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第一节 皮肤的结构与功能
皮肤由表皮和真皮组成,借皮下组织与深部的组织相连。一般不认为皮下组织是皮肤的组成部分,但因它与皮肤的关系密切,故通常也在皮肤结构中叙述。皮肤内含有丰富的血管、淋巴和神经。此外,皮肤中还有毛发、皮脂腺、汗腺和指(趾)甲,这些结构被统称为皮肤的附属器。皮肤的解剖结构见图2-1。
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图2-1 皮肤结构示意图
人体皮肤厚度一般为0.5~4mm(不包括皮下脂肪组织),有显著的个体差异。我国成人男性皮肤平均厚度为1.2mm,可因部位不同而有很大差别,如躯干背部及臀部较厚,约2.2mm,眼睑、耳后皮肤较薄,约0.5mm。同一肢体,内侧偏薄,外侧较厚,如大腿外侧约1.1mm,内侧为0.95mm。另外,同一部位的皮肤厚度,也随年龄、性别、职业、工种的不同而有差别。成人皮肤厚度为新生儿的3.5倍,但至5岁时,儿童皮肤厚度基本与成人相同。另外女性皮肤比男性薄,老年人皮肤较年轻人薄。
皮肤与外界环境直接接触,其结构复杂且皮肤中的细胞功能高度特异化。皮肤中含有各种类型的细胞,如成纤维母细胞、角朊细胞、黑色素细胞等,它们各自执行相应的功能(表2-1),使皮肤成为一个相对独立的组织系统,与其他器官组织一起参与机体的代谢活动。
表2-1 皮肤中的细胞类型和功能
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一、皮肤表面
毛发及附在皮肤表面的蒸气层组成了皮肤与外界环境接触的最外层。皮肤表面覆盖有一层表面类脂,表面类脂与皮脂腺类脂组分不尽相同,这是由于它来自表皮并由组织和皮肤表面微生物酶解所致。皮肤表面生存着多种微生物,能降解应用于皮肤上的药物。
正常皮肤表面偏酸性,pH为5.5~7.0,最低可达4.4。它受一些体内外因素的影响,如小汗腺较多部位的pH约为5.5,大汗腺较多部位的pH约为6.5。一般在上肢和手背处偏酸性,头部、前额及腹股沟处偏碱性,皮脂有一定的中和酸碱的缓冲能力。
二、表皮
表皮是一个复杂的、处于动态平衡中的多层膜结构,厚度因人体部位不同而差异较大。眼睑处最薄,仅有0.06mm,掌跖等承重处最厚,可达0.8mm。表皮中除角质层外,由外向内依次为透明层、颗粒层、棘层和基底层,合称为活性表皮(图2-2)。活性表皮为水性组织,密度和导电性仅比纯水略大,分子在其中的扩散性良好。其组织中没有血管,营养物质和代谢产物通过扩散作用传递。
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图2-2 表皮结构及角化示意图
表皮细胞由两类细胞组成,即角朊细胞和非角朊细胞。前者的重要特征就是角化,产生角蛋白,胞质内含有张力原纤维,有桥粒;而后者不产生角蛋白,胞质内不含张力原纤维,胞质呈树突状,无桥粒,如朗氏细胞、黑色素细胞等。角朊细胞从最里面的基底层逐渐向外推移分化,产生一系列的形态学和生物学的变化,细胞器和胞浆逐渐消失,最终形成死亡的角质细胞,这个过程称为皮肤的角化过程。角化过程约需14天,角质细胞形成最后脱离体表又约需14天,共28天。
1.基底层
基底层亦称基底膜,是表皮最下的一层细胞,与机体其他组织的上皮细胞结构类似,排列整齐呈栅栏状。基底细胞分裂过程中,两个新生的细胞有一个被挤向上方,经棘层,颗粒层最后形成角朊细胞失去生命活力而逐渐脱落。由基底层移动至颗粒层最上层约需14天。基底层与起伏不平的真皮契合,形成人体独有凹凸状波纹界面,使人体皮肤呈现独有的个人特征(如指纹)。
基底层中还有其他几种特异性细胞,它们虽然仅占细胞总数的一小部分,但是分别承担重要的生理功能,这些细胞包括黑色素细胞、朗氏细胞、麦氏细胞等。黑色素细胞的主要功能是合成黑色素,吸收紫外辐射,消除自由基,起保护作用,同时也决定人体肤色。朗氏细胞呈树突状,是皮肤中的抗原呈递细胞,在免疫反应及变态反应(过敏反应)中扮演重要角色。麦氏细胞主要分布在体表触觉敏感的部位,它与皮下神经末梢紧密相连,在感觉系统中起重要作用。
2.棘层
基底层细胞不断增殖形成棘层细胞,一般4~8层,它与基底层一起称为马氏(Malpighian)层。棘层细胞表面有许多细小的突起,并与相邻细胞的突起相连,形成细胞间桥,细胞间桥上可见着色较深的梭形突出小颗粒——桥粒。桥粒形如棘突,故称棘层。通过桥粒的密切联系,可以传送细胞内能量,或从一个细胞传到另一个细胞,这样在表皮中建成了一个稳定的状态。桥粒像闸门一样,平时不让细胞或浆液通过,但需要时,又能暂时分开,而起调节作用。正常皮肤的桥粒在高倍镜下看不清楚,细胞间水肿时则清晰可见。
近基底层的棘层细胞尚略显柱状,随即变扁平,细胞变大,细胞核仍为较大的圆形,但较基底层细胞核小,核质浓缩,核仁明显,胞质中有丰富的多聚核糖体,在光镜标本上呈强嗜碱性。棘层细胞内虽然有细胞核,但在正常皮肤内已无分化能力。胞质中角蛋白丝较基底细胞丰富,胞质中有时仍可见黑色素颗粒。
3.颗粒层
颗粒层在棘层的上部,其厚度与角质层的厚度成正比,通常由1~3层细胞组成,而在角质层厚的部位可多达10层,如掌跖。上皮细胞分化至颗粒层时,细胞形态发生很大变化,细胞呈梭形或较扁平状。
此层细胞的主要特点是,胞质中出现许多较大的强嗜碱性致密颗粒,称为透明角质颗粒。透明角质颗粒满布于细胞浆内,愈接近角质层,颗粒愈大,数目愈多。颗粒形状不规则形,大小不等,大的可达5μm,无包膜,均质致密,由直径2nm的细粒所组成。细胞核和其他细胞器开始降解退化,细胞含丰富的角蛋白丝束,角蛋白丝的相对分子质量增加到63000~67000,有些并穿入透明角质颗粒中。
4.透明层
透明层在角质层的下面,仅在掌跖处可见,由2~3层较扁的细胞组成,细胞界限不清,其超微结构与角质层相似,有防止水和电解质通过的屏障作用,通常也被认为是深层角质层。
5.角质层
角质层由颗粒层突然转变而来,一般由12~20层角质细胞构成。最外2~3层疏松易剥落,内层致密,厚度随身体不同部位而异。角质细胞是彻底角化的、死亡的角朊细胞,其结构扁平,呈六角形,直径约为40μm,厚度为0.5μm,与皮肤表面平行,与其上下连接的细胞重叠排列成紧密结合的垂直形细胞柱。角质层细胞内细胞器消失,充满由角朊细胞合成的纤维蛋白,即由张力原纤维组成的、不溶性二硫化物交叉结合的纤维性蛋白复合物——角蛋白和无定形基质。角质细胞间隙约占整个角质层体积的30%,其中充满以双分子层结构排列的、约等摩尔比的神经酰胺、胆固醇、长链游离脂肪酸等细胞间类脂,角质层的组成成分见表2-2。角质细胞间类脂与角质细胞一起形成一道类似“砖墙结构”的致密组织,这种独特而又精致的结构,使得角质层变得非常坚韧,即使是水分子也不易渗入,微生物及化学物质更不易通过角质层侵入机体。角质层使皮肤成为人体体表的一道良好的天然屏障。角质层的结构见图2-3。
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图2-3 角质层结构示意图
表2-2 角质层的组成
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角质层的结构与表皮的其他各层截然不同,功能也非常复杂。近年来,对角质层细胞的免疫性质进行了大量研究,认为角质层中的角蛋白有抗原性,显现了角质层的重要性。
三、真皮与皮下组织
真皮上接表皮,下与皮下组织相连,厚度一般为3~5mm,是皮肤的主要组成部分。真皮由胶原蛋白、弹性蛋白、网硬蛋白及无定形基质组成(表2-3),它是一个被包埋在黏多糖水凝胶骨架中的结缔组织,由胶原纤维提供支撑,并由弹性组织提供韧性。成纤维母细胞合成的基质黏多糖,特别像透明质酸、硫酸软骨素和硫酸软骨素B,是基质的主要成分。真皮从上至下通常分为乳头层和网状层两层,但二者之间并无明确界限。乳头层内含丰富的毛细血管和毛细淋巴管,还有游离神经末梢和触觉小体。网状层较厚,位于乳头层下方,是真皮的主要组成成分。网状层内含较大的血管、淋巴管和神经,感受压觉和振动。毛囊及皮脂腺等皮肤附属器结构、甚至肌肉也存在于此层内。
表2-3 真皮的组成
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皮下组织,也称皮下脂肪组织,它与真皮的结缔组织紧密相连,无明确界限,两者都来源于间质。皮下组织较厚,一般为几个毫米,其中有较大的血管、淋巴管、神经穿过。人体的某些部位(如眼睑)没有皮下组织。皮下组织使人体内部器官与外部绝缘,起机械保护作用,同时提供或贮备能量。
四、皮肤附属器
人体表面主要有毛发、皮脂腺、汗腺三种附属器,它们都源于真皮。皮肤具有分泌和排泄的功能,这主要是通过汗腺和皮脂腺进行,汗是分泌而皮脂则属于排泄。
人身体大部分的表面都有毛发,但手掌、足跖、指(趾)侧面、龟头、阴蒂及包皮内面无毛发。身体各部位毛发的密度不等,面部约为600根/cm2,其余部位约有60根/cm2。毛发位于皮肤以外的部分称毛干,位于皮肤以内的部分称毛根,毛根包含在由上皮和结缔组织形成的毛囊内,毛根和毛囊的下端融合在一起,形成的膨大部分称毛球。
皮脂腺是一种产生类脂的器官,除掌跖、足背外,皮脂腺遍及全身各处皮肤。头皮、面部皮脂腺密集,产生皮脂也最多;前额、鼻、上背部皮脂腺最大。几乎所有的皮脂腺均与毛囊相连。在某些区域如颊黏膜、唇红部、妇女乳晕、阴唇、眼睑,皮脂腺不与毛囊相连,腺导管直接开口于皮肤表面。身体大部分的皮肤平均有100个/cm2皮脂腺,面部和头皮可达400~900个/cm2。皮脂腺的分泌物为皮脂,皮脂是一种复合物,其中50%以上是甘油二酯和甘油三酯,小部分为蜡、鲨烯、胆固醇酯和胆固醇。
根据汗腺的结构与功能的不同可分为小汗腺(即外分泌腺)和顶泌腺。小汗腺为通常所指的汗腺,遍布于身体大部分的皮肤中,唇缘、鼓膜、指甲床、乳头、包皮内面、龟头、小阴唇和阴蒂等部位无此腺。人出生时有300万~500万个小汗腺,密度为80~600个/cm2,出生后不再生成新汗腺。汗腺的分布密度随部位不同,也受遗传影响。手掌、足跖和腋窝最多,其次为头皮、躯干和四肢的皮肤。汗腺的分泌物即汗,为无色无味的低渗性水液,相对密度约1.005,pH4.5~5.5,汗中还含有钠、氯、钾、镁、铁、锌、尿素、乳酸盐、碘化物、硫酸盐、氨基酸、蛋白和免疫球蛋白等。顶泌腺是皮肤中的一种特别的腺体,产生特殊的分泌物,其分泌部的直径较小汗腺约大10倍,仅存在于人的腋部、乳晕、脐周围、会阴部和肛门周围、包皮、阴囊及阴唇,偶见于面部、头皮和躯干的皮肤中。大多数腺体的导管开口于毛囊漏斗部,但也有少部分腺体直接开口于皮肤表面。顶泌腺分泌物决定了人的特殊体味。
五、血管和淋巴
皮肤组织中有丰富的血管系统,主要由大量的毛细血管组成。毛细血管一直延伸至皮肤的马氏层,它们负责氧分和其他营养物质的供输,带走代谢废物,同时具有调节体温的作用。正常情况下,皮肤中的血量占全身总血量的8.5%,血流量高达50ml/(min·g),能够高效地清除从外界扩散进入皮肤的药物分子,保证药物经皮吸收时,真皮中药物浓度很低,形成吸收漏槽。
淋巴系统一直延伸至表皮与真皮的结合处,它对调节组织间质压力、促进免疫应答起重要作用。有研究表明,淋巴系统对大分子药物(如干扰素)经皮吸收时的清除起重要影响。