Epidermis

Die menschliche Haut ist eines der größten Organe des Körpers. Sie macht ∼8 % der Körpermasse eines Erwachsenen aus und bedeckt eine Oberfläche von annähernd 25 m², wenn man die Oberfläche von ∼5 Millionen Anhängseln (Haarfollikel und Schweißkanäle) berücksichtigt.

Die Epidermis wird von der Dermis getragen, einem Netzwerk aus Fibrillen, Blutgefäßen, Pilosebaceous Units, Schweißdrüsen, Nerven und Zellen. Die Haut in ihrer Gesamtheit ist ein Schutzschild gegen zahlreiche schädliche Einflüsse, darunter Mikroorganismen sowie chemische und physikalische Faktoren. Diese Funktionen hängen von der Aktivität zahlreicher Wachstumsfaktoren, Peptidhormone, Proteasen und spezifischer Signalwege ab, die durch die Aktivierung verschiedener Rezeptortypen in den Zellmembranen der verschiedenen Zelltypen der Haut ausgelöst werden.

Die Dicke der Epidermis schwankt zwischen 0,04 mm (Augenlider) und 1,5 mm (Handinnenflächen und Fußsohlen). Die Epidermis ist ektodermaler Herkunft und besteht zu etwa 90% aus Keratinozyten und sitzt einer Basallamina auf. Sie ist von symbiontischen Zellen durchsetzt, z.B. Melanozyten, Langerhanszellen, Merkelzellen. Die Keratinozyten (Größe etwa 30 μm) entstehen in der Basalzellschicht, durchwandern die Epidermis und differenzieren sich auf diesem Weg zu devitalen Hornzellen ( Korneozyten). Die einzelnen Epidermisschichten werden bezeichnet als:

• Stratum basale
• Stratum spinosum
• Stratum granulosum
• Stratum lucidum
• Stratum corneum.

Die Transitzeit durch das Stratum spinosum dauert etwa 14 Tage. Die Erneuerungszeit des Str. corneum dauert ebenfalls 14 Tage. Die Hornschicht hat eine wichtige Barrierefunktion. Die Keratinozyten der Epidermis organisieren sich geordnet in einer variablen Anzahl von Zellschichten, die bei Erreichen der Epidermisoberfläche endgültig differenziert sind; zu diesem Zeitpunkt werden die entkernten, abgestorbenen Zellen des Stratum corneum kontinuierlich abgestoßen und durch neue, endgültig differenzierte Keratinozyten ersetzt. Im Rahmen des Differenzierungsprozesses verändern Keratinozyten ihr morphologisches Erscheinungsbild und beginnen, spezifische Proteinmarker wie die Zytokeratine CK1 und CK10, (Pro-) Filaggrin, Typ-I-Transglutaminase, Involucrin und Loricrin zu exprimieren, die den Zustand der Differenzierung anzeigen, in dem sie sich befinden. Mutationen in den Genen, die diese Proteine kodieren, führen zur Entwicklung humaner Hautkrankheiten (z. B. führen Mutationen im Filaggrin-Gen zu Ichthyosis vulgaris) (Smith FJD et al. 2006). Die Epidermis ist eine der umfangreichsten Epitheloberflächen, die den Wirt vor dem Angriff von Krankheitserregern schützt und gleichzeitig eine friedliche Koexistenz mit seinem lokalen Mikrobiom aufrechterhält, so dass Mikroben die Homöostase der Haut beeinflussen können. Ein Teil der Abwehrmechanismen gegen eindringende Organismen beruht auf einer sauren epidermalen Oberfläche, die auch mit der Regulierung mehrerer kritischer Proteasen in Verbindung gebracht wird, die für die Erhaltung gesunder Haut verantwortlich sind (Ali SM et al. 2013).

Die sägezahnartige Grenzzone zwischen Epidermis und Dermis wird als dermoepidermale Junktionszone bezeichnet. Die Fortsätze der Epidermis in die Dermis werden als Reteleisten, die zwischenliegenden dermalen Ausstülpungen als dermale Papillen bezeichnet.

Als Verteidigungsbarriere sind Keratinozyten wichtige Modulatoren der angeborenen und adaptiven Immunantwort. So exprimieren Keratinozyten unter anderem Fc-Rezeptoren (FcγRI, FcγRII und FcγRIII), Komplementrezeptoren und Mannose-Rezeptoren, die es ihnen ermöglichen, eine Vielzahl von Mikroorganismen abzutöten. Darüber hinaus exprimieren Keratinozyten auch die Toll-like-Rezeptoren (TLRs) 1 bis 10, von denen einige durch bestimmte Mikroorganismen, von ihnen abgeleitete Produkte oder durch entzündliche Erkrankungen der Haut wie die Infektion mit dem Varizella-Zoster-Virus, atopische Dermatitis und Psoriasis hochreguliert werden können (Gutowska-Owsiak D et al. 2012).

Weiterhin sind Keratinozyten eine reichhaltige Quelle für Zytokine, Chemokine und antimikrobielle Peptide der Defensin- oder Cathelicidin-Familie, die die Leistung von Neutrophilen und Makrophagen bei der Wundheilung beeinflussen.

Es konnte gezeigt werden, dass die verschiedenen Komponenten der Kallikrein-, Kinin-Familien und der Kallikrein-verwandte Peptidasen (KLKs) wesentliche Hautfunktionen modulieren, darunter die Desquamation der Zellen, die Aktivierung antimikrobieller Peptide und die Differenzierung der Keratinozyten, Ereignisse, die für die Pathogenese und/oder Aufrechterhaltung bestimmter chronischer Hauterkrankungen von Bedeutung sind (Nauroy P et al. 2020). Die Desquamation der oberflächlichen Keratinozyten hängt von der Hydrolyse der desmosomalen Verbindungen durch spezifische Proteasen (Kallikrein-verwandte Peptidasen KLKs) ab (Chen JQ et al. 2019).

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