Стволовые клетки эпидермиса. Лекция: АНАТОМИЯ И КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ В ПРАКТИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЕ

Тимофей Иванович  Миронов; Полина Эдуардовна  Самарина; Елена Дмитриевна  Королькова; Анна Олеговна  Дробинцева

doi:10.56871/RBR.2026.28.97.009

Стволовые клетки эпидермиса. Лекция

АНАТОМИЯ И КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ В ПРАКТИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЕ

Тимофей Иванович Миронов Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет https://orcid.org/0000-0002-2057-4525
Полина Эдуардовна Самарина Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет https://orcid.org/0009-0003-9173-1414
Елена Дмитриевна Королькова Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет https://orcid.org/0000-0002-4184-6446
Анна Олеговна Дробинцева Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет https://orcid.org/0000-0002-6833-6243

Ключевые слова:

skin epidermis regeneration stem cells кожа эпидермис регенерация стволовые клетки

Аннотация

Кожа — крупнейший орган, составляющий до 20% массы тела, ее барьерная функция обеспечивается постоянным обновлением. Стволовые клетки кожи поддерживают гомеостаз, регенерацию волос и заживление ран. В коже выделяют несколько типов стволовых клеток: межфолликулярного эпидермиса, волосяного фолликула (в луковице, корне, воронке), сальных и потовых желез. Формирование пула стволовых клеток начинается в эмбриогенезе, закладывая основу для регенерации во взрослом организме. Обновление эпидермиса долго объясняли стохастической (случайное самообновление) и иерархической (редкие деления стволовых клеток с образованием полустволовых клеток) моделями. Современные данные секвенирования единичных клеток привели к линейно-иерархической модели с множественными состояниями предшественников. Волосяной фолликул циклически проходит анаген (рост), катаген (дегенерацию) и телоген (покой). Предложена телескопическая модель его развития. У человека восстановление волос имеет отличия от мышиной, включая признаки эпителиально-мезенхимального перехода. В нише фолликула присутствуют стволовые клетки меланоцитов, обеспечивающие пигментацию; их пул пополняется клетками, возвращающимися из транзиторно-амплифицирующего состояния. Стареющие меланоциты через остеопонтин стимулируют активность соседних стволовых клеток волосяного фолликула. Стволовые клетки потовых желез (преимущественно эккринных) изучены слабее. В эмбриогенезе выявлены мультипотентные стволовые клетки, дающие начало миоэпителиальным и секреторным клеткам. У взрослых протоки обновляются быстро (как эпидермис), а концевой отдел — значительно медленнее. Нарушение баланса между покоем, самообновлением и дифференцировкой эпидермальных стволовых клеток ведет к истощению пула, плохому заживлению ран и кожным патологиям. Модуляция молекулярных путей для усиления регенеративного потенциала стволовых клеток открывает перспективы в лечении ран, возрастных изменений, восстановлении волос и косметологии.

Биографии авторов

Тимофей Иванович Миронов, Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

к.б.н., доцент кафедры гистологии и эмбриологии имени профессора А.Г. Кнорре

Полина Эдуардовна Самарина, Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

студентка 5-го курса лечебного факультета, направление «Медицинская биофизика»; лаборант кафедры гистологии и эмбриологии имени профессора А.Г. Кнорре

Елена Дмитриевна Королькова, Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

старший лаборант, кафедра гистологии и эмбриологии имени профессора
А.Г. Кнорре

Анна Олеговна Дробинцева, Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

к.б.н., доцент, заведующая кафедрой гистологии и эмбриологии имени профессора А.Г. Кнорре

Библиографические ссылки

1. Mescher A.L. Junqueira’s basic histology: text and atlas. 15th ed. New York: Mc Graw-Hill Education; 2016.

2. Pastushenko I., Prieto-Torres L., Gilaberte Y., Blanpain C. Skin stem cells: at the frontier between the laboratory and clinical practice. Part 1: epidermal stem cells. Actas Dermosifiliogr. 2015;106(9):725–732. https://doi.org/10.1016/j.ad.2015. 05.008.

3. Dermitzakis I., Kampitsi D.D., Manthou M.E., Evangelidis P., Vakirlis E., Meditskou S. et al. Ontogeny of skin stem cells and molecular underpinnings. Curr Issues Mol Biol. 2024;46(8):8118–8147. https://doi.org/10.3390/cimb46080481.

4. Castellano-Pellicena I., Morrison C.G., Bell M., O’Connor C., Tobin D.J. Melanin distribution in human skin: influence of cytoskeletal, polarity, and centrosome-related machinery of stratum basale keratinocytes. Int J Mol Sci. 2021;22(6):3143. https://doi.org/10.3390/ijms22063143.

5. Cichorek M., Wachulska M., Stasiewicz A., Tyminska A. Skin melanocytes: biology and development. Postepy Dermatol Allergol. 2013;30(1):30–41. https://doi.org/10.5114/pdia.2013.33376.

6. Abraham J., Mathew S. Merkel cells: a collective review of current concepts. Int J Appl Basic Med Res. 2019;9(1):9–13. https://doi.org/10.4103/ijabmr.IJABMR_34_18.

7. Smack D.P., Korge B.P., James W.D. Keratin and keratinization. J Am Acad Dermatol. 1994;30(1):85–102. https://doi.org/10.1016/S0190-9622(94)70012-5.

8. Gonzales K.A., Fuchs E. Skin and its regenerative powers: an alliance between stem cells and their niche. Dev Cell. 2017;43(4):387–401.e6. https://doi.org/10.1016/j.devcel. 2017.10.001.

9. Ankawa R., Goldberger N., Yosefzon Y., Koren E., Yusupova M., Rosner D. et al. Apoptotic cells represent a dynamic stem cell niche governing proliferation and tissue regeneration. Dev Cell. 2021;56(13):1900–1916.e5. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2021.06.008.

10. Fujiwara H., Ferreira M., Donati G., Marciano D.K., Linton J.M., Sato Y. et al. The basement membrane of hair follicle stem cells is a muscle cell niche. Cell. 2011;144(4):577–589. https://doi.org/10.1016/j.cell.2011.01.014.

11. Fuchs E., Blau H.M. Tissue stem cells: architects of their niches. Cell Stem Cell. 2020;27(4):532–556. https://doi.org/10.1016/j.stem.2020.09.011.

12. Stanley J.R. Synergy of understanding dermatologic disease and epidermal biology. J Clin Invest. 2012;122(2):436–439. https://doi.org/10.1172/JCI62237.

13. Tang X., Wang J., Chen J., Liu W., Qiao P., Quan H. et al. Epidermal stem cells: skin surveillance and clinical perspective. J Transl Med. 2024;22(1):779. https://doi.org/10.1186/s12967-024-05600-1.

14. Blanpain C., Fuchs E. Epidermal stem cells of the skin. Annu Rev Cell Dev Biol. 2006;22:339–373. https://doi.org/10.1146/annurev.cellbio.22.010305.104357.

15. Lechler T., Fuchs E. Asymmetric cell divisions promote stratification and differentiation of mammalian skin. Nature. 2005;437(7056):275–280. https://doi.org/10.1038/nature03922.

16. Damen M., Wirtz L., Soroka E., Khatif H., Kukat C., Simons B.D. et al. High proliferation and delamination during skin epidermal stratification. Nat Commun. 2021;12(1):3227. https://doi.org/10.1038/s41467-021-23386-4.

17. Clayton E., Doupé D.P., Klein A.M., Winton D.J., Simons B.D., Jones P.H. A single type of progenitor cell maintains normal epidermis. Nature. 2007;446(7132):185–189. https://doi.org/10.1038/nature05574.

18. Slack J.M. Origin of stem cells in organogenesis. Science. 2008;322(5907):1498–1501. https://doi.org/10.1126/science.1162782.

19. Benitah S.A., Frye M. Stem cells in ectodermal development. J Mol Med (Berl). 2012;90(7):783–790. https://doi.org/10.1007/s00109-012-0908-x.

20. Roy E., Neufeld Z., Cerone L., Wong H.Y., Hodgson S., Livet J. et al. Bimodal behaviour of interfollicular epidermal progenitors regulated by hair follicle position and cycling. EMBO J. 2016;35(24): 2658–2670. https://doi.org/10.15252/embj.201693806.

21. Chen C.L., Huang W.Y., Wang E.H.C., Tai K.Y., Lin S.J. Functional complexity of hair follicle stem cell niche and therapeutic targeting of niche dysfunction for hair regeneration. J Biomed Sci. 2020;27(1):43. https://doi.org/10.1186/s12929-020-0624-8.

22. Peterson A., Nair L.S. Hair follicle stem cells for tissue regeneration. Tissue Eng Part B Rev. 2022;28(4):695–706. https://doi.org/10.1089/ten.TEB.2021.0098.

23. Fuchs E. Scratching the surface of skin development. Nature. 2007;445(7130):834–842. https://doi.org/ 10.1038/nature05659.

24. Snippert H.J., Haegebarth A., Kasper M., Jaks V., van Es J.H., Barker N. et al. Lgr6 marks stem cells in the hair follicle that generate all cell lineages of the skin. Science. 2010;327(5971):1385–1389. https://doi.org/10.1126/science.1184733.

25. Morita R., Sanzen N., Sasaki H., Hayashi T., Umeda M., Yoshimura M. et al. Tracing the origin of hair follicle stem cells. Nature. 2021;594(7864):547–552. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03638-5.

26. Hsu Y.C., Li L., Fuchs E. Emerging interactions between skin stem cells and their niches. Nat Med. 2014;20(8):847–856. https://doi.org/10.1038/nm.3643.

27. Wu S., Yu Y., Liu C., Zhang X., Zhu P., Peng Y. et al. Single-cell transcriptomics reveals lineage trajectory of human scalp hair follicle and informs mechanisms of hair graying. Cell Discov. 2022;8(1):49. https://doi.org/10.1038/s41421-022-00394-2.

28. Steingrímsson E., Copeland N.G., Jenkins N.A. Melanocyte stem cell maintenance and hair graying. Cell. 2005;121(1):9–12. https://doi.org/10.1016/j.cell.2005.03.021.

29. Sun Q., Lee W., Hu H., Ogawa T., De Leon S., Katehis I. et al. Dedifferentiation maintains melanocyte stem cells in a dynamic niche. Nature. 2023;616(7958):774–782. https://doi.org/10.1038/s41586-023-05960-6.

30. Зиновьев Е.В., Юдин В.Е., Асадулаев М.С., Цыган В.Н., Костяков Д.В., Шабунин А.С. и др. Опыт применения стволовых клеток при лечении ожогов кожи. Педиатр. 2018;9(4):12–27. https://doi.org/10.17816/PED9412-27. Zinovyev E.V., Yudin V.E., Asadulaev M.S. et al. Experience of stem cell use in treatment of skin burns. Pediatrician (St. Petersburg). 2018;9(4):12–27. https://doi.org/10.17816/PED9412-2.

31. Wang X., Ramos R., Phan A.Q., Yamaga K., Flesher J.L. Jiang S. et al. Signalling by senescent melanocytes hyperactivates hair growth. Nature. 2023;618(7966):808–817. https://doi.org/10.1038/s41586-023-06172-8.

32. Chen R., Zhu Z., Ji S., Geng Z., Hou Q., Sun X. et al. Sweat gland regeneration: current strategies and future opportunities. Biomaterials. 2020;255:120201. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.120201.

33. Кожухарь В.Г., Иванов Д.О. Основные этапы формирования органов и систем плода. В кн.: Руководство по перинатологии. Иванов Д.О., ред. В 2 т. 2-е изд., перераб и доп. СПб.: Информ-Навигатор; 2019. Т. 1. С. 295–337. EDN: YZOVGD. Kozhukhar V.G., Ivanov D.O. The main stages of formation of organs and systems of the fetus. In the book: Handbook of Perinatology. Ivanov D.O., ed. In 2 volumes. 2nd ed., revised and enlarged. Saint Petersburg: Inform-Navigator; 2019. Vol. 1. P. 295–337. (In Russ.). EDN: YZOVGD.

34. Lu C.P., Polak L., Rocha A.S., Pasolli H.A., Chen S.C., Sharma N. et al. Identification of stem cell populations in sweat glands and ducts reveals roles in homeostasis and wound repair. Cell. 2012;150(1):136–150. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.04.045.

Стволовые клетки эпидермиса. Лекция: АНАТОМИЯ И КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ В ПРАКТИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЕ. (2026). Russian Biomedical Research (Российские биомедицинские исследования), 11(2), 88-94. https://doi.org/10.56871/RBR.2026.28.97.009

Скачать ссылку

Как цитировать