PHYSIOLOGICAL AND REPARATIVE REGENERATION OF HAIR ROOT EPITELIOCYTES

Full Text

Введение. Исследования процессов физиологической и репаративной регенерации эпителиоци- тов корня волоса человека и экспериментальных животных (например, мышей) важны для понимания механизмов эпителизации ран и восстановления волосяного покрова головы. Физиологическая и репа- ративная регенерация волоса протекает довольно быстро благодаря многочисленным источникам камбиальных клеток. Но для обеспечения эффективного заживления ран требуется скоординированное действие всех эпидермальных стволовых клеток, расположенных в разных областях кожи, включая ство- ловые клетки волоса и себоциты сальных желез, связанных с межфолликулярным эпидермисом [3, 4, 6, 12]. Сложные индуцированные взаимодействия эпидермальных стволовых клеток с другими клеточными дифферонами дермы обеспечивают активацию, миграцию и пластичность этих клеток во время вос- становления тканей кожи [3, 6]. Повреждение эпидермиса обычно сопровождается усилением проли- ферации кератиноцитов, расположенных не на краю раны, а на расстоянии 0,5-1,5 мм от края, в про- лиферативной зоне [3]. Активное участие в репаративной регенерации принимают клетки наружного волосяного влагалища верхней части корня волоса, образованного ростковым слоем эпидермиса [4]. Также в восстановлении эпидермиса принимают участие стволовые клетки волосяного фолликула в об- ласти Аубера (самая широкая часть волосяной луковицы) дифференцируясь в клетки межфоллику- лярного эпидермиса [2, 6]. При механической кожно-мышечной травме в области раневого канала происходит первичная гибель тканевых структур. В течение первой фазы репаративного гистогенеза происходит миграция и дифференцировка тканевых элементов с образованием лейкоцитарного вала, отделяющего зону первичного некроза [1, 3]. Вокруг этой зоны расположена перинекротическая об- ласть (ПНО), в которой разворачиваются реактивные изменения и отсроченная гибель клеток кожи и ее дериватов [1, 3]. Исследования реактивных изменений эпителиоцитов корня волоса позволяют более точно диагностировать область обратимых и необратимых реактивных изменений, благодаря оценке состояния клеток волосяной луковицы. Цель данного исследования - изучить реактивные изменения эпителиоцитов корня волоса мыши при механической травме кожи на светооптическом уровне. Задачи: провести сравнительный анализ продольных и поперечных срезов корня волоса на разных уровнях; изучить циклическую активность роста волос и источники камбиальных клеток волосяных фол- ликулов; выявить и описать реактивные изменения клеток волосяной луковицы при репаративной регене- рации. Материалы и методы. В работе использованы гистологические препараты кожи с волосами из архива кафедры, окрашенные гематоксилином/эозином и азаном. В качестве экспериментального объекта были использованы взрослые беспородные мыши-самцы (n=5). Им наносили механическую травму пробойником (диаметр 3 мм) в складку кожи на спине под эфирным наркозом. Материал за- фиксирован в 4% формальдегиде с постфиксацией солями осмия, обезвожен в этиловом спирте воз- растающей концентрации и залит в смесь эпоксидных смол. Полутонкие срезы, толщиной 0,8 - 1 мкм окрашивали 1% толуидиновым синим и изучали под световым микроскопом Scope A1с камерой Axiocam ERc 5s и использованием лицензированной программы ZEN 2.3. Результаты и обсуждение. Изучение строения корня волоса в норме проведено на продольных срезах гистологических препаратов кожи, окрашенных гематоксилином и эозином, и поперечных сре- зах, окрашенных азаном. Сопоставление продольных и поперечных срезов волосяных фолликулов на разных уровнях показало, что волос окружен клетками внутреннего и наружного эпителиальных влага- лищ разной формы и различной степени кератинизации. Сам волос состоит из мозгового, коркового вещества и кутикулы. Рост волоса начинается от клеток матрицы, расположенной над дермальным со- сочком. Малодифференцированные клетки матрицы вытянутой формы с крупным ядром и ободком цитоплазмы постепенно формируют ось волоса. На полутонких поперечных срезах ближе к матрице ось волоса состоит из трех плотно прилежащих друг к другу клеток, расположенных в один ряд (Рис. 1А,Б). Они окружены несколькими слоями более мелких клеток, содержащих гранулы в цитоплазме, покрытых одним слоем плоских клеток с ядрами веретеновидной формы. Вместе они образуют внут- реннее эпителиальное влагалище. Следующие два слоя представлены клетками полигональной фор- мы с округлыми ядрами и также окружены плоскими клетками с резко базофильной цитоплазмой. Это клетки наружного эпителиального влагалища. Их окружает 2-3 слоя вытянутых клеток фибробластиче- ского дифферона, образующих волосяную сумку. Дермальный сосочек представлен клетками вытяну- той формы и межклеточным веществом рыхлой соединительной ткани (рис. 1А). У экспериментальных животных через сутки после нанесения травмы в области вокруг раневого кана- ла наблюдали гибель волосяных фолликулов и реактивные изменения эпителиоцитов корня волоса раз- личной степени выраженности на границе с перинекротической областью (ПНО). На ранних сроках ре- генерационного гистогенеза реактивные изменения выявлены в клетках всех структур луковицы волоса. Чаще всего наблюдали нарушения межклеточных контактов эпителиоцитов, вызванных отёком межкле- точного вещества. В клетках дермального сосочка и матрицы отмечены необратимые изменения - пик- ноз ядер (Рис. 1А,В). В перинекротической области находятся волосяные фолликулы с выраженными обратимыми реактивными изменениями, затрагивающими клетки наружного эпителиального влагали- ща (рис. 1Б,Г). Фолликулы с повреждениями клеток дермального сосочка и матрицы - источника кам- биальных элементов волоса - локализуются в зоне, прилежащей к области некроза тканей и раневого канала. Фолликулы с обратимыми реактивными изменениями эпителиоцитов наружного волосяного влагалища наиболее удалены от раны. Важными источниками физиологической регенерации, диф- ференцировки камбиальных клеток является волосяной сосочек, клетки матрицы волоса, внутреннее и наружное волосяные влагалища. В цикле роста волоса выделяют три фазы. В фазе анагена происходит пролиферация стволовых клеток и интенсивный рост волоса [2, 5, 10]. В то же время происходит актив- ное деление клеток матрицы, заполняющих нижнюю часть фолликула и растущих вверх от дермального сосочка. В полностью функциональных фолликулах пролиферация матричных эпидермальных клеток идет одновременно с движением стержня волоса наружу, что позволяет положению луковицы фоллику- ла в дерме оставаться стабильным [11]. Помимо этого, увеличивается перифолликулярная васкуляриза- ция, которая регулируется экспрессией эндотелиального фактора роста, продуцируемого кератино- цитами наружного эпителиального влагалища [9]. На последнем этапе анагена волос появляется над поверхностью кожи и приобретает типичный для восприятия вид. Находясь в фазе катагена, пролифе- рация и дифференцировка клеток волосяного фолликула, а именно клеток матрикса, постепенно ос- лабевают, но клетки, приступившие к дифференцировке, поднимаются вверх и в них происходит кера- тинизация [7, 8]. Клетки внутреннего корневого влагалища исчезают, а клетки наружного эпителиального влагалища сохраняются, и в его нижней части, и в области «bulge» - контакта с мышцей, поднимающей волос, остаются стволовые клетки для будущего волосяного фолликула [4]. В фазе телогена фолликул представлен тяжем клеток в состоянии покоя, расположенным над фибробластами сосочка. В поздней фазе телогена стволовые клетки в области «bulge» волосяного фолликула дифференцируются в клетки матрицы после стимуляции, чтобы снова войти в фазу анагена [12]. Реактивные изменения при репара- тивной регенерации чаще представлены отеком межклеточного пространства эпителиоцитов, обрати- мыми и необратимыми изменениями ядер клеток в области матрицы и дермального сосочка. При фи- зиологической регенерации и циклических изменениях, связанных с ростом волоса, в самой широкой части волосяной луковицы - в области Аубера, точнее в наружном эпителиальном влагалище наблюда- ется неравномерное распределении клеток. За счет этого происходит выход эпителиоцитов из наруж- ного волосяного влагалища в волосяную сумку с последующим ее растяжением. Именно эти признаки имеют важное значение в определении различий между реактивно измененным (репаративная реге- нерация) и находящимся в заключительной фазе анагена и катагена (физиологическая регенерация) волосом. Выводы. При исследовании репаративной регенерации эпителиоцитов корня волоса эксперимен- тальных животных на световом уровне показано, что реактивные изменения клеток затрагивают все структуры волоса. Благодаря комбинации реактивных изменений эпителиоцитов корня волоса и их ло- кализации можно точнее диагностировать области перинекротической зоны заживающей раны. Реактивные изменения при репаративной регенерации и состояние структур волоса в физиологиче- ском цикле роста имеют разную степень выраженности и локализации внутри луковицы. Таким образом, анализ характера реактивных изменений и их локализация в клетках корня волоса при повреждениях кожи помогут определить границы перинекротической области раны и, значит, позволят более качественно и точно применить современные клеточные технологии по оптимизации регенера- ции раневой области.

About the authors

V. D Petrov

S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense of the Russian Federation

St. Petersburg, Russia

O. E Mirgorodskaya

S.M. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense of the Russian Federation

St. Petersburg, Russia

References

Supplementary files