vnitřní sloupec tvořený vrstvami lamel (výběžky modifikovaných Schwannových buněk) následují vrstvy buněk vzniklých z okolního vaziva a uspořádaných jako šlupky cibule na povrchu je několika vrstevné perineurium
Kožní adnexa Kůže zajišťuje homeostázu a proto je vybavena sekreční kapacitou (uvolnění chemických látek zajišťujících fyziologické funkce) exkreční kapacitou (odstranění odpadních látek metabolismu). potní žlázy [tvorba potu se silným zápachem (apokrinní sekrece), se slabým zápachem (ekrinní sekrece)] mazové žlázy (sekrece mazu do vlasového folikulu) mléčná žláza vlasové folikuly vlasy, chlupy, vousy, nehty
Potní žlázy 3-4 miliony ekrinních (pravých) potních žláz zajištění tepelné regulace těla pocením, udržování povrchové teploty kůže malé, všude kromě nehtového lůžka, červeně rtů, glans penis, klitoris, prepucia a labia minora (nejvíce na čele, dlaních, ploskách nohou) maximální výdej vody ekrinními žlázami může přesáhnout více než 3 l/hod, ztráta tepla může přesáhnout 18 kcal/min množství vyloučeného potu závisí na teplotě prostředí a na tělesné námaze (0,5-10l a více za 24hod) primárně slouží k ochlazení těla pot spolu s mazem tvoří ochrannou bariéru, jsou důležité pro termoregulaci, exkreci a hydrataci stratum corneum sekreční část je uložena v pars reticularis dermis (stočená do klubíčka), vývod je spirálovitě stočený, ústí v epidermis při sekreci se části buněk žlázy nemění Apokrinní potní žlázy (sexuální, pachové) jsou větší, mají jiný mechanismus tvorby potu, výskyt je omezen na axillu, perigenitální a perianální oblast, okolí prsních bradavek produkují specificky zapáchající výměšky při sekreci se odlupují části buněk, které jsou pak součástí sekretu žlázy uloženy hluboko, na rozhraní koria a podkoží
Tvorba potu Aktivitu ekrinní žlázy reguluje sympatická inervace jemných nervů okolo žlázy Neurotransmiterem je acelylcholin! Pocení kontroluje hypothalamus s termosensitivními neurony Stimulem pro pocení je: teplo samotné (39-46 o C) fyziologické pocení je regulováno reflexně z centra v hypothalamu (termoregulace) a kortexu v mozku (emocionální podnět) Nejprve se tvoří izotonická nebo mírně hypertonická tekutina, následuje zpětná resorpce NaCl (Na + jsou aktivním transportem přeneseny přes buněčnou membránu do lumen žlázky, Cl - přestupují membránu po osmotickém gradientu), výsledkem je hypotonická tekutina (koncentrace NaCl v potu stoupá při pocení)
Pot ekrinních žláz Tvoří se z tkáňového moku Obsahuje: voda (98-99,5%), sušina (0,3-2%) elektrolyty a minerály NaCl (0,6%), K + a HCO 3-, Mg, Ca.. organické látky (laktát, urea, čpavek, mastné kyseliny, aminokyseliny (serin, ornithin, citrulin, aspartát)) Hypotonický vůči plazmě, má mírně kyselou reakci (ph 4-6,8) Složení závisí na: vlastní aklimatizaci na teplo cvičení a tělesné námaze vystavení stresu Látky o nižší koncentraci v potu než v plazmě Minerální soli (Na +, Cl -, Ca 2+, HPO 4 2- ), glukosa, urea, kys.močová Při pocení vzestup koncentrace NaCl v potu Pacienti s cystickou fibrózou mnohonásobné zvýšení NaCl v potu Látky o vyšší koncentraci v potu než v plazmě Z iontů K+, dále uráty, pyruvát, amoniak, urokanát (vzniká při metab.histidinu) kys.mléčná snižuje ph potu a působí antimikrobiálně Za patologických okolností v potu glukosa a aceton (diabetes), bilirubin (žloutenka), cystin (cystinurie), během menstruace cholin; vylučování některých léčiv, etanolu, drog, vit.b
Pot apokrinních žláz U nižších savců sekrece feromonů (spuštění sexuálního a teritoriálního chování) U člověka význam apokrinní sekrece feromonů není zcela objasněna Apokrinní sekrece začíná v pubertě Apokrinní žláza ústí v prostoru vlasového folikulu Konsistence apokriního potu více viskózní, mléčná díky vysokému obsahu mastných kyselin, cholesterolu, skvalenu, triglyceridů, androgenů, čpavku, obsahuje též bílkoviny Bílkoviny a tuky jsou živnou půdou pro bakterie žijící přirozeně na povrchu kůže; rozkladem těchto složek vznikají aromatické látky, které jsou příčinou tělesného pachu (může být vnímán jako nepříjemný) ph 6-7,5
Druhy potu ekrinní žlázy apokrinní žlázy Funkce termoregulační, vylučovací "pachové" žlázy Konzistence vodnatá lepkavá Barva čirá mléčně bílá Složení voda + soli, stopové prvky, močovina voda + tuky a bílkoviny, feromony
Obsah minerálů v potu ekrinních žláz sodík draslík vápník hořčík zinek měď železo chrom nikl olovo 0,9 g/l 0,2 g/l 15 mg/l 1,3 mg/l Stopové prvky 0,4 mg/l 0,3 0.8 mg/l 1 mg/l 0,1 mg/l 0,05 mg/l 0,05 mg/l
Potní test (stanovení chloridů v potu) využívá se pro potvrzení diagnózy u pacientů s projevy cystické fibrózy (CF): nápadně slaný pot, časté infekce dýchacích cest a chronický kašel, gastrointestinální projevy - distální střevní obstrukce (mekoniový ileus u novorozenců), zapáchající mastná stolice, podvýživa a mužská neplodnost (obstrukční azoospermie) též u pacientů, kteří byli pozitivní v CF na základě jiných testů, např. screeningového potního testu nebo vyšetření sérové elastázy, trypsinu a trypsinogenu nepoužívá se pro monitorování onemocnění, neboť zvýšení hladiny nekoreluje s vážností choroby a jejích příznaků
Pilokarpin (3S,4R)-3-ethyl-4-((1-methyl-1H-imidazol-5-yl)methyl)dihydrofuran-2(3H)-on) parasympatomimetický alkaloid získávaný z listů tropických amerických keřů rodu Pilocarpus neselektivní agonista muskarinových receptorů v parasympatickém nervovém systému, při povrchové terapeutické aplikaci (například při glaukomu nebo xerostomii) působí na muskarinovém acetylcholinovém receptoru M3 Vyvolává pocení
Potní test (stanovení chloridů v potu) Zlatým standardem diagnostiky CF Provádí se ambulantně a je zcela bezbolestný, trvá okolo 45 minut, výsledek je znám do 3 hodin Ke stimulaci pocení se standardně používá pilokarpinová iontoforéza (metoda Gibson & Cooke, popsaná v r.1959). Následuje sběr potu do chloridů prostého filtračního papírku, případně do plastikové kapiláry a chemická analýza koncentrace chloridů. Validita vyšetření je podmíněna získáním alespoň 100 mg potu v případě sběru do papírku, resp. 15 µl při sběru do kapiláry V případě pozitivního výsledku je nutno během několika dnů ještě jednou potní test zopakovat. V případě negativního nálezu, ale trvá-li klinické podezření na CF, je opakování potního testu rovněž namístě. Místo na pravé paži, kde budou umístěny elektrody, otřeme alkoholem, mul na jedné elektrodě smočíme v pilokarpinovém roztoku, přiložíme na pacientovo předloktí a fixujeme pryžovým obinadlem. Mul na druhé elektrodě namočíme ve fyziologickém roztoku a přiložíme na vnější stranu paže, opět fixujeme. Zapneme přístroj, nastavíme proužkový indikátor a pomalu nastavíme hodnotu výstupního proudu, který necháme působit 10 minut. Neustále kontrolujeme pacienta a zdroj proudu. Po 10 minutách vypneme iontoforézu, odejmeme elektrody, omyjeme předloktí destilovanou vodou, osušíme a přiložíme pinzetou odběrový indikátor. Indikátor překryjeme igelitem, neprodyšně uzavřeme, ovážeme obinadlem a necháme působit 30min. Po uplynutí doby sejmeme obvaz s igelitem a pinzetou vyjmeme indikátor. Uložíme do váženky a v co nejkratší době doručíme do laboratoře.
Potní test (stanovení chloridů v potu) měření je založeno na principu argentometrické titrace s dusičnanem stříbrným, provádí se na přístroji s přímým odečítáním naměřené hodnoty Přistroj automaticky titruje chloridové ionty tak, že přivádí na dvojici stříbrných elektrod konstantní proud, kterým jsou generovány stříbrné ionty; ty reagují s chloridovými ionty v roztoku a vytvářejí nerozpustný chlorid stříbrný Po vysrážení všech chloridových iontů jako AgCl se dostanou do roztoku volné stříbrné ionty a tím se změní vodivost roztoku tato změna je registrována detekčními elektrodami, výsledek je zobrazen přímo v mmol/l
Potní test (stanovení chloridů v potu) Normální koncentrace chloridů v potu se pohybuje mezi 10 30 mmol/l potu, většina normálních dětí má koncentraci 10 20 mmol/l potu, s věkem hodnota koncentrace mírně stoupá U CF jsou hodnoty nad 60 mmol/l Hraniční hodnoty, tj. mezi 30 a 60 mmol/l potu, diagnózu ani jednoznačně nepotvrdí ani nevyloučí V případě hraničních nebo vysokých hodnot diagnózu pak upřesní, resp. potvrdí molekulárně genetické vyšetření Molekulárně genetickým vyšetřením DNA získané z krve se hledají mutace v CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) genu, které způsobují CF; v současné době je známo více než 1700 mutací genu CFTR
Mazové žlázy holokrinní, maz vzniká rozpadem buňky nachází se v horní polovině koria, ústí do vlasových folikulů, spolu s ním tvoří tzv.pilosebaceózní jednotku typická seboroická lokalizace - obličej (nos a okolí), horní části prsou a zad (nejsou na dlani a ploskách) produkce mazu je nepřetržitá a poruchy jeho sekrece a transportu jsou jednou z příčin tvorby akné sekrece ovlivňovaná androgenními hormony u mužů i u žen mazové žlázy funkční až v pubertě denně vyloučí 2 gramy mazu na celém těla 100 až 300 tisíc mazových žláz vylučují mastnou, voskovitou hmotu, tzv. maz (sebum) - směs triglyceridů (41%), vosků (25%), volných mastných kyselin (16%), skvalenu (1%), fosfolipidů, malé množství cholesterolu a esterů cholesterolu, malé množství bílkovin a solí, zbytky odumřelých buněk, (na vzduchu tuhne) V ušním mazu (cerumen) asi 40 % lipidů, vysoký podíl cholesterolu
Vlasový stvol tři vrstvy: kutikula, kortex a medula Vlasy Obsahuje a-keratiny, lipidy, pigment a stopové prvky Lipidy zajišťují nesmáčivost vlasu, 58 % všech lipidů tvoří rozvětvené 21 uhlíkaté nenasycené mastné kyseliny (methyl-eikosanové kyseliny, jejich funkce není zatím známa) Barva vlasů je závislá na produkci a typu pigmentů v melanocytech Nehty tvoří podobné organické i anorganické látky (včetně vody) jako vlasy
Mléčná žláza 1: hrudní stěna 2: prsní sval 3: lalůčky žlázové tkáně (alveoly) 4: bradavka 5: dvorec 6: mléčný kanálek 7: tuková a podpůrná tkáň 8: kůže největší kožní žláza v těle, v podkožní tkáni embryonálně u obou pohlaví, modifikovaná apokrinní žláza u dívek se vyvíjí v pubertě vlivem pohlavních hormonů stavba: 15-20 paprsčitě uspořádaných žlázových laloků obklopeny tukovým vazivem z lalůčků vycházejí úzké mlékovody sbíhají se ústí na prsní bradavce Během těhotenství dojde pod vlivem progesteronu k růstu prsu (úlohu mají i estrogen, hcg, prolaktin) Prudký pokles estrogenu a progesteronu (navozený porodem placenty) iniciuje tvorbu mléka tvorba mateřského mléka je ovlivněna prolaktinem, jeho uvolňování z prsní žlázy oxytocinem (hladiny prolaktinu je možno ovlivnit léky především agonisty dopaminu používají se k zástavě laktace, oxytocin je odpovědný za rozvoj citového vztahu matka/dítě)
tvořeno z více než 80% vodou Mateřské mléko snížený obsah bílkovin oproti jiným savčím druhům (1/3 oproti kravskému), hlavně syrovátka a menší část připadá na fosfoprotein kasein (80:20, v kravském 20:80) Základní složka lidské syrovátky jsou α-laktoglobulin, laktoferin a IgA Další zvláštností lidského mléka jsou vysoké koncentrace volných aminokyselin důležitý je hlavně poměr cystin:methionin 2:1, (cystin je esenciální pro plod a pro nezralé dítě), vysoká koncentrace taurinu (neurotransmiter, vstřebání tuků pro dítě semiesenciální) tuky tvoří proměnlivou složku v závislosti na stravovacích návycích matky, velká část připadá na polynenasycené mastné kyseliny (oproti kravskému mléku zastoupeny 4x více než v kravském), esenciální pro vývoj mozku a myelinizaci (např. kys. arachidonová urychluje dozrávání erytrocytů a ovlivňuje imunitní odpověď) VMK 42 % nasycených, 57 % nenasycených syntéza MK z acetyl-coa (k tomu potřebuje dostatek NADPH+H + přímá oxidace glukózy v pentosovém cyklu) tuky tvoří asi 50% energet.hodnoty mléka mají tvar emulgovaných TAG kuliček mléko obsahuje micely tvořené lipidy a kalciumkaseinátem
Mateřské mléko hlavním sacharidem je laktóza, která tvoří 40% energetické hodnoty mléka, syntéza z UDP-glukózy a UDP-galaktózy, oproti kravskému mléku mateřké mléko obsahuje o třetinu více sacharidů bohaté i na imunologicky aktivní protilátky, které podporují vývoj imunitního systému kojence obsahuje také některé adipokiny déle kojené děti mají v dospělosti méně problémů s obezitou a metabolickými poruchami významný zdroj vápníku a fosforu bílá barva podmíněna emulgovanými lipidy a vápenatou solí kaseinu nažloutlou barvu působí karoteny, xantofyly, riboflavin jako výhradní výživa nevhodné pro batolata a starší nízký obsah Fe, Cu, vit.c ad na trávení mateřského mléka u člověka se podílí hlavně enzym lipáza, který se nachází v mateřském mléce a je aktivován žlučovými kyselinami v duodenu (trávení lipidů i při nedostatečně vyvinuté funkci pankreatu) Během prvních 3-5 dnů po porodu (event. i během těhotenství) se tvoří mlezivo (kolostrum), které je žluté a velice husté díky vysokému obsahu bílkovin (čtvrtinu z nich tvoří obranné látky, které pomáhají novorozenci v adaptaci na nové prostředí) Po 5. dni následuje mléko přechodné, ještě stále nažloutlé mezi 14.-21. dnem se objevuje už zralé, dvousložkové mléko: přední mléko je vodnaté, namodralé (obsahuje hlavně vodu a cukr) a uspokojí žízeň dítěte, zadní mléko je bílé, husté (obsahuje více bílkovin a tuku) a čím déle dítě pije, tím je mléko tučnější (na konci kojení může být mléko až 5x tučnější než na jeho začátku)
Kožní změny v důsledku stárnutí Věkem se snižuje obrat epidermálních buněk (klesá na 50% mezi 30. a 70. rokem). Ztráta elastinových i kolagenních vláken v kůži přispívá ke vzniku vzhledu tenkého papíru, transparentnosti a větší lomivosti cévek. Zmnožení křížových vazeb mezi kolagenními i elastinovými řetězci způsobuje větší rigiditu kůže ( stará kůže se vrací do původní polohy, je-li shrnuta, jen velmi pomalu). Kvalitativní změny dermálního kolagenu způsobuje zvrásnění kůže zejména na obličeji a krku. Za každou dekádu se snižuje o 10 20 % počet enzymaticky aktivních melanocytů, což vede k vytváření nepravidelných pigmentových skvrn a k šednutí vlasů. Cévy v dermis více fragilní, snížená produkce potu a mazu, méně podkožního tuku, různé kožní výrůstky (bradavice..), keratóza
Stárnutí kůže