Kulit kita kadang-kadang bisa saja memberikan kesedihan, tapi satu hal yang selalu dapat kita andalkan dan bergantung padanya adalah menjadi pelindung yang tidak menumpahkan secara membabi buta darah dan keringat di mana-mana – terlepas dari fakta bahwa kita menumpahkan kira-kira 500 juta sel setiap 24 jam.
Entah bagaimana kita mengganti seluruh lapisan kulit kita setiap dua sampai empat minggu , tapi tidak pernah menimbulkan kebocoran hingga kita tidak pernah menyadarinya.
Dan para ilmuwan telah memikirkan dan mengetahuinya sejak tahun 2016 – kulit kita terbuat dari susunan bentuk yang unik yang disebut tetrakaidecahedrons , yang tidak pernah meninggalkan celah, bahkan saat sel-sel individual dikosongkan.
“Studi kami juga membantu kita untuk melihat bagaimana sel-sel yang membentuk kulit kita dapat mengaktifkan mekanisme untuk membuat semacam lem, yang mengikat sel bersama-sama, memastikan kulit kita mempertahankan integritasnya,” kata salah satu tim, Reiko Tanaka , dari Imperial College London, sebelumnya pada bulan Desember 2016.
Tanaka dan timnya memutuskan untuk menyelidiki berbagai lapisan yang membentuk epidermis mamalia – penghalang yang melindungi kulit kita.
Penelitian sebelumnya telah menemukan bahwa epidermis mamalia memiliki dua hambatan fisik utama di dua lapisan teratas epidermis.
Dekat permukaan adalah penghalang antarmuka udara-cair yang dibentuk oleh lapisan terluar kulit, yang disebut stratum korneum , dan di bawahnya adalah penghalang antarmuka cair-cair yang dibentuk oleh persimpangan ketat – daerah yang sangat sempit yang disusun antara sel kulit yang hampir kedap cairan.
Sementara para ilmuwan telah lama mempelajari lapisan terluar epidermis, yang terus-menerus menanggalkan sel kulit mati dan menggantinya dengan yang baru dan lebih sehat, sedikit yang diketahui tentang penghalang kulit tipis dan sekunder yang berada di bawahnya, yang disebut stratum granulosum .
Stratum granulosum sangat penting untuk memastikan kulit kita tidak bocor, karena ini adalah lapisan di mana ‘persimpangan ketat’ terbentuk, dan lapisan kulit yang paling luar tidak dapat terbentuk tanpanya.
Stratum granulosum juga memainkan peran besar dalam proses penanggalan sel-sel kulit mati.
Bagi mamalia untuk melepaskan lapisan kulit luarnya, sel kulit baru harus terus diproduksi di lapisan epidermis paling rendah, sebelum mereka naik ke stratum granulosum.
Di sini mereka mengganti sel kulit tua, yang kemudian didorong ke lapisan terluar epidermis untuk dicampakkan.
Sebelum 2016, tidak ada yang bisa mengetahui secara pasti bagaimana sel stratum granulosum dapat diganti tanpa mengganggu penghalang persimpangan ketat yang memastikan kita tidak mulai membocorkan cairan tubuh di mana-mana.
Tanaka dan timnya menggunakan teknik pencitraan yang disebut mikroskop confocal untuk memeriksa sel stratum granulosum di telinga tikus, dan menemukan bahwa bentuk sel ini sangat penting untuk jenis penghalang yang mereka bentuk.
Bentuknya pada dasarnya adalah versi rata dari sesuatu yang disebut tetrakaidecahedron Kelvin: polyhedron 14 sisi dengan enam segi empat dan delapan sisi heksagonal:
Struktur ini pertama kali diusulkan pada tahun 1887 oleh fisikawan dan insinyur matematika Skotlandia-Irlandia, William Thomson (Lord Kelvin), yang menyatakannya sebagai bentuk terbaik untuk mengisi ruang.
Dalam gambar lapisan epidermis tikus, versi yang diratakan dari bentuk ini nampaknya membentuk persimpangan ketat pada masing-masing ujungnya, memastikan penghalang terus menerus terlepas dari kedatangan konstan dan sel-sel individual.
“Sungguh menakjubkan untuk berpikir bahwa konsep abstrak untuk bentuk yang dirancang oleh ahli matematika Lord Kelvin lebih dari satu abad yang lalu mungkin merupakan bentuk penting di alam, membantu kulit kita mempertahankan keefektifannya sebagai penghalang,” kata Tanaka .
Tim tersebut menemukan bahwa bentuk ini memungkinkan sel kulit baru untuk mengganti sel tua dengan menghasilkan protein yang berfungsi sebagai ‘lem’ sementara, yang memegang kedua sel kulit lama di atas dan sel kulit baru di bawah sambungan yang rapat dengan sekitar mereka, sehingga meski sel paling atas hilang, penghalangnya tetap utuh.
Sementara eksperimen hanya dilakukan pada tikus, epidermis mamalia sangat mirip di antara spesies – terutama di lapisan yang lebih dalam.
Para periset mengatakan bahwa corneocytes – sejenis sel kulit di lapisan terluar epidermis – pada manusia lebih beraneka ragam pada manusia daripada pada tikus, model tetrakaidecahedron mereka masih berlaku , dan ini bisa membuat perbedaan besar dalam penelitian mengenai kondisi kulit manusia.
Tim tersebut mengatakan bahwa pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana epidermis mamalia mempertahankan ‘persimpangan ketat’ dapat menjelaskan akar penyebab kondisi kulit kronis seperti eksim dan psoriasis – penyakit umum yang sangat sulit untuk dicegah atau diobati.
“Malfungsi” dalam produksi persimpangan ketat dapat menjadi faktor pendukung yang menjelaskan mengapa beberapa orang memiliki kondisi seperti eksim, di mana penghalang kulit melemah, yang menyebabkan infiltrasi bakteri, pembengkakan, goresan dan infeksi lebih lanjut, ” para peneliti menjelaskan .
“Dalam kasus lain, kegagalan dalam penghalang saling terkait antara sel – persimpangan ketat – sebagian dapat menjelaskan mengapa di psoriasis ada kelebihan produksi sel epidermis, yang menyebabkan lapisan kulit tebal di permukaan.”
Tim sekarang berencana untuk mencari tahu bagaimana ketebalan kulit ditentukan di lapisan epidermis, dan bagaimana keseimbangan antara pertumbuhan sel dan penutupan sel dipertahankan, untuk mengidentifikasi di mana kesalahan atau kerusakan mungkin terjadi.
Penelitian ini dipublikasikan di eLife.
