איך תאי העור מצליחים לשמור על הגוף מבודד גם כשהעור מתחלף?

העור הוא נקודת מגע מרכזית בין הגוף לעולם החיצון. לאור זאת חשוב מאוד שתהיה בו שכבה מבודדת שתפריד בין פנים הגוף לבין כל מה שבחוץ, ותגן עלינו מחדירת גורמים מזיקים.

את ההגנה הזאת מספקים לנו תאים מיוחדים שנמצאים בשכבת האפידרמיס בעור, ובתוכה בשכבת תאים בשם סטרטום גרנולוזום. בין התאים בתוך שכבה זו נוצרים קשרים חזקים, מעין צמתי חיבור שבהם התאים נקשרים זה לזה. הקשרים האלה אוטמים את הרווחים בין התאים ומונעים מחומרים לא רצויים לעבור. אותה תופעה קיימת גם בתאי האפיתל במערכת העיכול, באיברי המין ובמערכת השתן – שלוש מערכות נוספות שנמצאות במגע עם הסביבה החיצונית.

האפידרמיס בנוי שכבות-שכבות. בשכבה התחתונה ביותר נמצאים תאי הגזע, שמתחלקים ודוחפים למעלה את השכבות העליונות. בסופו של דבר התאים בשכבה החיצונית ביותר, שנמצאת במגע מתמיד עם הסביבה, מתים ומתפרקים. למעשה, שכבת האפידרמיס כולה מוחלפת בבני אדם כל 60-45 ימים, ובעכברים כל 10-8 ימים. חלק ניכר מאבק הבית מורכב מתאי עור שמתו ונשרו. בתוך הסביבה הדינמית הזו העור נדרש לשמר באופן קבוע את הבידוד מהסביבה החיצונית ואת הקשרים החזקים בין התאים שבו.

רוב האבק בבית מורכב מתאי עור שנשרו. צילום במיקרסקופ אלקטרונים של התאים באפידרמיס | מקור: Science Photo Library
רוב האבק בבית מורכב מתאי עור שנשרו. צילום במיקרסקופ אלקטרונים של התאים באפידרמיס | מקור: Science Photo Library

במחקר שהתפרסם בכתב העת eLife לפני שבועות אחדים התגלה המנגנון שמאפשר לעור לשמר את הצמתים האלה גם כשתאי האפידרמיס מתחלפים ומתחדשים. חוקרים יפנים התבוננו ברקמת העור של עכברי מעבדה ומצאו שהאפידרמיס שומר על המבנה היציב שלו תודות לצורה המיוחדת של התאים, הקרויה "פאון 14 הפאות של קלווין" (Kelvin's tetrakaidechadron). מדובר במבנה שזיהה לורד קלווין כבר בשנת 1887. קלווין היה מתמטיקאי ופיזיקאי אירי שחקר ופיתח לאורך הקריירה שלו את חוקי התרמודינמיקה. את מודל הפאון הוא פיתח לקראת סוף חייו, כשהסביר איך בועות קצף מתחברות זו לזו בצפיפות. המבנה הזה מאפשר לגורמים בעלי גודל זהה ושטח פנים מזערי להצטופף יחד.

באמצעות מיקרוסקופ מתקדם זיהו החוקרים שהתאים בשכבת האפידרמיס של העור אכן מסודרים בצורת פאון של 14 פאות, והסידור הזה מאפשר לתאים חדשים ליצור קשרים עם התאים הקיימים, בלי לפגוע בשלמות השכבה המבודדת ובחיבורים ההדוקים בין התאים.

נראה שהתא החדש מגיע מהשכבה שמתחת לתאים הקיימים ויוצר איתם חיבורים חדשים, בעוד שהתא הישן מעליו, שימות בקרוב ויתנתק מהעור, נשאר עדיין מחובר לתאים הסובבים אותו. כך התאים שסביב התא המוחלף יוצרים קשרים תלת-ממדיים גם עם התא הישן וגם עם התא החדש. כאשר הקשרים החדשים נוצרים, התא הישן יכול להתנתק ולמות, והתא החדש מתקדם לתוך שכבת הסטרטום גרנולוזום – עד שיגיע גם תורו למות לטובת תא אחר שיגיע מלמטה. מבנה הפאון של התאים הוא שמאפשר את התהליך הזה כיוון שכך לתאים יש שני משושים מקבילים, וכל משושה מצוי באינטראקציה עם תא אחר. זו דוגמה טובה לעיקרון חשוב בביולוגיה, שאומר שהצורה קובעת את התפקוד.

המבנה המבודד של שכבת האפידרמיס חיוני להגנה על הגוף מפני פולשים. פגיעה במבנה הזה, מסיבות גנטיות או סביבתיות, עלולה להוביל להתפתחות של מחלות עור ולחשוף את גופנו לפולשים מבחוץ. הבנה של האופן בו שכבת האפידרמיס נבנית ונשמרת תעזור לחוקרים לפתח תרופות למחלות הללו.