Ученые ответили на вопрос почему кожа не промокает

Японские ученые разглядели клетки кожи под микроскопом и поняли, почему кожа не промокает и почему в ней никогда не возникают отверстия в тех местах, где новые клетки приходят на смену отмершим. Оказалось, дело в сложной геометрии, которая защищает кожу от протеканий.  

Кожа состоит из тонких пленок, образованных клетками. Пленки уложены слоями. Один из таких слоев, называемый зернистым, состоит в том числе из гидрофобных структур, которые не дают жидкостям просачиваться сквозь кожу ни наружу, ни внутрь тела. Если целостность кожи не нарушена, между этими структурами не бывает отверстий. Даже когда новые клетки встают на место старых, в коже не бывает случайных прорех — а ведь эпителий обновляется постоянно. Другими словами, кожа непроницаема для жидкостей — но почему? Исследование, опубликованное в журнале eLife, проливает свет на эту загадку.

Известно, что клетки гидрофобного слоя соединены между собой белками, образующими так называемые плотные контакты. В подлежащих слоях кожи постоянно образуются новые клетки, которые путешествуют наверх, чтобы стать на место отмирающих клеток зернистого слоя (ороговевшие клетки поднимаются еще выше и отшелушиваются с поверхности кожи).

Группа японских биологов исследовала клетки зернистого слоя с помощью метода, который называется конфокальной микроскопией. Под микроскопом ученые увидели, что клетки образуют сложную геометрическую фигуру, напоминающую тетракаидекаэдр — 14-гранник с шестью прямоугольными и восемью шестиугольными гранями. Плотные контакты связывают клетки на гранях пространственной структуры, образованной уплощенной версией тетракаидекаэдра.

Эксперименты показали, что плотные контакты переходят с поверхности одной клетки на поверхность другой в особом порядке так, что целостность слоя никогда не нарушается. Новые клетки располагаются под клетками, которые они должны заменить. Старая клетка покидает зернистый слой только после того, как между новой клеткой и окружающими ее клетками формируется слой плотных контактов.

На видео представлена упрощенная модель того, как сменяют друг друга грани фигуры, образованной клетками зернистого слоя эпителия

Почему клетки выстраиваются в уплощенный тетракаидекаэдр и почему плотные контакты существуют только в одном слое эпидермиса, ученым еще предстоит выяснить.