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点击:次 更新日期:2015年05月24日

皮肤的结构

皮肤(skin)被覆于体表,与人体所处的外界环境直接接触,在口、鼻、尿道口、阴道口、肛门等处与体内各种管腔表面的黏膜互相移行,对维持人体内环境稳定极其重要。皮肤由表皮、真皮和皮下组织构成,其中含血管、淋巴管、神经、肌肉及各种皮肤附属器如毛发、皮脂腺、汗腺和甲等(图2-1),表皮与真皮之间由基底膜带相连接。皮肤为人体最大的器官,总重量约占个体体重的16%,成人皮肤总面积约为1.5m2,新生儿约为0.21m2。不包括皮下组织,皮肤的厚度约为0.5~4mm,存在较大的个体、年龄和部位差异,如眼睑、外阴、乳房的皮肤最薄,厚度约为0.5mm,而掌跖部位皮肤最厚,可达3~4mm;表皮厚度约为0.1mm,真皮厚度可达0.4~2.4mm。

皮肤附着于深部组织并受纤维束牵引形成致密的多走向沟纹,称为皮沟(skin grooves),其将皮肤划分为大小不等的细长隆起称为皮嵴(skin ridges),较深的皮沟将皮肤表面划分成菱形或多角形微小区域,称为皮野。皮嵴上的凹点即为汗腺开口。掌跖及指(趾)屈侧的皮沟、皮嵴平行排列并构成特殊的涡纹状图样,称为指(趾)纹,其样式由遗传因素决定,除同卵双生子外,个体之间均存在差异。

根据皮肤的结构特点,可将其大致分为有毛的薄皮肤(hairy thin skin)和无毛的厚皮肤(hairless thick skin)两种类型,前者被覆身体大部分区域,后者分布于掌跖和指(趾)屈侧面,具有较深厚的摩擦嵴,能耐受较强的机械性摩擦。有些部位皮肤的结构比较特殊,不属于上述两种类型,如口唇、外阴、肛门等皮肤-黏膜交界处。皮肤的颜色因种族、年龄、性别、营养及部位不同而有所差异。

第一节  表皮

表皮(epidermis)属复层鳞状上皮,主要由角质形成细胞、黑素细胞、朗格汉斯细胞和麦克尔细胞等构成。表皮借基底膜带与真皮相连接。

(一)角质形成细胞(keratinocyte)  由外胚层分化而来,是表皮的主要构成细胞,数量占表皮细胞的80%以上,在分化过程中可产生角蛋白(keratin)。角质形成细胞之间及与下层结构之间存在一些特殊的连接结构如桥粒和半桥粒。根据分化阶段和特点将其分为五层,由深至浅分别为基底层、棘层、颗粒层、透明层和角质层(图2-2)。

1.基底层(stratum basale)  位于表皮底层,由一层立方形或圆柱状细胞构成,细胞长轴与真皮-表皮交界线垂直。胞质呈嗜碱性,胞核卵圆形,核仁明显,核分裂象较常见,胞核上方可见黑素颗粒聚集或呈帽状排列。电镜下可见胞质内有许多走向规则的张力细丝,直径约5nm,常与表皮垂直。基底层细胞底部借半桥粒与基底膜带相附着。

基底层细胞分裂、逐渐分化成熟为角质层细胞并最终由皮肤表面脱落是一个受到精密调控的过程。正常情况下约30%的基底层细胞处于核分裂期,新生的角质形成细胞有次序地逐渐向上移动,由基底层移行至颗粒层约需14天,再移行至角质层表面并脱落又需14天,共约28天,称为表皮通过时间或更替时间。

2.棘层(stratum spinosum)  位于基底层上方,由4~8层多角形细胞构成,细胞轮廓渐趋扁平。细胞表面有许多细小突起,相邻细胞的突起互相连接,形成桥粒。电镜下可见胞质内有许多张力细丝聚集成束,并附着于桥粒上,棘层上部细胞胞质中散在分布直径为100~300nm的包膜颗粒,称角质小体或Odland小体。

3.颗粒层(stratum granulosum)  位于棘层上方,在角质层薄的部位由1~3层梭形或扁平细胞构成,而在掌跖等部位细胞可厚达10层,细胞长轴与皮面平行。细胞核和细胞器溶解,胞质中可见大量形态不规则的透明角质颗粒(keratohyline granule)沉积于张力细丝束之间。

4.透明层(stratum lucidum)  位于颗粒层与角质层之间,仅见于掌跖等部位的较厚表皮中,由2~3层较扁平的细胞构成。细胞界限不清,易被伊红染色,光镜下胞质呈均质状并有强折光性。

5.角质层(stratum corneum)  位于表皮最上层,由5~20层已经死亡的扁平细胞构成,在掌跖部位可厚达40~50层。细胞正常结构消失,胞质中充满由张力细丝与均质状物质结合而形成的角蛋白。角质层上部细胞间桥粒消失或形成残体,故易于脱落。

(二)黑素细胞(melanocyte)  黑素细胞起源于外胚层的神经嵴,其数量与部位、年龄有关而与肤色、人种、性别等无关。几乎所有组织内均有黑素细胞,但以表皮、毛囊、黏膜、视网膜色素上皮等处为多。HE染色切片中黑素细胞位于基底层,数量约占基底层细胞总数的10%,细胞胞质透明,胞核较小,银染色及多巴染色显示细胞有较多树枝状突起。电镜下可见黑素细胞胞质内含有特征性黑素小体(melanosome),后者为含酪氨酸酶的细胞器,是合成黑素的场所(图2-3)。1个黑素细胞可通过其树枝状突起向周围约10~36个角质形成细胞提供黑素,形成1个表皮黑素单元(epidermal melanin unit)。黑素能遮挡和反射紫外线,保护真皮及深部组织免受辐射损伤。

(三)朗格汉斯细胞(Langerhans cell)  是由起源于骨髓的单核-巨噬细胞通过一定循环通路进入表皮中形成的免疫活性细胞。多分布于基底层以上的表皮和毛囊上皮中,数量约占表皮细胞总数的3%~5%,密度因部位、年龄和性别而异,一般面颈部较多而掌跖部较少。

Langerhans细胞HE染色及多巴染色阴性,氯化金染色及ATP酶染色阳性。光镜下细胞呈多角形,胞质透明,胞核较小并呈分叶状,线粒体、高尔基复合体、内质网丰富,并有溶酶体。电镜下细胞核呈扭曲状,无张力细丝、桥粒和黑素小体,胞质清亮,内有特征性的Birbeck颗粒,后者多位于胞核凹陷附近,长约150~300nm,宽约40nm,其上有约6nm的周期性横纹,有时可见颗粒一端出现球形泡而呈现网球拍样外观。目前认为Birbeck颗粒是由Langerhans细胞吞噬外来抗原时胞膜内陷形成,是一种消化细胞外物质的吞噬体或抗原贮存形式。

Langerhans细胞有多种表面标记,包括IgG和IgE的FcR、C3b受体、MHC Ⅱ类抗原(HLA-DR、DP、DQ)及CD4、CD45、S-100等抗原。人类Langerhans细胞是正常皮肤内唯一能与CD1a(OKT6)单克隆抗体结合的细胞(图2-4)。

(四)麦克尔细胞(Merkel cell)  多分布于基底层细胞之间,细胞有短指状突起,胞质中含许多直径为80~100nm的神经内分泌颗粒,胞核呈圆形,常有深凹陷或呈分叶状。电镜下Merkel细胞借桥粒与角质形成细胞相连,常固定于基底膜而不跟随角质形成细胞向上迁移。Merkel细胞在感觉敏锐部位(如指尖和鼻尖)密度较大,这些部位的神经纤维在临近表皮时失去髓鞘,扁盘状的轴突末端与Merkel细胞基底面形成接触,构成Merkel细胞-轴突复合体(Merkel cell-neurite complex),可能具有非神经末稍介导的感觉作用。

(五)角质形成细胞间及其与真皮间的连接

1.桥粒(desmosome)  是角质形成细胞间连接的主要结构,由相邻细胞的细胞膜发生卵圆形致密增厚而共同构成。电镜下桥粒呈盘状,直径约为0.2~0.5μm,厚约30~60nm,其中央有20~30nm宽的电子透明间隙,内含低密度张力细丝;间隙中央电子密度较高的致密层称中央层(central stratum),其粘合物质是糖蛋白;中央层的中间还可见一条更深染的间线(intermediate line),为高度嗜锇层。构成桥粒的相邻细胞膜内侧各有一增厚的盘状附着板(attachment plaque),长约0.2~0.3μm,厚约30nm,许多直径约为10nm的张力细丝呈袢状附着于附着板上,其游离端向胞质内返折,附着板上固有的张力细丝可从内侧钩住张力细丝袢,这些固有张力细丝还可穿过细胞间隙并与中央层纵向张力细丝相连,称为跨膜细丝。

桥粒由两类蛋白质构成:一类是跨膜蛋白,位于桥粒芯(desmosomal core),主要由桥粒芯糖蛋白(desmoglein,Dsg)和桥粒芯胶蛋白(desmocollin,Dsc)构成,它们形成桥粒的电子透明细胞间隙和细胞间接触层;另一类为胞质内的桥粒斑(desmosomal plaque)蛋白,是盘状附着板的组成部分,主要成分为桥粒斑蛋白(desmoplakin,DP)和桥粒斑珠蛋白(plakogloubin,PG)。

桥粒本身即具有很强的抗牵张力,加上相邻细胞间由张力细丝构成的连续结构网,使得细胞间连接更为牢固。在角质形成细胞的分化过程中,桥粒可以分离,也可重新形成,使表皮细胞逐渐到达角质层而有规律的脱落。桥粒结构的破坏可引起角质形成细胞之间相互分离,临床上形成表皮内水疱或大疱。

2.半桥粒(hemidesmosome)  是基底层细胞与下方基底膜带之间的主要连接结构,系由角质形成细胞真皮侧胞膜的不规则突起与基底膜带相互嵌合而成,其结构类似于半个桥粒。电镜下半桥粒内侧部分为高密度附着斑,基底层细胞的角蛋白张力细丝附着于其上,胞膜外侧部分称为亚基底致密斑(subbasal dense plague),两侧致密斑与中央胞膜构成夹心饼样结构。致密斑中含BPAG1、BPAG2、整合素(integrin)等蛋白。

3.基底膜带(basement membrane zone,BMZ)  位于表皮与真皮之间,PAS(过碘酸-雪夫)染色显示为一条约0.5~1.0μm的紫红色均质带,银浸染法可染成黑色。皮肤附属器与真皮之间、血管周围也存在基底膜带。电镜下基底膜带由胞膜层、透明层、致密层和致密下层四层结构组成。

(1)胞膜层:即基底层细胞真皮侧胞膜,厚约8nm,可见半桥粒穿行其间,半桥粒一方面借助附着斑与胞质内张力细丝相连接,另一方面借助多种跨膜蛋白如BPAG2、亲和素α6β4等与透明层粘附,从而发挥在基底膜带中的“铆钉”样连接作用。

(2)透明层(lamina lucida):厚约35~40nm,电子密度较低,主要成分是板层素(laminin)及其异构体,它们组成了细胞外基质和锚丝(anchoring filament),锚丝可穿过透明层达致密层,具有连接和固定作用。

(3)致密层(lamina densa):厚约35~45nm,主要成分是Ⅳ型胶原,也有少量板层素。IV型胶原分子间相互交联形成的连续三维网格具有高度的稳定性,是基底膜带的重要支持结构。

(4)致密下层:也称网板(reticular lamina),与真皮之间互相移行,无明显界限。致密下层中有锚原纤维(anchoring fibril)穿行,Ⅶ型胶原是其主要成分,后者与锚斑结合,将致密层和下方真皮连接起来,维持表皮与下方结缔组织之间的连接。

基底膜带的四层结构通过各种机制有机结合在一起,除使真皮与表皮紧密连接外,还具有渗透和屏障等作用。表皮无血管,血液中的营养物质即通过基底膜带进入表皮,而表皮的细胞产物又可通过基底膜带进入真皮。一般情况下,基底膜带限制分子量大于40000的大分子通过,但当其发生损伤时,炎症细胞、肿瘤细胞及其他大分子物质均可通过基底膜带进入表皮。基底膜带结构的异常可导致真皮与表皮分离,形成表皮下水疱或大疱。

第二节  真皮

真皮(dermis)由中胚层分化而来。全身各部位厚薄不一,一般约1~3mm,眼睑最薄,为0.3mm。真皮内有各种皮肤附属器及血管、淋巴管、神经和肌肉。

真皮由浅至深可分为乳头层(papillary layer)和网状层(reticular layer),但两层之间并无明确界限。乳头层为凸向表皮底部的乳头状隆起,与表皮突呈犬牙交错样相接,内含丰富的毛细血管和毛细淋巴管,还有游离神经末梢和囊状神经小体;网状层较厚,位于乳头层下方,有较大的血管、淋巴管、神经穿行。

真皮属于不规则的致密结缔组织,由纤维、基质和细胞成分组成,其中以纤维成分为主,纤维之间有少量基质和细胞成分。

(一)胶原纤维(collagen fibers)  含量最丰富,HE染色呈浅红色。真皮乳头层、表皮附属器和血管附近的胶原纤维较纤细,且无一定走向;真皮中下部的胶原纤维聚成走向几乎与皮面平行的粗大纤维束,相互交织成网,在不同水平面上各自延伸;真皮下部的胶原束最粗。胶原纤维由直径为70~140nm的胶原原纤维(collagen fibril)聚合而成,主要成分为Ⅰ型胶原,少数为Ⅲ型胶原。胶原纤维韧性大,抗拉力强,但缺乏弹性。

(二)网状纤维(reticular fibers)  并非独立的纤维成分,仅是幼稚的、纤细的未成熟胶原纤维。主要分布在乳头层及皮肤附属器、血管和神经周围。HE染色难以显示,银染呈黑色,故又称嗜银纤维。网状纤维由直径40~65nm的网状原纤维(reticular fibril)聚合而成,主要成分为Ⅲ型胶原。

(三)弹力纤维(elastic fibers)  HE染色不易辨认,醛品红染色呈紫色。电镜下弹力纤维较胶原纤维细,直径1~3nm,呈波浪状,相互交织成网,缠绕在胶原纤维束之间。弹力纤维由弹力蛋白(elasticin)和微原纤维(microfibril)构成。弹力纤维具有较强的弹性。

(四)基质(matrix)  基质为填充于纤维、纤维束间隙和细胞间的无定形物质,主要成分为蛋白多糖(proteoglycan)。蛋白多糖以曲折盘绕的透明质酸长链为骨架,通过连接蛋白结合许多蛋白质分子形成支链,后者又连有许多硫酸软骨素等多糖侧链,使基质形成许多微孔隙的分子筛立体构型。小于这些孔隙的物质如水、电解质、营养物质和代谢产物可自由通过,进行物质交换;大于孔隙者(如细菌等)则不能通过,被限制于局部,有利于吞噬细胞吞噬。

(五)细胞  主要有成纤维细胞、肥大细胞、巨噬细胞、真皮树枝状细胞、Langerhans细胞和噬色素细胞等,还有少量淋巴细胞和白细胞,其中成纤维细胞和肥大细胞是真皮结缔组织中主要的常驻细胞。

第三节  皮下组织

皮下组织(subcutaneous tissue)位于真皮下方,其下与肌膜等组织相连,由疏松结缔组织及脂肪小叶组成,又称皮下脂肪层。含有血管、淋巴管、神经、小汗腺和顶泌汗腺等。脂肪的厚度随部位、性别及营养状况的不同而有所差异。

第四节  皮肤附属器

皮肤附属器(cutaneous appendages)包括毛发、皮脂腺、汗腺和甲,由外胚层分化而来。

(一)毛发(hair)  掌跖、指趾屈面及其末节伸面、唇红、乳头、龟头、包皮内侧、小阴唇、大阴唇内侧、阴蒂等部位皮肤无毛,称为无毛皮肤;其他部位皮肤均有长短不一的毛,称为有毛皮肤。头发、胡须、阴毛及腋毛为长毛;眉毛、鼻毛、睫毛、外耳道毛为短毛;面、颈、躯干及四肢的毛发细软、色淡,为毳毛(vellus hair)。毛发位于皮肤以外的部分称毛干(hair shaft),位于皮肤以内的部分称毛根(hair root),毛根末端膨大部分称毛球(hair bulb),包含在由上皮细胞和结缔组织形成的毛囊(hair follicles)内,毛球下端的凹入部分称毛乳头(hair papilla),包含结缔组织、神经末梢和毛细血管,为毛球提供营养。毛发由同心圆状排列的角化上皮细胞构成,由内向外可分髓质、皮质和毛小皮,毛小皮为一层薄而透明的角化细胞,彼此重叠如屋瓦状。毛囊位于真皮和皮下组织中,由内毛根鞘(inner root sheath)、外毛根鞘(outer root sheath)和结缔组织鞘(dermal root sheath)组成(图2-6)。

毛发的生长周期可分为生长期(anagen,约3年)、退行期(catagen,约3周)和休止期(telogen,约3月)(图2-7),其中80%毛发处于生长期。各部位毛发并非同时或按季节生长或脱落,而是在不同时间分散地脱落和再生。正常人每日可脱落约70~100根头发,同时也有等量的头发再生。头发生长速度为每天0.27~0.4mm,经3~4年可长至50~60cm。毛发的性状与遗传、健康、激素水平、药物和气候等因素有关。

(二)皮脂腺(sebaceous glands)  皮脂腺是一种可产生脂质的器官,属泡状腺体,由腺泡和短的导管构成。腺泡无腺腔,外层为扁平或立方形细胞,周围有基底膜带和结缔组织包裹,腺体细胞破裂后脂滴释出并经导管排出。导管由复层鳞状上皮构成,开口于毛囊上部,位于立毛肌和毛囊的夹角之间,立毛肌收缩可促进皮脂排泄。在颊黏膜、唇红部、妇女乳晕、大小阴唇、眼睑、包皮内侧等区域,皮脂腺不与毛囊相连,腺导管直接开口于皮肤表面。头、面及胸背上部等处皮脂腺较多,称为皮脂溢出部位。皮脂腺分布广泛,存在于掌跖和指趾屈侧以外的全身皮肤。皮脂腺也有生长周期,但与毛囊生长周期无关,一般一生只发生两次,主要受雄激素水平控制。

(三)汗腺  根据结构与功能不同可分为小汗腺和顶泌汗腺。

1.小汗腺(eccrine glands)  为单曲管状腺,由分泌部和导管部构成。分泌部位于真皮深部和皮下组织,由单层分泌细胞排列成管状,盘绕如球形;导管部由两层小立方形细胞组成,管径较细,其与腺体相连接的一段很弯曲,其后的一段较直并上行于真皮,最后一段呈螺旋状穿过表皮并开口于汗孔。小汗腺的分泌细胞有明细胞和暗细胞两种,前者主要分泌汗液,后者主要分泌粘蛋白和回收钠离子。除唇红、鼓膜、甲床、乳头、包皮内侧、龟头、小阴唇及阴蒂外,小汗腺遍布全身,总数约160万~400万个,以掌跖、腋、额部较多,背部较少。小汗腺受交感神经系统支配。

2.顶泌汗腺(apocrine glands)  曾称大汗腺,属大管状腺体,由分泌部和导管组成。分泌部位于皮下脂肪层,腺体为一层扁平、立方或柱状分泌细胞,其外有肌上皮细胞和基底膜带;导管的结构与小汗腺相似,但其直径约为小汗腺的10倍,通常开口于毛囊上部皮脂腺开口的上方,少数直接开口于表皮。顶泌汗腺主要分布在腋窝、乳晕、脐周、肛周、包皮、阴阜和小阴唇,偶见于面部、头皮和躯干,此外外耳道的耵聍腺、眼睑的睫腺以及乳晕的乳轮腺也属于变形的顶泌汗腺。顶泌汗腺的分泌主要受性激素影响,青春期分泌旺盛。

(四)甲(nail)  甲是覆盖在指(趾)末端伸面的坚硬角质,由多层紧密的角化细胞构成。甲的外露部分称为甲板(nail plate),呈外凸的长方形,厚度为0.5~0.75mm,近甲根处的新月状淡色区称为甲半月(nail lunula),甲板周围的皮肤称为甲廓(nail wall),伸入近端皮肤中的部分称为甲根(nail root),甲板下的皮肤称为甲床(nail bed),其中位于甲根下者称为甲母质(nail matrix),是甲的生长区(图2-8),甲下真皮富含血管。指甲生长速度约每3个月1cm,趾甲生长速度约每9个月1cm。疾病、营养状况、环境和生活习惯的改变可影响甲的性状和生长速度。

第五节  皮肤的神经、脉管和肌肉

(一)神经  皮肤中有丰富的神经分布,可分为感觉神经和运动神经,通过与中枢神经系统之间的联系感受各种刺激、支配靶器官活动及完成各种神经反射。皮肤的神经支配呈节段性,但相邻节段间有部分重叠。神经纤维多分布在真皮和皮下组织中。

1.感觉神经  可分为神经小体和游离神经末梢(图2-9),后者呈细小树枝状分支,主要分布在表皮下和毛囊周围。神经小体分囊状小体和非囊状小体(如Merkel细胞-轴突复合体),囊状小体由结缔组织被囊包裹神经末稍构成,包括Pacinian小体、Meissner小体、Ruffini小体及Krause小体等,主要分布在无毛皮肤(如手指)。过去认为这些小体可分别感受压觉、触觉、热觉和冷觉,但目前发现仅有游离神经末梢而无神经小体的部位也能区分这些不同刺激,说明皮肤的感觉神经极为复杂。

2.运动神经  运动神经来自交感神经节后纤维,其中肾上腺素能神经纤维支配立毛肌、血管、血管球、顶泌汗腺和小汗腺的肌上皮细胞,胆碱能神经纤维支配小汗腺的分泌细胞;面部横纹肌由面神经支配。

(二)血管  皮肤血管具有营养皮肤组织和调节体温等作用。皮下组织的小动脉和真皮深部较大的微动脉都具有血管的三层结构,即内膜、中膜和外膜。真皮中有由微动脉和微静脉构成的乳头下血管丛(浅丛)和真皮下血管丛(深丛),这些血管丛大致呈层状分布,与皮肤表面平行,浅丛与深丛之间有垂直走向的血管相连通,形成丰富的吻合支(图2-10)。皮肤的毛细血管大多为连续型,由连续的内皮构成管壁,相邻的内皮细胞间有细胞连接。皮肤血管的这种结构不仅有利于给皮肤提供充足的营养,而且可以有效地进行体温调节。

(三)淋巴管  皮肤的淋巴管网与几个主要的血管丛平行,皮肤毛细淋巴管盲端起始于真皮乳头层的毛细淋巴管,渐汇合为管壁较厚的具有瓣膜的淋巴管,形成乳头下浅淋巴网和真皮淋巴网,再通连到皮肤深层和皮下组织的更大淋巴管。毛细淋巴管管壁很薄,仅由一层内皮细胞及稀疏的网状纤维构成,内皮细胞之间通透性较大,且毛细淋巴管内的压力低于毛细血管及周围组织间隙的渗透压,故皮肤中的组织液、游走细胞、细菌、肿瘤细胞等均易通过淋巴管到达淋巴结,最后被吞噬处理或引起免疫反应,此外肿瘤细胞也可通过淋巴管转移到皮肤。

(四)肌肉  立毛肌是皮肤内最常见的肌肉类型,由纤细的平滑肌纤维束构成,其一端起自真皮乳头层,另一端插入毛囊中部的结缔组织鞘内,当精神紧张及寒冷时立毛肌收缩引起毛发直立,即所谓的“鸡皮疙瘩”。此外尚有阴囊肌膜、乳晕平滑肌、血管壁平滑肌等,汗腺周围的肌上皮细胞也具有某些平滑肌功能。面部表情肌和颈部的颈阔肌属于横纹肌。

皮肤的功能

皮肤覆盖体表,是机体内、外环境的分界,也是人体最大的器官。皮肤除具有屏障、吸收、感觉、分泌和排泄、体温调节、物质代谢等功能外,同时还是一个重要的免疫器官,有多种免疫相关细胞分泌多种免疫分子,参与机体的各种免疫反应并发挥免疫监视作用。

第一节  皮肤的屏障功能

皮肤的屏障功能具有双向性,一方面保护体内各种器官和组织免受外界有害因素的损伤,另一方面防止体内水分、电解质及营养物质的丢失。

1.物理性损伤的防护  皮肤对机械性损伤(如摩擦、挤压、牵拉以及冲撞等)有较好的防护作用。表皮角质层致密而柔韧,在防护中起重要作用,经常受摩擦和压迫部位(如掌跖)的角质层可增厚,甚至形成胼胝,后者显著增强皮肤对机械性损伤的耐受力。真皮内的胶原纤维、弹力纤维和网状纤维交织成网状,使皮肤具有一定的弹性和伸展性。皮下脂肪层对外力具有缓冲作用,使皮肤具有一定的抗挤压、牵拉及冲撞的能力。

皮肤对电损伤的隔绝作用主要由角质层完成,出汗或其他原因使角质层含水量增多时,皮肤电阻减小,导电性增加,易发生电击伤。皮肤对光线的防护主要通过吸收作用实现,皮肤各层对光线的吸收有选择性,如角质层主要吸收短波紫外线(波长180~280nm),而棘层和基底层主要吸收长波紫外线(波长320~400nm);黑素细胞生成的黑素颗粒有吸收紫外线的作用,因此黑素细胞对防止紫外线损伤具有重要作用,黑素细胞在紫外线照射后可产生更多的黑素颗粒并输送到角质形成细胞中,使皮肤对紫外线的屏障作用显著增强。

2.化学性刺激的防护  皮肤角质层是防护化学性刺激的最主要结构。角质层细胞具有完整的脂质膜、丰富的胞质角蛋白及细胞间的酸性糖胺聚糖,有抗弱酸弱碱作用。正常皮肤表面一般偏酸性(pH为5.5~7.0),对碱性物质可起到一定的缓冲作用,称之为碱中和作用。另外皮肤对pH为4.2~6.0的酸性物质也具有一定的缓冲作用,称之为酸中和作用。

3.微生物的防御作用  皮肤直接与外界环境接触,经常会接触各种病原微生物,因此皮肤对微生物的防御作用显得极为重要。致密的角质层和角质形成细胞间通过桥粒结构相互镶嵌排列,能机械地防止一些微生物的侵入。角质层含水量较少以及皮肤表面弱酸性环境不利于某些微生物生长繁殖。角质层生理性脱落,也可清除一些寄居于体表的微生物。一些正常皮肤表面寄居菌(如痤疮杆菌和马拉色菌等)能产生脂酶,可将皮脂中的甘油三酯分解成游离脂肪酸,后者对葡萄球菌、链球菌和白念珠菌等有一定的抑制作用。

4.防止营养物质的丢失  正常皮肤的角质层具有半透膜性质,体内的营养物质、电解质不会透过角质层丢失;同时角质层及其表面的皮脂膜也可使通过皮肤丢失的水分大大减少。正常情况下,成人经皮肤丢失的水分每天约为240~480ml(不显性出汗),但如果角质层全部丧失,每天通过皮肤丢失的水分将增加10倍以上;如将表皮全部去除,则体内的营养物质、电解质和水分会大量丢失,对健康造成极大的危害。

第二节  皮肤的吸收功能

皮肤具有吸收外界物质的能力,经皮吸收也是皮肤局部药物治疗的理论基础。皮肤主要通过三种途径进行吸收:①角质层(主要途径);②毛囊、皮脂腺;③汗管。皮肤的吸收功能可受很多因素的影响:

1.皮肤的结构和部位  皮肤的吸收能力与角质层的厚薄、完整性及其通透性有关,不同部位皮肤的角质层厚薄不同,因而吸收能力存在差异,一般而言,阴囊>前额>大腿屈侧>上臂屈侧>前臂>掌跖。皮肤损伤导致的角质层破坏可使损伤部位皮肤的吸收功能大大增强,因此皮肤损伤面积较大时,局部药物治疗时应注意药物过量吸收所引起的不良反应。

2.角质层的水合程度  皮肤角质层的水合程度越高,皮肤的吸收能力就越强。局部用药后用塑料薄膜封包,吸收系数会增高100倍,就是由于封包阻止了局部汗液和水分的蒸发,角质层水合程度提高的结果,临床上常用此法提高局部用药的疗效,但也应注意药物过量吸收。

3.被吸收物质的理化性质  完整皮肤只能吸收少量水分和微量气体,水溶性物质不易被吸收,而脂溶性物质吸收良好(如脂溶性维生素和脂溶性激素),油脂类物质也吸收良好,主要吸收途径为毛囊和皮脂腺,吸收强弱顺序为羊毛脂>凡士林>植物油>液体石蜡。皮肤不仅吸收少量阴离子,还可吸收一些阳离子。此外皮肤尚能吸收多种重金属(如汞、铅、砷、铜等)及其盐类。

物质的分子量与皮肤的吸收率之间无明显关系,如分子量小的氨气极易透皮吸收,而某些分子量大的物质(如汞、葡聚糖分子等)也可透过皮肤吸收。物质浓度与皮肤吸收率成正比,但某些物质(如石炭酸)高浓度时可引起角蛋白凝固,反而使皮肤通透性降低,导致吸收不良。剂型对物质吸收亦有明显影响,如粉剂和水溶液中的药物很难吸收,霜剂可被少量吸收,软膏和硬膏可促进吸收,加入有机溶媒可显著提高脂溶性和水溶性药物的吸收。

4.外界环境因素  环境温度升高可使皮肤血管扩张、血流速度增加,加快已透入组织内的物质弥散,从而使皮肤吸收能力提高。环境湿度也可影响皮肤对水分的吸收,当环境湿度增大时,角质层水合程度增加,皮肤对水分的吸收增强,反之则减弱。

第三节  皮肤的感觉功能

皮肤的感觉可以分为两类:一类是单一感觉,皮肤内感觉神经末梢和特殊感受器感受体内外单一性刺激,转换成一定的动作电位并沿相应的神经纤维传入中枢,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。

痒觉又称瘙痒,是一种引起搔抓欲望的不愉快的感觉,属于皮肤黏膜的一种特有感觉,其产生机制尚不清楚,组织学至今未发现特殊的痒觉感受器。一般认为痒觉与痛觉关系密切,很可能是由同一神经传导;中枢神经系统的功能状态对痒觉也有一定的影响,如精神安定或转移注意力可使痒觉减轻,而焦虑、烦躁或过度关注时痒觉可加剧。

第四节  皮肤的分泌和排泄功能

皮肤的分泌和排泄功能主要通过皮脂腺和汗腺完成。

1.小汗腺的分泌和排泄  小汗腺几乎遍布全身,总数160万~400万个,分布与部位有关,掌跖最多而背部最少。小汗腺周围有丰富的节后无髓鞘交感神经纤维,神经介质主要是乙酰胆碱,小汗腺腺体的透明细胞在其作用下分泌类似血浆的超滤液,后者经过导管对Na重吸收形成低渗性汗液并排出体外。小汗腺的分泌受到体内外温度、精神因素和饮食的影响。外界温度高于31℃时全身皮肤均可见出汗,称为显性出汗;温度低于31℃时无出汗的感觉,但显微镜下可见皮肤表面出现汗珠,称为不显性出汗;精神紧张、情绪激动等大脑皮质兴奋时,可引起掌跖、前额等部位出汗,称为精神性出汗;口腔黏膜、舌背等处分布有丰富的神经末梢和味觉感受器,进食(尤其是辛辣、热烫食物)可使口周、鼻、面、颈、背等处出汗,称为味觉性出汗。正常情况下小汗腺分泌的汗液无色透明,呈酸性(pH 4.5~5.5),大量出汗时汗液碱性增强(pH 7.0左右)。汗液中水分占99%,固体成分仅占1.0%,后者包括无机离子、乳酸、尿素等。小汗腺的分泌对维持体内电解质平衡非常重要;另外出汗时可带走大量的热量,对于人体适应高温环境极为重要。

2.顶泌汗腺的分泌和排泄  顶泌汗腺的分泌在青春期后增强,并受情绪影响,感情冲动时其分泌和排泄增加。局部或系统应用肾上腺素能类药物也可使顶泌汗腺的分泌和排泄增加,其机制目前尚不清楚。新分泌的顶泌汗腺液是一种粘稠的奶样无味液体,细菌酵解可使之产生臭味;有些人的顶泌汗腺可分泌一些有色物质,呈黄、绿、红或黑色,使局部皮肤或衣服染色,称为色汗症。

3.皮脂腺的分泌和排泄  皮脂腺是全浆分泌,即整个皮脂腺细胞破裂,胞内物全部排入管腔,进而分布于皮肤表面,形成皮脂膜。皮脂是多种脂类的混合物,其中主要含有角鲨烯、蜡脂、甘油三酯及胆固醇脂等。皮脂腺的分泌受各种激素(如雄激素、孕激素、雌激素、肾上腺皮质激素、垂体激素等)的调节,其中雄激素可加快皮脂腺细胞的分裂,使其体积增大,皮脂合成增加;雌激素可抑制内源性雄激素产生或直接作用于皮脂腺,减少皮脂分泌。禁食可使皮脂分泌减少及皮脂成分改变,其中蜡脂和甘油三酯显著减少。此外表皮损伤也可使损伤处的皮脂腺停止分泌。

第五节 皮肤的体温调节功能

皮肤对体温保持恒定具有重要的调节作用,一方面它作为外周感受器,向体温调节中枢提供外界环境温度的信息,另一方面又可作为效应器,通过物理性体温调节的方式保持体温恒定。皮肤中的温度感受器分为热感受器和冷感受器,呈点状分布于全身,当环境温度发生变化时,这些温度感受器就向下丘脑发送信息,引起血管扩张或收缩,出现寒战或出汗等反应。

正常成人皮肤体表面积可达1.5m2,为吸收环境热量及散热创造了有利条件。皮肤动脉和静脉之间吻合支丰富,其活动受交感神经支配,这种血管结构有利于机体对热量的支配,冷应激时交感神经兴奋,血管收缩,动静脉吻合关闭,皮肤血流量减少,皮肤散热减少;热应激时动静脉吻合开启,皮肤血流量增加,皮肤散热增加。四肢大动脉也可通过调节浅静脉和深静脉的回流量进行体温调节,体温升高时,血液主要通过浅静脉回流使散热量增加;体温降低时,主要通过深静脉回流以减少散热。

体表散热主要通过热辐射、空气对流、热传导和汗液蒸发,其中汗液蒸发是环境温度过高时主要的散热方式,每蒸发1g水可带走2.43kJ的热量,热应激情况下汗液分泌速度可达3~4L/h,散热率为基础条件下的10倍。

第六节  皮肤的代谢功能

1.糖代谢  皮肤中的糖类物质主要为糖原、葡萄糖和粘多糖等。葡萄糖浓度约为血糖的2/3,表皮中的含量高于真皮和皮下组织,有氧条件下,表皮中50%~75%的葡萄糖通过糖酵解途径分解提供能量,而缺氧时则有70%~80%通过无氧酵解途径分解提供能量;患糖尿病时,皮肤葡萄糖含量增高,容易发生真菌和细菌感染。人体皮肤糖原含量在胎儿期最高,至成人期时含量明显降低。糖原的合成主要由表皮细胞的滑面内质网完成;糖原的降解是一个复杂的过程,主要受环磷腺苷系统的控制,凡能使细胞内cAMP水平增加的因素均能促使糖原分解。真皮中的粘多糖含量丰富,主要包括透明质酸、硫酸软骨素等,多与蛋白质形成蛋白多糖(或称粘蛋白),后者与胶原纤维结合形成网状结构,对真皮及皮下组织起支持、固定作用;粘多糖的合成及降解主要通过酶促反应完成,但某些非酶类物质(如氢醌、核黄素、抗坏血酸等)也可降解透明质酸;此外内分泌因素亦可影响粘多糖的代谢,如甲状腺功能亢进可使局部皮肤的透明质酸和硫酸软骨素含量增加,形成胫前粘液性水肿。

2.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(elastin)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。角蛋白是中间丝家族成员,是角质形成细胞和毛发上皮细胞的代谢产物及主要成分,至少有30种(包括20种上皮角蛋白和10种毛发角蛋白);胶原蛋白有I、Ⅲ、Ⅳ、Ⅶ型,胶原纤维主要成分为I型和Ⅲ型,网状纤维主要为Ⅲ型,基底膜带主要为Ⅳ型和Ⅶ型;弹性蛋白是真皮内弹力纤维的主要成分。

3.脂类代谢  皮肤中的脂类包括脂肪和类脂质,人体皮肤的脂类总量(包括皮脂腺、皮脂及表皮脂质)大约占皮肤总重量的3.5%~6%,最低为0.3%,最高可达10%。脂肪的主要功能是储存能量和氧化供能,类脂质是细胞膜结构的主要成分和某些生物活性物质合成的原料。表皮细胞在分化的各阶段,其类脂质的组成有显著差异,如由基底层到角质层,胆固醇、脂肪酸、神经酰胺含量逐渐增多,而磷脂则逐渐减少。表皮中最丰富的必需脂肪酸为亚油酸和花生四烯酸,后者在日光作用下可合成维生素D,有利于预防佝偻病。血液脂类代谢异常也可影响皮肤脂类代谢,如高脂血症可使脂质在真皮局限性沉积,形成皮肤黄瘤。真皮和皮下组织中含有丰富的脂肪,可通过β-氧化途经提供能量。脂肪合成主要在表皮细胞中进行。

4.水和电解质代谢  皮肤是人体重要的贮水库,儿童皮肤含水量高于成人,成人中女性略高于男性。皮肤中的水分主要分布于真皮内,后者不仅为皮肤的各种生理功能提供了重要的内环境,并且对整个机体的水分调节起到一定的作用,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。

皮肤中含有各种电解质,主要贮存于皮下组织中,其中Na、cl-在细胞间液中含量较高,K、Ca++、Mg++主要分布于细胞内,它们对维持细胞间的晶体渗透压和细胞内外的酸碱平衡起着重要的作用;K还可激活某些酶,Ca++可维持细胞膜的通透性和细胞间的粘着,Zn++缺乏可引起肠病性肢端皮炎等疾病。

第七节  皮肤的免疫功能

皮肤既是免疫反应的效应器官,又具有主动参与启动和调节皮肤相关免疫反应的作用。1986年Bos提出了“皮肤免疫系统”(skin immune system)的概念,1993年Nickoloff提出了“真皮免疫系统”的概念,进一步补充了Bos的观点。皮肤免疫系统包括免疫细胞和免疫分子两部分。

1.皮肤免疫系统的细胞成分(见表3-1)。

 

表3-1 皮肤主要免疫细胞的分布与功能

细胞种类

分布部位

主要功能

角质形成细胞

表皮

合成分泌细胞因子、参与抗原递呈

Langerhans细胞

表皮

抗原递呈、合成分泌细胞因子、免疫监视等

淋巴细胞

真皮

介导免疫应答

内皮细胞

真皮血管

分泌细胞因子、参与炎症反应、组织修复等

肥大细胞

真皮乳头血管周围

Ⅰ型变态反应

巨噬细胞

真皮浅层

创伤修复、防止微生物入侵

成纤维细胞

真皮

参与维持皮肤免疫系统的自稳

真皮树枝状细胞

真皮

不详,可能是表皮Langerhans细胞的前身

 

角质形成细胞是表皮内数量最多的细胞,本身即具有合成和分泌白介素、干扰素等细胞因子的作用,同时还可通过表达MHC-Ⅱ类抗原、吞噬并粗加工抗原物质等方式参与外来抗原的呈递。

皮肤内的淋巴细胞(lymphocyte)主要为CD4T细胞和CD8T细胞,二者之比约为0.98;其中表皮内淋巴细胞占皮肤淋巴细胞总数的2%,以CD8T淋巴细胞为主。T淋巴细胞具有亲表皮特性,且能够在血液循环和皮肤之间进行再循环,传递各种信息,介导免疫反应。

Langerhans细胞是表皮中重要的抗原递呈细胞,此外还可调控T淋巴细胞的增殖和迁移并参与免疫调节、免疫监视、免疫耐受、皮肤移植物排斥反应和接触性变态反应等。

2.皮肤免疫系统的分子成分 

(1)细胞因子:表皮内多种细胞均可在适宜刺激下(如抗原、紫外线、细菌产物以及物理创伤等)合成和分泌细胞因子,后者不仅在细胞分化、增殖、活化等方面有重要作用,而且还参与免疫自稳机制和病理生理过程。细胞因子不仅可在局部发挥作用,而且可通过激素样方式作用于全身。

(2)粘附分子(adhesion molecules):是介导细胞与细胞间或细胞与基质间相互接触或结合的一类分子,而这种接触或结合是完成许多生物学过程的先决条件。粘附分子大多为糖蛋白,少数为糖脂,按其结构特点可分为四类:整合素家族(integrin family)、免疫球蛋白超家族(immunoglobulin superfamily)、选择素家族(selectin family)和钙粘素家族(cadherin family)。在某些病理状态下,粘附分子表达增加,可使血清中可溶性粘附分子(如可溶性E-选择素、P-选择素、VCAM-1和ICAM-1等)水平显著升高,可作为监测某些疾病的指标。

(3)其他分子:皮肤表面存在分泌型IgA,后者在皮肤局部免疫中通过阻碍粘附、溶解、调理吞噬、中和等方式参与抗感染和抗过敏;补体可通过溶解细胞、免疫吸附、杀菌和过敏毒素及促进介质释放等参与特异性和非特异性免疫反应;皮肤神经末稍受外界刺激后可释放感觉神经肽如降钙素基因相关肽(CGRP)、P物质(SP)、神经激酶A等,对中性粒细胞、巨噬细胞等具有趋化作用,导致损伤局部产生风团和红斑反应。

总之,皮肤是人体免疫系统的重要组成部分,皮肤免疫反应的启动阶段(致敏期)及效应阶段(激发期)均需要多种细胞和细胞因子的参与。皮肤的各种免疫分子和免疫细胞共同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。

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