Keratinozyten: Aufbau, Funktion und Klinik

Keratinozyten sind die dominierenden Zelltypen der Epidermis, der äußersten Schicht unserer Haut, und spielen eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung der Hautintegrität und -funktion. In diesem Artikel wird die Biologie der Keratinozyten, ihre Funktionen und ihre Bedeutung für die Hautgesundheit näher beleuchtet.

Keratinozyten – Definition

Keratinozyten sind spezialisierte Zellen der Epidermis, der äußersten Hautschicht, die eine Schlüsselrolle bei der Bildung der Hautbarriere spielen. Sie produzieren das Protein Keratin, das für die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Haut sorgt.

Keratinozyten – Aufbau

Die oberste Hautschicht, die Epidermis, besteht von innen nach außen aus vier bis fünf Schichten: Stratum basale (Basalschicht), Stratum spinosum, Stratum granulosum und dem Stratum corneum (Hornschicht). In den Bereichen der Leistenhaut (zum Beispiel an der Fußsohle) befindet sich unter dem Stratum corneum noch das Stratum lucidum. Der vorherrschende Zelltyp sind die Keratinozyten. Im Stratum basale, der untersten Schicht, sind sie am wenigsten ausdifferenziert und entwickelt. Sie entwickeln sich weiter und differnzieren je weiter sie in den Schichten nach oben steigen. Errreichen sie das Stratum corneum, die verhornte Schicht, verlieren sie ihren Zellkern.

Die Keratinozyten der Basalschicht brauchen etwa zwei Wochen, um sich bis zur Hornschicht hochzuarbeiten. Nach circa zwei weiteren Wochen, haben sie die oberste Lage des Stratum corneum erreicht und lösen sich dann relativ schnell ab. Die Erneuerung dieser Epithelzellen erfolgt durch Hormone oder Wachstumsfaktoren, wie dem epidermal growth factor (EGF), die bei Wundheilungsprozessen vermehrt aktiv sind.

Keratinozyten – Funktion

Keratinozyten sind die Hauptzellen der Epidermis und spielen eine entscheidende Rolle beim Schutz der Haut. Sie produzieren Keratin, ein robustes Protein, das die Haut vor mechanischen Belastungen, Chemikalien und Mikroben schützt. Darüber hinaus tragen Keratinozyten zur Bildung der Hautbarriere bei und sind an der Regulation des Feuchtigkeitsgehalts der Haut beteiligt.

Verhornung

Ein sehr großes Protein im Stratum granulosum namens Profilaggrin veranlasst die Zytokeratinfilamente (auch: Keratin) in dem Keratinozyt zur Aggregation. Das Protein wird in immer mehr kleinere Einheiten gespalten, solange es in den Schichten nach oben aufsteigt, was zu einer vermehrten Aggregation führt. Diese dabei entstehende Substanz  nimmt dabei die gesamte Zelle ein und sorgt für ein dichtes Netzwerk an prallen Zellen. Die Zellen verlieren bis zu 80 Prozent ihrer Flüssigkeit und bestehen in der Hornschicht fast nur noch aus Keratin.

Barrierefunktion

Die Barrierefunktion der Epidermis wird vor allem durch die dichten Tight Junctions, die die Keratinozyten miteinander verbinden und anderersits durch Lipide, die die Lücken verschließen, sichergestellt. Sie sind zudem an der Produktion des Pigments Melanin beteiligt, das die noch nicht ausdifferenzierten, basalen Zellen vor der ionisierenden und DNA-schädigenden UV-Strahlung schützen soll. Es ist zusätzlich in den Melanozyten vorhanden, das bei hellhäutigen Menschen niedrigere Konzentrationen an Melanin aufweist, als bei dunkelhäutigeren Ethnien.

Außerdem stellen die Keratinozyten eine antimikrobielle Barriere dar, denn sie produzieren immunaktive Substanzen, die einen Schutz vor Mikroorganismen bieten, denen die Haut unvermeidbar sehr oft ausgesetzt ist. Sie können nach Reizungen Signalstoffe ausschütten, die Entzündungen hervorrufen können und dadurch Immunzellen herbeilocken können.

Keratinozyten – Klinik

Krätzemilben bohren sich in die Hornschicht der Epidermis und legen dort neben die Keratinozyten ihre Eier ab und ernähren sich von den Zellen. Dies führt zu starken Entzündungsreaktionen, die vor allem durch Juckreiz gekennzeichnet sind.

Bei einer Schuppenflechte (Psoriasis) proliferieren die Keratinozyten ungewöhnlich stark. Ausgelöst wird die Krankheit vermutlich durch eine Infiltration von T-Lymphozyten, weshalb es sich wahrscheinlich auch um eine Autoimmunerkrankung handelt. Jedenfalls lagern sich durch die übermäßige Proliferation der Epithelzellen Plaques ab. Die Zellen sind in der Produktion von Proteinen und in ihrer Barrierefunktion gestört. Sie können keine Lipide mehr herstellen, was die Haut trocken und schuppig erscheinen lässt.