CC BY
427
УДК 576.52;577.352
Роль интегринов в формировании и гомеостазе эпидермиса и придатков кожи
А. Л. Риппа1*, Е. А. Воротеляк12, А. В. Васильев1, В. В. Терских1
1Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, 119334, Москва, ул. Вавилова, 26
2Биологический факультет Московского государственного университета
им. М.В. Ломоносова, 119234, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12
*E-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 28.05.2013
РЕФЕРАТ Интегрины играют важнейшую роль в регуляции адгезии, миграции, пролиферации и дифферен-цировки клеток. В связи с многообразием выполняемых функций интегрины необходимы для становления и поддержания целостности гистотипической структуры тканей. Накопилось немало данных, свидетельствующих об участии интегринов в морфогенезе эпидермиса кожи и ее придатков. Создание мышей с тканеспецифическим нокаутом генов интегринов и определение генетической основы ряда кожных заболеваний у человека позволили понять значение интегринов в биологии, физиологии и морфогенезе эпидермиса и волосяного фолликула. Обсуждаются данные о роли различных классов интегриновых рецепторов в биологии эпидермальных клеток, развитии эпидермиса и волосяных фолликулов.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА базальная мембрана, волосяной фолликул, дифференцировка, интегрины, кератиноциты, миграция, морфогенез, пролиферация, стволовые клетки.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ БМ - базальная мембрана; ВКМ - внеклеточный матрикс; ВФ - волосяной фолликул; СК - стволовые клетки; ЭСК - эмбриональные стволовые клетки; ILK (integrin-linked kinase) -интегрин-связанная киназа.
ВВЕДЕНИЕ
Интегрины - важнейший класс поверхностных рецепторов, которые связываются с молекулами внеклеточного матрикса (ВКМ) и участвуют таким образом во взаимодействии клеток с окружающей средой, преобразуя сигналы микроокружения во внутриклеточные сигналы и запуская множество регуляторных каскадов. В конечном итоге это может приводить к самым разным вариантам клеточного ответа. Сигналы, поступающие от интегриновых рецепторов, регулируют адгезию, миграцию, рост, дифференцировку и гибель клеток. Нарушение функционирования системы интегринов у многоклеточных животных приводит к развитию различных патологий.
Интегрины - это нековалентно связанные гетеро-димерные трансмембранные рецепторы, состоящие из а- и Р-субъединиц, которые образуют функциональный рецептор. В настоящее время известно 18 а- и 8 Р-субъединиц интегринов позвоночных. Эти 26 субъединиц при взаимодействии образуют по меньшей мере 24 комбинации аР-рецепторов (рис. 1). В зависимости от типа Р-субъединиц интегрины подразделяются на три класса. Интегрины Р1, образующие наиболее распространенную группу, связываются
| | Коллагеновые рецепторы | Ламининовые рецепторы
| | Лейкоцит-специфические Ц Рецепторы
рецепторы к RGD-участкам
Рис. 1. Схематическое представление семейства гете-родимерных интегриновых рецепторов [1, 2]
Внеклеточные
домены
Трансмембранные домены
~ 1 Цитоплазмати-—!ческие домены
Выживание
Дифференциация
Киназы
Ф
Целевые гены Пролиферация
Миграция Поляризация Адгезия
Рис. 2. Принцип действия сигналов внеклеточной среды на внутриклеточные процессы через интегриновые рецепторы
Кератиновые Актиновые
филаменты микрофиламенты
Винкулин Талин
Паминин 332
— ■ ■ I—■--------
Гемидесмосома Фокальный контакт
Коллаген IV
Рис. 3. Интегриновые рецепторы во взаимодействии матрикс-клетка
главным образом с белками ВКМ. Интегрины Р2 экспрессируются только в лейкоцитах, часть из них связывается с поверхностными белками других клеток. Некоторые интегрины р3 экспрессируются в тромбоцитах и мегакариоцитах и играют важнейшую роль в процессах адгезии тромбоцитов и свертывания крови. Остальные Р3-интегрины экспрессируются в эндотелиальных клетках, фибробластах и клетках некоторых опухолей. Рецепторы, включающие субъединицы Р4-Р8, немногочисленны и обладают крайне разнообразной структурой, поэтому они не относятся ни к одному из перечисленных классов [1, 2].
Активация интегрина на плазматической мембране со стороны цитоплазмы координирует сборку полимеров цитоскелета, сигнальных комплексов и может индуцировать экспрессию определенных генов. С внеклеточной стороны интегрины контактируют или с макромолекулами ВКМ и базальной мембраны (БМ), или с соответствующими рецепторами соседних клеток, создавая, таким образом, микроокружение клетки. Это взаимодействие управляет внутриклеточными процессами и во многом определяет структуру ткани (рис. 2) [3, 4].
Интегрины обеспечивают адгезию эпителиальных клеток к ВКМ, образуя гемидесмосомы и фокальные контакты.
Гемидесмосомы - структуры, имеющие форму «бляшек», или «кнопок», располагаются с внутренней стороны плазматической мембраны эпителиальных клеток. Они образованы молекулами интегрина абР4, который посредством линкерных белков плакинов прикрепляется к кератиновым филаментам и прочно закрепляет эпидермис на базальной мембране, связываясь с ее компонентами (главным образом с лами-нином 332) (рис. 3).
Фокальные контакты представляют собой более сложные структуры, которые образуются в результате группировки интегринов и через адаптерные белки (талин, винкулин, а-актинин)связываются с актиновым цитоскелетом. Состав и морфология контактов весьма динамичны. Они могут содержать до сотни различных белков, выполняющих адап-терные, сигнальные и другие функции. Фокальные контакты играют роль своеобразных «узлов связи», регулируя поток сигнальных белков и управляя биохимическими сигналами и клеточными реакциями на внешние стимулы (рис. 3).
Интегриновые рецепторы несомненно играют ключевую роль в становлении и поддержании целостности гистотипической структуры тканей. Накопилось немало данных, свидетельствующих о роли интегри-нов в морфогенезе эпидермиса кожи и ее придатков,
прежде всего волосяного фолликула (ВФ). Наличие волосяного покрова является одной из характерных черт представителей класса млекопитающих. Волосяной покров выполняет различные функции, включая терморегуляционную, защитную, сенсорную и социальную. ВФ развивается и функционирует при тесном взаимодействии клеток эпидермиса и дермы. Эпидермальный компонент ВФ составляют матрикс волоса, наружное корневое влагалище, внутреннее корневое влагалище и стержень волоса. В состав дермального компонента входят дер-мальная папилла и соединительно-тканный чехлик. Самая внешняя оболочка ВФ - наружное корневое влагалище - переходит снаружи в базальный слой эпидермиса, а изнутри прилегает к внутреннему корневому влагалищу, которое, в свою очередь, окружает стержень волоса. Наружное корневое влагалище имеет утолщение, называемое зоной bulge (англ. bulge - утолщение в верхней трети ВФ), в котором локализуются стволовые клетки (СК). Основание ВФ, или луковица, состоит из специализированных ке-ратиноцитов матрикса волоса и мезенхимных клеток дермальной папиллы. Стержень волоса состоит из терминально дифференцированных кератиноци-
Стержень волоса
Межфолликулярный
эпидермис
Сальная железа
Наружное корневое влагалище
Внутреннее корневое влагалище
Волосяная
луковица
Дермальная
Рис. 4. Строение волосяного фолликула [36]
Матрикс
волоса
тов (трихоцитов), он представляет собой производное ВФ. С ВФ ассоциированы также сальные железы, кровеносные сосуды, нервные окончания и мышца, поднимающая волос, которая прикрепляется к bulge (рис. 4). В постнатальный период жизни верхняя часть ВФ (включая bulge и сальную железу) и дер-мальная папилла сохраняются, а остальная часть ВФ подвергается циклическим изменениям, которые подразделяются на стадии роста (анаген), регрессии (катаген) и покоя (телоген). У мышей стадия анагена начинается с закладки ВФ на 14.5 сут эмбрионального развития и продолжается в течение 2 недель после рождения. Затем наступает стадия катагена, длина которой составляет 1 неделю, после чего ВФ вступает в стадию телогена, имеющую такую же продолжительность [5].
Продолжительность анагена ВФ скальпа человека варьирует от 2 до 7 лет, фаза телогена длится около 3 мес., после чего стержень волоса сбрасывается. Каждый ВФ на протяжении жизни в среднем продуцирует 20-30 стержней волос. В норме 95% ВФ скальпа пребывают в фазе анагена и 5% в фазе телогена [6].
В данном обзоре обсуждается роль интегринов, играющих ключевую роль в биологии кожи, а также интегрин-связанной киназы (ILK) как посредника передачи внутриклеточной сигнализации интегри-нов, функция которой до конца не известна.
интегрины эпидермиса
В эпидермисе наиболее распространены интегрины а3Р1 (преимущественно рецептор ламинина 332), а6в4 (компонент гемидесмосом, рецептор ламинина 332) и а2Р1 (рецептор коллагена и ламинина) [7]. Интегрин avP5 (рецептор витронектина) также является основным эпидермальным интегрином, но он экспрессируется слабее, чем другие интегрины [8]. Кроме того, базальные кератиноциты эпидермиса экспрессируют интегрины a5pi (рецептор фибронек-тина) и a9pi (рецептор тенасцина С) [9, 10]. Группа Р1-интегринов приурочена, в основном, к базальной поверхности кератиноцитов [7, 8, 11] и участвует в формировании фокальных контактов. Интегрин а3Р1 обнаруживается как на базальной, так и на латеральной поверхности базальных кератиноцитов, где он может участвовать в межклеточных контактах [12]. В норме в эпидермисе экспрессия интегри-нов ограничена базальным слоем и наружным корневым влагалищем ВФ, за исключением интегрина avP8, обнаруженного в супрабазальных слоях кожи век у мышей [13]. При заживлении ран и при таких патологических состояниях, как псориаз и опухолевая трансформация, интегрины экспрессируются су-прабазальными кератиноцитами [14]. Эктопическая экспрессия интегринов а2, а5 и Р1 в супрабазальных
папилла
слоях кожи трансгенных мышей приводит к гиперпролиферации, нарушению дифференцировки и псориазоподобному фенотипу [15].
Создание мышей с тканеспецифическим нокаутом генов интегринов и определение генетических основ ряда кожных заболеваний у человека позволили понять роль интегринов в физиологии и морфогенезе эпидермиса. Предполагается, что интегрины участвуют не только в закреплении кератиноцитов на базальной мембране, но и в регуляции миграции, пролиферации и дифференцировки эпидермальных клеток [6, 14, 16, 17].
ИНТЕГРИН а604
В первых экспериментах по выяснению роли инте-гринов в адгезии, миграции и инициации терминальной дифференцировки кератиноцитов использовали интегрин-специфичные антитела, нарушающие адгезию культивируемых кератиноцитов человека к различным компонентам ВКM [6, 16]. Получение мышей с нокаутом генов индивидуальных интегринов или их субъединиц позволило установить их роль в адгезии кератиноцитов к БM. Например, мыши с делецией субъединицы а6 или Р4 умирают вскоре после рождения, у них возникают многочисленные волдыри на коже (блистеринг) и стратифицированном плоском эпителии, обусловленные отсутствием гемидесмосом [18-20]. У человека мутации в генах субъединиц а6 или Р4 приводят к развитию буллезного эпидермо-лиза с атрезией желудка - аутосомного заболевания, при котором на коже возникают пузыри и наблюдается поражение желудочно-кишечного тракта, требующее оперативного вмешательства сразу после рождения [21].
Интегрин а6Р4 связывается с ламинином 332 в составе ВКM и с кератиновыми филаментами внутри клетки. Это позволяет координировать клеточный ответ в зависимости от состояния молекул ламини-на, а следовательно, регулировать адгезию, миграцию и пролиферацию кератиноцитов. Возможно, это осуществляется через NF-кВ или MAPK-зависимый путь, инициируемый активацией Р4-интегрина, а также через активацию малой GTP-азы Racl. Кроме того, интегрин а6Р4 необходим для поддержания целостности гемидесмосом. Показано, что фосфори-лирование Ser1424 в эндодомене интегрина Р4 приводит к дезинтеграции гемидесмосом на заднем крае мигрирующей клетки [22]. Интегрин а6Р4 связывается с коллагеном типа XVII и плектином. С помощью этой связи, а также посредством сворачивания своего цитоплазматического домена интегрин а6Р4 может вовлекаться в сборку гемидесмосом [12]. Недавно было показано, что инактивация экспрессии субъединицы а6 вызывает значительное снижение
экспрессии субъединиц а3 и а2 на поверхности ке-ратиноцитов человека. Интересно, что такие клетки теряют способность к быстрой направленной миграции по ламинину и коллагену типа I. Предполагается, что интегрин абР4 может быть центральным регулятором экспрессии других основных интегринов эпидермиса [23]. В то же время в кератиноцитах, полученных от больных с мутацией в гене Р4, экспрессия субъединиц а3 и а6 остается на нормальном уровне [24].
Данные о роли интегрина абР4 в миграции клеток противоречивы. Возможно, это связано с частичной взаимозаменяемостью двух рецепторов интегринов а3Р1 и абР4, которые связываются с ламинином 332. Согласно устоявшимся представлениям интегрин а3Р1, связываясь с ламинином 332, обеспечивает клеточную адгезию, подвижность и сборку ламинина, а интегрин абР4, связываясь с ламинином 332, способствует стабильной адгезии клеток путем сборки гемидесмосом (рис. 3).
Однако, согласно некоторым данным, гаптотак-тическая миграция по ламинину 332 опосредуется совместным действием обоих интегриновых рецепторов, причем интегрин абР4 оказывает трансдоминирующий ингибиторный эффект на а3Р1, т.е. при связывании рецептора абР4 функция а3Р1 может супрессироваться. Однако применение антител к абР4 не влияло на хемотаксис [25]. В дальнейшем предположили, что ингибирование связи абР4 с лигандом ведет к активации дополнительного хемо-таксического пути, который зависит от интегрина а3Р1, но при этом клетки мигрируют по отдельности [26]. Клетки без интегрина абР4 не реагируют на добавление фактора роста эпидермиса (EGF) либо из-за отсутствия взаимодействия рецептора EGF (EGFR) с Р4, либо вследствие супрессии активности интегрина а3Р1. При экспрессии и связывании интегрина абР4 наблюдалась устойчивая активация Гас1 при воздействии EGF, что приводило к супрессии и перераспределению интегрина а3Р1 из базальных фокальных контактов в область межклеточных соединений. Это способствовало миграции кератиноцитов в виде единого пласта. Предполагается, что интегрин абР4 координирует хемотаксис при заживлении ран. В местах ранения изменяется кинетика связывания интегрина абР4 с белками ВКМ или интенсивность синтеза его компонентов. При движении клеток интегрин абР4 связывается с секретируемым ламинином 332. Это усиливает активность Гас1 и приводит к супрессии хемотаксиса, зависимого от а3Р1, что, возможно, необходимо для поддержания связи между лидирующими клетками и пластом эпителиальных клеток в целом [26].
ИНТЕГРИНЫ 01
Помимо интегрина a6P4, связь с базальной мембраной в коже обеспечивают интегрины, в состав которых входит субъединица Р1.
В отличие от нокаута генов субъединиц а6 или Р4, полный нокаут генов интегринов Р1 приводит к ранней внутриутробной гибели, что делает невозможным определение его роли в коже [27, 28].
В попытке оценить роль интегринов Р1 в биологии эпидермиса были получены кератиноциты из P1-null-ЭСК мыши. Линия Р1-пиП-ЭСК получена с помощью трансфекции вектора, инактивирующего ген инте-грина Р1 [29]. Р1-пи11-ЭСК in vitro экспрессировали простые кератины, но при индукции не способны были дифференцироваться в кератиноциты и экспрессировать специфичные для эпидермиса кератины 14 и 10, а также инволюкрин.
Интересно, что в тератомах, формирующихся после подкожной трансплантации Р1-пиП-ЭСК синген-ным мышам, наблюдали экспрессию интегрина абР4, кератинов 14 и 1 и инволюкрина, что свидетельствовало о дифференцировке клеток в кератиноциты.
Р1-пи11-кератиноциты обнаруживались также в эпидермисе химерных мышей (дикий тип/Р1-пиП), у которых формировалась нормальная кожа. Сборка белков ВКМ была значительно нарушена (волокон белков БМ было меньше, они были тоньше и короче) в культурах Р1-пиП-ЭСК, но оставалась нормальной в тератомах и коже химерных мышей [30]. Поскольку в образование БМ вносят вклад и кератиноциты, и дермальные фибробласты [31], предположили, что неспособность Р1-пи11-ЭСК in vitro дифференцироваться в кератиноциты может быть не столько следствием отсутствия субъединиц Р1, сколько неспособностью к сборке белков БМ. Наблюдаемая in vivo дифференцировка в кератиноциты могла происходить за счет сборки БМ клетками дикого типа из окружающей ткани [30].
Однако впоследствии экспериментально показали, что существует по крайней мере еще одно возможное объяснение наблюдаемых явлений. Так, ни контакт с БМ, ни присутствие нормальных эпидермальных кератиноцитов не восстанавливают способность Р1-null-ЭСК дифференцироваться в кератиноциты [32]. В исследовании, выполненном с применением деэпи-телизированной «мертвой» дермы с сохранившейся БМ, Р1-пиП-ЭСК не обладали способностью дифференцироваться в кератиноциты. Сокультивирование с нормальными эпидермальными кератиноцитами также было неэффективным. Однако заселение дермы нормальными дермальными фибробластами приводило к образованию большого количества эпидермальных цист из ЭСК дикого типа и небольших групп клеток, положительных по кератину 14, дифферен-
цированных из Р1-пиП-ЭСК. Кондиционированная фибробластами среда стимулировала дифферен-цировку кератин 14-положительных клеток в эм-бриоидных тельцах дикого типа и P1-nulL Показано, что фактор роста кератиноцитов (KGF), фактор роста фибробластов 10 (FGF10), выделяемые фибробла-стами, и трансформирующий фактор роста a (TGFa) стимулируют дифференцировку ЭСК в эпидермальном направлении. При этом эффект факторов роста был более выраженным в культуре клеток с нокаутом Р1 [32]. По-видимому, это можно объяснить тем, что концентрации факторов роста в ростовой среде не были лимитирующими для ЭСК дикого типа. Отсутствие интегринов Р1 снижает, предположительно, чувствительность ЭСК к растворимым факторам, индуцирующим дифференцировку кератиноцитов. Поэтому для стимуляции дифференцировки Р 1-null-ЭСК необходимы высокие концентрации индукторов. Эти результаты подтверждают известный синергизм между интегринами и факторами роста и указывают на его присутствие на самых ранних этапах развития, в том числе в ходе развития кожи. Следует также указать, что ЭСК мышей с нокаутом гена ин-тегрина Р1 не могли расти в присутствии фидерных клеток, тогда как для ЭСК дикого типа необходим фидер из непролиферирующих фибробластов. В связи с этим возникает вопрос о роли фидерных клеток в обеспечении способности ЭСК дифференцироваться в кератиноциты.
Разработка технологии получения мышей с тканеспецифическим нокаутом генов позволила избежать трудностей с изучением мутаций, приводящих к внутриутробной гибели эмбрионов. Чтобы изучить последствия эпидермис-специфичной делеции интегринов Р1, мышей с фланкированными LoxP-сайтами аллелями гена субъединицы Р1 скрещивали с мышами, экспрессирующими Сге-рекомбиназу под контролем промоторов генов кератина 14 или 5, которые активируются в базальном слое эмбрионального эпидермиса [33, 34]. У потомства этих мышей наблюдали эпидермальный блистеринг, но менее выраженный, чем при нокауте субъединиц a6 или Р4.
В тонкой и хрупкой коже мышей с эпидермис-специфическим нокаутом субъединиц Р1 (Сге-рекомбиназа под контролем промотора кератина 14) отмечено почти полное отсутствие БМ, нестабильность гемидесмосом, резкое снижение пролиферативного потенциала эпидермиса, неспособность развивающихся ВФ инвагинировать в дерму. Мышата обычно умирали через несколько часов после рождения, вероятно, из-за отсутствия эпидермального барьера и дегидратации. Тем не менее программа терминальной дифференцировки кератиноцитов у животных не изменялась [33], что противоречило выводам, сделанным
в работах с использованием трансфекции мутантных субъединиц Р1 в культуре и исследований суспензионных культур кератиноцитов [35, 37]. Полученные результаты указывают на решающую роль интегри-нов, содержащих субъединицу Р1, в поддержании пролиферативного потенциала развивающегося эпидермиса [33]. Интересной представляется неспособность развивающихся ВФ инвагинировать в дерму. Молекулярные механизмы, лежащие в основе процесса инвагинации растущего ВФ и ремоделирования им ВКМ, изучены недостаточно. Очевидно, что не последнюю роль в нем играют интегрины, в частности, содержащие субъединицу Р1.
Получены мыши с нокаутом генов субъединиц Р1 в коже эмбрионов (ген Сге-рекомбиназы под контролем промотора гена кератина 5). Эти мыши оставались жизнеспособными в течение 4-6 недель [34], и к этому времени полностью утрачивали ВФ. У мутантных мышей развивались аномалии ВФ и прогрессирующая потеря волос из-за снижения пролиферации клеток матрикса волоса. В итоге деформированные ВФ замещались инфильтратом макрофагов, эпидермис кожи спины утолщался, базальный слой эпидермиса был дезорганизованным, клетки имели аномальную морфологию, наблюдались нарушения в формировании БМ, снижалось количество гемидесмосом, развивался блистеринг. В отличие от предыдущего исследования, наблюдалось увеличение числа слоев дифференцированных кера-тиноцитов в эпидермисе. Целостность БМ, окружающей ВФ, не нарушалась, возможно, из-за меньшего механического напряжения, чем в межфолликуляр-ном эпидермисе или меньшей зависимости структуры БМ вокруг ВФ от интегринов Р1. В конечном итоге развивался дермальный фиброз [34]. Наблюдалось также снижение пролиферативного потенциала ке-ратиноцитов, но, как справедливо замечают, это может быть вызвано не непосредственным отсутствием субъединицы Р1, а, например, сопутствующим снижением экспрессии интегрина a6P4.
Полученные в обоих исследованиях результаты изучения последствий делеции интегринов Р1 в эмбриональном эпидермисе указывают на важную роль интегринов Р1 в формировании ВФ, организации БМ, пролиферации и дифференцировке кератиноцитов. Известно, что при удалении интегринов Р1 ВФ дегенерируют и не способны к циклическим изменениям, поэтому предполагается, что интегрины Р1 участвуют в поддержании компартмента СК или активации СК при инициации стадии анагена [34]. Однако результаты эпидермис-специфического нокаута генов интегринов Р1 различались в зависимости от того, какой тканеспецифический ген (К5 или К14) использовали для активации Сге-рекомбиназы.
Некоторые мыши с тканеспецифическим нокаутом интегринов Р1 в эпидермисе жили достаточно долго. Это позволяло провести эксперименты по заживлению ран, которые подтвердили, что Р1 необходим для миграции кератиноцитов [38].
Индуцируемая в эмбриогенезе эпидермис-специфическая делеция гена интегрина Р1 [33, 34] не позволяла полностью оценить ее влияние на программы пролиферации, дифференцировки, развития и поддержания ВФ из-за развивающегося фиброза, воспалительного процесса или смерти животных. Чтобы отличить первичные последствия нокаута субъединицы Р1 от вторичных, сравнили последствия нокаута гена интегрина Р1 в эпидермисе на 14.5 сут эмбриогенеза мыши (с помощью Сге-рекомбиназы под контролем промотора гена кератина 5 - К5СгеР1пиП) и индуцированной делеции во взрослом эпидермисе (с помощью 4-гидрокситамоксифе-на и СгеЕГ-рекомбиназы под контролем промотора гена кератина 14 - К14СгеЕГ) [39]. В первом случае (К5СгеР1пиП) наблюдали увеличение количества слоев дифференцированных клеток, дегенерацию ВФ, сальных желез, снижение пролиферации, отделение эпидермиса от подлежащей дермы. У этих животных обнаружили аномальное накопление коллагена типа IV и ламинина 332 в дерме. Удаление субъединицы Р1 интегрина в эмбриональном эпидермисе (К5СгеР1пи11) вызывало нарушение терминальной дифференцировки, приводило к увеличению слоев клеток, экспрессирующих маркеры, характерные для дифференцированных кератиноцитов (кератин 10, корнифин, лорикрин и трансглутаминаза 1). Это противоречит данным, которые свидетельствуют в пользу сохранения программы дифференцировки эпидермальных клеток у мышей с тканеспецифическим нокаутом интегрина Р1 [33]. Сохранившиеся ВФ все еще экспрессировали маркеры СК на высоком уровне. Во втором случае нокаут Р1 в эпидермисе взрослых животных (К14СгеЕГ) привел к незначительным изменениям в эпидермисе. Основной аномалией было увеличение количества меланоцитов. Также наблюдалось нарушение дифференцировки межфолликулярного эпидермиса, уменьшение размеров сальных желез. ВФ сохранялись, но наружные корневые влагалища ВФ были увеличены, луковицы некоторых ВФ были тонкими и продолговатыми, в некоторых областях межфолликулярного эпидермиса обнаружено значительное количество пролиферирующих клеток. На 30-й день после обработки гидрокситамоксифеном сохранялась высокая экспрессия маркеров СК в зоне Ьи^е.
Фенотипические изменения, наблюдаемые при удалении интегринов Р1 в зрелом эпидермисе, были гораздо менее выраженными, чем при делеции
во время внутриутробного развития. В обоих случаях отсутствовали очевидные изменения в компартменте СК ВФ [39].
Поскольку описанные модели животных с различными дефектами экспрессии субъединиц Р1 не учитывали вклад конкретных а-субъединиц интегринов в регуляцию, изучили, как влияет отсутствие интегрина а3Р1 на зрелую кожу и развитие ВФ [40].
Интегрин а3Р1 обильно экспрессируется в коже, in vivo он локализован между гемидесмосомами и связывает БM с актиновым цитоскелетом. Инактивация а3-субъединицы интегрина приводила к смерти мышат вскоре после рождения, у животных наблюдались дефекты развития почек и легких [41]. У новорожденных а3null-мышей на подушечках стоп появлялись пузыри, при этом структура геми-десмосом оставалась нормальной. Анализ экспрессии ламинина 332 выявил области дезорганизации зоны БM. Программа дифференцировки и стратификации эпидермиса не изменялась [42]. Позднее установили, что ни интегрин а3Р1, ни а6Р4 не существенны для морфогенеза и гомеостаза эпидермиса в ходе развития кожи, если эпидермис остается прикрепленным к дерме. Mышиные эмбрионы, у которых отсутствовали данные интегрины, имели нормальную программу пролиферации и частоту апоптоза в местах сохранения целостности БM до момента образования пузырей [43]. Важным был контакт между эпидермисом и дермой, который непродолжительное время обеспечивался неизвестным компенсаторным механизмом. По мере развития блистеринга в ходе эмбриогенеза интенсивность апоптоза возрастала. К сожалению, морфогенез ВФ при удалении интегринов а3Р1 или а6Р4 не обсуждается [43].
Для дальнейшего изучения последствий удаления интегрина а3Р1 кожу новорожденных животных с нокаутом этого интегрина пересадили бестимус-ным мышам. В зрелых трансплантатах наблюдались нарушение организации БM в межфолликулярном эпидермисе и возникновение серьезных аномалий морфологии ВФ после первого цикла развития: задержка роста ВФ, дезорганизация F-актина в ВФ, фрагментация ВФ, отклонения в накоплении пигмента и образование кластеров ВФ. Пристальное изучение этих трансплантатов позволило сделать вывод о том, что интегрин а3Р1 не является обязательным для дифференцировки зрелого межфолликулярного эпидермиса, но необходим для регуляции различных процессов морфогенеза и поддержания ВФ. При делеции интегрина а3Р1 зрелая кожа может полностью развиваться и формировать ВФ и сальные железы, поэтому, по всей видимости, интегрин а3Р1 не является необходимым для поддержания эпидермальных СК. Однако после первого цикла в ВФ возникают
значительные нарушения, снижается пролиферация и апоптоз, что свидетельствует о продолжительном пребывании ВФ в фазе покоя, а образующиеся кластеры могут отражать безуспешные попытки ВФ вступить в следующую фазу роста. Эти данные показывают, что интегрин а3Р1 играет важную роль в специфической регуляции морфологии ВФ в течение фазы катагена цикла ВФ [40].
Учитывая данные о роли интегринов Р1 в формировании и поддержании ВФ, пролиферации и диф-ференцировке кератиноцитов, структуризации БM, а также о возможном участии в поддержании или активации популяции СК, можно предполагать, что у мышей в результате активации интегриновых рецепторов Р1, как минимум, меняется экспрессия ключевых генов, вовлеченных в развитие и формирование ВФ. Фенотипические проявления, наблюдаемые при инактивации этих генов, сходны с фенотипом, обусловленным нокаутом генов интегринов Р1.
Обнаружено, что некоторые факторы транскрипции, такие, как hairless, комплекс Р-катенин-LEF-l-TCF-1 или Sonic hedgehog, вовлечены в пролиферацию кератиноцитов матрикса волоса и зачатков ВФ [44, 45]. Фенотип мутаций, ведущих к инактивации этих белков, частично перекрывается с фенотипом Р1-null-ВФ. У мышей с мутацией hairless приблизительно на 15-й день после рождения происходит преждевременный апоптоз кератиноцитов матрикса волосяной луковицы наряду с увеличением скорости пролиферации, наблюдается неправильное расположение внутреннего корневого влагалища и атрофия наружного корневого влагалища. Наружное корневое влагалище и волосяная луковица распадаются на отдельные кластеры клеток [44]. У мышей с инактивацией гена LEF-1 отсутствуют вибриссы и ВФ, как и у мышей с эпидермис-специфичным нокаутом гена интегрина Р1 [46]. Трансплантаты кожи мышей Shh-/-, пересаженные животным с иммунодефицитом, не могут правильно дифференцироваться и формируют ги-перпролиферативные фолликулоподобные структуры, которые не способны продуцировать зрелые стержни волос [47, 48]. Интересно понять, могут ли кератиноцит-специфичные мутации, приводящие к усиленной активности этих белков, восстанавливать фенотип Pl-null-ВФ, по крайней мере частично.
ИНТЕГРИН-СВяЗАННАя КИНАЗА
Связывание с лигандом индуцирует кластеризацию интегринов, в результате которой формируются комплексы, состоящие из множества молекул. Аффинность интегринов и лигандов регулируется внутриклеточными сигналами, что приводит к активации интегринов. Ключевыми регуляторами активации являются талины и киндлины, которые свя-
зывают цитоплазматические домены интегринов Р1 и Р2 [49]. Внутриклеточный путь передачи сигнала от интегринов после их связывания с белками ВКM остается изученным не до конца. Интегрины не обладают ферментативной активностью, у них отсутствуют сайты связывания с актином. Предполагается, что сигналы передаются через множество киназ и белков-посредников.
Наиболее вероятно, что связывание интегринов с актиновым цитоскелетом опосредуется талином, а-актинином и винкулином. Талин необходим для передачи усилия на субстрат, формирования адгезионных контактов, связывания интегринов с цитоскелетом и последующего распластывания клеток [50]. Талин может связывать интегрины с актином разными способами: прямо и через винкулин, который, в свою очередь, связывается с а-актинином и актином. Удаление а-актинина также ингибирует формирование адгезионных контактов, но его роль в передаче силы на субстрат не изучена [51]. Нокаут гена винкулина, в отличие от генов талина и а-актинина, не имеет драматических последствий. По-видимому, винкулин важен для прочности контактов, но не критичен для их формирования [52].
Контакты, опосредованные интегринами, очень сложные структуры, в которых могут участвовать более 150 различных молекул [53, 54]. В состав этих комплексов входят интегральные мембранные белки (интегрины, синдеканы); белки, связывающиеся с актином (талин, винкулин, а-актинин); сигнальные и адаптерные белки (тирозинкиназа Src, киназа фокальной адгезии FAK, паксиллин и ILK) [55-60]. Фокальные контакты также содержат активируемую р21-киназу (РАК), GTP-азы семейства Rho, регулирующие полимеризацию актина, сокращение миозина 2, динамику и организацию микротрубочек [61], кальций-зависимую протеазу кальпаин 2 [62] и тирозинфосфатазу SHP-2 [63], которые, вероятно, временно связываются с адаптерными белками и регулируют миграцию.
Протеинкиназа ILK, еще один компонент фокальных контактов [59], первоначально была определена как белок, связывающий интегрины Р1 [64]. ILK необходима для выживания, миграции и адгезии клеток. Опосредуя взаимодействие с разнообразными белками, включая интегрины Р1 и Р3, PINCH, паксиллин и парвины, она служит посредником между интегри-нами и актиновым цитоскелетом [59, 65].
Киназная активность ILK и фосфорилирование некоторых белков, включая протеинкиназу B (PKB/ Akt) и киназу 3Р гликогенсинтазы (GSK 3Р), описаны в некоторых работах [71, 73].
GSK 3р обнаружена в зоне bulge органных культур зрелых ВФ человека, где она солокализовалась
с маркерами bulge - цитокератинами 15, 19 и CD200. Ингибирование активности гликогенсинтазы в этой области способствовало увеличению пролиферации клеток наружного корневого влагалища, что предполагает возможное участие GSK 3Р в поддержании компартмента СК ВФ [66]. Развитие и циклические изменения в постнатальном организме ВФ существенно зависят от инактивации GSK 3Р [67, 68]. Активная нефосфорилированная GSK 3Р может фос-форилировать и связывать Р-катенин с белком АРС, что приводит к деградации Р-катенина. Фосфорили-рование GSK 3Р инактивирует киназу и приводит к стабилизации и транслокации Р-катенина в ядро, где он взаимодействует с ДНК-связывающими белками семейства Lefl/Tcf, которые активируют транскрипцию таких генов-мишеней, как гены циклина D, гомеобокссодержащих факторов транскрипции, c-myc, Lef1 и кератинов волос [69, 70]. ILK, фосфори-лируя GSK 3р [71, 72] или ингибируя комплекс деградации Р-катенина [73], может модулировать стабильность Р-катенина и, следовательно, играть важную роль в морфогенезе ВФ.
Тем не менее функции ILK окончательно не установлены, так как результаты, полученные как in vitro, так и in vivo, указывают скорее на адапторную, чем на киназную активность ILK [74-80]. Предполагается, что ILK содержит псевдокиназный сайт, неспособный к фосфорилированию [81]. Так, степень фосфорилирования GSK 3Р и PKB/Akt в фибро-бластах, в которых отсутствовала ILK, была такой же, как в контроле. По-видимому, ILK не участвует в фосфорилировании этих киназ [74].
В пользу этой гипотезы свидетельствуют и другие данные, согласно которым ILK не регулирует фос-форилирование GSK 3Р, стабильность и активность Р-катенина в ВФ, дифференцировку клеток матрикса во внутреннее корневое влагалище и стержень волоса. Кератиноцит-специфический нокаут гена ILK (K5-&e) у мышей (ген Сге-рекомбиназы под промотором гена кератина 5) приводил к нарушению адгезии кератиноцитов, целостности БM, блистерингу, эктопической пролиферации кератиноцитов в су-прабазальных слоях, аномальной дифференцировке кератиноцитов, гиперплазии эпидермиса, дефектам в формировании ВФ и алопеции. Нарушение формирования ВФ связано со скоплением пролиферирующих клеток в наружном корневом влагалище; диф-ференцировка клеток матрикса ВФ и поддержание СК при этом не изменялись. Mыши с нокаутом гена ILK жили длительное время [80].
В отличие от нокаута генов Pl-интегринов, при котором снижается пролиферация эпидермальных ке-ратиноцитов и клеток матрикса ВФ [33, 34], при нокауте ILK (K5-&e) число пролиферирующих клеток
матрикса ВФ уменьшалось незначительно. Напротив, существенное увеличение числа пролиферирующих клеток зарегистрировано в наружном корневом влагалище. Поскольку клетки наружного корневого влагалища происходят из CD34+-популяции стволовых клеток Ьи^е [82], проверили, влияет ли отсутствие ILK на эту популяцию клеток. Оказалось, что ВФ содержат CD34+-клетки, которые дают начало транзи-торным клеткам. Так как пролиферирующие клетки накапливались в наружном корневом влагалище, а не в матриксе волоса, был сделан вывод, что ILK необходима транзиторным клеткам для миграции в матрикс или образования зачатка волоса во время анагена.
Интересно, что в культуре кератиноцитов отсутствие ILK влияло на формирование фокальных контактов и препятствовало устойчивой направленной миграции. Клетки также проявляли слабую адгезию, опосредованную интегринами, поэтому не могли фиксировать ламеллоподии, что приводило к изменениям миграции [80].
Изучали также последствия удаления ILK, индуцированного экспрессией кДНК Сге-рекомбиназы под промотором гена кератина 14 (К14-Сге). В отличие от тканеспецифического нокаута с использованием К5-Сге [80], в данном варианте инактивации гена ILK мыши в среднем доживали до 4-го дня постнатального развития. Следует отметить, что и при нокауте гена интегрина Р1, когда экспрессия Сге-рекомбиназы контролировалась промотором гена кератина 14, животные умирали вскоре после рождения, а при использовании промотора гена кератина 5 доживали до 6 недель [33, 34]. Эти отличия можно объяснить, если учесть, что кератин 14 начинает экспрессироваться на 11.5 сут эмбрионального развития [83], а кератин 5 - примерно на 15-е [80], когда эпидермис уже стратифицирован и начался морфогенез ВФ. Подобные фенотипические отличия могут отражать проявление активности генов кератинов или различий в интенсивности и/или времени экспрессии Сге-трансгена и инактивации гена ILK во время эмбриогенеза.
Итак, при удалении ILK с использованием системы К14-Сге морфогенез ВФ был ослаблен. Так как пролиферация ВФ снижалась, сокращалось их число, и морфогенез до конца не завершался. Отсутствие ILK вызывало аномалии в гемидесмосомах и множественный микроблистеринг, дезорганизацию керати-ноцитов супрабазальных слоев и актинового цитоскелета, нарушения адгезии, поляризации и миграции.
ILK считается мишенью Р1-интегринов. Отсутствие ILK и Р1-интегринов в коже приводит к возникновению ряда сходных нарушений, включая аномальное формирование и функционирование ВФ,
снижение пролиферативной активности фолликулярных кератиноцитов, развитие блистеринга.
Кератиноциты, в которых отсутствовала ILK, в культуре имели дефекты адгезии и пролиферации. Снижение скорости пролиферации напоминало нарушения, наблюдаемые в ВФ, но не в межфоллику-лярном эпидермисе. Известно, что нормальная пролиферация первичных кератиноцитов в культуре зависит от активации а3Р1-интегринов [84]. Учитывая, что первичные культивируемые кератиноци-ты состоят из транзиторных и коммитированных прогениторных клеток, снижение пролиферации лишенных ILK кератиноцитов может быть следствием нарушения внутриклеточной сигнализации Р1-интегринов в этой популяции клеток. Не исключено также нарушение пролиферации СК, но эту гипотезу предстоит еще проверить.
При инактивации гена ILK наблюдали нарушение не только адгезии и пролиферации, но также поляризации и миграции культивируемых кератиноцитов мыши [85]. Ключевым событием поляризации является активация Rac1 в лидирующем крае клетки, вызывающая образование и стабилизацию ламеллоподий с помощью интегрина a3P1 [86]. Инфицирование аденовирусом, несущим конститутивно активный Rac1, приводит к восстановлению дефектов поляризации в кератиноцитах с дефицитом ILK. Таким образом, ILK является важнейшим компонентом сигнального пути, который связывает стимуляцию интегринов с рекрутированием Rac1 к плазматической мембране, с активацией распластывания и направленной миграции кератиноцитов [85]. Стабилизация ламеллоподий также может нарушаться, если нормальные клетки трансфицировать мутантным геном Rac1. При этом одного Rac1 недостаточно для стабилизации ламел-лоподии, поскольку в кератиноцитах с дефицитом интегрина a3P1 конститутивная экспрессия Rac1 не восстанавливала характер миграции [86].
Последствия инактивации ILK в СК ВФ изучали с помощью тканеспецифического нокаута с использованием системы К15-Сге, специфичной для СК ВФ [87].
При индуцируемой инактивации ILK в СК ВФ волосяные фолликулы были способны вступать в ана-ген. Стволовые клетки Ьи^е, в которых отсутствовала ILK, успешно мигрировали из Ьи^е и дифференцировались в клетки наружного корневого влагалища и матрикса ВФ, вступивших в фазу роста. Следовательно, отсутствие ILK в СК ВФ не влияет на их миграцию, способность производить популяцию тран-зиторных клеток и обеспечивать регенерацию ВФ. В то же время поведение в культуре кератиноцитов, выделенных из Ьи^е опытных мышей (К15-Сге), отличалось от поведения контрольных. Эффективность
адгезии к покрытому ВКМ пластику была низкой. Эти результаты совпали с данными, полученными на кератиноцитах, выделенных из эпидермиса новорожденных мышей, в которых ILK удалена с помощью К14-Сге [85]. Отсутствие ILK в СК ВФ в основном выражалось в снижении способности клеток Ьи^е дифференцироваться в клетки межфоллику-лярного эпидермиса при заживлении ран. Закрытие ран на спине опытных животных происходило позже, чем в контроле. Те немногочисленные кератиноциты Ьи^е, которые участвовали в регенерации эпидермиса, обладали невысоким пролиферативным потенциалом. Следовательно, ILK необходима для миграции потомства стволовых клеток Ьи^е в регенерирующий эпидермис и пролиферации клеток в ходе эпи-телизации раневой поверхности. Учитывая дефекты адгезии и миграции кератиноцитов новорожденных мышей с эпидермис-специфической делецией ILK [80, 85], а также данные по инактивации ILK в СК Ьи^е [87], можно предположить, что ILK опосредует взаимодействие клеток с ВКМ и вносит вклад в закрепление кератиноцитов на базальной мембране.
Молекулярные пути, модулируемые ILK, изучены недостаточно. Заполнить пробелы в понимании роли ILK в эпидермисе попытались, определяя экспрессию генов методом микроэррей-анализа [88]. С этой целью сравнили экспрессию генов в нормальном эпидермисе мыши на 3-й день после рождения и в эпидермисе с инактивированным геном ILK, применив тканеспецифический нокаут (К14-Сге). Выявлено снижение экспрессии 27% транскриптов, которые кодируют специфичные для волоса кератины и белки, ассоциированные с ними, например кератин 31, кератин-связанный белок 3-3 и другие, что согласуется с нарушениями, наблюдаемыми в ВФ. Также уровни экспрессии десмоглеина 4, важного для структурной целостности десмосом кутикулы и кортекса ВФ, и трихогиалина, компонента внутреннего корневого влагалища, были соответственно в 18 и 28 раз меньше нормы. Значительное снижение экспрессии этих генов согласуется с представлениями о важности экспрессии ILK после стадий 4-5 формирования фолликула.
ILK также играет важную положительную модулирующую роль в дифференцировке кератиноци-тов и формировании эпидермального барьера. Этим объясняется наблюдаемое у мышей с инактивацией ILK в эпидермисе снижение экспрессии генов, кодирующих ключевые ферменты и факторы, необходимые для сшивки белков и биосинтеза липидов, таких, как трансглутаминаза 3, субстрат трансглутаминаз Ргг9 и др.
В отсутствие ILK в эпидермисе возрастает экспрессия генов, вовлеченных в сигнальные пути Wnt
и Shh, которые при нормальном морфогенезе кожи активны на ранних стадиях развития ВФ, в то время как на поздних стадиях их активность снижается. Остановка развития ВФ на стадиях 2-4 в постна-тальном эпидермисе в отсутствие ILK может свидетельствовать о повышении экспрессии генов сигнальных путей Wnt и Shh.
Анализ транскриптома постнатального эпидермиса с нокаутом гена ILK выявляет важную роль данной киназы в развитии ВФ, созревании кератиноцитов и формировании барьерной функции, а также в пигментации и регенеративных процессах [88].
ИНТЕГРИНЫ 01 КАК МАРКЕРЫ эПИдЕРМАЛьНЫх
стволовых клеток
Поведение стволовых клеток контролируется взаимодействием между внутренними транскрипционными программами и внешними сигналами [89]. Внешние сигналы обеспечиваются локальным микроокружением или нишей, в которой находятся стволовые клетки. ВКМ является важным компонентом ниши стволовых клеток [90-93].
В области Ьи^е, где располагаются стволовые клетки ВФ, состав внеклеточного матрикса значительно отличается от состава в остальных участках эпидермиса [94, 95]. В этой области в несколько раз повышена экспрессия коллагенов типов VI, XVIII, V, тенасцина С, периостина, богатого цистеином гликопротеина, нефронектина и некоторых других компонентов ВКМ. Функциональное значение этих различий остается малоизученным. Несомненным представляется непосредственное участие ВКМ и интегриновых рецепторов в регуляции судьбы эпидермальных СК. Интересно, что структура ВКМ в центральной части роговицы, содержащей дифференцирующиеся клетки, и в лимбе, содержащем СК роговицы, также существенно различаются. Область лимба обогащена коллагенами VII, XVI и IV, тенасцином С, витронектином и ламинином [96]. Соответственно различается и спектр интегринов, экспрессируемых в этих областях роговицы. Медленно пролиферирующие, сохраняющие метку ДНК, клетки лимба характеризуются повышенной экспрессией интегринов Р1 и Р4, а также a6. Мелкие клоногенные клетки из корнеосклерального кольца выделены на основании фенотипа a6bгІ6ht/CD71dim [97], использованного также для выделения популяции эпидермальных СК [98].
В настоящее время показано, что интегрины могут использоваться для обогащения СК популяций, получаемых из различных тканей [99-102].
В культуре кератиноцитов человека популяции СК и транзиторно-амплифицируемых клеток разделили по степени экспрессии Р1-интегринов и скоро-
сти адгезии к белкам ВКМ. Популяция СК с высоким уровнем экспрессии Р1-интегринов обладала высокой колониеобразующей эффективностью и адгезировала к белкам ВКМ намного быстрее транзиторного ком-партмента, клетки которого после одного или пяти циклов деления подвергались терминальной дифферен-цировке [103]. Подвижность клеток зависит от уровня экспрессии интегринов, причем при высоком уровне подвижность ингибируется, а наиболее благоприятен для подвижности клеток промежуточный уровень [104]. Таким образом, транзиторные клетки, слабо экспрессирующие Р1-интегрины, должны быть значительно более подвижными, чем сильно экспрессирующие СК, что подтверждено с помощью цейтраферной съемки. Более того, при высокой плотности культуры транзиторные клетки были рассредоточены, в отличие от компактно расположенных СК [11].
Высокий уровень экспрессии интегринов Р1 (яркое свечение после окраски антителами) использовали в качестве маркера для определения пространственной организации СК и их потомков в эпидермисе человека [11]. Кератиноциты с низкой экспрессией интегринов этого класса выходили из компартмента СК, начинали интенсивно пролиферировать и подвергались дифференцировке.
В эпидермисе мыши интегрины Р1 интенсивно экспрессируются в зоне Ьи^е ВФ и активно используются в качестве маркеров этой зоны [68]. Однако использовать экспрессию Р1-интегринов в качестве маркеров клеток Ьи^е ВФ человека не представляется возможным, поскольку они экспрессируются на всем протяжении внешнего слоя наружного корневого влагалища, соединительно-тканного чехлика и в дермальной папилле [105].
Сходные результаты получены при оценке экспрессии интегринов Р1 в органных культурах ВФ кожи головы человека. В сайтах иммунореактивности интегринов Р1 наблюдалась также коэкспрессия фибронектина и тенасцина С. Исследователи не обнаружили значительного повышения иммунореактивности Р1-интегринов in situ в зоне Ьи^е. Применение активирующих интегрины Р1 антител и имитирующих натуральные лиганды, трипептидов RGD (арг-гли-асп) in vitro способствовало росту органных культур ВФ, выделенных с помощью микродиссек-ции, и препятствовало их спонтанной регрессии. Таким образом, несмотря на отсутствие повышенной экспрессии интегринов Р1 в СК ВФ человека, сигнальные пути с их участием играют, по-видимому, определенную роль в контроле роста фолликулов. Данный подход может стать потенциальным инструментом для предотвращения потери волос у человека путем направленной стимуляции внутриклеточной сигнализации Р1-интегринов [106].
Показано, что интегрины Р1 и MАР-киназа способствуют поддерживанию компартмента СК in vitro. При трансфицировании культуры кератиноцитов человека ретровирусом, содержащим мутантную субъединицу интегрина Р1 (доминантно-негативная мутация), снижался поверхностный уровень экспрессии этих субъединиц, адгезивность клеток и активация MАР-киназы. Это приводило к дифференцировке СК [17].
На модели химического канцерогенеза кожи показано, что эпидермис-специфический нокаут гена интегрина а3 замедляет стадию инициации под действием диметилбензантрацена (DMBA), способствуя выходу СК ВФ из ниши и их дифференцировке, препятствуя таким образом накоплению трансформированных клеток в коже. Дальнейшая обработка форболовым эфиром не приводила к прогрессии опухолевого роста у экспериментальных животных. В то же время при длительном воздействии только DMBA в однокомпонентном протоколе прогрессия опухолей с переходом в злокачественную форму в эпидермисе животных с нокаутом гена интегрина а3 проходила эффективнее и с большей скоростью, хотя число очагов малигнизации было ниже [107].
Интегрины Р1 необходимы для апикальной локализации комплекса белков, регулирующих асимметричное деление эпидермальных СК, которое обеспечивает баланс между расположенными на БM стволовыми и прогениторными клетками и их дифференцирующимися потомками в супрабазальных слоях эпидермиса [108].
Интегрины могут активировать непосредственно рецепторы факторов роста в отсутствие этих факторов [109].
Интегриновые рецепторы сочетают функции механического прикрепления клеток к субстрату и двунаправленной сигнализации. Они, с одной стороны, обеспечивают адекватную реакцию клетки на сигналы среды, а с другой - позволяют клетке самой модулировать свое микроокружение. В эпидермисе адгезия базальных клеток к БM критична для прочного соединения эпидермиса с дермой, поддержания ги-стотипической структуры эпидермиса и выполнения им защитных функций. Однако этим функции интегринов не исчерпываются. Помимо участия в сборке белков БM, интегрины осуществляют контроль ориентации митотического веретена и апикальной локализации белкового комплекса при асимметричном делении базальных кератиноцитов, способствуя непрерывной регенерации эпидермиса и поддержанию пула базальных кератиноцитов. Регулируя миграцию, пролиферацию и дифференцировку эпидермальных клеток, интегрины в конечном счете во многом определяют морфогенез кожи и ее при-
датков. Нарушение экспрессии интегринов приводит к задержке развития ВФ в эмбриогенезе или к деградации фолликулов и потере волос во взрослом со-
стоянии. Нарушения в экспрессии интегринов могут лежать в основе многих патологических состояний, в том числе малигнизации. •
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Hynes R.O. // СеП. 2002. V. 110. № 6. P 673-687.
2. Barczyk M., Carracedo S., Gullberg D. // Се11 Tissue Res.
2010. V. 339. № 1. P 269-280.
3. Bouvard В., Brakebusch С., Gustafsson E., Aszodi A., Bengts-son T., Berna A., Fassler R. // Circ. Res. 2001. V. 89. № 3.
P. 211-223.
4. Воке1 C., Brown N.H. // Dev. Се11. 2002. V. 3. № 3. P. 311321.
5. Stenn K.S., Pans R. // Physiol. Rev. 2001. V. 81. № 1.
P. 449-494.
6. Gray J., Dawber R. A Pocketbook of hair and scalp disorders: an nitrated guide. Oxford: Blackwell Science, 1999.
7. Adams J.C., Watt F.M. // J. Cell Biol. 1991. V. 115. № 3.
P. 829-841.
8. Hertle M., Adams J., Watt F.M. // Development. 1991. V. 112.
№ 1. P. 193-206.
9. Adams J.C., Watt F.M. // Cell. 1990. V. 63. № 2. P. 425-435.
10. Palmer E.L., Ruegg C., Ferrando R., Pytela R., Sheppard D.
// J. Cell Biol. 1993. V. 123. P. 1289-1297.
11. Jensen U.B., Lowell S., Watt F.M. // Development. 1999.
V. 126. № 11. P 2409-2418.
12. Hashmi S., Marinkovich M.P. // Clin. Dermatol. 2011. V. 29.
№ 4. P 398-411.
13. Stepp M.A. // Dev. Dyn. 1999. V. 214. № 3. P. 216-228.
14. Watt F.M. // EMBO J. 2002. V. 21. № 15. P. 3919-3926.
15. Carroll J.M., Romero M.R., Watt F.M. // Cell. 1995. V. 83. № 6. P. 957-968.
16. Watt F.M., Kubler M.D., Hotchin N.A., Nicholson L.J., Adams J.C. // J. Cell Sci. 1993. V. 106. P. 175-182.
17. Zhu A.J., Haase I., Watt F.M. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999. V. 96. № 12. P. 6728-6733.
18. Dowling J., Yu Q.C., Fuchs E. // J. Cell Biol. 1996. V. 134. № 2. P. 559-572.
19. Georges-Labouesse E., Messaddeq N., Yehia G., Cadalbert L., Dierich A., LeMeur M. // Nat. Genet. 1996. V. 13. № 3.
P. 370-373.
20. van der Neut R., Krimpenfort P, Calafat J., Niessen C.M., Sonnenberg A. // Nat. Genet. 1996. V. 13. № 3. P. 366-369.
21. Ashton G.H., Sorelli P., Mellerio J.E., Keane F.M., Eady R.A., McGrath J.A. // Br. J. Dermatol. 2001. V. 144. № 2. P. 408-414.
22. Germain E.C., Santos T.M., Rabinovitz I. // Mol. Biol. Cell. 2009. V. 20. № 1. P 56-67.
23. Kligys K.R., Wu Y., Hopkinson S.B., Kaur S., Platanias L.S., Jones J.C. // J. Biol. Chem. 2012. V. 287. № 22. P. 17975-17984.
24. Sehgal B.U., DeBiase P.J., Matzno S., Chew T.L., Claiborne J.N., Hopkinson S.B., Russell A., Marinkovich M.P., Jones J.C.
// J. Biol. Chem. 2006. V. 281. № 46. P. 35487-35498.
25. Hintermann E., Bilban M., Sharabi A., Quaranta V. // J. Cell Biol. 2001. V. 153. № 3. P. 465-478.
26. Russell A.J., Fincher E.F., Millman L., Smith R., Vela V., Waterman E.A., Dey C.N., Guide S., Weaver V.M., Marinkovich M.P // J. Cell Sci. 2003. V. 116. P 3543-3556.
27. Fassler R., Meyer M. // Genes Dev. 1995. V. 9. P 1896-1908.
28. Stephens L.E., Sutherland A.E., Klimanskaya I.V.,
Andrieux A., Meneses J., Pedersen R.A., Damsky C.H. //
Genes Dev. 1995. V. 9. P. 1883-1895.
29. Fassler R., Pfaff M., Murphy J., Noegel A.A., Johansson S., Timpl R., Albrecht R. // J. Cell Biol. 1995. V. 128. № 5.
P. 979-988.
30. Bagutti C., Wobus A.M., Fassler R., Watt F.M. // Dev. Biol. 1996. V. 179. № 1. P 184-196.
31. Marinkovich M.P, Keene D.R., Rimberg C.S., Burgeson R.E. // Dev. Dyn. 1993. V. 197. № 4. P. 255-267.
32. Bagutti C., Hutter C., Chiquet-Ehrismann R., Fassler R.,
Watt F.M. // Dev. Biol. 2001. V. 231. № 2. P. 321-333.
33. Raghavan S., Bauer C., Mundschau G., Li Q., Fuchs E. //
J. Cell Biol. 2000. V. 150. № 5. P 1149-1160.
34. Brakebusch C., Grose R., Quondamatteo F., Ramirez A., Jorcano J.L., Pirro A., Svensson M., Herken R., Sasaki T.,
Timpl R. // EMBO J. 2000. V. 19. № 15. P. 3990-4003.
35. Levy L., Broad S., Diekmann D., Evans R.D., Watt F.M. //
Mol. Biol. Cell. 2000. V. 11. № 2. P. 453-466.
36. http//www.vetmed.vt.edu./education/curriculum/vm8054/ Labs/Lab15/Lab15.htm
37. Hotchin N.A., Gandarillas A., Watt F.M. // J. Cell Biol. 1995.
V. 128. № 6. P 1209-1219.
38. Grose R., Hutter C., Bloch W., Thorey I., Watt F.M., Fassler R., Brakebusch C., Werner S. // Development. 2002. V. 129. № 9.
P. 2303-2315.
39. Lopez-Rovira T., Silva-Vargas V., Watt F.M. // J. Invest. Dermatol. 2005. V. 125. № 6. P. 1215-1227.
40. Conti F.J., Rudling R.J., Robson A., Hodivala-Dilke K.M. // J. Cell Sci. 2003. V. 116. P. 2737-2747.
41. Kreidberg J.A., Donovan M.J., Goldstein S.L., Rennke H., Shepherd K., Jones R.C., Jaenisch R. // Development. 1996.
V. 122. № 11. P 3537-3547.
42. DiPersio C.M., Hodivala-Dilke K.M., Jaenisch R., Kreidberg J.A., Hynes R.O. // J. Cell Biol. 1997. V. 137. № 3. P. 729-742.
43. DiPersio C.M., van der Neut R., Georges-Labouesse E., Kreidberg J.A., Sonnenberg A., Hynes R.O. // J. Cell Sci. 2000. V. 113. P. 3051-3062.
44. Panteleyev A.A., Botchkareva N.V., Sundberg J.P, Christia-no A.M., Paus R. // Am. J. Pathol. 1999. V. 155. № 1. P. 159-171.
45. Oro A.E., Scott M.P. // Cell. 1998. V. 95. № 5. P. 575-578.
46. van Genderen C., Okamura R.M., Farinas I., Quo R.G., Parslow T.G., Bruhn L., Grosschedl R. // Genes Dev. 1994.
V. 8. № 22. P 2691-2703.
47. St-Jacques B., Dassule H.R., Karavanova I., Botchkarev V.A., Li J., Danielian PS., McMahon J.A., Lewis P.M., Paus R., McMahon A.P // Curr. Biol. 1998. V. 8. № 19. P. 1058-1068.
48. Chiang C., Swan R.Z., Grachtchouk M., Bolinger M., Litingtung Y., Robertson E.K., Cooper M.K., Gaffield W., Westphal H., Beachy P.A. // Dev. Biol. 1999. V. 205. № 1.
P 1-10.
49. Shattil S.J., Kim C., Ginsberg M.H. // Nat. Rev. Mol. Cell.
Biol. 2010. V. 11. № 4. P. 288-300.
50. Zhang X., Jiang G., Cai Y., Monkley S.J., Critchley D.R., Sheetz M.P. // Nat. Cell. Biol. 2008. V. 10. № 9. P 1062-1068.
51. Choi C.K., Vicente-Manzanares M., Zareno J., Whitmore L.A., Mogilner A., Horwitz A.R. // Nat. Cell Biol. 2008. V. 10.
№ 9. P. 1039-1050.
52. Xu W., Baribault H., Adamson E.D. // Development. 1998.
V. 125. № 2. P. 327-337.
53. Geiger B., Spatz J.P., Bershadsky A.D. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2009. V. 10. № 1. P. 21-33.
54. Geiger B., Yamada K.M. // Cold Spring Harb. Perspect Biol. 2011. V. 3. № 5. a005033.
55. Turner C.E. // Nat. Cell Biol. 2000. V. 2. № 12. P E231-E236.
56. Zamir E., Geiger B. // J. Cell Sci. 2001. V. 114. P. 3577-3579.
57. Frame M.C. // J. Cell Sci. 2004. V. 117. P. 989-998.
58. Mitra S.K., Hanson D.A., Schlaepfer D.D. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2005. V. 6. № 1. P. 56-68.
59. Legate K.R., Montanez E., Kudlacek O., Fassler R. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2006. V. 7. № 1. P 20-31.
60. Huttenlocher A., Horwitz A.R. // Cold Spring Harb. Perspect Biol. 2011. V. 3. № 9. a005074.
61. Ridley A.J. // Bioessays. 1994. V. 16. № 5. P. 321-327.
62. Beckerle M.C., Burridge K., DeMartino G.N., Croall D.E. // Cell. 1987. V. 51. P. 569-577.
63. Yu D.H., Qu C.K., Henegariu O., Lu X., Feng G.S. // J. Biol. Chem. 1998. V. 273. № 33. P. 21125-21131.
64. Hannigan G.E., Leung-Hagesteijn C., Fitz-Gibbon L., Coppolino M.G., Radeva G., Filmus J., Bell J.C., Dedhar S. // Nature. 1996. V. 379. P. 91-96.
65. Grashoff C., Thievessen I., Lorenz K., Ussar S., Fassler R. // Curr. Opin. Cell Biol. 2004. V. 16. № 5. P 565-571.
66. Yamauchi K., Kurosaka A. // Arch. Dermatol. Res. 2010.
V. 302. № 4. P 263-270.
67. Fuchs E., Merrill B.J., Jamora C., DasGupta R. // Dev. Cell. 2001. V. 1. № 1. P. 13-25.
68. Huelsken J., Vogel R., Erdmann B., Cotsarelis G., Birchmeier W. // Cell. 2001. V. 105. № 4. P. 533-545.
69. Zhou P., Byrne C., Jacobs J., Fuchs E. // Genes Dev. 1995. V. 9. № 6. P. 700-713.
70. Logan C.Y., Nusse R. // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2004. V. 20. P. 781-810.
71. Delcommenne M., Tan C., Gray V., Rue L., Woodgett J., Dedhar S. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. № 19.
P. 11211-11216.
72. Novak A., Hsu S.C., Leung-Hagesteijn C., Radeva G., Papkoff J., Montesano R., Roskelley C., Grosschedl R., Dedhar S. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. № 8. P. 4374-4379.
73. Oloumi A., Syam S., Dedhar S. // Oncogene. 2006. V. 25.
№ 59. P 7747-7757.
74. Sakai T., Li S., Dicheva D., Grashoff C., Sakai K., Kostka G., Braun A., Pfeifer A., Yurchenco P.D., Fassler R. // Genes Dev. 2003. V. 17. № 7. P. 926-940.
75. Lynch D.K., Ellis C.A., Edwards P.A., Hiles I.D. // Oncogene. 1999. V. 18. № 56. P. 8024-8032.
76. Zervas C.G., Gregory S.L., Brown N.H. // J. Cell Biol. 2001.
V. 152. № 5. P. 1007-1018.
77. Mackinnon A.C., Qadota H., Norman K.R., Moerman D.G., Williams B.D. // Curr. Biol. 2002. V. 12. № 10. P 787-797.
78. Hill M.M., Feng J., Hemmings B.A. // Curr. Biol. 2002. V. 12. № 14. P 1251-1255.
79. Grashoff C., Aszodi A., Sakai T., Hunziker E.B., F a ssler R. // EMBO Rep. 2003. V. 4. № 4. P. 432-438.
80. Lorenz K., Grashoff C., Torka R., Sakai T., Langbein L.,
Bloch W., Aumailley M., Fassler R. // J. Cell Biol. 2007. V. 177.
№ 3. P 501-513.
81. Qin J., Wu C. // Curr. Opin. Cell Biol. 2012. V. 24. № 5.
P. 607-613.
82. Blanpain C., Fuchs E. // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2006. V. 22. P. 339-373.
83. Dassule H.R., Lewis P., Bei M., Maas R., McMahon A.P. // Development. 2000. V. 127. № 22. P. 4775-4785.
84. Manohar A., Shome S.G., Lamar J., Stirling L., Iyer V., Pumiglia K., DiPersio C.M. // J. Cell Sci. 2004. V. 117. P 40434054.
85. Nakrieko K.A., Welch I., Dupuis H., Bryce D., Pajak A., St-Arnaud R., Dedhar S., D'Souza S.J., Dagnino L. // Mol. Biol. Cell. 2008. V. 19. № 4. P. 1462-1473.
86. Choma D.P., Pumiglia K., DiPersio C.M. // J. Cell Sci. 2004.
V. 117. P. 3947-3959.
87. Nakrieko K.A., Rudkouskaya A., Irvine T.S., D'Souza S.J., Dagnino L. // Mol. Biol. Cell. 2011. V. 22. № 14. P. 2532-2540.
88. Judah D., Rudkouskaya A., Wilson R., Carter D.E., Dagnino L. // PLoS One. 2012. V. 7. № 5. e36704.
89. Watt F.M., Driskell R.R. // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 2010. V. 365. P. 155-163.
90. Hall PA., Watt F.M. // Development. 1989. V. 106. № 4.
P. 619-633.
91. Scadden D.T. // Nature. 2006. V. 441. P. 1075-1079.
92. Spradling A., Drummond-Barbosa D., Kai T. // Nature. 2001. V. 414. P. 98-104.
93. Watt F.M., Hogan B.L. // Science. 2000. V. 287. P 1427-1430.
94. Morris R.J., Liu Y., Marles L., Yang Z., Trempus C., Li S., Lin J.S., Sawicki J.A., Cotsarelis G. // Nat. Biotechnol. 2004. V. 22. № 4. P. 411-417.
95. Tumbar T., Guasch G., Greco V., Blanpain C., Lowry W.E., Rendl M., Fuchs E. // Science. 2004. V. 303. P 359-363.
96. Ordonez P., Di Girolamo N. // Stem Cells. 2012. V. 30. № 2.
P. 100-107.
97. Hayashi R., Yamoto M., Saito T., Oshima T., Okano T., Tano Y., Nishida K. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2008. V. 367. № 2. P. 256-263.
98. Li A., Simmons P.J., Kaur P // Proc. Natl. Acad. Sci.
USA. 1998. V. 95. № 7. P. 3902-3907.
99. Wagers A.J., Weissman I.L. // Stem Cells. 2006. V. 24. № 4. P. 1087-1094.
100. Stingl J., Eirew P, Ricketson I., Shackleton M., Vaillant F., Choi D., Li H.I., Eaves C.J. // Nature. 2006. V. 439. P. 993-997.
101. Shackleton M., Vaillant F., Simpson K.J., Stingl J., Smyth G.K., Asselin-Labat M.L., Wu L., Lindeman G.J., Visvader J.E. // Nature. 2006. V. 439. P. 84-88.
102. Watt F.M., Fujiwara H. // Cold Spring Harb. Perspect Biol.
2011. V. 3. № 4. a005124.
103. Jones PH., Watt F.M. // Cell. 1993. V. 73. № 4. P. 713-724.
104. Huttenlocher A., Sandborg R.R., Horwitz A.F. // Curr. Opin. Cell Biol. 1995. V. 7. № 5. P. 697-706.
105. Kloepper J.E., Tiede S., Brinckmann J., Reinhardt D.P, Meyer W., Faessler R., Paus R. // Exp. Dermatol. 2008. V. 7.
№ 7. P 592-609.
106. Kloepper J.E., Hendrix S., Bodo E., Tiede S., Humpries M.J., Philpott M.P., Fassler R., Paus R. // Exp. Cell Res. 2008. V. 314. № 3. P. 498-508.
107. Sachs N., Secades P., van Hulst L., Kreft M., Song J.Y., Sonnenberg A. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2012. V. 109. № 52. P. 21468-21473.
108. Lechler T., Fuchs E. // Nature. 2005. V. 437. P. 275-280.
109. Moro L., Venturino M., Bozzo C., Silengo L., Altruda F., Beguinot L., Tarone G., Defilippi P. // EMBO J. 1998. V. 17.
№ 22. P 6622-6632.
