3. Строение кожи
Скачать 464.2 Kb.
|
| 3. Строение кожи Кожа обладает очень сложной, высокоорганизованной структурой, включающей три основных слоя (эпидермис, дерму, гиподерму) и множество включенных в эти слои компонентов. Сложность ее строения стимулирует развитие исследований с использованием разнообразных физических методов, что характеризуется многочисленными публикациями экспериментальных и обзорных работ (см., например, [1]). Несмотря на интенсивные исследования строения кожи с использованием таких прецизионных методов, как электронная микроскопия [2], именно сложность строения кожи не позволяет создать всеобъемлющее наглядное изображение ее структуры. Поэтому автор был вынужден иллюстрировать свои соображения с помощью упрощенных и наглядных схем, используя рисунки, встречающиеся в литературе, с соответствующими ссылками на первоисточник. В качестве примера, ниже приведен достаточно наглядный рисунок строения кожи (см. рис. 3.1). Есть и другие соображения относительно «упрощенных» схем представления такой сложной структуры, как кожа. Автор вынужден ограничиваться рассмотрением только тех структур кожи, которые в дальнейшем будут обсуждаться в работе и могут играть определяющую роль в формировании тех или иных подходов к решению косметологических проблем и выводов. Здесь и далее рисунки не приводятся. С ними можно ознакомиться в монографии А.Н. Децина "Теория мягких косметологических воздействий. Современная косметология", Новосибирск, 2001, 505 с. - заказ: scicosmetsoc@online.nsk.su  Рисунок 3.1 Как и любой орган нашего организма, кожа осуществляет ряд специфических функций. В соответствии с [2] ниже в табличном виде представлены основные функции кожи в сочетании с указанием структур и клеточных систем, участвующих в реализации этих функций. Вне всякого сомнения, если бы автор поставил перед собой задачу детально описать имеющуюся информацию о строении кожи, то этот труд мог представлять собой достаточно солидную монографию. Поэтому в данном разделе будут приведены выборочные данные, которые могут быть использованы автором в последующих разделах. При этом, естественно, невозможно избежать определенного субъективизма в подборе и интерпретации экспериментальных данных. Итак, кожа представляет собой трехслойную тканевую структуру, включающую эпидермис, дерму и гиподерму (подкожную жировую клетчатку). Рассмотрим основные функции кожи (табл. 3.1). Т а б л и ц а 3.1 Основные функции кожи
Совершенно очевидно, что в этом перечне очень важными являются функции, связанные с защитой кожи от разнообразных внешних воздействий, которые мы планируем детально обсуждать в дальнейшем. И начать следует с эпидермиса, который первым воспринимает любые (повреждающие и благоприятные) воздействия окружающей среды, в том числе и косметические воздействия 3.1. Эпидермис Детали строения эпидермиса рассматривались нами ранее. Однако, учитывая особую важность этого объекта для дальнейших рассуждений, считаем целесообразным сообщить дополнительные сведения. Общая площадь эпидермиса у взрослого человека тождественна площади поверхности тела и составляет обычно 1,5-2 м2. Масса соответствует 0,5 кг при толщине на большей поверхности тела около 130-150 мкм. Основную массу клеток эпидермиса составляют кератиноциты (корнеоциты, эпидермоциты). Судьбу этих клеток от базального слоя до кератиновой чешуйки мы детально проследили в предыдущих разделах. Относительно малочисленными являются меланоциты, клетки Лангерганса и клетки Меркеля, также расположенные в эпидермисе. Функции этих клеточных образований связаны с приданием цвета коже, осуществлением иммунной защиты и реализации механизма чувствительности, соответственно. На рисунке 3.2 схематически показана форма указанных выше клеточных образований. Рисунок 3.2.  Следует заметить, что происхождение клеток Меркеля, Лангерганса и меланоцитов не совсем понятно. Действительно, если источник образования кератиноцитов более или менее понятен, то вопрос об образовании перечисленных выше клеточных структур не совсем ясен. Например, откуда они возникают в случае химических ожогов кожи (химический пилинг), лазерных и низкотемпературных воздействиях, которые приводят к полному уничтожению клеточных систем эпидермиса? Каким образом при своих гигантских размерах восстанавливаются клетки Лангерганса, отростки которых пронизывают практически весь эпидермис снизу доверху? В свою очередь, как уже упоминалось, эпидермис состоит из пяти слоев, плавно переходящих друг в друга (см. рис.1.1). Полагают, что клетки базального слоя эпидермиса плотно упакованы и располагаются в один ряд. К сожалению, такое широко распространенное мнение о строении базального слоя эпидермиса приводит к парадоксу, официально зафиксированному экспертами ЮНЕСКО в «тезариусе» основных понятий радиобиологии. При обсуждении строения эпидермиса обращается внимание на то обстоятельство, что нижние клетки эпидермиса, стартуя из впадины или из максимально высокой точки базального слоя, перемещаются к поверхности как бы с разными скоростями (см. рис.3.3), так как поверхность нашей кожи является в достаточной степени гладкой. Если бы суммарные скорости деления клеток, расположенных на «буграх» (Vвыс.) и в «ямах» (Vглу) были равными, тогда и поверхность кожи состояла бы из аналогичных «бугров» и «ям»! Для объяснения этого парадокса (назовем его парадоксом ЮНЕСКО) эксперты обсуждают допустимые варианты движения клеток не вертикально вверх, а под углом к вертикали (Vдоп). Это касается клеток, расположенных на склонах углубления. Однако заметим, что в этом случае должно было бы наблюдаться уплотнение клеток шиповидного слоя над углублениями и разрежение клеток над «бугорком». Гистологические исследования не подтверждают флуктуации плотностей заселения эпидермиса. Рисунок 3.3 Схематическое изображение клеточных структур эпидермиса, отражающее «кажущиеся различия скоростей клеточного деления»  На наш взгляд, существует более простое и, возможно, более достоверное объяснение этого парадокса. Давайте вспомним то обстоятельство, что в определенных условиях клетки шиповидного слоя способны изменить свою форму и участвовать в процессе деления. Этот вопрос мы обсуждали для оценки того, являются ли клетки шиповидного слоя живыми или это мертвые образования. Можно считать, что клетки шиповидного слоя находятся в состоянии покоя до тех пор, пока в силу тех или иных причин в зоне их расположения не появится «свежая» межклеточная жидкость*), представляющая смесь лимфы и плазмы крови. Если предположить (см. рис.1.1 и 3.1), что межклеточная жидкость распределяется над базальной мембраной, отделяющей дерму от эпидермиса, не равномерно, а как бы затекая в углубления шиповидного слоя, то парадокс ЮНЕСКО легко объясняется. В этом случае суммарное количество клеток, способных к делению и расположенных во «впадине», должно превышать количество аналогичных клеток над «бугром». Результат этих различий обязан отразиться на суммарных скоростях движения клеток от базального слоя к поверхности. Такое объяснение парадокса ЮНЕСКО нам кажется правдоподобным еще и потому, что кровеносные сосудистые сплетения расположены непосредственно в сосочковом слое кожи – верхняя часть дермы. Именно в зоне сосочка («бугра»), отделенного от базального слоя клеток мембраной, расположены конечные петельки микрососудистой сети, поставляющие плазму для образования межклеточной жидкости, питающей клетки эпидермиса (см. рис.1.1 и 3.1). Учитывая капиллярный характер движения межклеточной жидкости, на который можно наложить проявление закона сообщающихся сосудов, а также на основании иных соображений, можно все-таки предположить, что слой жидкости в углублениях эпидермиса будет реально большим, чем над поверхностью выступов. Следует отметить еще один аспект связанный с базальными клетками эпидермиса. Группе японских и американских исследователей удалось выделить стволовые клетки из кожи человека (см. например, «Preparation and evaluation of gene-transfected cultured skin as a novel drug delivery system for severely burned skin»Pharm Res. 2007 Aug;24(8):1473-9. Epub 2007 Mar 22.). Эти исследования номинировались на Нобелевскую премию в 2007 г. – результат нам неизвестен. С другой стороны базальные клетки эпидермиса практически полностью соответствуют определению стволовых клеток:
На основе данного предположения была сформулирована целевая идея проекта, представленного на Конкурс российских инноваций (медицина и биотехнология) заключающаяся в своеобразном использовании стволовых клеток в косметологии – вернее, использовании определенных приемов для активации базальных клеток, выполняющих роль стволовых клеток, и создание комфортных условий для их функционирования. В таком варианте, применительно к задачам косметологии, не требуется никакого «генетического перепрограммирования» стволовых клеток (основная цель работы японских и американских исследователей – см. выше), их извлечение и последующее введение в клеточную систему кожи непосредственно выделенных стволовых клеток или, их фрагментов в виде клеточного детрита или экстракта. Все существенно упрощается – такие клетки имеются у каждого человека и у каждого они с возрастом теряют свою активность в зависимости от степени развития механизмов гемодинамической и гормональной недостаточности (см. главу 2). Для их активации, на наш взгляд, необходимо использовать косметические препараты, отвечающие следующим требованиям: - максимальная питательная активность; - наличие ингредиентов, стимулирующих клеточное деление (содержащих гормоны, гормоноподобные вещества и факторы клеточного роста в концентрациях и соотношениях близких к плазме крови человека); - полное исключение компонентов, которые могут блокировать клеточное деление (особенно это касается биоцидных консервирующих добавок); - обязательная проверка всех компонентов косметического средства на клеточных тест-системах для оценки предельно допустимых концентраций; - обязательная нейтральность препаратов (рН 7.0±0.2 ед.). Авторам проекта удалось создать препараты, отвечающие этим требованиям. На данном этапе реализации проекта необходимо подтвердить сформулированные выше теоретические соображения, направленные на решение основной цели, посредством проведения квалифицированной клинической апробации разработанных препаратов. Рассмотрим теперь важные для дальнейших рассуждений данные о структурной организации эпидермиса. Структурной единицей верхнего кератинового слоя является чешуйка, имеющая длину до 10 мкм и толщину от 0,07 до 1 мкм. Каждая чешуйка окружена однослойной липидной оболочкой (12-15 нм), заполнена кератиновыми фибрилами диаметром 7-8 нм и аморфным материалом. Фибрилы в основном ориентированы по длине чешуйки. Чем ниже в роговом слое расположена чешуйка, тем более аморфным является ее содержимое. Чешуйки блестящего слоя между пучками нерегулярно расположенных фибрилл содержат фрагменты митохондрий. Это позволяет предположить, что фрагменты блестящего слоя по своей структуре являются промежуточными между чешуйками рогового слоя и клетками зернистого слоя. Чешуйки рогового и блестящего слоев организованы в достаточно компактное образование за счет слипания наружных липидных мембран и взаимопроникновения ороговевших десмосом. На рис.3.4 представлена схематическая организация рогового слоя эпидермиса. Особый интерес для косметологов представляют микроканалы (микроотверстия), образованные за счет неплотного и нерегулярного слипания чешуек. Они могут быть как сквозными, обеспечивая реализацию одного из механизмов проницаемости кожи, так и тупикового характера, теряющиеся в толще чешуек рогового и блестящего слоев (см. рис.3.5). Можно полагать, что именно сквозные микроканалы в основном определяют защитные функции и проницаемость кожи. На наш взгляд, абсолютно необоснованным является предположение о возможности вклада в проницаемость кожи механизма, связанного с последовательным преодолением веществом, наносимым на поверхность кожи, тел чешуек в поперечном направлении (внутриклеточный путь). Следует также подчеркнуть, что сквозные микроканалы, определяющие проницаемость кожи, фактически характеризуют наиболее вероятный межклеточный путь транспорта веществ через верхний чешуйчатый кератиновый слой эпидермиса. Этот вывод подтверждается также экспериментами по электропорации человеческой кожи [3]. При воздействии коротких электрических импульсов (микро- и миллисекунды) проницаемость кожи повышается в 104 раз для веществ с молекулярными массами около 1000 единиц. Правда, авторы полагают, что проницаемость обеспечивается за счет кратковременных структурных изменений межклеточных липидных бислойных мембран эпидермиса. Можно также полагать, что этот эффект наложения электрических импульсов затрагивает, в первую очередь, молекулы воды, которая находится в сквозных микроканалах в структурированном и неструктурированном виде. (см. гл.4). Рисунок 3.4 Схема организации рогового слоя эпидермиса  Рисунок 3.5 Схематическое изображение сквозных и тупиковых каналов в роговом и блестящем слоях эпидермиса  Можно полагать, что строение нижележащих слоев эпидермиса позволяет использовать межклеточное пространство для реализации аналогичного межклеточного механизма проницаемости. Так в шиповидном слое оболочки соседних клеток разделены промежутками шириной 12-15 нм. Эти промежутки заполнены гелем, образующимся при взаимодействии воды с мукополисахаридами типа гиалуроновой кислоты, гликопротеинов, протеогликанов, гликозаминогликанов. Зернистый слой, в свою очередь, обычно состоит из 1-2 клеточных рядов, которые находятся в состоянии промежуточном между клетками шиповидного и фрагментами блестящего слоя. Как мы уже отмечали ранее, наряду с кератиноцитами в глубине эпидермиса находятся клетки трех типов: меланоциты, клетки Лангерганса и клетки Меркеля (см. рис. 3.2). Меланоциты имеют отросточковые фрагменты, которые могут достигать даже зернистого слоя клеток, хотя их основное тело находится на уровне базальных клеток эпидермиса, иногда даже выпячиваясь в сторону дермы. Меланоциты делятся на активные и неактивные (истощенные). Специфической функцией меланоцитов является синтез меланинового пигмента и образование меланосом. Меланосомы объединяются в специальные комплексы, окруженные мембраной, и в процессе многостадийного созревания по канальцам цитоплазматической сети перемещаются в зону пластинчатого комплекса, отщепляются в виде промежуточной везикулы, образуя премеланосому, которая, развиваясь, увеличивается в размерах и накапливается в базальных кератиноцитах. Образованные меланосомы представляют собой своеобразный экран, защищающий клеточное ядро от повреждающего излучения. Таким образом, наш загар является ответом на неблагоприятное воздействие солнечного излучения на кожу. С деятельностью меланоцитов связана локальная депигментация кожи (Витилиго). Возможно, это явление определяется переходом активных меланоцитов в неактивные. Из этого следует необходимость активации клеточных систем для устранения депигментации. И, наоборот, устранение гиперпигментированных пятен (еще одна проблема косметологии), по-видимому, требует определенной блокировки функционирования клеточных систем. Именно поэтому для осветления кожи используется лимонный сок и кисломолочные продукты, осуществляющие неблагоприятное кислотное воздействие (о влиянии кислотности см. далее). Клетки Лангерганса также располагаются в базальном слое эпидермиса. Они имеют от 2 до 5 отростков, проникающих до зернистого слоя и внедряющихся в базальную мембрану. Имеющиеся сведения позволяют предположить, что роль этих клеток, в первую очередь, сводится к регулировке скорости деления клеток базального слоя эпидермиса при разнообразных видах нарушений его структуры. Клетки Меркеля также находятся в базальном слое эпидермиса, являясь особым типом клеток (чувствительные клетки), структурно связанных с нервными волокнами, проникающими через базальную мембрану из дермы. Клетки имеют, в основном, округлую форму. 3.2. Пограничная зона между эпидермисом и дермой Через эту зону осуществляются обменные процессы между эпидермисом, не имеющим кровоснабжения, и ниже лежащей дермой. На участках тела с тонким слоем эпидермиса (кожа груди, спины и т.д.) граница между эпидермисом и дермой почти ровная. На этих участках не реализуется парадокс ЮНЕСКО (см. выше). С увеличением толщины эпидермиса возрастает неровность пограничной зоны. В пограничной зоне располагается светлый бесструктурный промежуток и базальная мембрана, сплетенная, по-видимому, из пучков коллагеновых волокон, предшественники которых, возможно, синтезированы фибробластами дермы, а также сплетение ретикулярных волокон, являющихся частью дермы. Размеры базальной мембраны и светлого промежутка сопоставимы по толщине 40-50 и 30-40 нм, соответственно. О свободном обмене веществ через всю пограничную зону мы уже говорили ранее. Дополнительно об этом свидетельствует тот факт, что фактически недифференцированные базальные клетки эпидермиса находятся в постоянном делении. Для обеспечения этого процесса необходимо постоянно доставлять клеткам питательные вещества и уводить из клеточного окружения продукты клеточного метаболизма (шлаки). Этот процесс может осуществляться только с участием лимфатической и кровеносной систем, фрагменты которых расположены в верхних слоях дермы под пограничной зоной. Отмечается, например, наличие многочисленных (пиноцитозных) пузырьков около мембраны клеток со стороны базальной мембраны. Эти факты подтверждают сделанный нами ранее вывод о том, что пограничная область между эпидермисом и дермой не может препятствовать протеканию обменных процессов. Более того, можно полагать, что, хотя бы частично, эти процессы протекают принудительно за счет вытекания плазмы крови из концевых капиллярных петелек и возврата в кровеносную и лимфатическую сеть «отработанной» межклеточной жидкости. 3.3. Дерма Дерма составляет основной слой кожи. Отделенная от эпидермиса пограничной зоной, она без резкой границы переходит в гиподерму (подкожную жировую клетчатку). В дерме располагаются коллагеновые нити (пучки), нервные волокна, кровеносные и лимфатические сосуды, потные и сальные железы, волосяные фолликулы и различные типы клеток, которые располагаются обычно в ее верхней части. Основную массу клеток составляют фибробласты, тучные клетки, макрофаги, меланоциты и лейкоциты. Обычно дерму делят на два слоя: сосочковый и сетчатый. Основное аморфное вещество представляет собой гель. Оно присутствует во всех слоях дермы, но преобладает в сосочковом. Можно полагать, что этот гель аналогичен межклеточному гелю эпидермиса, образованному, например, из гиалуроновой кислоты. Такого рода гелеобразные, имеющие сетчатое строение структуры, являются удобными для связывания разнообразных низко- и высокомолекулярных веществ (соли, сахара, аминокислоты, витамины, пептиды, белки, продукты метаболизма клеток эпидермиса и дермы и т.д.). В сосочковом (верхнем) слое дермы наблюдается большое количество коллагеновых и эластиновых волокон, образующих фибриллярные пучки, которые «выстилают» базальную мембрану, образуют сеть в нижнем слое дермы и коллагеноэластиновый каркас, окружающий волосяные фолликулы, сальные и потовые железы. Коллагеновые и эластиновые нити, сплетенные в сложный каркас и протяженные «тяжи», придают коже эластичность и физическую прочность. При их отсутствии кожа могла бы превратиться в желеобразное состояние со всеми вытекающими отсюда последствиями. Развитие дермы в зависимости от возраста иногда связывают с возрастанием функциональной нагрузки на различные области тела. Так у новорожденных в коже лица уже имеется сеть эластиновых волокон, а к четырехмесячному возрасту появляются индивидуальные различия в строении эластинового каркаса. Однако его развитие завершается только к 25 годам. В возрасте от 18 до 31 года в дерме все еще обнаруживается значительное количество индивидуальных коллагеновых волокон. В дальнейшем их количество снижается с одновременным фиксированием различий в строении дермы разных областей тела. После 60 лет эти различия как бы «стираются», характер расположения коллагеновых пучков сдвигается в сторону пластообразного типа, волокна и пучки выпрямляются, и в них резко снижается количество запасных складок. При этом значительно увеличивается толщина коллагеновых пучков. Описанные изменения, вне всякого сомнения, снижают эластичность кожи и уменьшают ее упругость. 3.4. Гиподерма Подкожная жировая клетчатка (гиподерма) образуется из мезенхимных зачатков, характеризующихся хорошо развитой сетью мелких кровеносных сосудов. Исходные клетки зачатков содержат значительное количество гликогена. Затем в них начинают накапливаться мелкие капельки жира, которые сливаются друг с другом и заполняют весь объем клетки. Как уже отмечалось ранее, между дермой и гиподермой отсутствует отчетливо выраженная граница. Клетки дермы плавно переходят в клетки гиподермы, представляющие жировые депо. Можно предположить, что развитие гиподермы осуществляется за счет нижних клеток дермы. Если это так, то можно себе представить, что результатом развития (утолщения) гиподермы является истончение вышележащего слоя – дермы. Это обстоятельство может иметь значение при обсуждении вопросов, связанных с явлением целлюлита. ЛИТЕРАТУРА: 1. Hendriks F.M., Mechanical Behaviour of Human Skin in Vivo. NatLab. Unclassified Report 2001/820, date of issue: 07/2001. Koninklijke Philips Electronics N.Y. 2001; 2. Интернет-ссылка: http://austinplasticsurgerycenter.com/how_skin.htm; 3. Prausnitz M.R., Bose V.G., Lander R., Weaver J.C., "Electroporation of mammalian skin: mechanism to enhence transdermal drug delivery". Proc.Natl.Acad.Sci USA 1993, 90 (22) 10504-10508; ___________________________________ «Кожа. Строение, функция, общая патология и терапия», под ред. А.М.Чернуха и Е.П.Фролова, М.: «Медицина», 1982. Задания к главе 3
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Наружные покровы тела человека. Строение и функции кожи Найдите в пункте «Строение и функции кожи» п. 39, стр. 200, что такое волосы и ногти, в каком слое кожи они находятся? | | Тема: Кожа, её строение и функции. Уход за кожей. Болезни кожи. Роль... Программные задачи: Воспитывать чувство гордости за родную страну, которая стала первой в освоении космоса. Обогатить и расширить... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Образовательные – знать строение кожи, три функции кожи, правила ухода за кожей, способы действий при повреждениях кожи; уметь пользоваться... | | Урок биологии в 8 классе на тему: «Строение и значение кожи. Удивительное изобретение природы» Конечные продукты распада веществ, избыток воды и солей выделяются из организма несколькими путями – через почки, потовые железы... |
| Конспект урока. Биология 8 класс. Тема урока : Гигиена кожи. Уход за кожей. Болезни кожи Цели и задачи урока: Развивать понятия о гигиене кожи, познакомить с болезнями кожи, связанными с нарушением диеты, гиповитаминозами... |  | План урока (40 мин.) Обучающая: сформировать понятие о строении и функциях покровного органа – кожи, установить взаимосвязь строения и функции кожи, познакомить... |
| Рак кожи злокачественная опухоль, развивающаяся из эпителиальной ткани кожи Скрининг рака кожи массовое обследование населения с целью обнаружения опухоли и предопухолевых состояний до развития клинических... | | 14. 01. 10 Кожные и венерические болезни Предмет: биология с углубленным изучением отдельного раздела анатомии темы – строение и функции кожи |
| Эссе «Разрешите представиться…» Предмет: биология с углубленным изучением отдельного раздела анатомии темы – строение и функции кожи | | Коса девичья краса Предмет: биология с углубленным изучением отдельного раздела анатомии темы – строение и функции кожи |
| Урок Строение и значение кожи. Удивительное изобретение природы. Цели урока Обратное всасывание происходит из… в в результате образуется …, содержащая… | | П. В. Симонов, П. М. Ершов темперамент характер личность Предмет: биология с углубленным изучением отдельного раздела анатомии темы – строение и функции кожи |
| Элективный курс по выбору для предпрофильной подготовки Предмет: биология с углубленным изучением отдельного раздела анатомии темы – строение и функции кожи | | М. В. Ломоносов родился в простой крестьянской семье Архангельской губернии Предмет: биология с углубленным изучением отдельного раздела анатомии темы – строение и функции кожи |
| Исследование физико-химических свойств шампуней а. Панаськов, ученик 10 класса Предмет: биология с углубленным изучением отдельного раздела анатомии темы – строение и функции кожи | | Учение трех посвященных о герметической философии Древнего Египта и Греции Предмет: биология с углубленным изучением отдельного раздела анатомии темы – строение и функции кожи |
