WikiDer > Кожный фибробласт

Dermal fibroblast

Кожные фибробласты находятся клетки в пределах дерма слой кожа которые несут ответственность за создание соединительная ткань и позволить коже восстановиться после травм.[1] Использование органелл (особенно шероховатой эндоплазматической сети) дермальные фибробласты генерируют и поддерживают соединительная ткань который объединяет отдельные слои клеток.[2] Кроме того, эти дермальные фибробласты продуцируют белковые молекулы, включая ламинин и фибронектин, которые составляют внеклеточный матрикс. Создавая внеклеточный матрикс между дермой и эпидермисом, фибробласты позволяют эпителиальный ячейки эпидермис прикрепить матрицу, тем самым позволяя клеткам эпидермиса эффективно соединяться вместе, образуя верхний слой кожи.

Клеточные предшественники и аналоги

Дермальные фибробласты происходят из мезенхимальные стволовые клетки внутри тела.[3] Как и фибробласты роговицы, пролиферация фибробластов дермы может стимулироваться присутствием фактора роста фибробластов (FGF).[3] Фибробласты не кажутся полностью дифференцированными или специализированными. Изучив маркеры CD клеток фибробластов, исследователи из BioMed Central обнаружили, что в этих клетках отсутствуют «отличительные маркеры», подтверждающие возможность дальнейшей дифференцировки этих клеток.[3]

Одним из примеров дальнейшей дифференцировки дермальных фибробластов является то, что при повреждении дермальные фибробласты могут давать начало миофибробласты, клетки фибробластов с характеристиками гладких мышц. Кожные клетки дифференцируются в миофибробласты, изменяя экспрессию гена актина (который подавляется в дермальных фибробластах).[4] Когда дермальные фибробласты экспрессируют актин, клетки могут медленно сокращаться. Это сокращение играет решающую роль в заживлении ран и фиброз. Притягивая ткани к закрытым дифференцированным миофибробластам, герметизируют кожу после травмы (тем самым предотвращая инфекцию, но вызывая образование рубцов.[4] Миофибробласты также могут происходить из нефибробластных источников. Основываясь на доказательствах экспрессии α-SMA в результате повреждений легких, миофибробласты могут «возникать de novo» непосредственно из мезенхимальных стволовых клеток.[5]

Функции и характеристики клеток

В отличие от других типов клеток фибробластов, дермальные фибробласты гораздо реже превращаются в клетки других типов.[4] Например, когда дермальный фибробласт и фибробласты роговицы помещаются в одинаковые концентрации фактора роста фибробластов, дермальный фибробласт не будет дифференцироваться или измениться. Как отмечают д-р Дж. Льюис и д-р А. Джонсон, авторы книги Микробиология клетки, «фибробласты кожи разные» и ведут себя иначе, чем другие клетки фибробластов при идентичных химических стимулах.[4]

Более того, дермальные фибробласты с меньшей вероятностью будут реплицироваться в обоих in vivo и in vitro среды, чем другие типы фибробластов. Дермальные фибробласты требуют гораздо более высоких концентраций фактора роста фибробластов (FGF) для репликации клеток.[4]

Дермальные фибробласты ответственны за создание ECM, который организует стратифицированные плоскоклеточный эпителиальные клетки эпидермис в единую ткань. Кроме того, дермальные фибробласты образуют длинные волокнистые связки соединительной ткани, которые прикрепляют кожу к фасции тела. Следовательно, без дермальных фибробластов самый большой и тяжелый орган не будет плотно прилегать к телу.


Клинические применения

Поскольку дермальные фибробласты играют решающую роль в заживлении ран, исследователи пытаются создать зрелые дермальные фибробласты для лечения ожогов второй и третьей степени.[6] Когда тело получает ожог третьей степени, кожный слой полностью разрушается под воздействием тепла (и все клетки фибробластов в ране погибают. Без фибробластов рана не может регенерировать внеклеточный матрикс, а клетки кожи эпидермиса не могут пролиферировать по ране. .[6] Следовательно, без дермальных фибробластов кожа не может должным образом восстановиться после травм. Тем не менее, дифференцируя мезенхимальные стволовые клетки из других частей тела и путем инъекции их в место раны ученые могут восстанавливать дермальные фибробласты в обожженные участки тела. Восстанавливая фибробласты в обожженных областях, организм может восстановить ECM в месте раны и восстановиться после травмы.[7] Как отмечалось, «поврежденная дерма также восстанавливается за счет набора и пролиферации фибробластов, продуцирующих внеклеточный матрикс и факторы, способствующие росту кератиноцитов». [7]

Точно так же FGF вводится в фибриновые герметики для улучшения долговременного восстановления и герметизации тканей.[6] Экспериментально показано, что FGF-1 стимулирует развитие собственной адгезивной ткани организма и эффективно закрывает рану (тем самым предотвращая инфекцию и уменьшая образование рубцов).[6] Использование FGF, стимулирующего активность фибробластов, является более эффективным средством герметизации тканей, чем существующие тканевые герметики из-за прочной природы коллаген который составляет соединительную ткань. В исследовании, проведенном учеными из Университета Алабамы, изучались адгезионные свойства фибриновых тканевых адгезивов. Испытания показали, что фибриновые адгезивы даже при предполагаемой медицинской концентрации (29 мг / мл в месте раны) имели прочность на сдвиг всего 17,6 кПа.[8] Кроме того, в другом исследовании, проведенном в Калифорнийском университете, было установлено, что модуль (напряжение / деформация) фибриновых клеев в среднем составлял 53,56 кПа.[9] Чтобы соединить ткани вместе, человеческое тело использует коллаген и эластин, чтобы получить превосходную прочность на сдвиг. Коллаген типа I, который включает нити коллагена, связанные в прочные фибриллы, имеет уникальную трехспиральную структуру, которая увеличивает структурную целостность белков. Фактически, исследование, проведенное кафедрой медицины Университетского колледжа Лондона, экспериментально определило, что чистый коллаген I типа имеет модуль упругости от 5 до 11,5 ГПа.[10] Следовательно, чистый коллаген I типа имеет почти в миллион раз большую структурную целостность, чем фибрин. Следовательно, коллаген гораздо труднее деформировать, чем фибрин, а волокна коллагена создают гораздо более сильные связи между тканями, чем нити фибринового полимера.

Стволовые клетки

Создавая адгезивные белки, такие как фибронектин, фибробласты используются в исследовательских лабораториях, чтобы помочь культивировать клетки, которые обычно демонстрируют низкую выживаемость in vitro. Например, фибробласты были использованы для увеличения выживаемости стволовых клеток человека, которые легко подвергаются клеточной апоптоз. Как отметили исследователи из Гарвардского института стволовых клеток, кожные клетки «кератиноциты [стволовые клетки] человека могут размножаться in vitro при культивировании на питающих фибробластах клетках».[7]

Помимо улучшения культуры и пролиферации стволовых клеток, фибробласты кожи также могут стать стволовыми клетками. Хотя дермальные клетки демонстрируют меньшую пластичность, чем другие типы клеток фибробластов, исследователи все же могут превратить эти клетки в индуцированные плюрипотентные клетки (IPC).[7]

Как отметили исследователи из Гарвардского института стволовых клеток, исследователи получили фибробласты от мыши с серповидноклеточная анемия и, используя вирус, «перепрограммировал эти клетки в плюрипотентные [стволовые клетки], скорректировал генетический дефицит путем гомологичной рекомбинации, перенаправил эти плюрипотентные клетки в сторону гемопоэтических линий и трансплантировал эти сконструированные клетки смертельно облученным мышам».[7] Животные, которые получали лечение стволовыми клетками фибробластов, проявляли повышенные уровни активности, что указывает на выздоровление от заболевания.[7]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Рана и исцеление». Наука о коже. L'Oreal. Архивировано из оригинал на 2012-04-25. Получено 2011-10-02.
  2. ^ Дорогая, Дэвид (10 сентября 2011 г.). «Гиподерма». Энциклопедия науки.
  3. ^ а б c Шамис Юлия; Хьюитт, Кайл Дж; Карлсон, Марк В; Маргвелашвили, Мариам; Донг, Шумин; Куо, Екатерина К; Дахерон, Лоуренс; Эглес, Кристоф; Гарлик, Джонатан А (2011). «Фибробласты, полученные из человеческих эмбриональных стволовых клеток, направляют развитие и восстановление трехмерных эквивалентов кожи человека». Исследование стволовых клеток и терапия. 2 (1): 10. Дои:10.1186 / scrt51. ЧВК 3092150. PMID 21338517.
  4. ^ а б c d е Alberts, B .; А. Джонсон; Дж. Льюис (2002). «Фибробласты и их трансформации: семейство соединительно-тканевых клеток». Микробиология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Наука Гарланд.
  5. ^ Хинц, Борис; Phan, Sem H .; Thannickal, Victor J .; Галли, Андреа; Бочатон-Пиаллат, Мари-Люс; Габбиани, Джулио (2007). «Миофибробласт». Американский журнал патологии. 170 (6): 1807–16. Дои:10.2353 / ajpath.2007.070112. ЧВК 1899462. PMID 17525249.
  6. ^ а б c d Акита, Саданори; Акино, Козо; Имаидзуми, Тошифуми; Хирано, Акиёси (2008). «Основной фактор роста фибробластов ускоряет и улучшает заживление ожоговых ран второй степени». Ремонт и регенерация ран. 16 (5): 635–41. Дои:10.1111 / j.1524-475X.2008.00414.x. PMID 19128258.
  7. ^ а б c d е ж Lapouge, Gaelle; Blanpain, Седрик (2008). Зильберштейн, Лесли (ред.). «Медицинское применение эпидермальных стволовых клеток». StemBook. Дои:10.3824 / stembook.1.27.1.
  8. ^ Сьерра, Дэвид Х .; Feldman, Dale S .; Сальц, Ренато; Хуан, Шу (1992). «Метод определения прочности сцепления фибриновых герметиков при сдвиге». Журнал прикладных биоматериалов. 3 (2): 147–51. Дои:10.1002 / jab.770030210. PMID 10147711.
  9. ^ Azadani, Ali N .; Мэтьюз, Питер Б.; Ге, Лян; Шен, Е; Джхун, Чун-Сик; Гай, Т. Слоан; Ценг, Элейн Э. (2009). «Механические свойства хирургических клеев, используемых при замене корня аорты». Летопись торакальной хирургии. 87 (4): 1154–60. Дои:10.1016 / j.athoracsur.2008.12.072. PMID 19324142.
  10. ^ Венгер, Марко П.Э .; Бозек, Лоран; Хортон, Майкл А .; Мескида, Патрик (2007). «Механические свойства фибрилл коллагена ☆». Биофизический журнал. 93 (4): 1255–63. Дои:10.1529 / biophysj.106.103192. ЧВК 1929027. PMID 17526569.

внешняя ссылка