Роль кожи в обмене веществ и витаминов

Кожа — наружный покров тела человека.

Кожа состоит из эпидермиса, дермы и подкожно-жировой клетчатки (гиподермы) (рис. 1).

Рис. 1

Функции кожи:

1. Защитная (от механических повреждений, от потери воды, от УФ лучей, от патогенных (вызывающих заболевания) микроорганизмов).

2. Выделительная (с потом выделяются продукты азотистого обмена, избыток солей).

3. Терморегуляция (поддержание постоянной температуры тела).

4. Рецепторная (кожная чувствительность).

5. Газообменная (поглощает $O_2$, выделяет $CO_2$). 

6. 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:

1. Эккриновые потовые железы. Располагаются на всех участках кожи. Функционируют с рождения и участвуют в терморегуляции. Состав секрета: 99 % воды, 1 % солей.

2. 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     

1. аллергии (экзема, дерматит, крапивница);

2. нейроэндокринные (нейродермит, псориаз, витилиго, акне, фурункулез, себорея);

3. грибковые (микозы); 

4. вирусные (папилломы, кондиломы и т. п.);

5. паразитарные (рожа — стрептококки, чесотка — чесоточный зудень, демодекоз — клещ демодекс);

6. ожоги (химические, термические, солнечные);

7. обморожения;

8. 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.