Витамин синтез кожа человека

Кожа — самый большой по площади орган человека. Кожа образует наружный покров, отделяющий внутренние органы и ткани от окружающей среды.

Состоит кожа из эпидермиса (от греч. epi – над и derma – кожа) — наружного слоя, и дермы (собственно кожи) — внутреннего соединительно-тканного слоя. Ниже кожи расположена гиподерма (греч. hypo — вниз), представленная жировой тканью.

Эпидермис

Эпидермис кожи представлен многослойным ороговевающим эпителием. В эпидермисе различают (снизу вверх) 5 слоев: базальный, шиповатый, зернистый, блестящий и роговой. В базальном слое клетки интенсивно делятся митозом, по мере перемещения клеток к поверхности они отмирают и ороговевают. Ороговение связано с накоплением клетками особого вещества — кератина.

Роговой (самый верхний) слой эпидермиса полностью обновляется за 7-11 суток. Благодаря такому обновлению эпидермис весьма устойчив к действию механических и химических факторов, является барьером для микробов — бактерий, непроницаем для воды.

В базальном слой расположены меланоциты (от греч. melanos — чёрный) — клетки, которые накапливают пигмент черного цвета — меланин. Синтез этого пигмента усиливается при длительном нахождении на солнце, что и является причиной появления на коже «загара».

На самом деле загар представляет защитную реакцию организма на вредное воздействие ультрафиолетовых лучей, которая препятствует их прохождению через кожу во внутренние ткани и органы.

Дерма

Под эпидермисом расположена дерма (собственно кожа), в которой можно обнаружить потовые и сальные железы, а также волосяные фолликулы (лат. folliculus — мешочек). В дерме расположены кровеносные и лимфатические сосуды, нервы, мышечные волокна.

В дерме различают два слоя:

Образован рыхлой соединительной тканью в виде сосочков, вдающимися в нижние слои эпидермиса. Именно сосочковый слой определяет уникальный рисунок кожи человека. Здесь расположены кровеносные и лимфатические сосуды, нервные окончания.

Образован плотной волокнистой соединительной тканью. Структурные белки — коллаген и эластин (вместе с гиалуроновой кислотой) — придают этому слою (и коже в целом) прочность и эластичность. В сетчатом слое локализуются потовые и сальные железы, волосяные фолликулы.

Мы приступаем к изучению придатков кожи: сальных, потовых желез, волос и ногтей. Термин придатки ни в коем случае не преуменьшает значимость этих образований, он лишь подчеркивает, что все они — производное (образовались из) эпидермиса кожного покрова.

Потовые железы — трубчатые экзокринные железы, протоки которых открываются на поверхность кожи порами. Выделяют секрет — пот, в составе которого присутствует вода, мочевина, мочевая кислота, соли. Потовые железы находятся почти по всей поверхности кожи.

Функции потовых желез:

Выделительная — удаляют из организма мочевину, мочевую кислоту
Участие в водном и солевом обмене — с потом выделяются вода и соли для поддержания гомеостаза
Терморегуляционная — при испарении пота кожа охлаждается, избавляясь от избытка тепла

Сальные железы расположены, в отличие от потовых, более поверхностно. Их выводные протоки могут открываться как в волосяную сумку, так и на поверхность кожи. Секрет сальных желез — кожное сало, которое предотвращает развитие на коже микробов, препятствует высыханию кожи, смягчает ее поверхность и является смазкой для придатков кожи — волос.

Волос — производное эпидермиса, состоящее из корня и стержня. Корень волоса заканчивается волосяной луковицей, в которую снизу входит волосяной сосочек с сосудами и нервами. Рост волос происходит за счет деления клеток волосяной луковицы. Снаружи корень волоса окружен волосяной сумкой, к которой крепится мышца, поднимающая волос.

Проток сальной железы открывается в волосяную воронку — место перехода корня волоса в стержень. Стержень состоит из мозгового и коркового вещества, представленного ороговевшими клетками. К старости количество пигмента в ороговевших клетках (чешуях) снижается, а количество пузырьков газа — увеличивается, что и является причиной поседения волос.

Волосы у человека по сравнению со многими другими животными — крошечные и не могут выполнять функцию термоизоляции. Ресницы, брови, волосы носа и уха выполняют защитную функцию. Брови служат для недопущения попадания пота, раздражителя, в глаза.

Ногти — производные эпидермиса, представляющие собой выпуклые роговые пластинки, расположенные в ногтевом ложе. Ногтевое ложе состоит из росткового эпителия и соединительной ткани, богато нервными окончаниями и кровеносными сосудами. Рост ногтя происходит за счет деления клеток росткового эпителия.

В нижней части ногтевое ложе окружено плотным кожистым валиком — кутикулой, которая предохраняет ростковую зону ногтя от попадания в нее бактерий, инородных частиц. Функция ногтя — защита чувствительной части пальца от механических повреждений и создание для нее опоры.

Кожа — орган терморегуляции

Вы уже знаете, что за счет испарения пота кожа может охлаждаться, тем самым выполняя терморегуляционную функцию. Однако, это не единственный механизм терморегуляции. В коже расположены сети кровеносных сосудов.

Во время жары сосуды расширяются, кровь заполняет их — теплоотдача увеличивается, таким образом, организм отдает лишнее тепло окружающей среде.

Во время холода сосуды сужаются, крови в них становится меньше (теплоотдача уменьшается), она устремляется во внутренние органы (печень), чтобы организм как можно дольше смог поддерживать оптимальную температуру.

Кожа — орган осязания

В коже находятся нервные окончания (рецепторы), воспринимающие различные раздражители: холод, тепло, давление, боль. Холодовые рецепторы находятся у поверхности кожи, тепловые — залегают в дерме (собственно коже). Боль воспринимается с помощью свободных нервных окончаний.

Кожа — место синтеза витамина D

Кожа активно участвует в синтезе витамина D. В ней содержится вещество предшественник витамина D — эргостерин, который под ультрафиолетовыми лучами (вот почему полезно бывать на солнце) преобразуется в витамин D.

У детей при недостатке солнечного облучения (инсоляции) может развиваться рахит — размягчение костной ткани, так как витамин D участвует в усвоении кальция.

Функции кожи

В завершении статьи соберем все функции кожи воедино, в систему, для облегчения запоминания. Итак, функции кожи:

Защищает внутренние органы и ткани от механических повреждений, покрыта кожным салом, которое препятствует развитию болезнетворных микроорганизмов.

При попадании в кожу чужеродных веществ (антигенов) происходит их распознавание и уничтожение, удаление. Воспаление кожи называется дерматит (от др.-греч. δέρμα, δέρματος — кожа + лат. itis — воспаление).

Терморегуляция осуществляется за счет потовых желез, кровеносных сосудов и подкожно-жировой клетчатки, которая выполняет теплоизоляцию внутренних органов и тканей.

Благодаря работе потовых желез из организма удаляется мочевая кислота, мочевина — побочные продукты обмена веществ.

При наполнении сосудов кожи в них может депонироваться до 1 л крови.

В коже располагаются температурные, холодовые, болевые рецепторы, а также рецепторы давления. Все они обеспечивают осязательную функцию кожи.

Участие в обмене веществ

За счет работы потовых желез кожа принимает участие в водно-солевом обмене, а за счет образования витамина D во время инсоляции (солнечного облучения).

Заболевания

Раздел медицины, изучающий кожу, называется — дерматология. Известно тяжелое наследственное заболевание кожи — ихтиоз (греч. «ихтис» — рыба). Характеризуется нарушением ороговения кожи: образуются чешуйки, напоминающие рыбью чешую. Порой ороговение выражено настолько сильно, что несовместимо с жизнью.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Синтез витамина D в коже

По международным данным, эффективное излучение для синтеза витамина D охватывает спектральный диапазон (255–330 нм) с максимумом около 295 нм (UVB). Воздействие УФ-излучения, индуцирующего покраснение кожи в минимальной эритемной дозе в течение 15–20 минут, способно индуцировать выработку до 250 мкг витамина D (10 000 МЕ).

Кожа человека представляет собой место синтеза витамина D, а также орган-мишень для биологически активной формы этого витамина. Витамин D влияет на многие функции кожи, начиная от пролиферации, дифференцировки и апоптоза кератиноцитов до поддержания барьера и иммунорегуляторных процессов. Кроме того, витамин D рассматривается в качестве терапевтического варианта при многих патологиях кожи.

Кожа выступает в качестве первой линии защиты от различных инфекций. Как известно, она состоит из трех структур: эпидермиса, дермы и гиподермы.

Кератиноциты составляют 95 % всех эпидермальных клеток. Существует несколько эпидермальных слоев, каждый из которых состоит из кератиноцитов на разных стадиях дифференцировки:

базальный слой: состоит из столбчатых пролиферирующих кератиноцитов с обширной сетью кератинов K5 и K14;

слой шиповидных клеток: в этом слое кератиноциты инициируют дифференцировку посредством синтеза кератинов K1 и K10, инволюкрина и фермента трансглутаминазы;

зернистый слой: характеризуется кератиноцитами, богатыми электронно-плотными гранулами белка кератогиалина, содержащего маркеры поздней дифференциации, такие как профилаггрин (предшественник филаггрина) и лорикрин; он также состоит из заполненных липидами пластинчатых тел, которые освобождают свое содержимое в межклеточные пространства между зернистым и роговым слоем;

роговой слой: самый верхний слой, состоит из окончательно дифференцированных ороговевших клеток, известных как корнеоциты. Плазматическая мембрана корнеоцитов заменяется нерастворимым белковым слоем, называемым «ороговевшей оболочкой», состоящим из структурных белков, таких как инволюкрин, лорикрин, филаггрин и небольшой пролин-богатый белок, сшитый трансглутаминазой.

Филаггрин является особенно важной молекулой – он способствует агрегации кератиновых нитей цитоскелета в пучки, что приводит к соединению корнеоцитов в уплощенные диски. Также он способствует гидратации путем протеолиза в пирролидинкарбоновую и трансурокановую кислоту в условиях низкого содержания воды. Постоянная толщина эпидермиса поддерживается тонким балансом между пролиферацией базальных клеток и десквамацией корнеоцитов. Процесс десквамации начинается с деградации корнеодесмосом (модифицированных десмосом) и контролируется рядом протеаз и их ингибиторов. Пептидазы, связанные с калликреином человека (KLK), включая KLK5, KLK7 и KLK14, являются известными протеазами, участвующими в десквамации.

Витамин D: синтез и функции

Витамин D является жирорастворимым витамином, который встречается в двух основных формах:

эргокальциферол (витамин D2), вырабатываемый растениями,

холекальциферол (витамин D3), полученный из продуктов животного происхождения.

Основным источником витамина D у людей является синтез в коже в присутствии солнечного света. Воздействие 7-дегидрохолестерина (7-DHC) ультрафиолетовым излучением B (UVB) с длиной волны 290–315 нм приводит к образованию превитамина D в коже, который термически изомеризуется в более стабильный витамин D (холекальциферол). Витамин D, синтезируемый в коже или получаемый из рациона, подвергается двум реакциям гидроксилирования: сначала в печени фермент витамин D 25-гидроксилаза (CYP2R1) образует 25-гидроксивитамин D, 25 (OH) D, также известный как кальцидиол, и затем в почках 1α-гидроксилазой (CYP27B1) с образованием активного метаболита 1,25-дигидроксивитамина D, 1,25 (OH) 2D, также известного как кальцитриол.

И 25 (OH) D, и 1,25 (OH) 2D могут метаболически инактивироваться путем гидроксилирования 24-гидроксилазой (CYP24A1). Уровни витамина D в сыворотке строго регулируются механизмом обратной связи кальция, фосфора, паратиреоидного гормона, фактора роста фибробластов и самого витамина D. Состояние витамина D оценивается путем измерения уровня 25 (OH) D в сыворотке, который является его основной циркулирующей формой. В соответствии с рекомендациями Американского эндокринного общества дефицит витамина D определяется как уровень 25 (OH) D в сыворотке ниже 20 нг / мл (50 нмоль / л), а недостаточность витамина D – как уровень 25 (OH) D в сыворотке от 21 до 29 нг / мл (52,5–72,5 нмоль / л).

Долгое время считалось, что функция витамина D заключается в поддержании нормальной структуры опорно-двигательного аппарата за счет гомеостаза кальция и фосфора, но в последние несколько десятилетий возросло его влияние на регуляцию клеток, их пролиферацию, дифференцировку, апоптоз и иммунную модуляцию. Эти функции витамина D опосредованы рецептором витамина D (VDR), который после активации взаимодействует с рецептором ретиноида X (RXR) с образованием гетеродимерного комплекса.

Рецептор витамина D (VDR) выполняет в коже и некоторые другие функции, не связанные с 1,25-дигидроксивитамином-D3. Например, VDR играет важную роль в регулировании роста зрелых волосяных фолликулов. При некоторых мутациях VDR нарушается регуляция активности соответствующего гена, что приводит к таким аномалиям развития волосяного фолликула, как очаговая или полная алопеция (выпадение волос). VDR также является опухолевым супрессором. Рецептор VDR принадлежит к тем немногим факторам, которые выполняют эти функции. Кроме того, 1,25-дигидроксивитамин-D3 является мощным иммуномодулятором кожи.

Витамин D играет жизненно важную роль в коже: кератиноциты являются не только источником витамина D, но и ответчиком на его активную форму. Они являются единственными клетками в организме, которые могут синтезировать витамин D из его предшественника 7-DHC и оснащены всем ферментативным механизмом (CYP27A1 и CYP27B1), необходимым для метаболизма витамина D в его активный метаболит 1,25 (OH) 2D. Витамин D3 синтезируется в коже из его предшественника 7-DHC под воздействием UVB и метаболизируется до его активной формы 1,25 (OH) 2D3 через две последующие реакции гидроксилирования ферментами CYP27A1 и CYP27B1. Он становится неактивным через катаболический фермент CYP24A1.

Доказано, что витамин D влияет на пролиферацию и дифференцировку клеток кожи либо напрямую, либо через его взаимодействие с кальцием. Многие исследования in vitro показали дозозависимое влияние витамина D на пролиферацию и дифференцировку кератиноцитов. Было обнаружено, что при низкой концентрации ( 10−8) ингибирует пролиферацию и способствует дифференцировке. 1,25 (OH) 2D способствует дифференцировке кератиноцитов за счет повышенного синтеза структурных компонентов (инволюкрин, трансглутаминаза, лорикрин и филаггрин) ороговевшей оболочки. Влияние витамина D на дифференцировку также частично обусловлено повышением внутриклеточного уровня кальция, вызванным стимуляцией рецептора кальция, повышением экспрессии фосфолипазы C-γ1 и усилением образования церамидов.

Витамин D может также непосредственно регулировать дифференцировку кератиноцитов посредством взаимодействия с VDR. Процесс опосредованной витамином D эпидермальной дифференцировки через VDR является последовательным и требует избирательного связывания VDR с двумя основными коактиваторами: белком, взаимодействующим с рецептором витамина D (DRIP), и соактиватором стероидных рецепторов (SRC). Было отмечено, что DRIP205 преимущественно экспрессируется в пролиферирующих кератиноцитах и, по мере дифференцировки клеток, экспрессия DRIP205 снижается, а экспрессия SRC3 увеличивается. Было продемонстрировано, что кальций также регулирует экспрессию этих 2 коактиваторов и взаимодействует с VDR для дифференцировки кератиноцитов.

Другим аспектом пролиферации и дифференцировки кератиноцитов является поддержание эпидермального барьера. Исследования показали, что местное применение кальцитриола (1,25 [OH] 2D) восстанавливает барьер проницаемости, который был нарушен при применении кортикостероидных препаратов или лаурилсульфата натрия. Витамин D опосредует свое влияние на эпидермальный барьер благодаря усиленному синтезу структурных белков ороговевшей оболочки. Кроме того, 1,25 (OH) 2D регулирует процессинг гликозилкерамидов с длинной цепью, необходимых для образования липидного барьера.

Влияние витамина D на апоптоз кератиноцитов зависит от дозы, как и его влияние на пролиферацию клеток. В физиологических концентрациях витамин D предотвращает апоптоз, а в высоких концентрациях он может вызывать апоптоз в кератиноцитах.

Врожденная иммунная система кожи включает физические барьерные структуры, такие как роговой слой, иммунные клетки (нейтрофилы, моноциты, макрофаги, дендритные клетки, естественные клетки-киллеры [NK] и т. д.) и антимикробные пептиды (AMP). Кожный синтез AMP является основным механизмом защиты кожи от воздействия окружающей среды или микробной инвазии. Многие резидентные клетки кожи (кератиноциты, себоциты, клетки эккринной железы и тучные клетки) и циркулирующие клетки (нейтрофилы и NK-клетки) способствуют синтезу AMP в коже. Известно более 20 белков с антимикробной функцией, которые распознаются в коже; однако β-дефензин и кателицидины являются двумя основными группами AMP кожи. Кателицидин и β-дефензин опосредуют антимикробную активность либо непосредственно, разрушая мембрану бактериальной клетки и оболочку вируса, либо косвенно, воздействуя на различные сигнальные пути в клетках, чтобы инициировать ответ хозяина. Уровень AMP низок в неповрежденной коже и увеличивается после разрушения барьера или инфекции. Одним из возможных путей достижения этой цели является усиление экспрессии CYP27B1 после повреждения кожи, что увеличивает локальный синтез активного витамина D. Кателицидин и β-дефензин являются прямыми мишенями для транскрипции витамина D, причем кателицидин индуцируется связыванием комплекса 1,25 (OH) 2D-VDR с VDRE в области промотора гена; однако, β-дефензин требует ядерного фактора κB вместе с комплексом 1,25 (OH) 2D-VDR для его транскрипции. Также показано, что витамин D регулирует синтез AMP с помощью механизмов, отличных от прямой активации транскрипции. Активность кателицидина и других AMP в коже человека контролируется путем ферментативной обработки сериновыми протеазами KLK5 и KLK7. В одном из исследований показано, что 1,25 (OH) 2D3 может влиять на продукцию AMP в коже, регулируя синтез и протеазную активность KLK5 и KLK7.

Помимо регуляции синтеза AMP в коже, 1,25 (OH) 2D3 и кальципотриол (аналог витамина D) опосредуют иммуносупрессивное действие в коже за счет снижения презентации антигена либо непосредственно, воздействуя на клетки Лангерганса, либо косвенно, модулируя выработку цитокинов кератиноцитами. В последнее время многие исследования показали, что кальципотриол обеспечивает толерантность или иммуносупрессию в коже путем индукции CD4 + CD25 + T-регуляторных (Treg) клеток, что предотвращает последующую антиген-специфическую пролиферацию CD8 + T-клеток и продукцию IFN-γ. Исследования, изучающие влияние витамина D на Т-клетки в коже, противоречивы. В то время как некоторые исследования показали, что 1,25 (OH) 2D3 и его аналоги предотвращают инфильтрацию Т-клеток кожи путем подавления экспрессии, другие исследования показали, что 1,25 (OH) 2D3 индуцирует экспрессию специфического рецептора CCR10 на T -клетки. Было показано, что сезонные колебания уровня витамина D влияют на экспрессию рецепторов кожи (в течение лета этот уровень повышен).

Постоянное длительное пребывание на солнце, как известно, может приводить к повреждению упругой структуры кожи и возрастанию риска развития морщин. Тем не менее, исходя из понимания важности воздействия солнца для образования в коже витамина D3, для синтеза достаточного количества витамина D3 было бы разумным пребывание на солнце с незащищенной кожей в течение ограниченного промежутка времени. При правильном применении солнцезащитных средств (2 мг/см2, т. е. приблизительно 25–30 г на все тело взрослого человека в купальнике), количество витамина D3, образующегося в коже, снижается более чем на 95%. Воздействие солнечного света в течение 5–15 мин. с 1000 до 1500 весной, летом и осенью, как правило, является достаточной экспозицией для людей с II или III типом кожи . При этом доза облучения составляет приблизительно 25 % экспозиции, необходимой для возникновения минимальной эритемной реакции, т. е. небольшого порозовения кожи. После такого воздействия рекомендуется применение солнцезащитного крема с SPF 15 и более для предотвращения вредного влияния хронического длительного воздействия солнечных лучей.

Таким образом, витамин D является важным и необходимым, действующим как индикатор общего состояния здоровья и хорошего самочувствия. Доказано его огромное влияние на ряд кожных заболеваний (псориаз, экзема, акне, атопический дерматит, рак кожи и т.д.). Поэтому необходимо контролировать уровень витамина D и корректировать его дефицит.

Источник