О кератинах

Кератины представляют собой особый класс белков, формирующих цитоскелет кератиноцитов, и для дерматолога понимание их свойств открывает путь к раскрытию механизмов развития некоторых дерматозов. Кератины делятся на два генетически различных типа:

Тип I (кислые), их всего 28: мелкие кислые белки (например, K9-K20, K23-K28), в дерматологии наиболее значимы K10 и K14.

Тип II (нейтрально-основные), всего 26: более крупные нейтральные/основные белки (например, K1-K8, K71-K80), в дерматологии наиболее значимы K1 и K5.

Кератины функционируют только в паре: одна цепь типа I соединяется с одной цепью типа II, образуя гетеродимеры. Затем эти гетеродимеры собираются в промежуточные филаменты или тонофиламенты.

В эпидермисе экспрессия кератинов привязана к конкретному слою и стадии дифференцировки кератиноцитов. В пролиферирующих клетках базального слоя эпидермиса экспрессируются гетеродимеры K5 (тип II) и K14 (тип I). Они образуют внутри кератиноцитов тонофиламенты, связанные с десмосомами и полудесмосомами у клеточной оболочки (цитоскелет), что делает клетку устойчивой к механическому стрессу.

При переходе кератиноцита в шиповатый слой синтез гетеродимера K5/K14 подавляется и запускается экспрессия другого гетеродимера - K1 (тип II) и K10 (тип I). Эта пара формирует более прочный и сложный каркас, необходимый для терминальной дифференцировки клеток и образования прочного рогового слоя.

Кератиновые тонофиламенты образуют в эпидермисе плотную сеть, связанную с местами межклеточных контактов (десмосомы и полудесмосомы), создавая непрерывный каркас. Это не только позволяет клеткам сохранять свою форму, но и защищает эпидермис от разрывов и сдвигов, обеспечивая его механическую прочность.

Смена пар кератинов (с K5/K14 на K1/K10) является биохимическим маркером перехода кератиноцита от пролиферации к дифференцировке.

Прочный цитоскелет важен также для целостности корнеоцитов и всего рогового слоя, поддерживая эпидермальный барьер.

Но функция кератинов в коже не ограничивается только механической поддержкой.  Кератиновые тонофиламенты взаимодействуют с митохондриями, ядром и другими органеллами, влияя на апоптоз, клеточный ответ на стресс и метаболизм.

Экспрессия кератинов зависит от типа эпидермиса и локализации.

Например, в толстой коже ладоней и подошв дополнительно экспрессируется кератин K9, который в паре с K1 придает эпидермису особую устойчивость к давлению и трению. Волосяные фолликулы также обладают уникальным набором так называемых фолликулярных кератинов (K31–K40), причем их экспрессия закономерно меняется на разных стадиях цикла роста волоса.

Стволовые клетки базального слоя могут экспрессировать K15 и K19.

Мутации в генах кератинов лежат в основе некоторых генодерматозов. При простом буллезном эпидермолизе мутации в генах KRT5 или KRT14 являются причиной заболевания. Нарушение целостности цитоскелета базальных кератиноцитов делает их чрезвычайно хрупкими, и даже минимальная механическая травма приводит к образованию пузырей на коже.

Другой пример - врожденная буллезная ихтиозиформная эритродермия, которая связана с мутациями в генах KRT1 или KRT10 и проявляется эритродермией, генерализованным гиперкератозом и образованием пузырей вскоре после рождения.

Характерен феномен "миграции" дефекта, когда дефектные белки K1/K10, экспрессирующиеся в шиповатом слое, нарушают организацию не только своего, но и базального слоя, несмотря на наличие нормальных K5 и K14, что объясняет тяжесть клинической картины. 

При врожденной пахионихии происходит мутация в генах KRT6A, KRT6B, KRT16 и KRT17, что клинически выражается в подногтевом гиперкератозе, ладонно-подошвенной кератодермии и фолликулярном кератозе.

Изменение профиля экспрессии кератинов наблюдается и при некоторых приобретенных заболеваниях. Например, при псориазе сохраняются K6/K16/K17 в супрабазальных слоях эпидермиса. Сходные сдвиги наблюдаются в процессе заживления ран и при плоскоклеточном раке.