Будова та функції шкіри як органу людини

Шкіра — орган, який покриває тіло людини, містить велику кількість рецепторів, тому її відносять до сенсорних органів, що забезпечують безперервну взаємодію людини з навколишнім середовищем. Чутливість покриву забезпечує пізнавальну діяльність. Функції, які вона виконує, безпосередньо пов'язані із будовою шкіри людини.

Функції органу

Різні на кшталт подразнення сприймаються спеціальними нервовими закінченнями — рецепторами. Найбільша концентрація рецепторів спостерігається на обличчі, стопах та кистях, статевих органах, найменша – на спині та підошвах. Так, у середньому на кубічний сантиметр покриву тіла припадає така кількість рецепторів:

• больових (150);
• температурних (15 - реагують на холод, 2 - на тепло);
• тактильних (25).

За рахунок шкірної чутливості здійснюються багато охоронних рефлексів, наприклад, смикання руки при торканні гострого або гарячого предмета. Багато рефлексів шкіри використовуються в медицині для діагностики стану нервової системи. До них відносяться черевний, підошовний, долонний, кремастерний (яєчковий).

Крім цього, до її функцій відносяться:

• дихальна;
• терморегуляційна;
• вітаміноутворююча (синтез вітаміну D);
• імунна і т.д.

Завдяки тому, які функції виконує шкіра людини, організм є максимально захищеним від впливу зовнішніх факторів.

Шари шкіри та їх значення

Це орган, складний за будовою. Шкіра людини та її схема включає такі шари, починаючи з верхнього:

• епідерміс;
• дерма;
• підшкірна жирова основа;
• шкірні похідні.

Зовнішній шар шкіри людини називається епідерміс, він утворений багатошаровим плоским ороговіючим епітелієм. Його регенерація здійснюється рахунок розподілу клітин росткового шару. Шкіра, шкірка, як ще називається зовнішній шар шкіри в побуті, найбільш схильний до впливу навколишнього середовища.

Товщина верхнього шару на обличчі, грудях, животі та шиї становить приблизно 0,02-0,05 мм, а на долоні - до 2 мм. У процесі ембріогенезу епідерміс розвивається з ектодерма. У ньому відсутні капіляри та нервові закінчення.

Дерма містить густі капілярні мережі, рецептори та мікроскопічні нервові волокна, обплітаючі елементи, побудовані із сполучної тканини. У складі дерми є два шари: сосочковий та сітчастий. Перший представлений пухкою неоформленою сполучною тканиною, що лежить на різній глибині. Сітчастий утворений щільною сполучною тканиною з великим вмістом колагенових та еластичних волокон. Сітчастий шар далі плавно перетворюється на підшкірну жирову клітковину.

Поряд з епідермісом, дермою та підшкірною жировою клітковиною до складу покривного органу слід включати ще й його похідні: нігті, волосся та залози. Насамперед це пов'язано з єдністю їхнього походження.

Площа шкіри дорослої людини - 1,5-2 м2 залежно від статі, віку та статури. Примітно, що на обличчі площа покриву становить приблизно стільки ж, скільки на руках. Загальна маса – приблизно 2-3 кг. Товщина шкірного покриву більша на спинній поверхні - 5-7 мм. На черевній вона набагато тонша (близько 1,5-2,5 мм). Найтовстіша шкіра на підошвах і долонях — в районі 8,5—10 мм, найтонший покрив (0,5—1 мм) спостерігається в області повік та зовнішнього вуха.

Відтінок шкірного покриву змінюється залежно від того, як глибоко залягають судини та скільки міститься специфічної речовини – меланіну (пігменту). У різних частинах тіла він має зовсім різну концентрацію. Так, пігменту багато довкола соска молочної залози. На решті тіла кількість меланіну залежить від впливу сонця (у засмаглих людей шкіра має темніший відтінок).

Рельєф шкіри визначається наявністю борозен та гребенів. На шкірі кінчиках пальців вони утворюють особливий індивідуальний малюнок - відбитки пальців. Цю анатомічну особливість людини широко застосовують у криміналістиці для з'ясування особистості.

З віком шкіра змінює свої властивості: втрачає розтяжність, у ній зменшується кількість еластичних волокон, вони замінюються колагеновими. Внаслідок цього відбувається утворення борозен великої глибини та помітних складок, званих зморшками. Зменшується товщина поверхневого шару (епідермісу), згладжується шкірний малюнок. Шкіра загалом стає більш шорсткою. Пігментація зазвичай посилюється.

Можна розглянути схему будови, шари шкіри людини та їх функції як таблицю:

Підшкірна основа, яку також називають гіподермою, знаходиться у тісному зв'язку зі шкірою.Вона складається з переваги сполучної тканини, що має пухку структуру, і утворює простори, які заповнюють потові залози, жирова тканина, кровоносні судини, нерви і лімфовузли.

Жирових скупчень немає під шкірою мошонки, зовнішніх статевих органів, і навіть століття. Дуже мало її в області губ, носа та вушної раковини (крім мочки) та чола. Найбільше під шкірою нижньої частини живота, задньої поверхні стегон, а також молочної залози у жінок. Загальна маса підшкірної жирової основи у чоловіків становить 7 кг, а у дівчат - 13. Точна кількість залежить від віку, статури та функціонального стану ендокринної системи.

Підшкірна основа виконує такі основні функції:

• надає форму тілу;
• є "подушкою безпеки";
• регулює температуру;
• жир, що міститься в ній, є резервним джерелом енергії;
• у ній багато крові;
• бере участь у обміні жирів.

Типи залоз у шкірному покриві

У шкірі знаходяться два типи залоз, що підрозділяються за характером секрету, що виділяється: потові і сальні.

Потові залози виконують функцію виділення і здійснюють регуляції температури тіла, а також надають йому специфічний запах, властивий кожній людині індивідуально. Відсутні в губах та зовнішніх статевих органах. Найбільше їх — у шкірі долонь, підошв та чола. Загальна кількість поту на добу за звичайних умов - 0,5 л, при важких фізичних навантаженнях - до 10 л.

Сальні залози виділяють секрет, хімічна будова якого подібна до жиру. Він служить захисним мастилом для шкірних покривів та волосся. Найбільша кількість – у волосистій частині голови, щік підборіддя. Відсутні в шкірі долонь та підошв. З віком частина залоз перестає функціонувати.

Originally posted 2018-07-04 13:07:05.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Скільки відомо функцій шкіри

Шкіра – наш найбільший орган, що становить 15% загальної маси тіла. Вона виконує безліч функцій, насамперед захищає організм від впливу зовнішніх факторів фізичної, хімічної та біологічної природи, від втрати води, бере участь у терморегуляції. Останні наукові дані підтверджують, що шкіра не тільки має власну імунну систему, а й сама є периферичним імунним органом.

Структура шкіри

Шкіра складається з 3 шарів: епідермісу, дерми та підшкірної жирової клітковини (ПЖК) (рис. 1). Епідерміс – найтонший з них, являє собою багатошаровий епітелій, що ороговіє. Дерма – середній шар шкіри. Головним чином складається з фібрил структурного білка колагену. ПШК містить жирові клітини – адипоцити. Товщина цих шарів може значно змінюватись в залежності від анатомічного місця розташування.

Епідерміс

Епідерміс - епітеліальний шар шкіри, що постійно злущується, в якому представлені в основному з 2 типу клітин - кератиноцити і дендритні клітини. У невеликій кількості в епідермісі є меланоцити, клітини Лангерганса, клітини Меркеля, внутрішньоепідермальні Т-лімфоцити. Структурно епідерміс поділяється на 5 шарів: базальний, шипуватий, зернистий, блискучий і роговий, що відрізняються положенням і ступенем диференціювання кератиноцитів, основний клітинної популяції епідермісу (рис. 2).

Кератинізація. У міру диференціювання кератиноцитів і просування від базального шару до рогового відбувається їх кератинізація (ороговіювання) - процес, що починається з фази синтезу кератиноцитами і закінчується клітинною деградацією.Кератин є будівельним блоком для проміжних філаментів. Пучки з цих філаментів, досягаючи цитоплазматичної мембрани, формують десмосоми, необхідні для утворення міцних контактів між сусідніми клітинами. Далі, принаймні процесу епітеліальної диференціювання, клітини епідермісу входять у фазу деградації. Ядра та цитоплазматичні органели руйнуються і зникають, обмін речовин припиняється, і настає апоптозклітини, коли вона повністю кератинізується (перетворюється на рогову лусочку).

Базальний шар епідермісу складається з одного ряду мітотично активних кератиноцитів, які діляться в середньому кожні 24 години і дають початок новим клітинам новим клітинам епідермальних шарів, що лежать вище. Вони активуються лише в особливих випадках, наприклад, при виникненні рани. Далі нова клітина, кератиноцит, виштовхується в шипуватий шар, в якому вона проводить до 2 тижнів, поступово наближаючись до гранулярного шару. Рух клітки до рогового шару займає ще 14 днів. Отже, час життя кератиноциту становить близько 28 днів.

Слід зазначити, що не всі клітини базального шару діляться з такою швидкістю, як кератиноцити. Епідермальні стовбурові клітини в нормальних умовах утворюють довготривалу популяцію з повільним циклом проліферації.

Шиповуватий шар епідермісу складається з 5-10 шарів кератиноцитів, що відрізняються формою, структурою та внутрішньоклітинним вмістом, що визначається положенням клітини.Так, ближче до базального шару, клітини мають поліедричну форму і кругле ядро, але в міру наближення клітин до гранулярного шару вони стають більшими, набувають більш плоскої форми, в них з'являються гранули ламеллярні, в надлишку містять різні гідролітичні ферменти. , які, збираючись у проміжні філаменти, залишаються не пов'язаними з боку ядра, але беруть участь в утворенні множинних десмосом з боку мембрани, формуючи зв'язки з сусідніми клітинами.

Зернистий шар епідермісу складають ще живі кератиноцити, що відрізняються своєю сплощеною формою і великою кількістю кератогіалінових гранул. шару містять у великій кількості лізосомальні гранули. Їх ферменти розщеплюють клітинні органели в процесі переходу кератиноцита в фазу термінальної диференціювання і наступного апоптозу.

Блискучий шар епідермісу (названий так за особливий блиск при перегляді препаратів шкіри на світловому мікроскопі) тонкий, складається з плоских кератиноцитів, в яких повністю зруйновані ядра та органели. та підошвах.

Роговий шар епідермісу представлений корнеоцитами (мертвими, термінально диференційованими кератиноцитами) з високим вмістом білка. Клітини оточені водонепроникним ліпідним матриксом, компоненти якого містять сполуки, необхідні для відлущування рогового шару (рис. 3). Фізичні та біохімічні властивості клітин у роговому шарі різняться залежно від положення клітини всередині шару, спрямовуючи процес відлущування назовні. Наприклад, клітини в середніх шарах рогового шару мають більш сильні водозв'язувальні властивості за рахунок високої концентрації вільних амінокислот в їх цитоплазмі.

Мал. 3. Схематичне зображення рогового шару з нижчим зернистим шаром епідермісу.

Регуляція проліферації та диференціювання кератиноцитів епідермісу. Будучи тканиною, що безперервно оновлюється, епідерміс містить відносно постійне число клітин і регулює всі взаємодії і контакти між ними: адгезію між кератиноцитами, взаємодія між кератиноцитами і мігруючими клітинами, адгезію з базальною мембраною і підлягає дермою, процес термінальної диференціації. Основний механізм регуляції гомеостазу в епідермісі підтримується низкою сигнальних молекул – гормонами, факторами росту та цитокінами. Крім цього, епідермальний морфогенез і диференціювання частково регулюються дермою, що підлягає, яка відіграє критичну роль у підтримці постнатальної структури і функції шкіри.

Дерма

Дерма є складноорганізованою пухкою сполучною тканиною, що складається з окремих волокон, клітин, мережі судин і нервових закінчень, а також епідермальних виростів, що оточують волосяні фолікули і сальні залози.Клітинні елементи дерми представлені фібробластами, макрофагами та опасистими клітинами. Лімфоцити, лейкоцити та інші клітини здатні мігрувати у дерму у відповідь на різні стимули.

Дерма, складаючи основний об'єм шкіри, виконує переважно трофічну та опорну функції, забезпечуючи шкірі такі механічні властивості, як пластичність, еластичність та міцність, необхідні їй для захисту внутрішніх органів тіла від механічних пошкоджень. Також дерма утримує воду, бере участь у терморегуляції та містить механорецептори. І, нарешті, її взаємодія з епідермісом підтримує нормальне функціонування цих шарів шкіри.

У дермі немає такого спрямованого та структурованого процесу клітинного диференціювання, як в епідермісі, проте в ньому також простежується чітка структурна організація елементів залежно від глибини їхнього залягання. І клітини, і позаклітинний матрикс дерми також піддаються постійному оновленню та ремоделюванню.

Позаклітинний матрикс (ВКМ) дерми або міжклітинна речовина, до складу якої входять різні білки (головним чином колаген, еластин), глікозаміноглікани, найвідомішим з яких є гіалуронова кислота, і протеоглікани (фібронектин, ламінін, декорін, версикан). Усі ці речовини секретуються фібробластами дерми. ВКМ є не безладне скупчення всіх компонентів, а складноорганізовану мережу, склад і архітектоніка якої визначають такі біомеханічні властивості шкіри, як жорсткість, розтяжність і пружність. До білків ВКМ прикріплюються кератиноцити епідермісу, тісно зістиковані один з одним. Саме вони формують щільний захисний шар шкіри.Структура ВКМ також здатна регулювати вплив на занурені в нього клітини. Регуляція може бути як прямою, так і непрямою. У першому випадку білки та глікозаміноглікани ВКМ безпосередньо взаємодіють з рецепторами клітин та ініціюють у них специфічні шляхи передачі сигналу. Непряма регуляція здійснюється за допомогою дії цитокінів та ростових факторів, що утримуються в осередках мережі ВКМ і вивільняються у певний момент для взаємодії з рецепторами клітин. Структурна мережа ВКМ піддається ремоделюванню ферментами із сімейства матриксних металопротеїназ (ММР). Зокрема, ММР-1 та ММР-13 ініціюють деградацію колагенів I та III типів. Щільність мережі ВКМ дерми нерівномірна – у папілярному шарі вона рихліша, в ретикулярному - значно щільніше як за рахунок ближчого розташування волокон структурних білків, так і за рахунок збільшення діаметра цих волокон.

Колаген – один із головних компонентів ВКМ дерми. Синтезується фібробластами. Процес його біосинтезу складний і багатоступінчастий, в результаті якого фібробласт секретує екстрацелюлярний простір проколаген, що складається з трьох поліпептидних α-ланцюгів, згорнутих в одну потрійну спіраль. Потім мономери проколагену ферментивним шляхом збираються у протяжні фібрилярні структури різного типу. Загалом у шкірі щонайменше 15 типів колагену, в дермі найбільше I, III і V типів цього білка: 88, 10 і 2% відповідно. Колаген IV типу локалізується в зоні базальної мембрани, а колаген VII типу, що секретується кератиноцитами, відіграє роль адаптерного білка для закріплення фібрил ВКМ на базальній мембрані (рис. 4).Волокна структурних колагенів I, III і V типів є каркасом, до якого приєднуються інші білки ВКМ, зокрема колагени XII і XIV типів. Вважається, що ці мінорні колагени, а також невеликі протеоглікани (декорин, фібромодулін і люмікан) регулюють формування структурних колагенових волокон, їх діаметр і щільність мережі, що утворюється. Взаємодія олігомерних та полімерних комплексів колагену з іншими білками, полісахаридами ВКМ, різноманітними факторами росту та цитокінами призводить до утворення особливої ​​мережі, що має певну біологічну активність, стабільність та біофізичні характеристики, важливі для нормального функціонування шкіри. У папілярному шарі дерми волокна колагену розташовуються пухко і вільніше, тоді як її ретикулярний шар містить більші тяжі колагенових волокон.

Мал. 4. Схематичне уявлення шарів шкіри та розподілу колагенів різних типів.

Колаген постійно оновлюється, деградуючи під дією протеолітичних ферментів колагеназ і заміщаючись знов синтезованими волокнами. Цей білок становить 70% сухої ваги шкіри. Саме колагенові волокна "тримають удар" при механічному впливі на неї.

Еластін формує ще одну мережу волокон у дермі, наділяючи шкіру такими якостями, як пружність та еластичність. Порівняно з колагеном еластинові волокна менш жорсткі, вони скручуються навколо колагенових волокон. Саме з еластиновими волокнами зв'язуються такі білки, як фібуліни та фібриліни, з якими, у свою чергу, зв'язується латентний TGF-β-зв'язуючий білок (LTBP). Дисоціація цього комплексу призводить до вивільнення та активації TGF-β, найпотужнішого з усіх факторів росту.Він контролює експресію, відкладення та розподіл колагенів та інших матриксних білків шкіри. Таким чином, інтактна мережа з волокон еластину є депо для TGF-β.

Гіалуронова кислота (ГК) являє собою лінійний полісахарид, що складається з повторюваних димерів D-глюкуронової кислоти та N-ацетилглюкозаміну. Кількість димерів у полімері варіює, що призводить до утворення молекул ГК різної молекулярної ваги та довжини - 1х10 5 -10 7 Так (2-25 мкм), що надають, відповідно, різний біологічний ефект.

ГК - високогідрофільна речовина, що впливає на рух та розподіл води в матриксі дерми. Завдяки цій її властивості наша шкіра в нормі і в молодості має високий тургор і опір механічному тиску.

ГК легко утворює вторинні водневі зв'язки і всередині однієї молекули, і між сусідніми молекулами. У першому випадку вони забезпечують формування щодо жорстких спіральних структур. У другому – відбувається асоціація з іншими молекулами ГК та неспецифічна взаємодія з клітинними мембранами, що призводить до утворення мережі з полімерів полісахаридів із включеними до неї фібробластами. На довгу молекулу ГК, як у нитку, «сідають» більш короткі молекули протеогліканів (версикану, люмікану, декорину та інших.), формуючи агрегати великих розмірів. Протяжні у всіх напрямках, вони створюють каркас, вносячи внесок у стабілізацію білкової мережі ВКМ та фіксуючи фібробласти у певному оточенні матриксу. У сукупності всі ці властивості ГК наділяють матрикс певними хімічними характеристиками - в'язкістю, щільністю осередків і стабільністю.Однак мережа ВКМ є динамічною структурою, яка залежить від стану організму. Наприклад, в умовах запалення агрегати ГК з протеогліканами дисоціюють, а утворення нових агрегатів між новоствореними синтезованими молекулами ДК (що оновлюються кожні 3 дні) і протеогліканами блокується. Це призводить до зміни просторової структури матриксу: збільшується розмір його осередків, змінюється розподіл усіх волокон, структура стає більш пухкою, клітини змінюють свою форму та функціональну активність. Все це позначається на стані шкіри, що призводить до зниження її тонусу.

Крім регуляції водного балансу та стабілізації ВКМ, ДК виконує важливу регуляторну роль у підтримці епідермального та дермального гомеостазу. ГК активно регулює динамічні процеси в епідермісі, включаючи проліферацію та диференціювання кератиноцитів, окислювальний стрес та запальну відповідь, підтримання епідермального бар'єру та загоєння рани. У дермі ГК також регулює активність фібробластів та синтез колагену. Ремоделюючи матрикс, ДК управляє функціонуванням клітин у матриксі, впливаючи з їхньої доступність різних чинників зростання і змінюючи їх функціональну активності. Від дії ГК залежить міграція клітин та імунна відповідь у тканині. Таким чином, зміни у розподілі, організації, молекулярній вазі та метаболізмі ГК мають значні фізіологічні наслідки.

Фібробласти є основним типом клітинних елементів дерми. Саме ці клітини відповідають за продукцію ГК, колагену, еластину, фібронектину та багатьох інших білків міжклітинного матриксу, необхідних для формування сполучної тканини. Фібробласти у різних шарах дерми розрізняються і морфологічно, і функціонально.Від глибини їх залягання в дермі залежить не тільки кількість колагену, що синтезується ними, а й співвідношення типів цього колагену, наприклад I і III типів, а також синтез колагенази: фібробласти глибших шарів дерми виробляють меншу її кількість. Взагалі, фібробласти – дуже пластичні клітини, здатні змінювати свої функції та фізіологічну відповідь і навіть диференціюватися в інший тип клітин залежно від отриманого стимулу. У ролі останнього можуть виступати і сигнальні молекули, синтезовані сусідніми клітинами, та перебудова навколишнього ВКМ.

Підшкірно-жирова клітковина

Підшкірно-жирова клітковина, або гіподерма, - нижній шар шкіри, розташовується під дермою. Складається з жирових часточок, розділених між собою сполучнотканинними септами, що містять колаген і пронизаними великими судинами. Головними клітинами жирових часточок є адипоцити, кількість яких варіює у різних областях тіла. В даний час ПЖК розглядають не тільки як енергетичне депо, але і як ендокринний орган, адипоцити якого беруть участь у виробленні низки гормонів (лептину, адипонектину, резистину), цитокінів і медіаторів, що впливають на метаболізм, чутливість до інсуліну, функціональну активність систем.