Расстройства пигментации кожи стали изучаться в основном в последние 100 лет, хотя еще Laennec (1826) ввел в практику термин «Ia melanose» для обозначения темнопигментированных опухолей.
Слово «меланин», по-видимому, первым использовал Robin, который описал пигмент в хроматофорах животных, дав ему название «pigment melanique» (Becker, 1959).
Внедрение микроскопического метода исследования в медицину способствовало успешному развитию учения о расстройствах пигментации, переведя его на тканевой, затем клеточный уровни.
Уже в 1923 г. Heusinger в нативных препаратах кожи обнаружил «неправильные формы маленькие черные шары» в мальпигиевом слое. Он находил их в пятнах веснушек, у беременных и первым показал пигментацию слизистых оболочек, но не связывал пигмент с функцией каких-либо клеток.
В 1943 г. известный анатом Henle описал временное увеличение количества пигмента в сосках беременных женщин и усиленную пигментацию половых органов. Он обнаружил также пигмент в веснушках блондинов. По его представлению, пигментный слой располагался между эпидермисом и дермой кожи негров.
В дальнейшем Riehl (1884) обнаружил пигментные клетки и в сосочках волос.
Много внимания пигментным клеткам кожи уделил Ehrmann (1885), описавший их в коже сосков грудных желез и гениталий, а также опубликовавший работу о пигментации меланином кожи человека и животных.
Термин «меланоцит» происходит от греческих слов – melas (черный) и kytos (клетка). За прошедшие более 125 лет эти клетки обозначались по-разному: хроматофоры, дендритические клетки, меланоциты, светлые клетки, клетки Лангерганса, меланогеноциты, меланобласты, меланодендроциты, звездчатые клетки и др.
Вопросы классификации и терминология пигментных клеток довольно запутаны. На конференции в Софии в 1965 г. комиссия по терминологии предложила классификацию пигментных клеток. Различают меланоцит, меланофор, меланобласт. К сожалению, окончательно еще не определено место клеток Лангерганса.
Происхождению и дифференцировке пигментных клеток посвящено большое количество работ. Все они условно могут быть разделены на 3 группы.
Авторы первой группы работ предполагают возможность трансформации кератиноцитов в пигментные клетки, в пользу свидетельствуют: скопление меланина в сильно пигментированных областях над ядрам базальных клеток в виде «шапочек», положительная ДОФА-реакция в некоторых базального слоя, наличие пигментных клеток в опухолях эпидермального генеза (старческие бородавки, базально-клеточные карциномы и др.), репигментация рубцов после эпителизации кожных дефектов.
Во 2-й группе работ делают предположение, что меланин поступает в эпидермис из подлежащей соединительной ткани. Так, Masson (1948) отметил отсутствие парафина в базальных меланоцитах при парафиномах, а также липидов и гемосидерина. Okun (1965) доложил о двух случаях татуировки, в которых частицы туши наблюдались, помимо дермы, в базальных меланоцитах и эпителиальных клетках эпидермиса.
Близка к данной теории и точка зрения о родстве тучных и пигментных клеток. Meirowsky (1940), Quevedo с соавторами (1985) и другие убеждены, что гранулы тучных клеток имеют отношение к пигментным гранулам и, следовательно, тучные клетки представляют собой промежуточную станцию в развитии пигментных клеток. Еще более определенно по этому вопросу высказывался Okun (1965), создавший гипотезу, что меланоциты возникают из недифференцированных мезенхимальных клеток ниже базальной мембраны эпидермиса и меланизируются после прохождения их в эпидермис. В некоторых случаях эти клетки проходят еще одну промежуточную стадию, при которой в них определяются гранулы тучных клеток.
Однако наибольшей популярностью пользуется третья группа работ о нейрогенном происхождении меланоцитов. Авторы этих работ основываются на морфологическом сходстве меланоцитов с нервными клетками, что проявляется в их древовидной форме и отношении к красителям, гистологически тесных взаимоотношениях между пигментными клетками и периферическими нервными волокнами (Masson, 1935; Niebauer, 1968), происхождении и развитии пигментных клеток из нервного гребня (Rawles, 1947,1948; Dushane, 1948; Becker, Zimmermann, 1955), и наконец, на сочетании расстройств пигментации с врожденными изменениями нервной системы (нейрофиброматоз – болезнь Реклингаузена, melanoblastosis neuro-cutanee Touraine).
В свете современных данных, развитие пигментных клеток происходит в эмбриогенезе из нервного гребня (Ю.С.Бочаров, 1960; А.А.Войткевич, Э.Л.Соболева, 1968; Rawles, 1948; Becker, Zimmermann, 1955).
Развитие и дифференцировку пигментных клеток кожи у человека изучало небольшое число авторов (А.А. Имшенецкий, 1930; Ю.С. Бочаров, 1960; Zimmermann, 1950; Becker, Zimmermann, 1955). В их исследованиях было показано, что первые предшественники меланоцитов появляются на 10-й неделе беременности, как круглые или овальные клетки, содержащие аргирофильные гранулы. Эти клетки расходятся в основном в трех направлениях: 1) в кожу и пограничные слизистые оболочки, 2) в глаз, 3) в центральную нервную систему.
В местах своего постоянного расположения пигментные клетки несколько отличаются друг от друга морфологически и функционально в зависимости от локализации (Szabo, 1959; Breathnach, 1969).
Таким образом, пигментные клетки кожи, например, не являются идентичными с меланоцитами центральной нервной системы.
Изучали меланоциты кожи 20 эмбрионов человека, полученных во время акушерских операций, после выкидышей и преждевременных родов.
Материал для исследования забирали сразу после операции с различных участков тела. В ранних стадиях развития эмбриона разработанными к настоящему времени методами определить пигментные клетки не представляется возможным (Breathnach, 1969).
Начиная с 14-15-й недели при серебрении по Масону в дерме видны отдельные аргентафинные клетки округлой или слегка вытянутой формы, которые можно расценивать как меланобласты. Отростки у этих клеток встречаются очень редко и они, как правило, бывают короткими и не ветвятся.
Начиная со второй Полины беременности меланобласты приобретают более характерный вид. Их отростки начинают дихотомически ветвиться. Они встречаются все ближе к базальной мембране. С 24-26-й недели беременности пигментные клетки выявляются и среди базальных клеток эпидермиса.
К 8-месячному возрасту плодов у отдельных меланобластов могут быть по 2-3 дихотомически делящихся древовидных отростков. Однако по длине, извилистости, строению они никогда не походят на меланоциты взрослого человека.
Региональные различия меланобластов у эмбрионов в противоположность меланоцитам взрослого человека выражены слабо.
Говоря о наличии тирозиназы в меланобластах кожи плодов человека, следует заметить, что на нашем материале она выявлена лишь в поздних периодах (20-30 нед) эмбриональной жизни, что позволяет заключить, что в последний месяц беременности пигментные клетки, несмотря на некоторые морфологические отличия от меланоцитов взрослых, функционально способны к синтезу меланина.
В отдельных препаратах выявлены мелкие гранулы меланина в меланобластах сосочков волосяных влагалищ.
Впервые такие гранулы обнаружены в пигментных клетках кожи волосистой части головы на 26-28-й неделе беременности.
Обсуждая вопросы эмбриогенеза пигментных клеток, нельзя не остановиться на проблеме размножения их.
Митотические фигуры в меланобластах из нормального и патологического эпидермиса демонстрировали многие ученые (А.С. Горделадзе, 1969; Billingham, 1948, 1949; Masson, 1948).
Эти авторы поддерживают взгляд Masson (1948) о том, что отдельные меланоциты имеют ограниченный период существования и что отжившие клетки постепенно замещают, но не путем миграции и созревания клеток из резервуара «премеланоцитов» дермы, а за счет пролиферации меланоцитов эпидермиса.
В коже обследованных плодов не встречались делящиеся меланобласты. Это убеждает нас в том, что, вероятно, восполнение пигментных клеток в эпидермисе происходит в эмбриогенезе только за счет миграции их из нервного гребня.
К сожалению, мы не знаем ничего конкретного о движении и дифференцировке меланобластов на пути в эпидермис, так как методик для этой цели у человека еще не разработано, хотя в экспериментальной эмбриологии подобные попытки уже были (Л.И. Корочкин, В.И. Богомолова, 1967, 1969; Rawles, 1948).
Меланофоры в дерме при небольших увеличениях и специальных окрасках часто имеют веретенообразную форму и очень напоминают фибробласты. Этот факт еще раз подтверждает необходимость использования комплекса методик для цитологическогого изучения пигментных клеток.
На основании данных из литературы (Rawles, 1948), пигментные клетки мигрируют, в кожу в недифференцированном состоянии и, даже попав в нее, остаются физиологически неактивными, хотя имеют все необходимые морфологические и биологические системы для синтеза меланина. Об этом свидетельствует факт обнаружения премеланина в клетках, еще лишенных отростков и имеющих овальную или веретенообразную форму.
Хочется подчеркнуть удобство в изучении вопросов меленогенеза комбинированной реакции Mishima (1960), так как она позволяет судить обо всех клетках, содержащих меланин в полимеризованном состоянии, а также в виде премеланина, и дает более полные сведения о клетках меланоцитарного ряда.
Некоторые авторы (Daniels e.a., 1961) считают решающим фактором в запуске ферментных систем меланогенеза внешние лучевые воздействия. По данным, это вполне можно допустить, но последние не являются единственными стимуляторами в этом процессе.
Дело в том, что в последние недели беременности в коже встречаются клетки, содержащие меланин. Это были в наблюдениях меланоциты волосяных фолликулов. Заряженные частицы высоких энергий могут проникать в организм человека, в том числе и в плод.
Морфологически и функционально различают две принципиально различные системы клеток в эпидермисе. С одной стороны, выделяют эпитальные клетки (мальпигиевые клетки, кератиноциты), а с другой – древовидные, или ветвистые клетки (Masson, 1948; Prunieras, 1969).
Последние гистологически характеризуются двумя различными типами клеток – меланоцитами и клетками Ларгерганса. Долгое время эти клетки служили источниками оживленных дискуссий, пока не установилось мнение о различном их характере. Jarrette, Riley (1963) обнаружили активность эстеразы в клетках Ларгерганса, в то время как в меланоцитах ее не было. Использование этой гистохимической реакции позволяет морфологически различать эти виды клеток (Breathnach, 1965).
Особенно оживленно развивалось учение о пигментных клетках в последние 25 лет, когда были предложены и разработаны различные методики их исследования вплоть до изоляции и выращивания в культуре ткани.
Одним из важнейших этапов в изучении пигментных клеток было введение в практику ДОФА – реакции (Bloch, 1917). Различные варианты этой методики были предложены Laidlaw, Blackberg (1932), Becker с соавторами (1935), Rappaport (1955).
Меланоциты – постоянный клеточный ингредиент эпидермиса млекопитающих. Распологаются они среди базальных клеток мальпигиева слоя. Каждый меланоцит состоит из перикариона, несколько большего, чем у клеток мальпигиева слоя. Этот перикариот в большинстве случаев слегка вытянут и от него отходит различное число первичных ветвей, обычно четыре или пять. Ветви делятся и продолжаются горизонтально или направляются вверх между клетками шиповидного слоя эпидермиса. Они могут удаляться на расстояние до 100 ммк от тела клетки (Billingham, Silvers, 1960).
Каждое окончание ветви меланоцита представляет собой резко ДОФА – положительную «пуговку». Это утолщение очень тесно прилегает к полюсу клетки мальпигиева слоя. Распределение меланоцитов и способ их ветвления в норме таковы, что едва ли имеется клетка базального слоя, которая не контактировала бы с концевыми утолщениями дендритов.
Тщательное изучение расщепленных эпидермальных препаратов показало, что в некоторых случаях ветвь меланоцита заканчивается не на клетке мальпигиева слоя, а на теле близлежащего меланоцита.
Вариации ветвления отростков меланоцитов значительны. Они могут иметь много отростков, расходящихся в различных направлениях. Однако встречаются меланоциты и веретенообразной формы, когда у них видны только два диаметрально расположенных концевых отростка.
Обширные исследования Szabo (1954) на меланоцитах человека привели к убеждению, что хотя форма этих клеток, вероятно, в большей части зависит от механических факторов, имеется ясно выраженный диморфизм, особенно в коже щек и лба, где большие меланоциты с обильной цитоплазмой обнаруживаются среди более многочисленных мелких меланоцитов.
Уже упоминали о возможности обнаружения пигмента внутри кератиноцитов. По современным представлениям это не может еще служить доказательством, что он синтезирован именно в этой клетке. Вполне допустима цитокринная передача пигмента из клетки в клетку. Последний термин принадлежит Masson (1948, 1949), хотя и до него об этом писал Kyrle (1925), который высказал предположение, что меланобласт – железистая клетка, экскретирующая секрет в другие клетки, а сам процесс секреции был назван цитокринным. Его данные были убедительно подтверждены Billingham (1948, 1949) и получили широкое признание.
Однако и в наше время ряд авторов считают передачу маланина эпидермальным клеткам фагоцитарным процессом (Mottaz, Zelickson).
Использование электронного микроскопа позволило выявить новые факты в механизме синтеза меланина. Под электронным микроскопом меланин идентифицируется как электронно-плотный материал. Постепенное его накопление начинается на меланосомах меланоцита, что убедительно показано рядом авторов.
Экспериментальные данные Seiji с соавторами (1961, 1963), Seiji (1967) подтверждают гипотезу «меланосомной концепции», по которой считается, что тирозиназа синтезируется в рибосомах, передается через эндоплазматический ретикулум в область аппарата Гольджи, где она накапливается, образуя пузырек (стадия I). Внутри каждого пузырька создаются мембранные структуры меланосомы (стадия II), после чего начинается биосинтез меланина на внутренней мембране (стадия III). Таким образом, меланин постепенно накапливается на внутренних мембранах, и меланосома превращается в одинаково плотную для электронов частицу без видимой структуры (стадия IV).
Во время последней стадии меланосома теряет свою тирозиназную активность в связи с наступлением полной меланизации.
Меланосома – образование довольно сложное (Л.А. Пирузяе, Г.В. Романов, Л.В. Мерцалова, В.В. Роговин, 1968). Она окружена сплошной оболочкой и содержит высокоорганизованную внутреннюю структуру из продольно ориентированных тяжей или концентрических пластинок, которые имеют электронно-оптическую плотность частиц с характерным периодом 9*5,4 нм. Органелла может быть сферической или эллипсоидной и иметь величину 0,5 -1 мк.
Некоторые авторы (Wellings, Siegel, 1963) определенное значение в образовании пигментных гранул придавали аппарату Гольджи.
По современным представлениям меланоцит имеет вид, изображенный на рис. 1.
Каждый меланоцит секретирует гранулы меланина в ограниченное число соседних эпидермальных клеток. Это партнерство меланоцита с ближайшими эпидермальными клетками рассматривается в функциональном единстве и известно как эпидермальная меланиновая единица эпидермиса (Fitzpatrick, Breathnach, 1963). Меланоцит и кератиноциты действуют при этом в полном взаимодействии и могут рассматриваться как единая структурная и функциональная единица.
Hadley, Quevedo (1966), обсуждая этот вопрос, пишут, что интенсивность пигментации эпидермиса зависит от количественных и качественных показателей меланиновых гранул как в меланоцитах, так и в эпидермальных клетках – кератиноцитах. Авторы рассмотрели факторы, которые влияют на всю эту систему в целом. Например, ультрафиолетовые лучи могут вызвать стимуляцию меланогенеза, не прямо влияя на пигментные клетки, а вызывая пролиферацию мальпигиевые клетки, а вызывая пролиферацию мальпигиевых клеток и соответствующую необходимость увеличения меланина.
В заключение раздела о пигментных клетках мы хотим отметить, что по современным представлениям они являются высокоспециализированными клетками эпидермиса. Эти клетки – единственные, способные вырабатывать пигмент меланин, который они в свою оцередь передают определенной группе мальпигиевых клеток, образуя вместе с ними сложную функциональную единицу.