Biểu bì trên da và sự đổi mới của nó bằng tế bào gốc

1. Đặc điểm da và thành phần cấu trúc của da

Để hỗ trợ các chức năng chuyên biệt của mình, da có những đặc điểm cấu tạo cần được đáp ứng từ các mô phát triển như:

• Sức mạnh cơ học phần lớn nhờ khung ngoại bào, chủ yếu được tiết ra bởi các nguyên bào sợi
• Nguồn cung cấp máu để mang lại chất dinh dưỡng và oxy cũng như loại bỏ các chất thải và carbon dioxide nên đòi hỏi một mạng lưới mạch máu, được lót bằng các tế bào nội mô.
• Các mạch máu còn cung cấp đường tiếp cận cho các tế bào của hệ thống miễn dịch để tạo ra khả năng phòng vệ chống lại nhiễm trùng như đại thực bào, tế bào đuôi gai và còn giúp kích hoạt tế bào lympho, làm trung gian cho các phản ứng phức tạp hơn của hệ thống miễn dịch thích nghi.
• Các sợi thần kinh cũng cần thiết để truyền thông tin cảm giác từ mô đến hệ thần kinh trung ương và truyền tín hiệu theo hướng ngược lại để co cơ trơn và các tuyến bài tiết hoạt động.

Cấu trúc của da bao gồm các phần chính như sau:

• Biểu mô
• Lớp biểu bì
• Lớp mô liên kết nằm ngoài cùng gồm lớp hạ bì giàu collagen (nơi da được tạo ra) và lớp mỡ dưới da.

Trong đó, lớp biểu bì là thành phần chuyên biệt cho da rất quan trọng mặc dù không phải là thành phần chính trong khối lượng của da. Đây là một thành phần đơn giản nhưng cung cấp khả năng đổi mới liên tục khi các mô cơ thể trưởng thành và rất quan trọng đối với da của con người.

2. Vai trò của tế bào biểu bì trên da và khả năng làm mới tự nhiên của chúng

Lớp biểu bì là phần phải chịu sự tiếp xúc trực tiếp, thường xuyên và bị tổn hại bởi môi trường bên ngoài nhiều hơn tất cả các mô cơ thể khác, vì vậy nhu cầu sửa chữa, làm mới liên tục là chức năng trọng tâm của lớp tế bào này. Lớp biểu bì là một lớp biểu mô nhiều tầng gồm phần lớn các tế bào sừng giúp tổng hợp protein dạng sợi trung gian keratin mang lại độ dẻo dai cho lớp biểu bì. Những tế bào này thay đổi diện mạo từ lớp này sang lớp khác gồm các loại như:

• Tế bào đáy: là những tế bào ở lớp trong cùng, gắn liền với lớp tế bào bên dưới và có khả năng phân chia
• Tế bào gai: là lớp tế bào phía trên tế bào đáy trong đó có nhiều desmosome- nơi neo đậu của các chùm sợi keratin dày
• Lớp tế bào hạt mỏng: là lớp ngoài của các tế bào gai, có màu sẫm

Các lớp tế bào này liên kết với nhau để tạo thành một hàng rào chống thấm nước, thực hiện chức năng quan trọng nhất của biểu bì là giữ chất lỏng trong cơ thể sinh vật. Tuy nhiên, vì phải tiếp xúc trực tiếp với các tác nhân môi trường mà lớp biểu bì đòi hỏi phải đổi mới, phân chia và biệt hoá liên tục như sau:

• Trong khi một số tế bào cơ bản đang phân chia, bổ sung vào lớp tế bào thì các tế bào khác có xu hướng ra khỏi tế bào cơ bản để vào lớp tế bào gai thực hiện quá trình phát triển ra các lớp ngoài của biểu bì.
• Khi đến lớp hạt, các tế bào bắt đầu mất nhân và các bào quan, tế bào chất thông qua cơ chế thoái hoá. Bằng cách này các tế bào được chuyển thành các vảy sừng hoá của lớp sừng hoá
• Cuối cùng, chúng bong ra khỏi bề mặt da. Khoảng thời gian từ khi một tế bào được sinh ra ở lớp cơ bản của da người cho đến khi bong ra khỏi bề mặt khoảng 1 tháng tuỳ thuộc vào vùng cơ thể.

3. Tế bào gốc tái sinh lớp biểu bì trên da như thế nào?

Công dụng tế bào gốc làm đẹp lớp biểu bì da chỉ có thể nhìn thấy bằng mắt thường, tuy nhiên thực sự các lớp bên ngoài biểu bì được thay thế hàng nghìn lần trong suốt cuộc đời con người. Trong lớp tế bào cơ bản phải có những tế bào có thể không phân hoá, tiếp tục phân chia trong suốt thời kỳ này và liên tục phân loại những tế bào con có khả năng biệt hoá, rời khỏi lớp cơ bản và thực hiện chức năng tại mô da. Quá trình này chỉ có thể duy trì nếu quần thể tế bào cơ bản có khả năng tự làm mới, do đó nó yêu cầu phải chứa một số tế bào có khả năng tạo ra hỗn hợp các tế bào vừa giống với bản gốc vừa có khả năng biệt hoá. Các tế bào có đặc tính như thế này được gọi là tế bào gốc, có vai trò rất quan trọng trong nhiều loại mô nhờ các đặc điểm như:

• Bản thân tế bào gốc không phải là sự biệt hoá cuối cùng (nghĩa là chúng không ở cuối cùng trong con đường biệt hoá)
• Nó có thể phân chia không giới hạn (hoặc ít nhất là trong suốt cuộc đời của con người)
• Khi phân chia, mỗi tế bào con đều có lựa chọn vẫn là tế bào gốc hoặc biệt hoá thành một loại tế bào khác để phù hợp với mục tiêu hoạt động của mô liên quan

Trên thực tế, nếu một mảng biểu bì bị phá huỷ, tổn thương sẽ được sửa chữa bởi các tế bào biểu bì xung quanh di chuyển vào và sinh sản để che phủ vùng bị thương. Trong quá trình này một mảng biểu bì mới sẽ được hình thành từ các tế bào gốc biệt hoá. Tuy nhiên tế bào gốc khi phân chia luôn phải giữ một nửa số lượng tế bào con có đặc tính giống tế bào gốc để cân bằng quần thể tế bào, do đó việc duy trì tế bào gốc trong lớp biểu bì phụ thuộc vào sự tiếp xúc của tế bào biểu bì với lớp nền.

Tóm lại, lớp biểu bì là một thành phần của da được đổi mới liên tục nhờ vào tế bào gốc khoảng 1 tháng một lần với mục tiêu tạo ra các tế bào bảo vệ phù hợp với cơ thể người. Các tế bào gốc không biệt hoá về mặt giai đoạn và có khả năng phân chia trong suốt vòng đời của sinh vật, tạo ra một số thế hệ tế bào con có khả năng biệt hoá và những thế hệ tế bào gốc khác. Các tế bào gốc biểu bì nằm ở lớp nền nên sẽ trải qua quá trình phân chia, dần biệt hoá từ bộ keratin này sang biểu hiện của bộ keratin khác cho đến khi cuối cùng nhân của chúng thoái hoá tạo ra một lớp tế bào sừng bên ngoài và bong ra khỏi bề mặt da người.