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15、人类皮肤结构及其生理功能

(2024-07-30 05:46:25)
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杂谈

教育

科普

    皮肤覆盖全身表面,是人体最大的器官,约占体重的16%。成人皮肤面积约为1.2—2.0平方米。全身各处皮肤的厚度不同,背部、项部、手掌和足底等处最厚,腋窝和面部最薄,大致厚度为0.5—4.0毫米。人体约有1/3的血液在皮肤中流动。其含水量约占人体总含水量 70% 。面部皮肤表面PH值5.5(弱酸性)左右,到达皮肤深层逐渐变为中性,接近于体液的皮肤层PH值7.4。尽管各处皮肤厚度不同,但都可分为表皮与真皮两层,并借皮下组织与人体深层组织连接。皮肤的颜色因人种、年龄和健康状况不同而有差异。大致生理功能就是充当防护层,·传递感觉,帮助调节体温,产生维生素D,在社交活动中发挥颜值作用。下面文字试图从皮肤细微结构,解析其生理功能。15、人类皮肤结构及其生理功能


    1、表皮的构成与功能    
     表皮构成了皮肤的外层,在表皮的最下层,细胞不断分裂,形成新的细胞。同时新生的细胞不断被它下面更新的细胞推向皮肤表面。最后,最外层的细胞脱落。
    表皮是由大约15到20层细胞紧密排列而成。这里的大多数细胞是鳞状细胞,也称为角质细胞。每个细胞都是几微米数量级。角质细胞是表皮的主要构成细胞,数量占表皮细胞的80%以上,细胞之间及其下层结构之间通过桥粒和半桥粒相连。
    表皮根据分化阶段及其功能特点又可将其分为五层,由内向外分别为基底层、棘层、颗粒层、透明层和角质层。最下层的基底层,又称为生发层,一些基底细胞可以进入分裂,形成新的表皮细胞,分裂周期大约在13-19天左右,这也是角质细胞的细胞周期(从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程)。分裂之后大部分形成角质细胞,他们由基底层移行至颗粒细胞层的最上层一般需要14天,之后再花14天移动至角质层表面,上移一共耗时28天,这段时间为表皮通过时间或者更替时间。更替时间会随着年龄变化而有所增长,以18岁少女的皮肤为标准,皮肤代谢周期为28天,18岁以后健康的皮肤代谢周期为(年龄+10天)不健康的皮肤代谢周期则为(年龄+10天+病理周期)。
    1)表皮基底层位于表皮最底层,为单层柱状细胞,与皮肤表面垂直,排列成栅栏状。基底层细胞主要是角质细胞和表皮干细胞(胚胎细胞),还有少部分的黑色素母细胞组成,含乳化酶,是皮肤的原位层和生发层 细胞不断分裂产生新的细胞,这些新细胞会逐渐向上推移、分化,最终形成表皮的棘层、颗粒层、角质层等。可以说,表皮细胞的更新和补充主要依赖于基底层源源不断地产生新细胞,就如同是细胞“生发”的源头,所以形象地被称为生发层,以此强调它在维持表皮生长和新陈代谢方面的关键作用。由此,基底层还被称为“妈妈层”。  
    显然,基底层主要生理功能是分裂、繁殖胶质细胞的作用。它是表皮新陈代谢的源头,负责表皮的生长。当基底层细胞受损时,细胞的分裂再生增殖功能下降,新成代谢能力减缓或者停止,皮肤会出现外油内干,黑头粉刺,长毛等现象。当基底层受损 30%时,皮肤会出现 毛空粗大,外油内干,少量黑头粉刺的产生;受损 50%时,皮肤会出现 新陈代谢减慢,乳化功能失常,产生大量的黑头粉刺;受损 90%时,基底层生理功能基本停止,皮肤会出现松弛,下垂,皮肤皱纹的深度,长度,宽度会进行性加重 。
    2)表皮棘细胞层由4~8层多角形细胞组成,是表皮层的营养层。在组织切片中,本层细胞之间有许多胞质突起,形如棘状,故名棘细胞。有蕴含水分、营养物和维持表皮弹性功用。吸收营养成分,供给基底层细胞,帮助基底层细胞分裂,细胞间隙中有淋巴液流通,可感知外界的刺激,具备初级免疫功能。该层细胞受损时,皮肤弹性下降,皮肤厚度变薄,会出现红血丝、敏感、易红肿、皮内丘疹等状况。棘层受损 30%时,红血丝 呈点状,面部1/2受情绪及温度变化影响,出现发红,涨热等现象;当有棘层受损 50%时,红血丝 成丝状,面部晦暗,局部轻度红肿;当有棘层受损 70%时,红血丝 成网状,对外界的刺激免疫域值降低,易出现瘙痒,皮内丘疹,红肿;当有棘层受损90%时,红血丝呈片状,极易红肿,流黄水,溃烂。
    3)表皮颗粒层一般有2~4层扁平状细胞。在角质层薄的部位由1~3层梭形或扁平细胞构成,在角质层厚的部位如掌跖,细胞可厚达10层。是表皮细胞中细胞膜最厚的一层。颗粒层细胞排列紧密,内含晶样角质素(含有机铅汞,有吸收和过滤紫外线的作用)。该层细胞受损时,对光感应能力下降。而颗粒层的吸收,折射,反射,分散,过滤紫外线功能下降后,紫外线直接激活黑色素母细胞,产生大量黑色素细胞,随着新陈代谢不断向上推移,色素沉积。受损30%则皮肤暗哑无光;受损70%后面色晦暗,色素堆积;受损90%就会出现较深的色斑沉积。色斑和络氨酸酶有相关性,酶只作用于络氨酸,络氨酸存在于基底母细胞中。色斑的形成原因:络氨酸酶激活了络氨酸形成了多巴,多巴和铜离子熬和形成多巴醌,多巴醌在钙离子的参与下形成麦拉宁色素,即黑色素,黑色素聚集后成班。
    4)表皮透明层仅在脚掌, 足底部表皮中出现,位于颗粒层与角质层之间,由数层较扁平的细胞构成。无细胞核,无色,无生命,细胞排列最疏松,光线可透过,有防止水分、电解质和化学物质通过作用。
    5)表皮角质层位于皮肤最外层,由5~15层扁平无核的细胞组成,含有角蛋白及角质脂肪,呈鳞状。这些鳞状细胞无生物活性,含水约15%。美容界人士称角质层为死皮,有较强的吸水性,但不溶于水,有抗摩擦、防止体外化学物质的侵入的作用。按文学描绘,那里的细胞是凋亡的,干瘪的(扁平的),像屋顶瓦片一样相互紧密簇拥在一起。随着细胞上移,他们的形状变得越来越扁平。当细胞向上移动时,他们开始退化和逐渐失去活力,他们不断失去水分,变干,变平。当他们到达最外层时,这些细胞已经凋亡。鳞状细胞上下重叠排列,紧密结合成板层状结构,非常坚韧,对物理、化学及微生物等外界刺激具有防护作用,构成人体重要的保护屏障。还有有保水、锁水功用。角质层的细胞排列决定了皮肤表面的视觉光感。角质层受损后皮肤会出现干燥,脱屑,细小皱纹,轻度瘙痒(虫蚁感),局部毛孔粗大,局部敏感。
    6)表皮中的非角质细胞及其功能  
干细胞
   为什么基底层细胞分裂周期不长(13-19天),还如此频繁分裂不断更新,不受海氏分裂极限限制?最有可能是因为皮肤表皮中的基底层含有干细胞(胚胎细胞):表皮干细胞是一类具有无限增殖能力,可增殖分化为表皮中各种功能细胞的细胞群,属于成体干细胞,具有很强的分裂增殖能力,以补充衰老脱落的角质细胞。表皮干细胞具有未成熟、体积小、细胞器小、克隆形成能力高、细胞周期慢、无限次分裂等特征。表皮干细胞属于未分化的细胞,在生长发育过程中,干细胞分裂分化逐渐形成在形态结构功能上具有差异的各类细胞群。自然条件下,分化的过程是不可逆的,因此不能周期性的进行分化、去分化、再分化的过程,所以没有细胞周期。表皮干细胞分裂分化是一个非常重要的生物学过程,它具有形成角质形成细胞,参与创伤修复的作用。当我们的皮肤出现创伤时,我们的表皮干细胞就发挥了它的创伤修复神效。只要有足够的表皮干细胞,受创皮肤不会产生瘢痕,使得表皮细胞可以保持完整性和持续性。 
   干细胞还有对称和不对称两种分裂形式:对称分裂是指干细胞分裂后产生两个相同的干细胞,这种分裂主要用于维持干细胞群体的数量。不对称分裂则是产生一个与母细胞相同的干细胞以及一个具有特定分化方向的子细胞。细胞分化是指干细胞在特定的信号和微环境作用下,逐渐向特定的细胞类型发展和转化的过程。例如,胚胎干细胞可以分化为各种不同的组织细胞类型,如心肌细胞、神经细胞、肝细胞等。成体干细胞也可以根据身体的需求分化为相应的细胞来补充和修复组织。
   表皮干细胞在组织结构中位置相对固定,目前认为毛囊隆突部是表皮干细胞的主要栖息地,其不仅对毛囊的生长起关键作用,当然对皮肤损伤后的修复同样重要。干细胞与短暂增殖细胞在表皮基底层呈片状分布,在没有毛发的部位如手掌、脚掌,表皮干细胞位于皮肤的基底层,表皮基底层中有1%~10%的基底细胞为干细胞;而在有毛发的部位表皮干细胞则位于毛囊隆突部。
黑色素细胞
    基底细胞间夹杂一种来源于神经嵴的黑色素细胞(又称树枝状细胞), 是合成与分泌黑色素的细胞,占整个基底细胞的4%~10%。每个黑色素细胞的树枝状胞质突与周围大约36个角质形成细胞相连接,形成表皮黑色素单位。黑色素细胞通过树枝状突起将黑素颗粒输送到基底细胞与毛基质细胞中,将黑色素传递给周围的基底细胞。因此,其细胞大小决定着皮肤颜色的深浅黑色素颗粒呈伞形聚集于黑色素胞核上部,从而起到对紫外线防护作用。人体面部、乳晕、腋窝及外生殖器部位数目较多。
郎格汉斯细胞
   起源于骨髓,它是一种抗原提呈细胞,属单核-巨噬细胞系统。多位于表皮棘层,约占表皮细胞的4%。电镜下见胞核呈分叶状,胞质中有杵状或网球拍状的小体,又称为Birbeck颗粒。朗格汉斯细胞具有吞噬功能,可识别、处理及呈递抗原,参与免疫反应及同种异体移植的排斥反应,是一种具有重要功能的免疫细胞。
梅克尔细胞
   位于基底层细胞间,有绒毛状胞质突。电镜下可见胞内含有神经内分泌颗粒,被认为是一种皮肤神经内分泌细胞,与感觉神经纤维构成细胞轴突复合体,可能是一种触觉感受器。梅克尔细胞的起源目前尚未完全明确,但一般认为它并非简单地由干细胞直接分化产生。
    另外,基底层新细胞分化时,皮肤附属器借此发生:皮脂细胞、汗腺细胞、毛发细胞和指(趾)甲细胞。皮脂细胞是基底层内层细胞,它们分泌皮脂来滋润皮肤并保护皮肤。汗腺细胞负责分泌汗液。毛发细胞负责生长和分化成毛发。指(趾)甲细胞负责生长和分化成指(趾)甲。
2、真皮的构成与功能
    真皮位于表皮下方,是较厚的一层,厚度可达表皮的20倍。尤其是背部真皮,大约有3到4毫米厚。它包含了结缔组织、血管、神经、毛囊、皮脂腺和汗腺等结构。真皮层可以进一步划分为乳头层和网状层,接近于表皮的真皮乳头称为乳头层,又称真皮浅层;其下称为网状层,也称真皮深层。乳头层和网状层之间无严格界限,但它们在结构和功能上有所不同:
    乳头层与表皮相邻,含有丰富的毛细血管、神经末梢和淋巴管。其主要功能包括提供营养和氧气给表皮细胞,感受触觉和温度等感觉,参与免疫反应和炎症过程。
    网状层主要由胶原纤维、弹性纤维和其他结缔组织组成。其主要功能包括赋予皮肤的强度、弹性和韧性,支撑皮肤的结构使其保持形状,与肌肉和骨骼相连提供附着点。
 
     15、人类皮肤结构及其生理功能
    1)真皮细微组织
纤维
    包括胶原纤维、弹力纤维和网状纤维。胶原纤维为真皮的主要成分,约占95%。弹力纤维在网状层下部较多,多盘绕在胶原纤维束下及皮肤附属器官官周围。除赋予皮肤弹性外,也构成皮肤及其附属器的支架。网状纤维被认为是未成熟的胶原纤维,它环绕于皮肤附属器及血管周围。在网状层,纤维束较粗,排列较疏松,交织成网状,与皮肤表面平行者较多。由于纤维束呈螺旋状,故有一定伸缩性。
基质
    是一种无定形的、均匀的胶样物质(胶原蛋白,玻尿酸,谷胱甘肽等等),充塞于纤维束间及细胞间,为皮肤各种成分提供物质支持,并为物质代谢提供场所。
细胞
    成纤维细胞能产生胶原纤维,弹力纤维和基质;组织细胞是网状内皮系统的一个组成部分,具有吞噬微生物、代谢产物、色素颗粒和异物的能力,起着有效的清除作用;肥大细胞存在于真皮和皮下组织中,以真皮乳头层为最多,其胞浆内的颗粒,能贮存和释放组织胺及肝素等。
    2)真皮具体功用
支撑和弹性功能
    有各种纤维组织提供皮肤的强度和弹性,使皮肤能够保持形状和抵抗拉伸。
营养物质代谢交换
    血管为皮肤细胞提供氧气和营养物质,滋润皮肤。感觉功能:神经末梢使皮肤能够感知触觉、温度和疼痛等感觉。
调节体温
    通过血管的收缩和扩张,帮助调节体温。储水重地:真皮层含有大量的水分和胶原纤维,是皮肤水分的主要储存库。
    另外,人们所熟知的晒太阳产生维生素 D ,主要在皮肤的真皮层实现。当皮肤接受紫外线照射时,表皮中的 7-脱氢胆固醇会被转化为前维生素 D3,然后前维生素 D3 会扩散进入真皮层,在真皮层中进一步转化为有活性的维生素 D3。表皮层中的7-脱氢胆固醇,是一种存在于皮肤表皮中的胆固醇衍生物,是维生素D3的前体。当皮肤暴露在阳光下,特别是紫外线B的照射下,7-脱氢胆固醇会吸收其能量。吸收能量后,7-脱氢胆固醇会经历光化学反应,转化为维生素D3。新生成的维生素D3随后被吸收进入血液循环,被输送到肝脏和肾脏进一步加工。在肝脏和肾脏的作用下,维生素D3被转化为其活性形式,即1,25-二羟维生素D3,这是一种重要的激素,对身体的钙和磷代谢、骨骼健康以及免疫系统功能都有重要作用。
   还有,一般皮肤受到伤害时,伤害到表皮层,可以什么疤都不落。如果受到感染并扩大到真皮了,一定会落下疤痕。
3、皮下组织
    皮下组织位于真皮下方,主要由脂肪细胞和结缔组织组成。皮下组织的厚度具有一定的变化性,往往在大腿和腹部是较厚的,而在脸部又特别的薄。其实,皮下组织的厚度和分布在不同人之间也会有不同,还会受到多种因素的影响,如遗传、饮食、运动等。皮下组织具有以下几个重要的功能:
    1)能量储存:皮下组织中的脂肪细胞可以储存能量,为身体提供备用的能量来源。
    2)保温隔热:脂肪组织具有良好的保温性能,有助于维持身体的温度稳定,防止热量散失。
    3)缓冲保护:让皮肤整体拥有较大的拉伸柔性,它可以吸收和分散外部压力,起到缓冲和保护内部器官的作用,减少受伤的风险。
    4)机械支撑:为皮肤和其他组织提供一定的机械支撑,使身体保持形状。
    5)内分泌调节:皮下脂肪组织还可以分泌一些激素和细胞因子,参与身体的代谢调节和免疫反应。
4、皮脂膜
    有一部分人,特别是年轻人皮肤外表还有一层皮脂膜。严格说来,皮脂膜不是皮肤结构的一部分,因为人体衰老后或环境不容许时,它可能就消失了。它是皮肤天然的保护膜,是由皮脂腺分泌的油脂、汗腺分泌的汗液混合而形成的一层膜。如果皮脂膜健康就可以防止感染,防止皮肤干燥,否则皮脂膜受损时,就会干燥,无光泽,长痘、产生炎症、洁面后有紧绷感。皮指膜的具体作用如下:
    1)消炎、杀菌、抑菌。
    2)湿滑、润滑、滋润。
    3)对内锁水、对外保护(防止水分流失、防止灰尘进入)。
    综上所述,皮肤是覆盖人体表面的最大的器官,覆盖全身,它尽力促使体内各种组织和器官免受物理性、机械性、化学性和病原微生物的侵袭。表皮和真皮相互协作,共同维持皮肤的健康和功能。表皮提供保护和屏障功能,而真皮则为表皮提供支撑和营养。此外,皮肤还与其他器官系统相互作用,参与多种生理过程。皮肤整体细分生理功能包括:
屏障功能
    皮肤灵活坚韧,能起到物理性损伤的防护、化学性刺激的防护、微生物的防御作用、防止营养物质的丢失作用。
吸收功能
    主要通过角质层(此为主要途径)、毛囊和皮脂腺、汗管途径,将皮肤表面水分子、特定润肤营养物分子等吸收掉一部分。
感觉功能
    皮肤的感觉可以分为两类,一类是单一感觉,皮肤中感觉神经末梢和特殊感受器感受体内外的单一刺激,转换成一定的动作电位沿神经纤维传入中枢,产生不同性质的感觉,如触觉、痛觉、压觉、冷觉和温觉;另一类是复合感觉,皮肤中不同类型的感觉神经末梢或感受器共同感受的刺激传入中枢后,由大脑综合分析形成的感觉,如湿、糙、硬、软。光滑等。此外皮肤还有形体觉、两点辨别觉和定位觉等。
分泌排泄功能
    主要通过汗腺和皮脂腺排除水份、油脂和水溶性废物。
体温调节功能
    一方面皮肤科通过遍布全身的外周温度感受器感受外界环境温度变化,并向下丘脑发送相应信息;另一方面皮肤又可接受中枢信息,通过血管舒缩反应、寒战或出汗等反应对体温进行调节。
代谢功能
    糖代谢:皮肤中的糖主要为糖原、葡萄糖和黏多糖等;蛋白质代谢:皮肤蛋白质包括纤维性和非纤维性蛋白质,前者包括角蛋白、胶原蛋白和弹性蛋白等,后者包括细胞内的核蛋白以及调节细胞代谢的各种酶类;脂类代谢:皮肤中的脂类包括脂肪和类脂肪,人体皮肤的脂类总量约占皮肤总重量的3.55-6%;水和电解质代谢:皮肤中的水分主要分布于真皮内,当机体脱水时,皮肤可提供其水分的5%-7%以维持循环血容量的稳定。
免疫功能
    皮肤免疫系统包括细胞免疫和免疫分子两部分,它们形成一个复杂的网络系统,并与体内其他免疫系统相互作用,共同维持着皮肤微环境和机体内环境的稳定。
产生维生素D
    表皮和真皮协同作用,通过嗮太阳生成维生素D,帮助人体补钙。

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