Сосуды кожи участвуют в поддержании
Кожа — наружный покров тела человека.
Кожа состоит из эпидермиса, дермы и подкожно-жировой клетчатки (гиподермы) (рис. 1).
Рис. 1
Функции кожи:
Защитная (от механических повреждений, от потери воды, от УФ лучей, от патогенных (вызывающих заболевания) микроорганизмов).
Выделительная (с потом выделяются продукты азотистого обмена, избыток солей).
Терморегуляция (поддержание постоянной температуры тела).
Рецепторная (кожная чувствительность).
Газообменная (поглощает $O_2$, выделяет $CO_2$).
Образование витамина D.
Эпидермис
Эпидермис — верхний наружный слой кожи млекопитающих, в том числе человека. Состоит из многослойного плоского ороговевающего эпителия (рис. 2). Имеет эктодермальное происхождение.
Рис. 2: 1 — базальный слой эпидермиса; 2 — шиповатый слой эпидермиса; 3 — зернистый слой эпидермиса; 4 — блестящий слой эпидермиса; 5 — роговой слой эпидермиса; 6 — сосочковый слой дермы; 7 — сетчатый слой дермы
Кератиноциты — основные клетки кожного эпидермиса. Содержат белок кератин, который создает внешний водоупорный слой кожи и совместно с коллагеном и эластином (белки кожи) придает коже упругость и прочность. Усиленное механическое воздействие заставляет клетки образовывать кератин в целях защиты в больших количествах, в результате чего возникают кожные наросты, или мозоли. Ороговевшие клетки эпидермиса непрерывно отшелушиваются и замещаются.
В течение процесса эпителиальной дифференцировки клетки эпидермиса кожи постепенно увеличиваются в размерах, уплощаются и ороговевают. В клетках идет накопление кератогиалина — предшественника кератина. В конце концов ядра и цитоплазматические органоиды исчезают, обмен веществ прекращается, и наступает апоптоз (естественная гибель) клетки, когда она полностью кератинизируется (ороговевает) и превращается в корнеоцит (рис. 3).
$ textrm кератогиалин longrightarrow textrm элеидин longrightarrow textrm кератин $
Рис. 3
Корнеоциты — особые шестиугольные плоские чешуйки, формирующие роговой слой кожного покрова («сотовое строение»). Отделяющиеся от рогового слоя микроскопические корнеоциты совершенно незаметны для человеческих глаз.
Функция корнеоцитов — образование защитного роговой наружного слоя кожи.
Таким образом, в эпидермисе постоянно происходят 4 процесса:
1. Деление клеток в глубоком слое.
2. Выталкивание клеток по направлению к поверхности.
3. Превращение клеток в роговое вещество.
4. Слущивание рогового вещества с поверхности.
Дифференциация кератиноцитов (рис. 4).
Рис. 4
В эпидермисе помимо кератиноцитов имеются меланоциты, клетки Лангерганса и клетки Меркеля (см. ниже).
Слои эпидермиса (Рис. 5):
Базальный слой (нижний) — 1-й ряд призматического эпителия — располагается на базальной мембране. Живые, делящиеся клетки. Среди клеток базального слоя есть меланоциты — особые пигментные (окрашивающие) клетки, содержащие коричневый пигмент меланин, определяющий цвет кожи (см. ниже).
Через базальную мембрану из сосудов дермы осуществляется питание, снабжение кислородом и выведение продуктов жизнедеятельности клеток эпидермиса.
Шиповатый слой — клетки с цитоплазматическими мостиками («шипами»). Мостики отделяют клетки, расширяя межклеточное пространство для проникновения питательных веществ к верхним слоям эпидермиса. При некоторых повреждениях мостики нарушаются, и происходит расслоение клеток. Например, образование «пузырей» при ожоге.
В шиповатом слое есть клетки Лангерганса, функция которых — иммунная защита (см. ниже).
Часть клеток шиповатого слоя способны к делению, поэтому шиповатый и базальный слои объединяют в ростковый слой, а делящиеся клетки называют стволовыми клетками кожи.
Зернистый слой — уплощенные, вытянутые параллельно поверхности кожи клетки. Ядро бледное. В цитоплазме многочисленные зерна кератогиалина.
Блестящий слой — плоские, блестящие, безъядерные клетки, заполненные белком элеидином (продукт дальнейшего превращения кератогиалина в роговое вещество — кератин). Различим на ладонях и стопах.
Роговой слой (верхний) — состоящий из многослойного ороговевающего эпителия. Мертвые клетки.
Для запоминания структуры эпидермиса — «БольШой ЗуБР»:
Б — базальный слой
Ш — шиповатый слой
З — зернистый слой
Б — блестящий слой
Р — роговой слой
Рис. 5
Меланоциты — пигментные клетки, содержащие меланин — черный или темно-коричневый пигмент. Находятся в базальном слое эпидермиса и верхнем слое дермы.
Меланоциты имеют длинные ветвящиеся отростки, проходящие по межклеточным пространствам шиповатого слоя и направляющиеся кнаружи к зернистому слою. В цитоплазме меланоцитов много рибосом и меланосом.
Меланосомы — структуры овальной формы, состоящие из плотных пигментных гранул и фибриллярного каркаса, окруженных общей мембраной. Они упаковываются аппаратом Гольджи в секреторные гранулы. Гранулы имеют округлую форму (у рыжеволосых людей гранулы имеют овальную форму).
Под действием УФ-лучей в меланоците идет синтез меланина и созревание меланосом. Меланосомы транспортируются в кератиноциты. Кератиноциты, заполненные меланином, обуславливают потемнение кожных покровов (загар). Загар является приспособлением организма к повышенному УФ-излучению (рис. 6).
Значение меланоцитов:
защищают от УФ-лучей (загар);
определяют цвет кожи, глаз, волос.
Рис. 6
В животном мире выделяют меланистов (животных с чрезмерно большим количеством пигмента: черная пантера и т. п.) и альбиносов (животных с отсутствием меланина в эпидермисе и его производных). Среди людей встречаются альбиносы. Меланистов не выделяют, но люди негроидной расы отличаются более высоким содержанием меланина.
Клетки Лангерганса — клетки иммунной защиты росткового слоя кожи. Имеют древовидную форму. Образуются в костном мозге. Способны мигрировать из эпидермиса в дерму и региональные лимфатические узлы и таким образом формировать иммунную реакцию.
Функция клеток Лангерганса:
иммунная защита: фагоцитоз и транспорт антигенов в ближайшие лимфоузлы, выработка иммунной реакции (в т. ч. аллергической) и иммунной памяти; противовирусная и противораковая защита;
эндокринная функция: синтез биологически активных веществ — интерферонов, интерлейкинов и т. д.
Количество клеток Лангерганса снижается при старении организма, УФ-облучении, интоксикациях и хронических заболеваниях.
Клетки Меркеля (тактильные или осязательные клетки) расположены в базальном слое эпидермиса и в эпителии фолликулов волос (рис. 7). Эти клетки принимают участие в формировании кожной чувствительности. Большое количество этих клеток содержится в эпителии кончиков пальцев.
Рис. 7
Дерма
Дерма — собственно кожа, представляет собой соединительную ткань и состоит из 2 слоев: сосочкового и сетчатого.
Сосочковый слой. Находится под базальной мембраной эпидермиса. Образован рыхлой волокнистой соединительной тканью, вдающейся в эпидермис в виде сосочков. В межклеточном веществе беспорядочно располагаются коллагеновые и эластические волокна. Миоциты (мышечные клетки) сосочкового слоя связаны с волосяными фолликулами или непосредственно с кожей (образование «гусиной кожи»).
Функции:
питание эпидермиса (много кровеносных сосудов);
терморегуляция (сокращение гладких мышечных волокон уменьшает приток крови к коже, и понижается отдача тепла);
определяет индивидуальный кожный рисунок.
Сетчатый слой. Образован плотной волокнистой неоформленной соединительной тканью. Пучки коллагеновых волокон формируют сеть, строение которой зависит от функциональной нагрузки на кожу. Сетчатый слой сильно развит в участках кожи, испытывающих постоянное давление, и менее развит в тех участках, где кожа подвергается значительному растяжению. Пучки коллагеновых волокон из сетчатого слоя продолжаются в подкожную жировую клетчатку. В сетчатом слое залегают корни волос, потовые и сальные железы.
Функции:
обусловливает прочность кожи;
сальная и потовая секреция;
рост волос.
Подкожно-жировая клетчатка (гиподерма)
Состоит из белой жировой ткани и рыхлой волокнистой соединительной ткани. Распределение и толщина гиподермы зависит от наследственности, половых гормонов и условий жизни человека.
Основу гиподермы составляют жировые клетки — адипоциты (рис. 8).
Функция адипоцитов: хранение жирового запаса.
Рис. 8
Функции:
накопление и хранение питательных веществ;
энергетический запас;
запас воды;
содержит жирорастворимые витамины;
участвует в синтезе женских половых гормонов;
терморегуляция;
механическая защита.
Производные эпидермиса
Сальные железы — экзокринные многоклеточные железы, связанные с волосяными фолликулами (рис. 8). На теле сальные железы распределены неравномерно: особенно много их на коже лба, носа, подбородка, средней линии спины и очень мало на веках, тыльной стороне кистей.
Сальные железы выделяют сложный по составу секрет, который называется кожным салом. Секреция кожного сала регулируется гормональными механизмами.
Функции сальных желез:
смягчение и эластичность кожи и волос;
защита от вирусов, грибов и бактерий.
Потовые железы — экзокринные многоклеточные железы (рис. 9). Состоят из секреторного клубочка и выводного протока. Секретируют воду и продукты метаболизма. Бывают двух типов:
Эккриновые потовые железы. Располагаются на всех участках кожи. Функционируют с рождения и участвуют в терморегуляции. Состав секрета: 99 % воды, 1 % солей.
Апокриновые потовые железы. Функционируют с периода полового созревания, не участвуют в терморегуляции, реагируют на стресс. Много на ладонях, подмышечных впадинах, в паху. Секрет вязкий, имеет резкий запах.
Функции потовых желез:
терморегуляция (при испарении воды поверхность тела охлаждается);
специфический запах играет роль в половых отношениях;
выделение избытка солей, продуктов метаболизма.
Рис. 9
Волосы — ороговевшие нитевидные производные эпидермиса (рис. 10). Стержень волоса состоит из мертвых кератинизированных клеток.
Различают 3 типа волос:
длинные (голова, усы, борода);
щетинистые (брови, ресницы, полость носа, наружный слуховой проход);
пушковые (покровы тела).
Рис. 10
Ногти — роговые производные эпидермиса.
Строение ногтя (рис. 11):
ногтевая пластинка — роговые чешуйки, содержащие твердый кератин;
ногтевое ложе с матрицей (корнем) — ростковая зона эпидермиса из соединительной ткани;
лунка — часть корня ногтя, выступающая из-под ногтевого валика (кутикулы).
Формирующийся ноготь выталкивается из эпителиального желобка и скользит по тыльной поверхности фаланги пальца.
Рис. 11
Функции ногтя:
защита концевых фаланг пальцев;
твердость кончиков пальцев при различных манипуляциях.
Кожные заболевания
аллергии (экзема, дерматит, крапивница);
нейроэндокринные (нейродермит, псориаз, витилиго, акне, фурункулез, себорея);
грибковые (микозы);
вирусные (папилломы, кондиломы и т. п.);
паразитарные (рожа — стрептококки, чесотка — чесоточный зудень, демодекоз — клещ демодекс);
ожоги (химические, термические, солнечные);
обморожения;
гиповитаминозы:
гиповитаминоз А — нарушение регенерации кожи;
гиповитаминоз $B_2$, $B_6$, $B_{12}$ — трещины слизистой оболочки и кожи губ, стоматит, мурашки, потеря кожной чувствительности;
гиповитаминоз С — кровоизлияния, цинга;
гиповитаминоз РР — «шершавая кожа», незаживающие трещины и язвочки;
гиповитаминоз Е — преждевременное старение.
Источник
Основные функции кожи следующие.
1. Барьерная, или защитная функция. Кожа защищает организм человека от вредного влияния окружающей среды. Непременное условие выживания – надежность кожного барьера. Защитные свойства кожи остаются стабильными и оптимальными даже при внезапно изменившихся условиях внешней среды.
Кожа противостоит воздействию физических, химических, инфекционных факторов.
К физическим факторам можно отнести механическое воздействие, действие электрического тока, изменение температуры и влажности окружающей среды, солнечное облучение. Плотный роговой слой, эластичность кожи за счет нахождения в дерме и эпидермисе эластических волокон, растяжимость эпидермиса, наличие подкожной жировой клетчатки предохраняют подлежащие органы и ткани от механической травмы (растяжений, ушибов, переломов, разрывов). Пигмент меланин, содержащийся в кератиноцитах базального и иногда шиповатого слоя, в меланоцитах дермы и эпидермиса, способен поглощать ультрафиолетовые лучи и защищать от вредного (повреждающего) солнечного воздействия. Кожа защищает организм от действия высоких и низких температур, так как эпидермис, дерма и гиподерма обладают низкой теплопроводностью. Толстый роговой слой способен предотвратить проникновение электрического тока вглубь кожи.
Неповрежденный эпидермис может защитить от воздействия химических веществ – слабых растворов кислот и щелочей, воды, ионов, газов. Проникают глубоко в кожу вещества, разрушающие роговой слой и растворимые в липидах эпидермиса. При отторжении десквамирующих (отшелушивающихся) наружных рядов корнеоцитов происходит очищение кожи от экзогенных (внешних) токсинов.
Эпидермис, и особенно его прочный и плотный роговой слой, служит барьером для проникновения инфекционных агентов. Антимикробные свойства кожи обеспечивает макро-фагсальная (поглощающая) система эпидермиса и дермы, включающая клетки Лангерганса и гистиоциты, кислая среда поверхности кожи, прочный и плотный роговой слой.
Межклеточное пространство рогового слоя является открытой системой, через которую по концентрационному градиенту постоянно идет поток различных веществ. Нижние ряды клеток рогового слоя скреплены межклеточным цементом липидной (жировой) природы и образуют плотную зону, которая выполняет барьерную функцию. Этот барьер отделяет верхний (сухой) отрицательно заряженный роговой слой от влажного положительно заряженного зернистого слоя, т. е. отделяет внутреннюю водную среду организма от газообразной внешней среды обитания человека. Кожный барьер состоит из белковой части (корнеоцитов), промежутки между которыми заполнены системой липидных пластов. Функционирование кожного барьера зависит от строения и состава системы межклеточных липидов. Важным компонентом межклеточного матрикса (основы) рогового слоя является холестерин. Он встраивается между углеводородными цепями, нарушая их строгую структуру, и ограничивает или полностью исключает их движение. Секрет сальных желез и липиды, продуцируемые кератиноцитами, образуют на коже липидную пленку (водно-липидную мантию). Состав липидов поверхности кожи у человека зависит от возраста, пола и генетических особенностей. Продуцируется секрет сальных желез со скоростью около 12 мг/ч для всей поверхности тела, что составляет около 0,1 мкг/см2/мин. Секреция кожного сала в коже лба в 3–4 раза выше, чем в других частях тела.
Основная функция липидов поверхности кожи – сохранение целостности рогового слоя. Липидная пленка оказывает антигрибковое и антибактериальное действие, препятствует проникновению в кожу микроорганизмов, экзогенных токсинов, аллергенов. Также липидная пленка регулирует испарение воды с поверхности кожи, придает коже и волосам эластичность, мягкость, водоотталкивающие свойства. Липиды поверхности кожи, образуя пленку и отражая часть лучей, защищают эпидермис от вредного действия ультрафиолетового света. На коже лба липиды снижают пропускание света с длиной волны 300 нм на 10%. Липиды поверхности кожи, особенно жирные кислоты, способны действовать как ингибиторы роста бактерий.
Состояние кожного барьера также зависит от содержания жидкости в роговом слое. Вода в роговом слое распределена неравномерно, c липидами связано примерно 10% жидкости, с кератинами – 20%. В зависимости от влажности окружающей среды, содержание воды в роговом слое составляет 10–30%. Пластичность и растяжимость рогового слоя находятся в прямо пропорциональной зависимости от количества жидкости в роговом слое. При относительно низкой влажности окружающего воздуха и высоком коэффициенте испарения роговой слой удерживает достаточное количество воды для поддержания своих функций. При повреждении рогового слоя и уменьшении продукции липидов поверхности кожи происходит чрезмерная потеря воды.
2. Поддержание водно-электролитного обмена. Роговое вещество почти непроницаемо для воды. Это свойство обеспечивает снижение потери влаги в условиях жаркого климата, а также предотвращение резких изменений водно-электролитного состава клеток при нахождении организма в соленой или пресной воде. Потовые железы, осуществляя секрецию пота, участвуют в регуляции путем выделения воды, солей натрия и калия из организма человека.
3. Терморегуляторная функция. На кожу приходится около 82% теплоотдачи. Осуществляется теплоотдача путем теплоизлучения, теплопроведения и испарения.
Теплоизлучение – это излучение тепла при участии инфракрасных лучей. Теплопроведение – это отдача тепла при соприкосновении кожи с окружающей внешней средой, в обычных условиях имеет небольшое значение.
Регуляция теплоизлучения и теплопроведения основана на изменении кровообращения в кровеносных сосудах кожи и изменении просвета сосудов кожи. При низкой температуре окружающей среды кровеносные сосуды дермы и гиподермы суживаются, количество циркулирующей крови в коже уменьшается, поверхностные слои кожи получают меньше теплой крови. Теплоотдача снижается за счет уменьшения теплопроводности и теплоизлучения.
Если температура окружающей среды более 35 °С, то теплоотдача при помощи теплоизлучения и теплопроведения становится невозможной. В таких условиях основное значение имеет теплоотдача путем испарения пота с поверхности кожи. Повышение температуры приводит к раздражению рецепторов кожи, воспринимающих тепло, и расширению кровеносных сосудов. Происходит усиление работы потовых желез, увеличивается количество пота и его испарение с поверхности кожи. При испарении пота охлаждаются верхние слои кожи.
Эпидермис и подкожная жировая клетчатка обладают низкой теплопроводностью и препятствуют теплоотдаче.
Способствует сохранению тепла пилоромоторная реакция: при воздействии на рецепторы, воспринимающие холод, происходит сокращение мышцы, поднимающей волос. Пушковые волосы приподнимаются, и увеличивается толщина слоя теплого воздуха между приподнятыми волосами. Воздух имеет низкую теплопроводность и уменьшает теплоотдачу. Сокращение мышц, поднимающих волос, приводит к незначительному увеличению теплопродукции.
В процессе теплорегуляции участвуют все слои кожи, кровеносные сосуды, рецепторный аппарат кожи, придатки кожи. Потовые железы кожи ладоней и стоп в процессе теплорегуляции при обычной температуре не участвуют, но потоотделение на стопах и ладонях увеличивается при эмоциональном возбуждении и умственной нагрузке.
Существует предположение о роли сальных желез в терморегуляции: при жаркой погоде (около 30 °С) кожное сало (себум) выполняет роль поверхностно-активного вещества, снижающего поверхностное натяжение пота. Пот не образует капель, которые стекали бы с кожи, а распределяется по поверхности кожи и, испаряясь с большой поверхности, эффективно охлаждает кожу.
4. Экскреторная (выделительная) функция осуществляется сальными и потовыми железами кожи. Секрет потовых желез и кожное сало имеют слабокислую реакцию. Кожное сало состоит из свободных и связанных жирных кислот, глицерина, свободного холестерина и его эфиров. В составе секрета сальных желез можно обнаружить азотистые и фосфорные соединения. С кожным салом из организма выделяются некоторые лекарственные и токсические вещества. Потовые железы, секретирующие пот, выводят из организма избыточное количество воды, неорганические (хлорид натрия, хлорид калия, сульфаты и фосфаты) и органические (мочевая кислоты, мочевина, аммиак и др.) вещества. У больных сахарным диабетом с потом выделяется сахар. У людей, страдающих почечной недостаточностью, потовые железы частично выполняют экскреторную (выделительную) функцию почек. Могут потовые железы выводить и лекарственные препараты. Секрет этих потовых желез, кроме обычных компонентов, содержит холестерин, эфиры холестерина, гликоген, железо, серу.
5. Участие в общем обмене. Под влиянием ультрафиолетового облучения в коже из провитамина D-дегидрохолестерина образуются витамин D2 (эргокальциферол) и D3 (холекальциферол). Кальциферолы обладают антирахитическим действием, участвуют в метаболизме кальция.
Витамин C (аскорбиновая кислота) участвует в синтезе коллагеновых волокон кожи. Аскорбиновая кислота способствует образованию из аминокислоты тирозин пигмента, определяющего цвет волос и кожи – меланина.
Метаболизм гликопротеидов и гликозаминогликанов во внеклеточном матриксе дермы осуществляется при участии витамина А. Ретинол необходим для образования рогового слоя эпидермиса.
Витамин В5 (пантотеновая кислота) входит в состав коферментной группы (коэнзим А). Пантотеновая кислота участвует в метаболизме липидов (жиров) поверхности кожи, ускоряет процессы регенерации кожи, способствует восстановлению ее баланса и увеличивает прочность волокон дермы.
6. Чувствительная, или рецепторная, функция. В коже находятся нервные волокна, чувствительные нервные окончания. Они являются периферическим отделом кожного анализатора. Рецепторы кожи воспринимают давление, прикосновение, боль, чувство холода и тепла.
Чувство осязания или прикосновения позволяет ориентироваться во внешней среде, узнавать свойства предметов. Чувство осязания воспринимается тельцами Мейснера, луковицеобразными тельцами Гольджи – Мацони, осязательными дисками Меркеля. Пластинчатые тельца Фатера – Пачини воспринимают глубокое давление. Нервные сплетения, заложенные в фолликулах волос, отвечают за волосковую чувствительность.
Тепловыми рецепторами являются тельца Руффини, к холодовым рецепторам относятся концевые колбы Краузе. Раздражение температурных рецепторов приводит к изменению процесса теплорегуляции.
Свободные нервные окончания, заложенные в эпидермисе и дерме, воспринимают боль. Боль сигнализирует организму об опасности.
7. Резорбционная функция. Водно-липидная мантия и роговой слой значительно затрудняют проникновение многих химических веществ в кожу. Но кожа способна осуществлять транспорт химических и лекарственных веществ, растворимых в липидах и разрушающих роговой слой. Хорошо проникают в кожу газообразные и летучие вещества (сероводород, эфир, хлороформ). Уникальность кожи состоит в том, что она доступна непосредственному нанесению лекарственных веществ на кожный покров. От строения и толщины кожи зависит впитываемость наружно наносимых лекарственных средств. Активно проникает в кожу действующее вещество в области лица, крупных складок, половых органов, где толщина рогового слоя минимальна. Более толстый роговой слой туловища, конечностей, ладоней и подошв делает кожу менее доступной для наружного воздействия.
Кожа, усваивая жиры и масла, нанесенные на ее поверхность, способна использовать их для строительства своих собственных липидов. Из них кожа извлекает жирные кислоты. Жирные кислоты относятся к незаменимым полиненасыщенным жирным кислотам: линолевой, линоленовой и арахидоновой. Организм человека не может синтезировать жирные кислоты и должен получать их с пищей или при накожном нанесении. Биологически активные производные жирных кислот используются для построения липидных пластов, для синтеза простагландинов (гормонов) и регуляторов реакций местного иммунитета, оказывают влияние на воспалительные процессы в коже и могут как усилить воспаление, так и уменьшить его. Жирные кислоты влияют на сосудистую проницаемость, восприятие боли. Скорость восстановления липидного барьера зависит от соотношения липидов кожи.
8. Дыхательная функция активнее осуществляется у детей. Через кожу, в которой много близко расположенных сосудов, в организм ребенка поступает кислород. У взрослых дыхательная функция кожи незначительна.
9. Иммунологическая функция. Кожа является частью иммунной системы. Взаимодействуя, клетки кожи реагируют на антигенные стимулы на поверхности и в толще кожи. Клетки кожи представляют антиген Т-лимфоцитам.
Тканевые базофилы играют важную роль в реакции гиперчувствительности. В местах аллергических реакций количество тканевых базофилов нарастает. При этом во внеклеточное пространство выделяются биологически активные вещества: биогенные амины (гистамин, серотонин), протеолитические ферменты, гепарин. Нарушается сосудисто-тканевая проницаемость кожи, появляется отек, гиперемия (покраснение) кожи, возникают зуд и боль. Тканевые базофилы могут стимулировать или тормозить процессы свертывания крови, активизировать тромбоциты путем секреции фактора активации тромбоцитов (ФАТ) – медиатора аллергических реакций немедленного типа.
Кожа является чрезвычайно сложно устроенным органом, выполняющим многочисленные и разнообразные функции.
Источник