表皮角蛋白的表达及表皮分化

表皮是一种复层鳞状上皮,是一种有高度组织性、不断更新的器官。其更新的过程表现为向终末分化即角质化过程,特征是表皮角质形成细胞发生了一系列复杂的形态学及生物化学改变。这些改变在时间和空间上相互配合,导致了形态学上由下而上分化程度渐增的复层状结构的形成:基底层、棘层、颗粒层以及角质层。表皮生物化学的成熟过程与表皮分化相对应,由增生性基底细胞向无核死亡的角质层细胞演化,也是一种细胞凋亡(apoptosis)或程序化细胞死亡的过程。

基底细胞附着于表皮一真皮交界处,它们通过有丝分裂为在表皮表面丢失的细胞提供后继。一旦离开基底层进入棘层,细胞即失去分裂能力,形态上从柱状或立方状变成大而扁的多角形。这种形态学上的改变伴随着生物化学上的相应变化(下图)。

表皮主要结构蛋白及连接蛋白的表达

复层上皮特异性角蛋白的表达首先出现改变,增生特异性角蛋白K5与K14的合成逐渐被分化特异性角蛋白K1及K10的合成所取代。就表皮主要角蛋白而言,在表皮增生性基底细胞层,表达的角蛋白是K5/K14。随着细胞开始向终末分化移行到棘层,出现了K1/K10蛋白对的表达。在细胞进一步向终末分化的过程中.K1/K10的表达逐渐增高,而K5/K14的表达则渐趋下降。当细胞到达颗粒层上部时,K5/K14基本消失,整个角蛋白纤维则几乎全部由K1/K10组成。角蛋白纤维是表皮结构蛋白的主要成分,角蛋白基因的正确表达以及功能性角蛋白网的形成是表皮正常分化的基础。在目前报道的角蛋白基因中,很多在表皮及其附属器有表达。

人角蛋白的主要分布及成对表达

角蛋白的表达随表皮向终末分化的过程而改变。K1/K10以及K5/K14是在人表皮表达的4种主要角蛋白。K5/K14是在表皮增生性基底细胞表达的蛋白对,而K1/K10是在基底层上分化性表皮细胞主要表达的角蛋白对。在基底层上还有K2e及K9的表达,但它们主要特异性地表达在掌跖部表皮。K2e和K9对在掌跖表达的水平并不高,而K9和一种59 kD的碱性蛋白则是在掌跖表达的主要蛋白对。K15在表皮及毛囊的表达水平很低,而在外泌汗腺、会厌及支气管上皮有大量表达。K6/K16两种角蛋白主要表达在角化过度性状态。K17在双向电泳时常与K16移行在同一位置,但其确切的表达还不完全清楚。

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