Epidermis

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La epidermis es la más externa de las tres capas que componen la piel, siendo las capas internas la dermis y la hipodermis. La capa de la epidermis proporciona una barrera contra la infección por patógenos ambientales y regula la cantidad de agua liberada del cuerpo a la atmósfera a través de la pérdida transepidérmica de agua.

La epidermis está compuesta por múltiples capas de células aplanadas que se superponen a una capa base (estrato basal) compuesta por células columnares dispuestas perpendicularmente. Las capas de células se desarrollan a partir de células madre en la capa basal. La epidermis humana es un ejemplo familiar de epitelio, particularmente un epitelio escamoso estratificado.

La palabra epidermis se deriva a través del latín del griego antiguo epidermis, del griego antiguo epi 'sobre' y del griego antiguo derma 'piel'. Algo relacionado con o parte de la epidermis se denomina epidérmico.

Estructura

Componentes celulares

La epidermis consiste principalmente en queratinocitos (basales proliferantes y suprabasales diferenciados), que comprenden el 90% de sus células, pero también contiene melanocitos, células de Langerhans, células de Merkel y células inflamatorias. Los engrosamientos epidérmicos llamados crestas rete (o clavijas rete) se extienden hacia abajo entre las papilas dérmicas. Los capilares sanguíneos se encuentran debajo de la epidermis y están vinculados a una arteriola y una vénula. La epidermis en sí no tiene irrigación sanguínea y se nutre casi exclusivamente del oxígeno difundido del aire circundante. Los mecanismos celulares para regular los niveles de agua y sodio (ENaC) se encuentran en todas las capas de la epidermis.

Uniones celulares

Las células epidérmicas están estrechamente interconectadas para servir como una barrera hermética contra el ambiente exterior. Las uniones entre las células epidérmicas son del tipo unión adherente, formada por proteínas transmembrana denominadas cadherinas. Dentro de la célula, las cadherinas están unidas a los filamentos de actina. En la microscopía de inmunofluorescencia, la red de filamentos de actina aparece como un borde grueso que rodea las células, aunque los filamentos de actina en realidad están ubicados dentro de la célula y corren paralelos a la membrana celular. Debido a la proximidad de las células vecinas y la estrechez de las uniones, la inmunofluorescencia de actina aparece como un borde entre las células.

Capas

La epidermis se compone de 4 o 5 capas, dependiendo de la región de la piel que se considere. Esas capas en orden descendente son:capa cornificada (estrato córneo)Compuesto de 10 a 30 capas de corneocitos anucleados poliédricos (paso final de la diferenciación de queratinocitos), con las palmas y las plantas que tienen la mayor cantidad de capas. Los corneocitos contienen una envoltura de proteína (proteínas de envoltura cornificada) debajo de la membrana plasmática, están llenos de proteínas de queratina que retienen agua, se unen a través de corneodesmosomas y están rodeados en el espacio extracelular por capas apiladas de lípidos. La mayoría de las funciones de barrera de la epidermis se localizan en esta capa.capa clara/translúcida (stratum lucidum, solo en palmas y plantas)Esta capa estrecha se encuentra solo en las palmas de las manos y las plantas de los pies. La epidermis de estas dos zonas se conoce como "piel gruesa" porque con esta capa extra, la piel tiene 5 capas epidérmicas en lugar de 4.capa granular (estrato granuloso)Los queratinocitos pierden sus núcleos y su citoplasma aparece granular. Los lípidos, contenidos en esos queratinocitos dentro de los cuerpos laminares, se liberan al espacio extracelular a través de la exocitosis para formar una barrera lipídica que evita la pérdida de agua del cuerpo, así como la entrada de sustancias extrañas. Esos lípidos polares luego se convierten en lípidos no polares y se organizan paralelos a la superficie celular. Por ejemplo, los glicoesfingolípidos se convierten en ceramidas y los fosfolípidos en ácidos grasos libres.capa espinosa (estrato espinoso)Los queratinocitos se conectan a través de los desmosomas y producen cuerpos laminares, desde el Golgi, enriquecidos en lípidos polares, glicoesfingolípidos, esteroles libres, fosfolípidos y enzimas catabólicas. Las células de Langerhans, células inmunológicamente activas, se encuentran en el medio de esta capa.capa basal/germinal (stratum basale/germinativum)Compuesto principalmente por queratinocitos proliferantes y no proliferativos, unidos a la membrana basal por hemidesmosomas. Los melanocitos están presentes, conectados a numerosos queratinocitos en este y otros estratos a través de las dendritas. Las células de Merkel también se encuentran en el estrato basal con un gran número en sitios sensibles al tacto, como las yemas de los dedos y los labios. Están estrechamente asociados con los nervios cutáneos y parecen estar involucrados en la sensación del tacto ligero.Capa de Malpighi (stratum malpighi)Esto es tanto el estrato basal como el estrato espinoso.

La epidermis está separada de la dermis, su tejido subyacente, por una membrana basal.

Cinética celular

División celular

Como epitelio escamoso estratificado, la epidermis se mantiene mediante la división celular dentro del estrato basal. Las células en diferenciación se desprenden de la membrana basal y se desplazan hacia el exterior a través de las capas epidérmicas, experimentando múltiples etapas de diferenciación hasta que, en el estrato córneo, pierden su núcleo y se fusionan en láminas escamosas, que finalmente se desprenden de la superficie (descamación). Los queratinocitos diferenciados secretan proteínas de queratina, que contribuyen a la formación de una matriz extracelular que es parte integral de la función de barrera de la piel. En la piel normal, la tasa de producción de queratinocitos es igual a la tasa de pérdida, y una célula tarda aproximadamente dos semanas en viajar desde el estrato basal hasta la parte superior del estrato granuloso, y cuatro semanas adicionales para cruzar el estrato córneo. Toda la epidermis se reemplaza por el crecimiento de nuevas células durante un período de aproximadamente 48 días.

Concentración de calcio

La diferenciación de queratinocitos en toda la epidermis está mediada en parte por un gradiente de calcio, que aumenta desde el estrato basal hasta el estrato granuloso externo, donde alcanza su máximo, y disminuye en el estrato córneo. La concentración de calcio en el estrato córneo es muy baja, en parte porque esas células relativamente secas no pueden disolver los iones. Este gradiente de calcio es paralelo a la diferenciación de queratinocitos y, como tal, se considera un regulador clave en la formación de las capas epidérmicas.

La elevación de las concentraciones de calcio extracelular induce un aumento de las concentraciones de calcio libre intracelular. Parte de ese aumento intracelular proviene del calcio liberado de las reservas intracelulares y otra parte proviene del flujo de entrada de calcio transmembrana, a través de canales de cloruro sensibles al calcio y canales de cationes independientes del voltaje permeables al calcio. Además, se ha sugerido que un receptor sensor de calcio extracelular (CaSR) también contribuye al aumento de la concentración de calcio intracelular.

Desarrollo

La organogénesis epidérmica, la formación de la epidermis, comienza en las células que recubren al embrión después de la neurulación, la formación del sistema nervioso central. En la mayoría de los vertebrados, esta estructura original de una capa se transforma rápidamente en un tejido de dos capas; una capa externa temporal, la periderma, que se elimina una vez que se ha formado la capa basal interna o estrato germinativo.

Esta capa interna es un epitelio germinal que da origen a todas las células epidérmicas. Se divide para formar la capa espinosa exterior (estrato espinoso). Las células de estas dos capas, juntas denominadas capa(s) de Malpighi en honor a Marcello Malpighi, se dividen para formar la capa granular superficial (stratum granulosum) de la epidermis.

Las células del estrato granuloso no se dividen, sino que forman células de la piel llamadas queratinocitos a partir de los gránulos de queratina. Estas células de la piel finalmente se convierten en la capa cornificada (estrato córneo), la capa epidérmica más externa, donde las células se convierten en sacos aplanados con sus núcleos ubicados en un extremo de la célula. Después del nacimiento, estas células más externas se reemplazan por nuevas células del estrato granuloso y, a lo largo de la vida, se desprenden a razón de 30 a 90 miligramos de escamas de piel cada hora, o 0,720 a 2,16 gramos por día.

El desarrollo epidérmico es producto de varios factores de crecimiento, dos de los cuales son:

El factor de crecimiento transformante alfa (TGFα) es un factor de crecimiento autocrino mediante el cual las células basales estimulan su propia división.
El factor de crecimiento de queratinocitos (KGF o FGF7) es un factor de crecimiento paracrino producido por los fibroblastos dérmicos subyacentes en los que se regula la proliferación de células basales.

Función

Barrera

La epidermis sirve como una barrera para proteger el cuerpo contra patógenos microbianos, estrés oxidante (luz ultravioleta) y compuestos químicos, y proporciona resistencia mecánica a lesiones menores. La mayor parte de este papel de barrera lo desempeña el estrato córneo.Características

Barrera física: los queratinocitos epidérmicos están estrechamente unidos por uniones célula-célula asociadas a proteínas del citoesqueleto, lo que le da a la epidermis su resistencia mecánica.
Barrera química: Los lípidos, ácidos, enzimas hidrolíticas y péptidos antimicrobianos altamente organizados inhiben el paso de sustancias químicas externas y patógenos al cuerpo.
Barrera inmunológicamente activa: Los constituyentes humorales y celulares del sistema inmunitario que se encuentran en la epidermis combaten activamente las infecciones.
El contenido de agua del estrato córneo cae hacia la superficie, creando condiciones hostiles para el crecimiento de microorganismos patógenos.
Un pH ácido (alrededor de 5,0) y bajas cantidades de agua hacen que la epidermis sea hostil a muchos patógenos microorgánicos.
Los microorganismos no patógenos en la superficie de la epidermis ayudan a defenderse de los patógenos compitiendo por los alimentos, limitando su disponibilidad y produciendo secreciones químicas que inhiben el crecimiento de la microbiota patógena.

Permeabilidad

El estrés psicológico, a través de un aumento de glucocorticoides, compromete el estrato córneo y por lo tanto la función de barrera.
Los cambios repentinos y grandes en la humedad alteran la hidratación del estrato córneo de una manera que podría permitir la entrada de microorganismos patógenos.

Hidratación de la piel

La capacidad de la piel para retener agua se debe principalmente al estrato córneo y es fundamental para mantener una piel sana. La hidratación de la piel se cuantifica mediante corneometría. Los lípidos dispuestos a través de un gradiente y de manera organizada entre las células del estrato córneo forman una barrera a la pérdida transepidérmica de agua.

Color de piel

La cantidad y distribución del pigmento melanina en la epidermis es la razón principal de la variación en el color de la piel en el Homo sapiens. La melanina se encuentra en los pequeños melanosomas, partículas formadas en los melanocitos desde donde se transfieren a los queratinocitos circundantes. El tamaño, el número y la disposición de los melanosomas varían entre los grupos raciales, pero mientras que el número de melanocitos puede variar entre las diferentes regiones del cuerpo, su número sigue siendo el mismo en las regiones individuales del cuerpo en todos los seres humanos. En la piel blanca y asiática, los melanosomas están empaquetados en "agregados", pero en la piel negra son más grandes y se distribuyen de manera más uniforme. El número de melanosomas en los queratinocitos aumenta con la exposición a la radiación UV, mientras que su distribución no se ve afectada en gran medida.

Significación clínica

El cultivo de laboratorio de queratinocitos para formar una estructura 3D (piel artificial) que recapitule la mayoría de las propiedades de la epidermis se utiliza habitualmente como herramienta para el desarrollo y la prueba de fármacos.

Hiperplasia

La hiperplasia epidérmica (engrosamiento resultante de la proliferación celular) tiene varias formas:

La acantosis es una hiperplasia epidérmica difusa (engrosamiento de la piel, y no debe confundirse con los acantocitos). Implica un aumento del espesor de la capa de Malpighi (estrato basal y estrato espinoso). La acantosis nigricans es una acantosis hiperpigmentada aterciopelada, mal definida, negra, que generalmente se observa en la parte posterior del cuello, la axila y otras regiones plegadas de la piel.
La hiperplasia epitelial focal (enfermedad de Heck) es una afección neoplásica benigna asintomática caracterizada por múltiples pápulas de color blanco a rosado que aparecen de forma difusa en la cavidad oral.
La hiperplasia pseudoepiteliomatosa (PEH) es una afección benigna caracterizada por hiperplasia de la epidermis y el epitelio de los apéndices de la piel, con hebras escamosas irregulares que se extienden hacia la dermis y que simulan estrechamente el carcinoma de células escamosas (SCC).

Acantosis nigricans
enfermedad de diablos
Hiperplasia pseudoepiteliomatosa (PEH), bajo aumento, con epitelio escamoso acantósico con crecimientos hacia abajo irregulares y gruesos en forma de dedos en la dermis subyacente.
PEH, gran aumento, con crecimientos escamosos de apariencia reactiva sin atipia citológica significativa.