A keratin nyomában

Hajgyógyász szemmel, tudományos megközelítéssel.

A humán keratinok funkcionális jelentősége, avagy miért van szükségünk keratinra?

A humán keratinok funkcionális jelentősége, avagy miért van szükségünk keratinra?
Főként azért, mert a sejtváz egyik alkotófehérjéje. A gerincesek sejtvázának három fő komponensét

  • az aktin filamentumok,
  • a mikrotubulusok,
  • és az intermedier filamentumok képzik.

A keratinok az I. és II. típusú intermedier filamentumok (IF), szövet specifikusan a bőr- és függelékeinek legfontosabb szerkezeti alkotóelemei a cytoskeletális rendszerben.
Szerepük van:

  • a sejtek alakjának fenntartásában,
  • szerkezetének stabilitásában,
  • rugalmas mechanikai ellenálló képességének biztosításában.

A keratin filamentumok viszonylag erős, ellenálló, stabil képződmények, melyek a sejten belül háromdimenziós hálót hoznak létre, tartós belső vázat biztosítva ezzel a sejtmagnak és az egész sejtnek (Chang és Goldman 2004).

Hol találkozunk a keratinmolekulákkal a sejtekben?

A keratin filamentumok a nukleáris laminához kötődnek. Más néven ez a bazális lamina vagyis, hámsejtek által termelt finom szövésű, 3–4 nm vastag kollagén rostokból (IV típus), glikoproteinekből (laminin, entaktin, fibronektin) és proteoglikánból (heparin-szulfát) álló, lemezszerű réteg a hámsejtek alsó sejthártyájánál).

Ezáltal

  • megfelelő helyre rögzítik a sejtmagot,
  • egész sejtet behálózó fonalrendszert hoznak létre,
  • sejtek közötti információ- és anyagáramlást teszik lehetővé. Ezek a sej-sejt kapcsolatok más néven sejtkapcsoló struktúrák, pl. a dezmoszómákhoz (D) és a hemidezmoszómákhoz (HD) kötődnek.
    • (D): dezmoszómákhoz a sejtplazma felőli oldalukon egy ún. „dense plaque” kapcsolódik, ehhez a képlethez csatlakoznak a keratin filamentumok:
    • (HD): A hemidezmoszómák a teljes hámszövetet stabilizálják (Fuchs 1995, Smith és mtsai 2004, Csikós és mtsai 1999). A különbség a dezmo- és a hemidezmoszómákban, hogy amíg a dezmszóma oldalirányban kapcsolja össze a sejteket, a hemidezmoszóma a sejteket a lamina bazalishoz kötik hozzá.

A humán keratinok fizikai és kémiai tulajdonságai és szerkezeti felépítésük

A keratin filamentumok fehérje alegységekből épülnek fel. Ezek az építőegységek (monomerek) tulajdonságaiban térnek el egymástól, ez alapján a keratinok két csoportját különböztetik meg:

I. és II. típusú keratinokat (I. és II. típusú intermedier filamentumok):

  • I. típusú intermedier filamentumok: Ezek savas kémhatású (pKi 4-7) és kis molekulatömegű (40-63kDa) fehérjék.

II. típusú intermedier filamentumok : Bázikus vagy semleges kémhatású (pKi 7-9) és nagyobb molekulatömegű (44-67 kDa) proteinek.

Napjainkig összesen 54 funkcionális humán keratint azonosítottak (I. és II. típus). Ezek keményég alapján besorolhatók két további csoportba:

  • kemény, ún. trichocytokeratin, amelyek a haj és a köröm szerkezetét adják,
  • lágy, ún. cytokeratin, amely nagy mennyiségben a hámsejtek citoplazmájában fordulnak elő.

Miből áll a keratin?

A fehérjék aminosav alapegységekből álló hosszú láncok, változatos térbeli elhelyezkedéssel. A keratinok éppúgy, mint a kollagén, a fehérjék „szkleroprotein” csoportjába tartoznak.

Felépítésükben főként glicin, szerin és cisztein dimerek (cisztin) vesznek részt, mely aminosavak egyenként a fehérje 15-20%-át alkotják.

A keratinok szilárd, térhálós szerkezetüket a 19 aminosavanként jelen lévő cisztin diszulfid hidaknak köszönhetik, melyek biztosítják a fehérje nagy nyújthatóságát és alacsony oldhatóságát (Fuchs 1995).

A keratin térbeli szerkezete:

A keratinok esetében két jellegzetes térszerkezetet különböztetünk meg: α- és β- keratint. Az α-keratin típusú fehérjének α-hélix alapszerkezete van, ennek ellenére a keratin nem tekinthetı egyszerűen hélixek kötegének, hanem ennél bonyolultabb szerkezetet mutat. A β-keratin szerkezete redızött, típustól függően parallel vagy Anti parallel lefutású láncokból áll.

Keratin mutáció okozta bőrbetegségek:

A keratin mutációk genetikai elváltozások, kromoszómáinkban. Ezek örökletes betegségeket eredményeznek, melyekre legtöbbször tüneti kezelések léteznek, azonban „kigyógyítani” nem lehet a pácienseket az adott hajlamból. Ezek főként a bőr és függelékeinek zavarát okozzák, attól függően, hogy melyik szerv, illetve sejt keratin fehérjéit érinti a mutáció:

Keratin mutációk okozta genodermatózisok (genetikai eredetű bőrbetegségek) pl.:

  • az epidermolysis bullosa simplex (KRT5, KRT14 mutációk),
  • a Dowling-Degos (KRT5 mutációk), /li>
  • a Naegeli-FranceschettiJadassohn szindróma (KRT14 mutáció),
  • az epidermolytikus hyperkeratosis,
  • bullosus congenitalis ichtiosiform erythroderma (KRT1, KRT10 mutációk),
  • a különféle epidermolytikus palmoplantaris keratodermák (KRT1, KRT9 mutációk),
  • az ichthyosis bullosa of Siemens (KRT2e mutáció),
  • a moniletrix (KRT81, KRT83, KRT86 mutációk), [lásd: képek]
  • a pachyonychia congrenita (KRT6A, KRT6B, KRT16, KRT17), a Meesmann’s dystrophia (KRT3, KRT12 mutációk)
  • és a white sponge naevus (KRT4, KRT13 mutációk)

(Lane és McLean 2004, Irvine AD és mtsai 1999, 2005; Fuchs 1995, 1996; Corden és McLean 1996 alapján)

MIÉRT FONTOS?

„Röviden, a haj rugalmasságáért és erősségéért felel.”

Ennél persze a válasz jóval hosszabb. A haj 97 %-a keratin, a maradék ~3% pedig víz. Tehát a keratin, hajunk fő összetevője, annak rugalmasságáért és erősségéért felel. Az idő múlásával, a folyamatos káros anyagok bevitelével, és a fontos anyagok visszapótlásának elmaradásával testünk sok kulcsfontosságú anyagot veszít. Gondoljunk csak a vízre, ami ugyancsak testünk nagy részét alkotja, amit folyton pótolni kell, vagy az ásványi anyagokra, vitaminokra, vagy a sokat hallott kollagénre, aminek „öregedése” (víztartalom vesztése) miatt ernyedünk, ráncosodunk, még az öregkori látásromlásért is ez felelős.

Ha kevés a keratin fehérje a szervezetben, a hajszálak elvékonyodnak. Az elvékonyodott hajszál sérülékeny, könnyen töredezni kezd. A haj szép fényét pedig a kénnek köszönheti, (diszulfid hidak a keratin aminosavai között, kéntartalmú aminosavak).

/Forrás: KRT5 és KRT14 génmutációk vizsgálata epidermolysis bullosa simplex örökletes kórképekben Doktori értekezés Glász-Bóna Annamária Semmelweis Egyetem /