Keratinosit

Keratinositler, derinin en dış katmanı epidermiste bulunan temel hücre tipidir. Keratinositler, insanlardaki epidermal deri hücrelerinin 90%'ını oluşturur. Derinin bazal katmanındaki (stratum bazale) bazal hücreler bazen bazal keratinositler olarak da adlandırılır. Keratinositler ısı, ultraviyole radyasyon, su kaybı, ve, bakteri, mantar, parazit ve virüs gibi patojenik etmenlerin neden olduğu çevresel hasara karşı bir bariyer oluşturur. Bazı yapısal proteinler, enzimler, lipitler ve antimikrobiyal peptitler, derinin bariyer işlevinin korunmasına katıkıda bulunur. Keratinositler, epidermisin alt tarafındaki epidermisteki epidermal kök hücrelerden farklılaşır ve yüzeye doğru hareket eder, sonunda korneositlere dönüşür ve insanlarda 40-56 gün arasında soyulur.
İşlev
Keratinositlerin birinci işlevi, ısı, ultraviyole (UV) radyasyon, su kaybı ve, patojenik bakteri, mantar, parazit ve virüslere karşı bir bariyer oluşturmaktır.
Epidermisin üst katmanlarını etkileyen patojenler, keratinositlerin proinflamatuar mediyatörler, özellikle patojenden etkilenen bölgeye monosit, doğal katil hücresi, T lenfositi ve dendritik hücre gelmesini sağlayan CXCL10 ve CCL2 kemokinlerini, üretmesine neden olur.
Yapı
Bazı yapısal proteinler (filaggrin, keratin), enzimler (proteazlar), lipitler ve antimikrobiyal peptitler (defensinler), derinin bariyer işlevinin korunmasına katıkıda bulunur. Keratinizasyon fiziksel bariyer oluşumunun bir parçasıdır (kornifikasyon); bu süreçte keratinositler daha fazla keratin üretir ve terminal farklılaşmaya uğrar. Derinin en dış katmanını oluşturan tamamen kornife keratinositler, sürekli soyulur ve yeni hücrelerle değiştirilir.
Hücre farklılaşması
Epidermal kök hücreleri, epidermisin alt tarafında (stratum bazale) bulunur ve hemidesmozomlarla bazal membrana bağlıdır. Epidermal kök hücreleri rastgele bir şekilde bölünür, bu şekilde daha fazla kök hücre veya ön hücre oluşur. Bazı ön hücreler, bölünmeye (proliferasyon) devam eder ve sonra farklılaşıp epidermis yüzeyine doğru hareket eder. Bu kök hücreler ve bu hücrelerin farklılaşmış ürünleri, epidermal bölünme birimleri olarak adlandırılan sütunlar şeklinde düzenlenir.
Keratinositler, bu farklılaşma sürecinde kalıcı olarak hücre döngüsünden çıkar, epidermal farklılaşmayı gösteren moleküllerin üretimine başlar ve suprabazal yönde hareket ederek stratum spinozum ve stratum granülozuma, ve en sonunda stratum korneumdaki korneositlere dönüşür.
Korneositler, farklılaşma sürecini tamamlamış ve, çekirdeklerini ve sitoplazmik organelllerini kaybetmiş keratinositlerdir. Korneositler, yeni hücreler geldikçe zamanla deskuamasyon sonucunda dökülür.
Keratinositler, farklılaşmanın her evresinde keratin 1, keratin 5, keratin 10 ve keratin 14 gibi belirli keratinler ve aynı zamanda involukrin, lorikrin, transglutaminaz, filaggrin ve kaspaz 14 gibi diğer işaretleyici moleküller üretir.
Keratinositlerin insanlarda kök hücreden farklılaşıp deriden soyulması döngüsünün 40-56 gün sürdüğü tahmin edilmektedir, farelerdeki tahmini döngü süresi 8-10 gündür.
Keratinosit farkılaşmasını hızlandıran etmenler, aşağıdaki gibidir:
Kalsiyum gradyanı, en düşük derişim stratum bazaledeyken derişim dışarıdaki stratum granülozumda en yükseğe ulaşır. Stratum korneumdaki kalsiyum derişimi, kısmen bu katmandaki görece kuru hücrelerin iyonları çözememesinden dolayı çok yüksektir. Ekstraselüler kalsiyum derişimindeki bu yükselmeler, keratinositlerde intraselüler serbest kalsiyum derişiminin artmasını tetikler. Bu intraselüler kalsiyum artışının bir kısmı intraselüler depolardan gelirken diğer kısmı kalsiyuma hassas klor kanallarından ve kalsiyuma geçirgen voltaja bağlı olmayan katyon kanalları üzerinden transmembran kalsiyum girişinden gelir. Ayrıca, ekstraselüler bir kalsiyum algılayıcı reseptörün (CaSR) de intraselüler kalsiyum derişimine katkıda bulunduğu düşünülmektedir.
Vitamin D3 (kolekalsiferol), büyük oranda kalsiyum derişimlerini düzenleyerek ve keratinosit farklılaşmasında rol oynayan genlerin ifade edilişini düzenleyerek keratinosit bölünmesini ve farklılaşmasını düzenler. Keratinositler, D vitamini üretiminden yıkımına ve D vitamini reseptörü üretimine kadar tüm D vitamini metabolizması işlemleri bulunan tek hücre türüdür.
Katepsin E
TALE homeodomain transkripsiyon faktörleri
Hidrokortizon
Keratinosit farkılaşması keratinosit proliferasyonunu engellediği için keratinosit proliferasyonunu tetikleyen etmenlerin farklılaşmayı engellediği düşünülmektedir. Bu etmenler, şunları içerir:
p63 transkripsiyon faktörü, epidermal kök hücrelerin keratinositlere farkılaşmasını engeller. p63 DNA bağlayıcı bölgesi, ektrodaktili, ektodermal displazi ve yarık dudak/damak sendromuyla ilişkilidir. p63 mutasyonuna uğramış keratinositlerin transkriptomu, normal epidermal hücre kimliğinin dışına çıkar.
A vitamini ve türevleri
Epidermal büyüme faktörü
Dönüştürücü büyüme faktörü alfa (TGF-a)
Kolera toksini
Diğer hücrelerle etkileşim
Keratinoistler, epidermis içinde melanosit ve Langerhans hücresi gibi diğer hücre türleriyle ilişkilidir. Keratinositler, derinin sinirleriyle sıkı bağlantılar oluşturur ve, Langerhans hücrelerini ve deri içindeki lenfositleri epidermis içinde bir arada tutar. Keratinositler, bağışıklık sistemini de düzenler; yukarıda bahsedilen antimikrobiyal peptitlere ve kemokinlere ek olarak IL-10 ve TGF-B gibi antiinflamatuar mediyatörlerin büyük bir üreticisidir. Keratinositler, etkinleşmeleri durumunda TNFa ve IL-1B salgılanması sonucunda kutanöz iltihaplanma ve Langerhans hücresi etkinleşmesini tetikleyebilir.
Keratinositler, epidermal melanositlerden endojen fotoprotektif melanin içeren vesiküller olan melanozomlar alarak vücudu ultraviyole radyasyona (UVR) karşı korumaya devam eder. Epidermisteki her melanositte, çok sayıda keratinositle bağlanmak için uzayan birkaç tane dendrit bulunur. Melanin, keratinositlerin ve melanositlerin içinde perinüklear alanda DNA'yı ultraviyole radyasyon hasarına karşı koruyan supranüklear başlık olarak depolanır.
Yara iyileşmesine etkisi
Derideki yaralar, kısmen keratinositlerin yaranın oluşturduğu boşluğu doldurmak için yer değiştirmesiyle onarılır. Bu onarım sürecinde görev alan ilk keratinositler, saç folikülünün çıkıntı bölgesinden gelir ve yalnızca geçici olarak hayatta kalır. Bu hücreler, sonradan iyileşen epidermiste epidermisten temel alan keratinositlerle değiştirilir.
Aynı zamanda epidermal keratinositler, büyük yaralar iyileşirken yeni (de novo) saç folikülü oluşumuna katkıda bulunabilir.
Timpanik perforasyonun iyileşmesi için işlev gösteren keratinositler gerekir.
Güneş yanığı hücreleri
Güneş yanığı hücresi, ultraviyole C (UVC) veya ultraviyole B (UVB) radyasyonuna veya psoralen bulunan durumlarda ultraviyole A (UVA) radyasyonuna maruz kaldıktan sonra ortaya çıkan, piknotik çekirdek ve eozinofilik sitoplazması bulunan keratinosittir. Bu hücreler, erken ve anormal keratinizasyon gösterir ve bir apoptoz örneği olarak tanımlanır.
Yaşlanma
Yaş ilerledikçe doku homeostazisi kısmi olarak kök/ön hücrelerinin yenilenmesi veya farklılaşmasındaki sorunlardan dolayı kötüleşir. Kök/ön hücrelerin reaktif oksijen türlerine (ROS) maruz kalması nedeniyle ortaya çıkan DNA hasarı, epidermal kök hücresi yaşlanmasında (senesens) büyük bir rol oynayabilir. Mitokondriyal süperoksit dismutaz (SOD2), normalde reaktif oksijen türlerine karşı koruma sağlar. Fare epidermal hücrelerinde SOD2 kaybının, keratinositlerin bir kısmının bölünmesini kalıcı olarak durduran hücresel yaşlanmaya neden olduğu gözlenmiştir. Yaşlı farelerde SOD2 eksikliği, yara iyileşmesini geciktirdi ve epidermal kalınlığı azalttı.
Civatte cisimciği
Civatte cisimciği (Fransız dermatolojist Achille Civatte'in adı verilmiştir, 1877-1956), apoptoza uğramış hasarlı bir bazal keratinosittir ve büyük oranda keratin ara filamentlerinden oluşur, ve neredeyse her zaman immünglobinlerle, temel olarak IgM, kaplıdır. Civatte cisimcikleri, özellikle liken planus ve diskoid lupus eritematoz olmak üzere derideki çeşitli dermatoz lezyonlarında karakteristik olarak bulunur. Bu cisimcikler, graft-versus-host hastalığı, ilaç yan reaksiyonları, inflamatuar keratoz (örneğin likenoid aktinik keratoz ve liken planus benzeri keratoz), eritema multiforme, bullöz pemfigoid, egzama, liken planopilaris, febril nötrofilik dermatoz, toksik epidermal nekroliz, herpes simpleks ve varisella zoster lezyonları, dermatitis herpetiformis, porfiria cutanea tarda, sarkoidoz, subkorneal püstüler dermatoz, geçici akantolitik dermatoz ve epidermolitik hiperkeratozdur.