皮肤(skin)是人体最大的器官,约占总体重的16%。成人的皮肤面积为1.2~2.0m 2 ,新生儿约为0.21m 2 。皮肤表面有许多纤细的皮沟(skin groove),是由真皮中纤维束的排列和牵拉所致。皮沟使皮肤呈现出划分为细长而平行、略隆起的皮嵴(skin ridge)。较深的皮沟将皮肤表面划分为三角形、菱形或多边形小区,称为皮野(skin field)。指(趾)末端屈面的皮沟、皮嵴呈涡纹状,特称指(趾)纹,其形态受遗传因素影响,在个体之间均有差异且终生不变,故常用以鉴别个体。皮肤的颜色因种族、年龄、性别及部位不同而异。在组织学上,皮肤自浅入深由表皮、真皮、皮下组织三层构成。人体皮肤的发生,表皮(口腔黏膜在内)及其附属器(只限于上皮部分)和神经系统(包括中枢神经和周围神经),都是由外胚层分化而来的;真皮结缔组织则发生于中胚层(图2-1)。
图2-1 皮肤的发生模式图
表皮(epidermis)是皮肤的浅层,由角化的复层扁平上皮构成,主要由角质形成细胞和非角质形成细胞两类细胞组成,后者包括黑素细胞、朗格汉斯细胞和少量梅克尔细胞。
角质形成细胞(keratinocyte)是表皮主要的细胞,占表皮细胞的80%以上。角质形成细胞在分化过程中胞质内逐渐合成具有保护作用的角蛋白。根据角质形成细胞的分化阶段和特点,表皮由内向外,依次分为基底层、棘层、颗粒层、透明层和角质层,基底层借助基底膜与真皮连接。
1.基底层(stratum basale) 是表皮的最下层,附着于基底膜上,由一层矮柱状或立方状的细胞组成,称为基底细胞。该细胞的核呈椭圆形,位置偏下,核仁明显,常见核分裂现象。胞质呈嗜碱性,内含丰富的游离核糖体和分散、成束的角蛋白丝(keratin f ilament),也称张力细丝(tonof ilament)。此外,基底细胞的胞质中还含有从黑素细胞获得的黑素颗粒,主要分布于细胞核上方。电镜下,相邻基底细胞之间、基底细胞与棘细胞之间可见桥粒;基底细胞的真皮侧可见半桥粒。
基底细胞有活跃的分裂能力,新生的细胞向浅层移动过程中逐渐分化形成表皮其余几层的细胞,故基底层亦称生发层。正常表皮基底细胞分裂后由基底层分化、移行至颗粒层约需14天,从颗粒层移至角质层表面而脱落又约需14天,因此,正常表皮更新时间约为28天。
2.棘层(stratum spinosum) 位于基底层上方,一般由4~10层细胞组成。细胞呈多边形,体积较大,核呈圆形。细胞向四周伸出许多细短的突起,故称棘细胞。相邻细胞的突起由桥粒连接形成细胞间桥(图2-2)。最底层的棘细胞有分裂能力,而上部的棘细胞渐趋于扁平,无分裂能力。棘细胞的胞质内含有许多角蛋白丝,常成束分布,称张力原纤维(tonofibril)。张力原纤维随着细胞向上移行而逐渐增多。浅层的棘细胞内可见多个卵圆形、直径100~300nm、有膜包被的颗粒,称为角质小体(karatinosome)或Odland小体,颗粒内呈现明暗相间的平行板层结构,故又称板层颗粒(lamellated granule)(图2-3),颗粒内容物主要为糖脂和固醇。
图2-2 棘细胞超微结构,示细胞桥粒连接
图2-3 棘细胞超微结构
3.颗粒层(stratum granulosum) 位于棘层之上,由2~4层较扁平的梭形细胞组成。这些细胞的细胞核和细胞器已退化,胞质中有许多大小不等、形状不规则、嗜碱性强的透明角质颗粒。颗粒没有界膜包被,呈致密均质状,沉积于成束的张力细丝间。颗粒层细胞内有较多的角质小体,它们常与细胞膜融合,进而将内容物排出到细胞间隙内形成多层的膜状结构,构成阻止外源物质透过表皮的主要屏障。
4.透明层(stratum lucidum)(图2-4) 位于颗粒层上方,仅见于掌跖等角质层较厚的表皮。此层由位于角质层与颗粒层之间的2~3层扁平细胞构成,细胞境界不清,无核,细胞器消失,胞质嗜酸性。胞质中有较多疏水的蛋白结合磷脂,与张力细丝黏合在一起,因此,透明层是防止水及电解质通过的屏障。
图2-4 透明层
图2-5 角质层
5.角质层(stratum corneum)(图2-5) 由5~10层已经死亡的扁平角质细胞组成,其细胞核和细胞器已经完全消失。电镜下,角质层细胞内充满密集平行的角蛋白张力细丝,浸埋在无定形物质中,这些无定形物质主要为透明角质,由富含组氨酸的蛋白质组成。细胞膜内面附有一层厚约12nm的不溶性蛋白质,故细胞膜厚而坚固。细胞膜表面折皱不平,细胞相互嵌合,细胞间隙中充满角质小体颗粒释放的脂类物质。靠近透明层的角质层细胞间尚可见桥粒,而角质层表层细胞的桥粒消失,因而容易脱落形成皮屑。
表皮由基底层到角质层的结构变化,反映了角质形成细胞增殖、分化、迁移和脱落的过程,同时也是细胞逐渐生成角蛋白和角化的过程。细胞之间桥粒的位置不是恒定不变的,新生角质形成细胞从基底层经棘层过渡至颗粒层的移动中,桥粒可以分离并重新形成,使角质形成细胞有规律地到达角质层而脱落。
1.黑素细胞(melanocyte) 是生成黑色素的细胞,由胚胎早期的神经嵴发生,然后迁移到皮肤中,分散于表皮基底细胞之间。黑素细胞在身体各部的数量有明显差别,在乳晕、腋窝、生殖器及会阴部等处较多。细胞为有多个较长树枝状分支突起的细胞,突起伸向邻近的基底细胞和棘细胞,借助树枝状突起可与30~36个角质形成细胞接触(图2-6),向它们输送黑素颗粒,形成表皮黑素单位。电镜下,黑素细胞胞质内有丰富的核糖体,粗面内质网和发达的高尔基复合体。细胞的主要特征是胞质中含有多个长圆形的黑素体。黑素体有界膜包被,内含酪氨酸酶,能将酪氨酸转化为黑色素(melanin)。当黑素体充满色素后成为黑素颗粒。黑素颗粒迁移到细胞突起末端,然后输送到邻近的基底细胞内,因而基底细胞内常含有许多黑素颗粒。黑色素为棕黑色物质,是决定皮肤颜色的重要因素。由于细胞中黑素颗粒的大小和含量的差别,以及黑素细胞合成色素的速度不同,决定了不同种族和个体皮肤颜色的差异。黑色素能吸收和散射紫外线,保护表皮深层细胞不受辐射损伤。日光照射可促进黑色素的生成。
图2-6 黑素细胞示意图
2.朗格汉斯细胞(Langerhans cell)(图2-7) 是一种来源于骨髓和脾的免疫细胞,占表皮细胞的3%~5%,分散于表皮棘细胞之间及毛囊上皮内,亦见于口腔、扁桃体、咽部、食管、阴道、直肠的黏膜及真皮、淋巴结、胸腺等处,细胞密度因部位、年龄和性别而异。朗格汉斯细胞是多突起的细胞,氯化金染色能显示其树枝状突起;光镜下显示细胞较好的方法是Ia抗原染色、ATP酶染色及CD1a染色。电镜下,其核呈扭曲状,胞质比较清亮而无角蛋白丝,其特征是胞质内存在剖面呈杆状或网球拍状的特殊颗粒,称伯贝克颗粒(Birbeck granule)(图2-8)。朗格汉斯细胞是表皮内特异性的抗原提呈细胞,其有多种表面标志,包括IgG、IgE和C3b等的受体及Ia(HLA-DR)、CD4、CD45、S-100等抗原,人类朗格汉斯细胞又是皮肤内唯一能与CD1a(OKT6)单抗结合的细胞。朗格汉斯细胞具有吞噬、吞饮和提呈抗原及同种异基因刺激作用;在接触性变态反应中可将半抗原呈递给T细胞使之活化;朗格汉斯细胞还能分泌IL-1;参与同种异体皮肤移植的排斥反应。
图2-7 特殊染色示朗格汉斯细胞
图2-8 伯贝克颗粒超微结构
3.梅克尔细胞(Merkel cell)(图2-9) 是一种具有短指状突起的细胞,分散于基底细胞之间,多见于掌跖、指趾、口腔、生殖器等皮肤或黏膜,亦可见于毛囊上皮。电镜下,梅克尔细胞胞核不规则,胞浆内有较多的直径50~100nm含有包膜的颗粒,胞膜有桥粒和角质形成细胞相连。多数梅克尔细胞的基底部与脱髓鞘的神经轴索末梢接触,后者的末梢扩大成半月板状,并与梅克尔细胞的基底面融合,形成梅克尔细胞-轴索复合体。梅克尔细胞的来源尚无定论,一般认为是外胚层的神经嵴细胞,推测梅克尔细胞是一种感觉细胞,能感受触刺感觉。
图2-9 梅克尔细胞模式图
真皮(dermis)位于表皮下面,由结缔组织组成,与表皮牢固相连。真皮深部与皮下组织接连,两者之间没有清楚的界限。身体各部位真皮的厚薄不等,一般厚1~2mm。真皮分为乳头层和网织层两层(图2-10)。
1.乳头层(papillary layer) 为紧邻表皮的薄层结缔组织。胶原纤维和弹性纤维细密,含细胞较多。此层的结缔组织向表皮底部突出,形成许多嵴状或乳头状的凸起,称真皮乳头(dermal papilla),使表皮与真皮的接触面扩大,有利于两者牢固连接,并便于表皮从真皮的血管获得营养。乳头层毛细血管丰富,有许多游离神经末梢,在手指等触觉灵敏的部位常有触觉小体。
2.网织层(reticular layer) 在乳头层下方,较厚,是真皮的主要组成部分,与乳头层无清楚的分界。网织层由致密结缔组织组成,粗大的胶原纤维束交织成密网,并有许多弹性纤维,使皮肤有较大的韧性和弹性。此层内有许多血管、淋巴管和神经,毛囊、皮脂腺和汗腺也多存在于此层内,并常见环层小体。有的婴儿骶部皮肤真皮中有较多的黑素细胞,使局部皮肤显灰蓝色,称胎斑(mongolian spot)。
真皮结缔组织间可见成纤维细胞、肥大细胞、巨噬细胞、淋巴细胞和其他白细胞,以及朗格汉斯细胞、真皮树突细胞(dermal dendritic cell)及噬黑素细胞等。
图2-10 真皮结构
真皮下方为皮下组织,与真皮无明显界限,其下方与肌膜等组织相连。皮下组织由疏松结缔组织及脂肪小叶组成,又称皮下脂肪层。其厚薄因身体不同部位及营养状况而异。此层内还有汗腺、毛囊、血管、淋巴管及神经等。
皮肤附属器包括毛发、毛囊、皮脂腺、小汗腺、顶泌汗腺及指(趾)甲等。
毛发(图2-11,图2-12)由角化的上皮细胞构成,分为长毛、短毛及毳毛。长毛如头发、胡须、阴毛及腋毛等;短毛如眉毛、睫毛、鼻毛及外耳道的短毛;毳毛(lanugo)细软、色淡、无髓,分布于面、颈、躯干及四肢。指(趾)末节伸侧、掌跖、乳头、唇红、龟头及阴蒂等处无毛。
毛发露出皮肤表面的部分为毛干,在毛囊内的部分称毛根(hair root)。毛根下端略膨大,为毛球(hair bulb)(图2-13)。毛球底面凹入,容纳毛乳头(hair papilla)。毛乳头由结缔组织、神经末梢及毛细血管组成,为毛球提供营养。毛球下层靠近毛乳头处的细胞称为毛基质(matrix),是毛发及毛囊的生长区,相当于表皮的基底层,并有黑素细胞。毛发的横断面可分三层:中心为髓质(medulla)(毛发末端无髓质),由2~3层部分角化的多角形细胞组成,内含黑素颗粒和气泡;其外为皮质(cortex),是几层梭形已角化的上皮细胞,无细胞核,胞浆中有黑素颗粒;最外一层称毛小皮(hair cuticle),是一层排列成叠瓦状的已角化的扁平上皮细胞。毛囊由表皮下陷而成。毛囊壁由内毛根鞘、外毛根鞘及最外层的结缔组织鞘组成。内毛根鞘由内向外为鞘小皮(cuticle)、赫胥黎层(Huxleys layer)及亨勒层(Henle layer),鞘小皮和毛小皮结构相同,但游离缘向毛根,鞘小皮和毛小皮互相借助锯齿状突起紧密地镶嵌着,使毛发固着在毛囊内。外毛根鞘由数层细胞构成,相当于表皮的棘层和基底层。结缔组织鞘的内层为玻璃样膜,相当于加厚的基底膜,中层为较致密的结缔组织,最外层为疏松结缔组织,与周围的结缔组织连接。
图2-11 毛发扫描电镜图
图2-12 皮肤附属器模式图
人的头皮部约有头发10万根。人的头发和其他部位毛发并非同时或按季节地生长或脱落,而是在不同时期分散地脱落和再生。正常人每日可脱落70~100根头发,同时也有等量的头发再生。不同部位的毛发长短不同,这是由于它们的生长期、退行期及休止期的时间长短不同。头发的生长期为3~4年;退行期约数周,这时头发停止生长;休止期为3~4月,旧发脱落后至再生新发。头发每日生长0.27~0.4mm,3~4年中可生长至50~60cm,然后脱落再重新生发。眉毛和睫毛的生长期仅约2个月,故较短。毛发的生长受多种因素影响,男性青春期后,胡须、躯干、腋部及耻部毛发增长,这与睾丸产生的雄性激素密切相关;女性在生殖器成熟前即可出现阴毛,可能与肾上腺皮质产生的雄性激素有关。毛发与皮肤成一定的倾斜角度。在毛囊的稍下段有立毛肌,属平滑肌,受交感神经支配。立毛肌下端附着在毛囊下部,上端附着在真皮乳头层,精神紧张及寒冷可引起立毛肌的收缩,即所谓起“鸡皮疙瘩”。
图2-13 毛球和毛乳头
皮脂腺分布广泛,存在于掌、跖和指(趾)屈侧以外的全身皮肤,头、面及胸背上部等处皮脂腺较多,故称皮脂溢出部位。皮脂腺常开口于毛囊上部,位于立毛肌和毛囊的夹角之间,故立毛肌收缩可促进皮脂的排泄。乳晕、口腔黏膜、唇红部、小阴唇、包皮内侧等处的皮脂腺单独开口于皮肤。皮脂腺由一个或几个囊状的腺泡和一个共同的导管构成。腺泡无腺腔,外层为扁平或立方形细胞,周围有基膜和结缔组织包裹。腺细胞由外向内逐渐增大,胞质内脂滴逐渐增多,最终破裂而释放出皮脂,由导管排出,故皮脂腺为全浆腺。皮脂腺导管由复层鳞状上皮构成。
图2-14 皮脂腺和立毛肌
图2-15 小汗腺的分泌部
小汗腺(eccrine gland)又称外泌汗腺,有分泌汗液和调节体温作用。除唇红区、包皮内侧、龟头、小阴唇及阴蒂外,小汗腺遍布全身,为160万~400万个,以足跖(每平方厘米600个)、腋、额部较多,背部较少(每平方厘米64个)。每个小汗腺可分为分泌部和导管部。分泌部存在于真皮深层及皮下组织,由排列成管状的单层分泌细胞组成,其进一步盘绕呈球形,管腔直径约20μm。其外有一层不连续的梭形肌上皮细胞(myoepithelial cell),最外为基底膜。小汗腺的分泌细胞有两种,即亮细胞和暗细胞。亮细胞稍大,基底部较宽,顶部较窄,占腺腔面积较少,胞质中较多的糖原颗粒,是分泌汗液的主要细胞。汗液含较多的钠离子、氯离子、水及少量糖原。暗细胞略小,其顶部稍宽而占腺腔的大部面积,在HE染色切片中胞质嗜碱性,可分泌涎黏蛋白,回吸收钠、氯等电解质。小汗腺受交感神经系统支配。肌上皮细胞对汗腺分泌部起支持作用,其收缩对排汗作用甚微。导管部也称汗管,由两层小立方形细胞组成,其基底膜不明显,无肌上皮细胞,管腔直径约l5μm。汗管于最深部和分泌部盘绕在一起,然后通过真皮向上,自表皮突下端进入表皮,在表皮中呈螺旋状上升,开口于皮肤表面。表皮内的汗管细胞的角化过程比表皮角质形成细胞早,在颗粒层水平处即已完全角化。
顶泌汗腺(apocrine gland)又名大汗腺,是较大的管状腺。其分泌部分布在皮下脂肪层中,腺腔直径约为小汗腺腺腔的10倍。顶泌汗腺的分泌部由一层立方或柱状分泌细胞组成,其外有肌上皮细胞及基底膜。其导管部分的组织结构与小汗腺的相似,但通常开口于毛囊的皮脂腺入口上方,少数直接开口于表皮。顶泌汗腺主要分布于腋窝、乳晕、脐窝、肛门及外阴等处。外耳道的耵聍腺、眼睑的moll腺和乳腺属变异的顶泌汗腺。顶泌汗腺的分泌活动主要受性激素影响,于青春期分泌旺盛。一般认为顶泌汗腺的分泌方式属顶浆分泌,但也可能有顶浆分泌、局浆分泌和全浆分泌3种方式。新鲜的顶泌汗腺分泌物为无臭的乳状液。排出后被某些细菌如类白喉杆菌分解,产生有臭味物质(短链脂肪酸及氨)。
甲(nail)由多层紧密的角化细胞构成,外露部分称为甲板,伸入近端皮肤中的部分称为甲根。覆盖甲板周围的皮肤称为甲襞。甲板之下的皮肤称为甲床。甲根之下和周围的上皮称为甲母质,是甲的生长区。甲板近端可见新月状淡色区,称为甲半月,这是甲母质细胞层较厚所致。指甲生长速度约每日0.1mm,趾甲生长速度为指甲的1/2~1/3。疾病、营养状况、环境及生活习惯等的改变可使当时所产生的指(趾)甲发生凹沟或不平。
图2-16 指甲结构示意图
皮肤的血管主要有3个丛:①深部的较大血管丛,其动静脉较粗,并行排列在皮下组织的深部。②真皮下血管丛,位于真皮下部,其动静脉分支供给腺体、毛囊、神经和肌等的血液。③乳头下血管丛,位于真皮乳头下层,由此分出毛细血管袢的上行小动脉支供给真皮乳头的血流,然后折成毛细血管袢的下行静脉汇合成小静脉,形成乳头下血管丛,并借着纵行的交通支与真皮及皮下组织深部的动静脉汇合。在指(趾)、耳郭、鼻尖等处真皮内有较多的动静脉吻合,称为血管球。当外界温度有明显变化时,在神经支配下,球体可以扩张或收缩,以改变由动脉通过球体直接回向静脉或进入毛细血管的血流,从而调节体温。
皮肤的淋巴管在常规染色切片中不易辨认。毛细淋巴管的盲端起源于真皮乳头的结缔组织间隙,其壁由一层内皮细胞及稀疏的网状纤维构成。在乳头下层及真皮深部分别汇合成浅深层淋巴网,经过皮下组织通向淋巴结。较大的深部淋巴管有瓣膜。由于毛细淋巴管内压力低于毛细血管及其周围组织间隙,且通透性较大,故皮肤中的组织液、游走细胞、病理产物、细菌、肿瘤细胞等均易进入淋巴管而到达淋巴结,并在淋巴结内被吞噬消灭或引起免疫反应,甚至进一步扩散。
皮肤的平滑肌包括立毛肌、阴囊肉膜、乳晕的平滑肌和血管壁中的平滑肌。面部表情肌和颈部颈阔肌属横纹肌。
皮肤中有感觉神经及运动神经,通过它们和中枢神经系统的联系,可以产生各种感觉,支配肌肉活动及完成各种神经反射。
1.皮肤的感觉神经(图2-17,图2-18) 皮肤的感觉神经末梢可分为3类:①末端变细的游离神经末梢,主要分布到表皮下及毛囊周围。②末端膨大的游离神经末梢,如与表皮梅克尔细胞接触的神经盘和偶见于手掌真皮中的Ruffini小体。③有囊包裹的神经末梢,如常见于手(足)部掌(跖)侧真皮乳头的Meissner小体和可见于掌跖等受压部位、乳头和生殖器真皮深层或皮下组织内的Vater-Pacini小体,以及见于龟头、包皮、阴蒂、小阴唇、肛周、唇红部等处真皮乳头层内的Krause小体。
皮肤的感觉可分为触觉、痛觉、热觉、冷觉及压觉等。这些感觉,特别是前4种常呈点状分布。由于这种点状的感觉分布,以及有些神经末梢具有特殊的结构,所以有人认为不同感觉是由不同的神经末梢传导,如Meissner小体和Merkel感受器主要感受触觉;Krause小体与冷觉传导有关;Vater-Pacini小体与压觉感受有关;Ruffini小体与热觉感受有关;痛觉由游离神经末梢传导;毛囊周围的游离末梢与触觉感受有关等。但多年来组织学和电生理学的研究结果已基本上否定了这种看法,特别是因为,即使只有游离神经末梢而无任何特殊神经结构的部位,仍可有触、痛、冷、热等感觉。有证据表明,神经纤维的粗细和有无髓鞘可能影响神经传导的性能和效果。
图2-17 触觉小体
图2-18 环层小体
2.皮肤的运动神经 面神经支配面部横纹肌。交感神经的肾上腺素能纤维支配立毛肌、血管、血管球和顶泌汗腺、小汗腺的肌上皮细胞。小汗腺分泌细胞则受交感神经的胆碱能纤维支配。
皮肤是人体最大的器官,是机体内外环境的分界,是机体接受外源性刺激的第一道感受器,因此,皮肤具有特定的生理功能。
1.能量代谢 皮肤以葡萄糖或脂肪作为能源物质,通过有氧分解和糖酵解供能。由于表皮无血管、含氧量较低、乳酸脱氢酶量高而丙酮酸脱氢酶量低,故其代谢特点是糖酵解途径特别旺盛。表皮的糖利用率高于真皮,毛囊生长期、创伤和银屑病的表皮糖利用率均显著提高,体现了与其功能密切相关的代谢特点。
2.糖代谢 皮肤尤其是表皮含葡萄糖的量较高,患糖尿病时更高,使其更易被感染。糖除了供能之外,可作为黏多糖、糖原、脂质、核酸、蛋白质等的生物合成底物。
3.脂代谢 皮肤中的脂类包括脂肪和类脂质。脂肪主要作为能源,类脂质(磷脂、糖脂、固醇、固醇酯)是构成生物膜的主要成分。高脂血症和血清蛋白异常可使脂质局限性沉积于真皮引起皮肤黄瘤损害。
亚油酸和花生四烯酸作为表皮中最为丰富的必需脂肪酸,参与正常皮肤的屏障功能,也可作为一些重要活性物质的前体。如花生四烯酸可合成前列腺素且在日光作用下还可合成维生素D,细胞损伤时本身也可作为趋化性物质,其代谢产物在锌的运转中起重要调节作用,因此可能是表皮功能的调节物。
4.蛋白质代谢 表皮蛋白质有纤维状结构蛋白和非纤维状结构蛋白两种,前者是角蛋白的主要成分,是表皮细胞、毛发和甲的结构蛋白质,也是真皮胶原蛋白弹性蛋白的主要成分,后者参与了除角化过程外的细胞功能。真皮结缔组织纤维中的纤维蛋白包括胶原蛋白和弹性蛋白,基质中为黏蛋白。
肽链内切酶和外切酶作为两种蛋白质水解酶,一方面参与了皮肤细胞内外蛋白质的正常分解代谢;另一方面也参与了皮肤炎症反应和恶性肿瘤的转移与入侵等病理过程,如引起趋化性肽的释放、增加血管的通透性、介导结构蛋白质的降解与代谢、促进细胞的分化和对细胞的细胞毒作用。真皮中胶原蛋白酶可使基底膜下皮肤裂解。皮肤血管壁与皮面脂质中的纤维蛋白溶解酶可激活纤溶酶原使纤维蛋白降解。汗腺中的激肽释放酶可释放血管活性肽,使血管通透性升高。
5.水电解质代谢 皮肤是人体水和电解质的重要贮存库之一,水主要存于真皮内,电解质则主要存于皮下组织内。皮肤损害或发生炎症时,水、钠、氯化物增加,限制水盐摄入则有利于皮肤炎症的消退。
1.屏障和吸收作用 皮肤覆盖全身,使体内各种组织和器官免受机械性、物理性、化学性或生物性因素的侵袭。其屏障作用主要包括:①可防止体内水分、电解质和其他物质的丧失;②可阻止外界有害的或不需要的物质入侵,这两方面对于保持机体内环境稳定极其重要。
皮肤的吸收途径主要有:①通过皮肤毛囊、皮脂腺或汗管;②透过角质层细胞间隙;③透过表皮细胞本身,其中以第3种途径为主。各种接触皮肤的固体、液体、微量气体均可能被皮肤吸收。物质的理化性质对吸收率极为重要,如单纯水溶性物质和葡萄糖等不易被吸收,对电解质的吸收亦不明显,但对脂溶性物质如维生素A及油脂类物质如凡士林等吸收效果好,对外用药软膏与硬膏的吸收优于粉剂、水溶液等。角质层水合程度越高,吸收则越强。不同部位皮肤的吸收率也存在差异,阴囊>额面>大腿内侧>上臂屈侧>前臂>掌跖。
2.分泌和排泄作用 皮肤主要通过汗腺和皮脂腺进行汗液分泌和皮脂排泄。
小汗腺或外分泌腺在正常室温下仅少数呈分泌活动状态,无出汗感,即为不显性出汗。环境温度升高,活动性小汗腺增多,明显有出汗感时为显性出汗。小汗腺分泌活动要受胆碱能神经和体液因素影响。排汗可散热降温。汗液主要成分为水、电解质和少量糖原,其可与皮脂混合形成乳状脂膜,起保护皮肤作用,其酸性能抑制细菌生长。正常情况下小汗腺分泌的汗液无色透明、呈酸性,大量出汗时汗液碱性增强(pH值7.0左右)。大汗腺或顶泌汗腺的分泌晨间稍高,分泌物含水分、脂肪酸等,若含有色物则在临床上称色汗症。
皮脂腺分泌排泄皮脂受内分泌影响,雄激素、长期大量运用糖皮质激素可使皮脂分泌增加,不同性别、年龄、营养、气候、种族等均可有所区别。皮脂在润泽毛发、防止皮肤干裂、抑制皮肤表面某些细菌繁殖及痤疮发生中均起重要作用。
3.体温调节和感觉作用 体温调节中枢通过交感神经调节皮肤血管的收缩与扩张,改变皮肤中的血流量及热量的扩散,从而调节体温。体表热量的扩散主要通过皮肤表面的热辐射、汗液蒸发、皮肤周围空气对流和热传导进行。外界温度升高时,交感神经功能降低,皮肤毛细血管扩张,血流量增加,散热量增加,使体温不会过度升高;相反,可防止体温过快降低。汗液蒸发可带走较多热量,是重要的体温调节途径。
皮肤内具有的多种感觉神经末梢,可产生触觉、压觉、冷觉、热觉等单一感觉,以及干、湿、光滑、粗糙、坚硬、柔软、形体觉、两点辨别觉、定位觉、图形觉等复合感觉。内源性化学介质、外界刺激、局部皮肤黏膜病变等多种因素可致皮肤瘙痒这一特殊感觉,目前对瘙痒的认识仍不清楚,似乎无专门感觉神经末梢来感觉瘙痒。感觉与刺激的时间可不相符,未去除刺激时感觉已消退称为适应,去除后感觉仍持续一段时间则为后感觉。
1.表皮通过时间 从基底层细胞,经历棘层、颗粒层,最终成为角质层细胞的不断向上移行的过程中,角质形成细胞产生了一系列形态学变化和复杂的生物化学改变,完成了其具有重要特征的角化过程。表皮细胞分裂形成细胞后从基底层到角质层最终脱落约需28天,称为表皮通过时间或更替时间。
2.表皮角化的阶段 表皮角化分为合成和降解两个阶段。在前一阶段,表皮细胞合成角蛋白细丝、被膜颗粒、透明角蛋白和其他一些物质;在后一阶段,细胞核和细胞器降解消失,细胞膜增厚。
3.角蛋白的生化 角蛋白是指存在于表皮角质层的蛋白质(由纤维状蛋白和无定形基质形成的角蛋白复合体)或从基底层至角质层细胞中的纤维状蛋白(角蛋白细丝中的内含物)。纤维状蛋白由多肽链组成,分子量40000~70000,随不同分化阶段变化,因此角蛋白多肽是细胞分化的一个标志。在表皮、毛发和甲中,角蛋白化学组成类似,但胱氨酸含量明显不同,表皮中含量更低,同时毛发与甲中有一种附加结构蛋白质称为基质蛋白,因此毛发角蛋白对抗表皮角蛋白的抗体无交叉反应。
角蛋白异常包括角蛋白细丝、透明角蛋白或被膜颗粒的质与量异常。如寻常型银屑病、鱼鳞病和毛囊角化病中,角蛋白细丝减少,聚集减弱,直径改变,皮损中表皮角蛋白的分子量为67000的多肽消失,出现表皮角化过度或角化不全等病理改变。
4.表皮增殖与分化的调节 环腺苷酸(cAMP)与环鸟苷酸(cGMP)是主要的环核苷酸。cAMP可抑制表皮细胞有丝分裂和增殖,由ATP经腺苷酸环化酶作用而生成,存在于整层表皮中,影响该酶激活的因素均可间接影响表皮细胞的分化增殖。cGMP与之作用相反,由鸟苷酸环化酶作用产生,组胺及表皮生长因子可刺激该酶活性,故可间接促进表皮增生。
花生四烯酸的代谢产物主要是前列腺素E 2 和白三烯。前者可增加cAMP水平,增加DNA合成,进而促进表皮增殖。白三烯对DNA合成亦有刺激作用。调钙蛋白(CaM)能活化腺苷酸环化酶,促使cAMP生成,使cAMP转变为5'-AMP;使花生四烯酸等不饱和脂肪酸增加,因此导致前列腺素和白三烯增加,最终促进DNA合成。
表皮生长因子(EGF)可促使表皮增生,加速细胞有丝分裂,增加细胞DNA与RNA成分、二硫键成分,促进酪氨酸脱羧酶与鸟苷酸环化酶的活性。蛋白酶活性可诱发增殖;鸟氨酸脱羧酶(ODC)使鸟氨酸产生腐胺和多胺。二者在银屑病等慢性增生性皮肤病中活性明显增加。糖皮质激素与抑素均可抑制表皮细胞有丝分裂,前者还可促使花生四烯酸类化合物合成减少,同时促进cAMP增加。
表皮黑素单位是由一个表皮黑素细胞与其邻近的约36个角质形成细胞构成的,具有在结构和功能上的合作关系。黑素细胞形成黑素体,角质形成细胞将其摄取并转运。黑素的合成与清除过程在局部基因的调控和内外源调节因子的作用下处于动态平衡之中。不同部位有活性的表皮黑素单位数目不同,因此不同部位皮肤的颜色存在差异。
黑素细胞主要分布于表皮基底层和毛球部位,具有形成和分泌黑素的能力。黑素小体即是黑素细胞中的一种色素颗粒,其形成过程为:核糖体中的酪氨酸酶经内质网到高尔基体内,聚集成有膜状外廓小囊的球形细胞器,其内膜结构充分发育并有许多膜状细丝的细胞器时,开始有黑素沉积;随后,黑素沉积不断增加,内部结构无法辨认,充满黑素,形成黑素小体,完成了黑素化过程。成熟的黑素小体被角质形成细胞及毛皮质细胞摄取,并在胞内进行黑素小体的转运、降解或排除。
黑素是一种结构紧密的与蛋白质相结合的高分子聚合物,其含有吲哚与醌等基本结构,分为黑褐色的真黑素和黄红色的褐黑素。黑素生成与酪氨酸酶、酪氨酸和分子氧浓度有关,其速度及量受到多种因素影响。多巴、巯基、微量元素铜和锌等均可促进其合成,铁、银、汞、金、铋、砷等重金属可使皮肤色素加深;垂体分泌的垂体肽如黑素细胞刺激素(MSH)可促进黑素合成,而肾上腺皮质激素抑制MSH分泌;雌激素和甲状腺激素可促进黑素合成过程;副交感神经可使黑素合成增加,交感神经作用则与之相反;酪氨酸、色氨酸、赖氨酸等氨基酸和泛酸、叶酸、生物素、对氨苯甲酸等维生素参与黑素形成,其量的多少直接影响到黑素生成的多少;紫外线是黑素代谢最大的外部因素。
皮脂主要由以下成分组成:①皮面脂膜,构成皮肤表面的脂质,由皮脂腺和表皮内源性脂质及细菌、真菌、化妆品等外源性脂质提供,包括游离脂肪酸、蜡酯、类固醇酯、角鲨烯、甘油三酯等。②皮表脂质,作为能源和生物膜成分,包括甘油三酯、脂肪酸、类固醇、磷脂和维生素D的前体7-去氢胆固醇等。③皮脂腺的脂质,有甘油三酯、蜡酯、角鲨烯及少量胆固醇。④真皮脂质,主要是脂肪酸。⑤皮下组织的脂质,基本上是甘油三酯,以及少量不饱和脂肪酸及类固醇如胆固醇、7-去氢胆固醇、脂色素等。
皮脂腺的脂质代谢中,皮脂是腺体脂肪细胞分化的最后产物。游离脂肪酸在皮面脂质中的含量较多,而完整的皮脂腺腺体和细胞中的含量则极少。皮面脂质和粉刺内的游离脂肪酸来源于皮脂腺,即皮脂腺内的甘油三酯经毛囊皮脂腺内的细菌尤其痤疮丙酸棒状杆菌分泌的脂肪酶作用形成。皮脂腺细胞的分化和皮脂转运入毛囊的过程中,固醇类的酯化不断增加。
表皮的脂代谢中,不同细胞分化阶段内脂质组成不同。随着细胞分化进行,固醇类含量增高,磷脂逐渐缺乏,角层中有蜡酯和神经酰胺。因此,表皮脂质代谢特点是磷脂的水解和角化末期的中性酯质聚集,这一特点对皮肤屏障作用的形成至关重要。病变皮损中的脂代谢异常,因而皮肤屏障明显受损。
皮肤结缔组织由各种纤维(胶原纤维、弹力纤维、网状纤维)、细胞(成纤维细胞、组织细胞、肥大细胞及一些血液细胞)和基质组成。纤维中蛋白质主要是胶原蛋白和弹性蛋白,网状蛋白是一种特殊类型的胶原纤维。结缔组织疾病主要指胶原纤维病变,也包括弹性纤维和基质病变,临床上三者常同时存在。
胶原纤维是体内含量最多的蛋白质,是结缔组织的主要纤维成分。胶原纤维主要由成纤维细胞合成,其分解主要通过胶原酶水解断裂成小的片段。病理情况如大疱性表皮松解症、难治性溃疡时,胶原酶活性增高,抑制其活性可促进愈合。
弹力纤维的氨基酸组成类似于胶原纤维,但分布有随机性,且有较多的缬氨酸和丙氨酸,纤维间共价交联多,结构较复杂,具有弹性。中性粒细胞或巨噬细胞能将弹力纤维吞噬,胞内溶酶体中的弹性蛋白酶对之有分解作用。伴有胶原病变的弹力纤维疾病表现为量的增减和质的改变,如退行性变、肿胀断裂、颗粒化等。
基底膜带位于表皮与真皮交界处,由胶原成分和非胶原成分组成。其中胶原成分主要包括Ⅳ型胶原和Ⅴ型胶原,非胶原成分主要包括糖蛋白和蛋白多糖。
基质的主要成分是黏多糖,也称氨基多糖,是黏蛋白的辅基。基质中还有水、盐、糖蛋白等与血浆类似成分。黏多糖由氨基己糖和糖醛酸组成,呈酸性,主要与透明质酶、硫酸皮肤素、少量6-硫酸软骨素和硫酸类肝素等成分结合,形成分子筛立体结构。黏多糖的分解代谢主要在细胞内溶酶体中进行,若溶酶体中缺乏相关酶类不能及时将其水解,即为黏多糖沉积症的病因。
皮肤是机体接触外源病原体的第一道屏障,是机体重要的免疫器官。皮肤内存在多种免疫细胞,包括固有免疫细胞、适应性免疫细胞及具有免疫活性的角质形成细胞。这些免疫细胞受到外源刺激可以分泌细胞因子、趋化因子、血管活性物质等多种炎症介质,使机体能够及时清除致病性病原微生物,与体内其他免疫系统相互作用,维持皮肤微环境和机体内环境的稳定。当皮肤免疫反应发生紊乱时,就会导致多种自身免疫性或慢性炎症性皮肤病,如银屑病、红斑狼疮、自身免疫性疱病等。近五年来研究发现,皮肤菌群在调控局部免疫的过程中也发挥重要作用。
1.免疫细胞 皮肤内免疫细胞主要包括专职抗原提呈细胞、适应性免疫细胞、其他类型的固有免疫细胞及具有免疫活性的细胞。这些免疫细胞主要通过参与免疫反应、免疫监视、免疫调节及免疫耐受维持皮肤免疫稳态。
皮肤内的专职抗原提呈细胞主要包括表皮内的朗格汉斯细胞和真皮内的树突状细胞,外源病原微生物等抗原可以将其激活,促进其表达MHC-Ⅱ类分子、CD80/86共刺激分子、黏附分子等;活化的细胞通过淋巴管进入局部引流淋巴结,进而将抗原提呈给淋巴结的T细胞,并刺激T细胞活化,启动免疫反应。巨噬细胞主要存在于真皮内,具有较强的吞噬能力。表皮内的角质形成细胞经过干扰素等炎症因子刺激后也会表达MHCII-Ⅱ类分子,发挥非专职抗原提呈作用。角质形成细胞还可以分泌IL-1、IL-6、IL-7、IL-8、GM-CSF、TNF-α、TGF-α、TGF-β等多种细胞因子,介导免疫炎症反应。
T细胞是参与皮肤适应性免疫应答的主要免疫细胞群。表皮内主要含有CD8 + T细胞,其活化后释放颗粒酶及穿孔素等细胞毒性蛋白,介导感染细胞、肿瘤细胞等靶细胞死亡。在病理情况下,亲表皮的CD4 + T细胞也会进入表皮。真皮的血管周围还存在CD4 + T细胞和CD8 + T细胞,前者活化后分泌IFN-γ,IL-4和IL-17等多种细胞因子,后者主要分泌细胞毒性蛋白。在抗体介导的自身免疫性皮肤病中,还可见真皮的浆细胞浸润。
皮肤内还存在其他的免疫细胞群,如γδT细胞、肥大细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞等。其中,γδT细胞主要位于表皮内,通过γδ型的T细胞受体识别脂类或糖类抗原,其活化后可产生多种炎症因子。肥大细胞和嗜碱性粒细胞主要存在于真皮,IgE介导其活化参与的I型变态反应,通过分泌组胺等血管活性介质,导致真皮水肿,从而引发荨麻疹等皮肤病。嗜酸性粒细胞主要见于皮肤寄生虫、特应性皮炎、药疹及嗜酸性粒细胞增多症。
2.免疫分子 皮肤中的朗格汉斯细胞、树突状细胞、T细胞、角质形成细胞等活化后可以产生多种细胞因子,主要包括白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子、集落刺激因子等多种炎症介质,这些细胞因子是导致皮肤慢性炎症的重要介质。此外,浆细胞产生的抗体及补体常介导自身免疫性皮肤病。
在皮肤感染及部分炎症性皮肤中,可见中性粒细胞被趋化、活化,通过产生大量蛋白酶或其他炎症介质,介导化脓性或非化脓性炎症反应。CD8 + T细胞活化后产生毒性蛋白介导靶细胞死亡。
多种细胞都可以产生趋化因子,其通过与细胞表面的趋化因子受体结合,进而介导多种免疫细胞趋化到皮肤,发挥免疫炎症反应。例如CXCL1、2、3、5、6、7、8介导中性粒细胞趋化,CCL17、22等介导T细胞趋化,CCL15、18等介导嗜酸性粒细胞趋化。
肥大细胞和嗜酸性粒细胞释放的组胺及血小板来源的5-羟色胺等血管活性物质可以增强血管的通透性,导致皮肤出现红斑、风团及瘙痒等。
中医学认为,人体形质由“五体”即皮、肉、筋、骨、脉所构成,其中“皮”即皮肤,它被覆在体表,其生理功能及状态与气血、津液直接相关。皮肤需要气血、津液的营养、温煦和濡润,从而进行正常的生理活动并发挥其相应的生理功能,而气血津液的旺盛和正常地运行、输布,离不开脏腑、经络和其他组织器官的调和。因此,皮肤的生理功能和气血津液、脏腑经络的关系十分密切。
中医学认为覆盖于体表的皮包括皮肤、腠理、汗孔、毛发、爪甲等部分。
1.皮肤 身体之表也,如《杂病源流犀烛》所述:“皮也者,所以包涵肌肉、防卫筋骨者也。”
2.腠理 是指皮下筋肉之间的空隙和皮肤的纹理。腠指皮下肌肉之间的空隙,又称肌腠,而理则指皮肤的纹理。唐代王冰在注释《素问·皮部论》时指出:“腠理,皆谓皮空及纹理也。”皮肤与肌肉通过腠理以沟通、联系。同时,腠理也是气血津液的中转站,使皮肤得以濡养。《金匮要略·脏腑经络先后病脉证》说:“腠者是三焦通会元真之处,为气血所注。”腠理也是外邪入侵人体的门户,如《素问·生气通天论》中说:“清静则肉腠闭拒,虽有大风苛毒,弗之能害。”
3.汗孔 又称“玄府”,是汗液排泄的通道。汗孔的开阖与腠理的疏密关系密切,腠理密则汗孔闭,体表无汗;腠理疏则汗孔开,汗外泄。而在正常情况下,卫气充斥于腠理,并控制和调节腠理的开合。如《灵枢·本脏》云:“卫气者,所以温分肉、充皮肤、肥腠理、司开阖者也。”在病理状态下,汗孔也是外邪入侵的通道之一。
4.毛发和爪甲 《杂病源流犀烛》说:“毛发也者,所以为一身之仪表,而可验盛衰于冲任二脉者也。”毛发包括头发、毫毛等。爪,手足甲也。无论是毛发还是爪甲,均与气血的盛衰、脏腑的强弱关系密切,故毛发、爪甲是机体重要的外征。
1.卫外固表 皮肤是人体最外层的器官,也是外邪入侵人体的第一道屏障,皮肤、腠理覆于表,卫气贯其中,卫气强则腠理密、肌肤紧,外邪不得而入;卫气弱则腠理疏、毛孔开,邪气乘虚而入,导致疾病的发生。故《灵枢·百病始生》曰:“是故虚邪之中人也,始于皮肤,皮肤缓则腠理开,开则邪从毛发入,入则抵深。”
2.司开阖 人的正常生理功能是阴阳平衡协调的结果,机体的阴阳平衡是通过五脏六腑、五体协调来进行调节,皮肤、腠理、毛孔亦起着重要作用。当内热或外热郁于肌腠则腠理疏、汗孔开,同时热郁肌肤,灼津为汗,热随汗出;相反,寒袭肌表,则腠理密、汗孔闭,卫气得以温煦肌表,从而保证机体阴阳得以平衡。
3.呼吸功能 肺合皮毛,主气司呼吸,所以汗孔(毛孔)的开阖亦有助于肺气的升降和宣泄。中医学把汗孔也称作“气门”,即汗孔不仅排泄由津液所化之汗液,实际上也是随着肺的宣发和肃降进行着体内外气体的交换,所以,唐容川在《医经精义》中指出,皮毛亦有“宣肺气”的作用。
1.皮肤与气血津液的关系 气血是维持皮肤生理功能的基础。气是构成人体和维持人体生命活动的基本物质,也是脏腑功能活动的动力,包括元气、宗气、营气、卫气等四种,其生理功能是固表、充身、泽毛。血是脉管内流动着的红色液体,源于先天之精和后天水谷之精华,有润肤、濡毛、泽甲之功能。津液是机体一切正常水液的总称,布散于肌表的津液,具有滋润、濡养皮毛肌肤的作用。
2.皮肤与脏腑的关系 在中医学中,人体是一个完整的整体,皮肤的生理和病理变化与五脏、六腑紧密联系,正如《洞天奥旨》中说:“世人皆谓疮疡生于肌肤,何必问其脏腑。谁知外生疮疡,皆脏腑内毒蕴结于中而发越于外也。”
(1)皮肤与肺 皮肤与肺的关系十分密切,《素问·阴阳应象大论》曰:“肺主皮毛。”主要表现在以下方面:①肺输布津气,营养肌肤。《素问·经脉别论》指出:“食气入胃,浊气归心,淫精于脉,脉气流经,经气归于肺,肺朝百脉,输精于皮毛。”正是由于肺的输布、精的濡养,毛发肌肤才得以润泽。②宣发卫气,卫外固表。卫气运行,赖于肺的宣发。卫气有三方面的作用:一是濡养肌肤;二是抵御外邪;三是调节毛孔的开阖。③皮肤感邪,常传于肺。正是由于肺合皮毛,一旦外邪入侵,常传于肺。
(2)皮肤与心 心主血脉,其华在面。血液在心气的推动下,通过脉管运行于皮肤,皮肤得到血液的濡养,才能保持其润泽柔韧的特性。心气亏虚、心血不足则肌肤失养,心气旺盛则面色光泽红润,心气不足则面色㿠白,心血瘀阻则面色晦暗。
(3)皮肤与脾 脾为后天之本、气血生化之源,脾气健运、气血充足则肤韧肌坚。脾主运化水湿,脾运健,则水湿化为津液,输布正常,肌肤润泽。脾统血,脾气充盛统摄有权,血不溢出脉外。
(4)皮肤与肝 肝藏血、主筋,其华在爪。肝血充足,筋强力壮,爪甲坚韧光泽;肝血虚弱,筋弱无力,爪甲软薄、枯槁,甚至变形、脆裂。
(5)皮肤与肾 卫气“循皮肤之中,分肉之间”,卫气和津液在维持皮肤正常生理功能活动中起重要作用,而卫气和津液的化生、输布与肾息息相关。“卫出下焦”,卫气根源于肾,肾为元气之本,寓真阳存命门火,为人体阳气之根,对各脏腑组织包括皮肤起着温煦化生作用,故卫气温煦功能禀受于肾。其次,卫气运行始于足少阴,肾气充盛则卫气“温分肉、充皮肤、肥腠理、司开阖”功能正常。
《灵枢·本脏》说:“肾合三焦膀胱,三焦膀胱者,腠理毫毛其应。”《素问·逆调论》说:“肾者水脏,主津液。”在肾中阳气的熏蒸之下,分清别浊,清者为津,润养皮肤黏膜,浊者通过皮肤和膀胱,以汗、尿的形式排出体外。肾气虚,津液化源不足,则皮肤黏膜失润而干萎。肾主藏精,其华在发,发为血之余,为肾之外候。发的生长与脱落、润泽与枯槁,均与肾的精气盛衰有关。肾精充沛,毛发光泽;肾气虚衰,毛发变白而脱落。
3.皮肤与经络的关系 经络是皮肤与气血津液、脏腑联系的纽带和通道,气血津液的输布,营气、卫气的滋养、温煦均有赖于经络的通畅。经络循行分布于皮肤的部位,称为皮部。《素问·皮部论》说:“皮有分部。”十二经脉及其所属络脉,在体表的分布范围,称十二皮部,不同部位皮肤的变化,可以反映相应脏腑经络的病变。此外,十二经脉气血的多少,可以判断不同部位疾病的预后,并采取相应的治则,正如《医宗金鉴·外科心法要诀》“十二经气血多少歌”云:“多气多血惟阳明,少气太阳厥阴经,二少太阴常少血,血亏行气补其荣。气少破血宜补气,气血两充功易成,厥阴少阳多相火,若发痈疽最难平。”
4.皮肤与体质的关系 中医学认为,体质是在生长发育过程中形成的、与自然和社会相适应的、相对稳定的固有特性,因个体脏腑、气血、阴阳偏颇而形成,表现在功能活动与形态结构方面具有差异性的相对稳定的特质,是对人群身体状况的一种分类概况。关于体质,《灵枢·通天》:“盖有太阴之人,少阴之人,太阳之人,少阳之人,阴阳和平之人。凡五人者,其态不同,其筋骨气血各不等。”《灵枢·阴阳二十五人》载有“火行之人、金行之人、水行之人、木行之人、土行之人”的体态特征。不同体质的人有其易于感发的皮肤疾病,不同体质的人感邪后有不同的从化趋势,如火行之人易发生疔疮等皮肤病。在皮肤病的临床防治中,应当重视不同人群体质的差异性。