Функции и строение кожи

Реферат:

Функции и строение кожи

Известно, что кожа-это не оболочка тела, а многофункциональный орган, который выполняет дыхательную, питательную, выделительную и защитную функции. Кожа является также органом иммуногенеза. Протекающие в коже биохимические реакции обеспечивают в ней постоянный обмен веществ, который заключается в сбалансированных процессах синтеза и распада (окисления) различных субстратов, в том числе и специфических, необходимых для поддержания структуры и функции клеток кожи. В ней протекают химические превращения, находящиеся в связи с обменными процессами других органов, например процессы катаболизма белков, углеводов и липидов. В ней содержатся все необходимые для этого ферменты: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, синтетазы, изомеразы и липазы. В коже содержатся все виды органических и неорганических веществ, встречающихся в организме: белки, липиды, углеводы, аминокислоты, пигменты, нуклеиновые кислоты, витамины, вода, макро- и микроэлементы. Значение каждого из этих веществ определяется его специфическими свойствами, локализацией в определенных структурах кожи и сводится либо к энергетическому обеспечению процессов жизнедеятельности, либо к участию в образовании продуктов, несущих специфическую функцию, либо к использованию в качестве структурного материала.

В коже осуществляются специфические для нее превращения: образование кератина, коллагена, меланина, кожного сала и пота. Через дермальную сосудистую сеть метаболизм кожи объединяется с обменом веществ всего организма. Необходимость объяснения механизмов прямого воздействия фармацевтических препаратов, вводимых непосредственно в проблемные зоны кожи с целью лечения или коррекции дерматокосметичес-ких проблем, заставляет нас заглянуть в глубину обменных процессов как в эпидермисе, так и в дерме.

Функциональная активность клеточных элементов любого органа и кожи в частности - основа нормальной жизнедеятельности организма в целом. Клетка делится и функционирует, используя метаболиты, приносимые кровью и вырабатываемые соседними клетками. Продуцируя свои собственные соединения, выделяя их в кровь или представляя их на поверхности своей мембраны, клетка общается со своим окружением, организуя межклеточные взаимодействия, во многом определяющие характер пролиферации и дифференцировки, а также сообщает о себе информацию во все регулирующие структуры организма. Скорость и направление биохимических реакций зависит от наличия и активности ферментов, их активаторов и ингибиторов, количества субстратов, содержания конечных продуктов, кофакторов. Соответственно, изменение в структуре этих клеток приводит к определенным изменениям в органе и в организме в целом с развитием той или иной патологии. Биохимические реакции в коже организованы в биохимические процессы, которые органически связаны друг с другом так, как это предусматривается регуляторным фоном, под влиянием которого находится конкретная клетка, группа клеток, участок ткани или весь орган. Регуляторный фон это прежде всего концентрации биологически активных веществ, медиаторов, гормонов, цитокининов, продукция которых находится под жёстким контролем ЦНС. А ЦНС действует прежде всего с точки зрения потребностей организма, с учетом его функциональных и адаптационных возможностей. Медиаторы и гормоны действуют на внутриклеточный обмен через систему вторичных посредников и в результате прямого воздействия на генетический аппарат клеток.

Кожа обладает функцией депонирования, в ней задерживаются токсические вещества, белковые метаболиты (например, остаточный азот при белковой диете и некоторых заболеваниях), тем самым, ослабляя их токсическое действие на другие органы, в частности на мозг.

Кожа осуществляет выделительную функцию, освобождая организм от избыточных и токсичных продуктов (вода, соли, метаболиты, лекарственные вещества и др.). Она выполняет также терморегуляционную, барьерную, бактерицидную функции, участвует в газообмене. Организм человека выделяет за сутки через кожный покров 7-9 г углекислоты и поглощает 3-4 г кислорода, что составляет 2% от всего газообмена.

Гистологически кожа - это орган, состоящий из 3 слоев: эпидермиса, дермы и гиподермы. Толщина кожи без подкожно-жировой клетчатки колеблется от 0,8 (в области век) до 4-5 мм (в области ладоней и подошв). Толщина гиподермы варьирует от десятых долей миллиметра до нескольких сантиметров.

Эпидермис

Эпидермис представляет собой эпителиальную ткань эктодермического происхождения, состоящую из 4-х слоев кератиноцитов.

Базальный слой

Состоит из базальных кератиноцитов, располагающихся в один ряд и являющихся материнской клеткой для эпидермиса. В них наиболее активно протекают митотические процессы, процессы синтеза белков, полисахаридов, липидов. В них содержится наибольшее количество ДНК- и РНК-содержащих структур. Среди клеток базального слоя находятся отростчатые клетки двух типов - клетки Лангерганса и меланоциты. Кроме того, в базальном слое имеются особые чувствительные клетки Меркеля, а также клетки Гренстейна. Наибольшее значение для нас имеют клетки Лангерганса, выполняющие нейротрофическую функцию для кератиноцитов и являющиеся клетками, определяющими активность местного иммунитета. Меланоциты синтезируют меланиновый пигмент и образуют меланосомы, которые передают кератиноцитам практически всех слоев, благодаря длинным отросткам. Синтетическая активность меланоцитов возрастает под влиянием ультрафиолетового облучения, воспалительных процессов в коже, что приводит к появлению на коже очагов гиперпигментации.

Клетки Лангерганса

Клетки Лангерганса являются яркими представителями иммунной системы кожи. Они являются внутриэпидермальными макрофагами со всеми присущими этим клеткам и многими другими функциями. Их количество в коже постоянно меняется за счет миграции из гематогенных предшественников в дерму и превращения их в клетки Лангерганса, за счет миграции из эпидермиса в дерму и далее в лимфоузлы и за счет слущивания их с поверхности кожи вместе с кератиноцитами. Считают, что клетки обладают способностью к митозу, но их пролиферативная активность очень мала. В иммунной системе кожи эти клетки играют в основном антигенпредоставляющую роль.

Они захватывают из внешней среды антигены, перерабатывают их и экспрессируют на своей поверхности. Затем антигены и интерлейкины-1 предоставляются проникающим в эпидермис лимфоцитам, в основном Т-хелперам, которые вырабатывают интерлейкины-2, которые в свою очередь индуцируют пролиферацию Т-лимфоцитов. Эти активированные Т-клетки участвуют в иммунном ответе, в частности, при контактной гиперчувствительности кожи. Клетки Лангерганса могут длительно удерживать на своей поверхности антигены, переносить их в лимфоузлы, сохраняя таким образом иммунологическую память.

Клетки Лангерганса обладают эндокринной функцией, секретируя целый ряд необходимых для жизнедеятельности кожи веществ, таких, как гамма-интерферон, интерлейкин-1, простагландины, факторы регуляции биосинтеза белков, факторы, стимулирующие деление клеток, и др. Есть данные о специфическом противовирусном действии клеток Лангерганса и участии их в лизисе кожных папиллом.

При старении организма, УФ-облучении, интоксикациях, хронических заболеваниях количество клеток Лангерганса резко снижается, а частота случаев возникновения необластических процессов кожи и внутренних органов возрастает.

Шиповидный слой

Над базальным находится 3-8 рядов клеток, составляющих шиловидный слой, в котором митотическая активность клеток достаточно велика и который вместе с базальным называют еще мальпигиевым или ростковым слоем эпидермиса. Плазмолемма клеток имеет многочисленные глубокие выросты (шипы), которые глубоко проникают в соседние клетки, за счет них происходит их прочное сцепление. Кроме того, клетки шиловидного слоя, так же, как базального и зернистого слоев, соединены между собой десмосомами, представляющими собой дупликатуру из плазмолемм соседних клеток. Они обеспечивают прочную связь клеток эпидермиса.

Зернистый слой

Состоит из 1-2 рядов клеток. Характерной особенностью этого слоя является наличие в цитоплазме клеток гранул кератогиалина, которые рассматриваются как морфологический субстрат-предшественник кератиновых фибрилл рогового слоя.

Роговой слой

Представляет собой черепицеобразное скопление чешуек, в которые превращаются кератиноциты за свой жизненный цикл (25-28 дней). Толщина рогового слоя представляет собой приблизительно 1/3 поперечника всего эпидермиса, однако на ладонях и подошвах это отношение может быть обратным (3/1). Роговые чешуйки сцеплены между собой корнеодесмосомами и межкорнеоцитарными липидами, состоящими из холестерина, свободных жирных кислот и церамидов. В верхней части этого слоя происходит постоянная десквамация (слущивание) роговых чешуек, благодаря действию липаз, поступающих из зернистого слоя, и из-за разрыва корнеодесмосом. При этом толщина рогового слоя в норме более или менее постоянная из-за постоянного поступления клеток нижних отделов эпидермиса. Нижняя часть рогового слоя называется еще блестящим слоем. В нем имеются остатки митохондрий и других органоидов клетки, а кератогиалиновые массы лежат отдельными гранулами. С толщиной блестящего слоя связывают проницаемость рогового слоя. Роговой слой является мощным защитным белковым барьером для кожи, через который в норме не должно проникнуть ничего, что могло бы нарушить гомеостаз.

Однако липидсодержащие вещества, сильные растворители по межкорнеальным щелям, растворяясь в цементирующих их липидах, могут проникать сквозь эпидермис и базальную мембрану. При дегенеративных изменениях кожи или при различных дерматозах сцепление между корнеоцитами может быть нарушено, и тогда барьерные функции рогового слоя значительно снижаются, а проницаемость увеличивается.

Проницаемость кожи

Одним из механизмов защиты организма от агрессивных воздействий окружающей среды является относительная непроницаемость кожи. Это свойство кожи относится к барьерно-защитным функциям. Наиболее важная часть кожного барьера совпадает гистологически с блестящим слоем, который представляет собой тонкую мембрану. Толщина его на коже лица и туловища в пределах 10-15 мкм. Этот тонкий слой обладает большой механической прочностью и устойчивостью к химическим веществам. Полное удаление рогового и блестящего слоев приводит к увеличению проницаемости кожи в несколько десятков раз.

Прохождение веществ через эпидермис осуществляется разными путями: трансэпидермально, по межклеточным промежуткам, через поры и волосяные фолликулы. Большая часть химических соединений, попавших на кожу, проходит в глубокие слои эпидермиса трансэпидермально и по межклеточным промежуткам, меньшая часть - через естественные поры, волосяные фолликулы. Вода и водорастворимые вещества хуже всего проникают через кожу, легче всего преодолевают кожный барьер липиды и жирорастворимые вещества. Увеличение температуры кожи, ее увлажнение, обработка раздражающими веществами, усиливающими кровоток, приводит к усилению проницаемости кожи.

Учитывая, что мезотерапевты работают с водорастворимыми веществами, использование техники "наппаж" без предварительной обработки кожи пилингующими средствами даст потерю препарата в связи с практической невозможностью проникновения его через кожу. Препараты могут проникнуть в глубь эпидермиса только в местах, где произошло его повреждение иглой.

Для того чтобы улучшить проникновение вещества с кожи, необходимо обрабатывать ее перед сеансом мезотерапии, пилингующими средствами или любой разновидностью терапевтической дермабразии (микрокристаллическая, ультразвуковая, оксикристаллическая). Исходя из свойств кожи и ее защитного барьера, ясно, что проницаемость для водорастворимых веществ усиливается также при наличии у растворов свойства смачивать поверхность кожи.

Снятие поверхностного рогового слоя эпидермиса способствует активизации проникновения препарата к базальной мембране и трансэпидермально, и по межклеточным щелям, и через волосяные фолликулы, сальные и потовые железы... Именно поэтому с этим рекомендуется предварять пилингами или механической дермабразией сеансы мезотерапии. Восстановление рогового слоя, полное удаление которого происходит при поверхностной дермабразии и поверхностных пилингах, происходит через 72 часа. В этой связи можно говорить о максимальной эффективности мезотерапии, произведенной либо сразу, либо через день после удаления рогового слоя.

Пограничная зона. Базальная мембрана

Эпидермис отделен от дермы пограничной зоной, в которой самым важным в функциональном отношении образованием является базальная мембрана, состоящая из гликопротеина и коллагена 4-го типа. Она выполняет механические, барьерные и обменные функции для эпидермиса и представляет собой волнистую линию, состоящую из гребешков и сосочков. Базальные кератиноциты имеют прочную связь с базальной мембраной благодаря полудесмосомам и микровыростам плазмолеммы. Под базальной мембраной находится субэпидермальное сплетение, состоящее из фибриллярных компонентов, ориентированных параллельно базальной мембране и богатое клетками фибробластического ряда. Доказано, что в этой зоне протекают активные процессы внутриклеточного синтеза волокнистых белков дермы и протеогликанов. Биохимическая активность зоны усиливается непосредственной близостью петель капилляров поверхностного кровеносного сплетения, расположенных в дермальных сосочках.

Эта зона и является основной точкой приложения мезотерапии. Через нее осуществляется питание клеток базального слоя эпидермиса, а следовательно, улучшается его структура, укрепляется местный иммунитет. Через ее активизацию происходит улучшение обменных процессов в дерме, стимуляция биосинтетической активности фибробластов с последующим неосинтезом структурных белков, мукополисахаридов, ферментов, что является основой для улучшения общего вида кожи.

Дерма

Представляет собой соединительную ткань мезодермического происхождения, состоящую их клеточных элементов, фибриллярных белков, межклеточного вещества и поверхностной и глубокой капиллярной сети. Фибриллярные белки представлены фибронектином, коллагеном, эластином, ретикулиновыми волокнами.

Фибробласты - основная клеточная форма соединительной ткани, синтезирующая фибриллярные белки (коллаген, эластин и др.), протеогликаны, факторы роста, энзимы. От функциональной активности фибробластов зависит прочность, эластичность и тургор кожи, а следовательно, и ее внешняя молодость. В связи с этим именно на фибробласты направлено действие мезотерапевтического лечения возрастных изменений кожи.

Основное или межклеточное вещество представляет собой гель и является многокомпонентной системой, содержащей вещества, поступающие из крови (вода, неорганические ионы, сахара, белки крови), продукты метаболизма эпидермальных. и дермальных клеток; гликозаминогликаны (хондроитин-4,6-сульфат, гепарин, гиалуроновая кислота, дерматансуль-фат), гликопротеиды, протеогликаны и интерстициальную жидкость. Эта жидкость имеет специфические биохимические характеристики, которые отличают ее от плазмы и лимфы. Расположенные в межуточном веществе клетки через сигнальные молекулы, цитокинины, медиаторы, факторы роста общаются между собой и передают друг другу информацию.

Дерма делится на 2 слоя - папиллярный (сосочковый) и сетчатый.

Папиллярный, или сосочковый слой находится под базальной мембраной и представляет собой рыхлую соединительную ткань. Коллагеновые и эластиновые волокна в нем располагаются параллельно поверхности кожи, среди них в межуточном веществе находятся клеточные элементы - фибробласты, лимфоциты, плазматические клетки, макрофаги, меланоциты. Папиллярный слой дермы - это точка приложения мезотерапевтического лечения.

Сетчатый слой находится между сосочковым слоем и гиподермой. Коллагеновые волокна в нем имеют сетчатое расположение, создавая плотную ячеистую структуру. Между коллагеновыми волокнами в основном веществе располагаются клеточные элементы. Гликозаминогликаны, гликопротеиды и структурные компоненты дермы состоят из гидрофильных молекул. Они удерживают вокруг себя большое количество молекул воды, благодаря чему основное вещество дермы представляет собой гелеобразную субстанцию. Таким образом, плотность, тургор и эластичность кожи зависят от состояния компонентов дермы.

Микроциркуляторное русло кожи отличается целым рядом особенностей. В коже имеется поверхностная и глубокая сосудистые сети. Первая расположена на границе сосочковой и ретикулярной дермы. От нее вертикально к поверхности кожи идут капилляры, которые образуют петли в сосочках кожи. Вторая сосудистая сеть располагается на границе дермы и гиподермы. Она соединяется с поверхностной сетью вертикально идущими к ней сосудами. В гиподерму отходят сосуды, питающие жировые дольки. Параллельно с артериальными сосудистыми сетями проходят венозные и лимфатические сети. Наиболее активное участие в питании дермы и эпидермиса принимает поверхностное сосудистое сплетение. Питание придатков кожи, нижних отделов дермы и гиподермы осуществляется через глубокое сосудистое сплетение.

Известно, что наиболее функциональным является сосочковый слой кожи, питание которого осуществляется через сосочковые капилляры. Скорость капиллярного кровотока в них меняется от количества одновременно функционирующих артериол и венул, а также от колебаний просвета сосудов. Через сосочковые сплетения осуществляется также питание базальной мембраны и эпидермиса. Для оптимизации этих процессов в капиллярных сплетениях создаются условия, способствующие фильтрации, а не абсорбции жидкостей и макромолекул.

Для мезотерапевтов имеет значение то, что при механическом раздражении в 7 раз ускоряется скорость кровотока в микроциркуляторном русле, повышается сосудистая проницаемость и происходит дилятация венул, которая вызывает разлитую эритему. В стенках артериол кожи имеется гладко мышечная оболочка, которая способна распространять возбуждение в стороны от места раздражения. Считают, что гладкомышечные клетки в стенках артериол кожи электрически объединены.

Гиподерма

Это подкожно-жировая клетчатка, состоящая из соединительнотканых перегородок, расположенных перпендикулярно к дерме, между которыми располагаются жировые дольки, заполненные жировыми клетками (адипоцитами). Толщина подкожно-жировой клетчатки может достигать 10 и более сантиметров. При целлюлите толщина жировых отложений также достигает аналогичных величин. В этом свете становится понятным, почему при мезотерапевтическом лечении локального ожирения и целлюлита необходимо вводить иглу гораздо глубже, чем при классической мезотерапии, и инъецировать препарат на выходе иглы. Таким образом, в зоне действия лекарственного средства оказывается значительно больше адипоцитов, соответственно и эффективность лечения становится выше.

Жировые клетки, как и все клетки, имеют органоиды (ядро, митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи, лизосомы и др.). Основную массу внутриклеточного пространства составляет жировая вакуоль, заполненная нейтральными жирами - триглицеридами. Между дермой и гиподермой отсутствует четкая граница, и соединительнотканые волокна дермы переходят, меняя ориентацию с горизонтальной на вертикальную, в гиподерму. В гиподерме они формируют септы (перегородки) между дольками жировой ткани. Соединительнотканые перегородки связывают дерму с поверхностной фасцией, в которой проходят сосуды и нервы, питающие подкожно-жировую клетчатку.

В гиподерме располагаются придатки кожи - волосяные фолликулы, потовые железы, нервы, кровеносные и лимфатические сосуды.

Регенерация кожи (этапы ухода за кожей)

Регенерация кожи (восстановление). Процессы регенерации или обновления клеток напрямую связаны со скоростью образования новых молекул, из которых состоят клетки. Чем старше организм, тем медленнее происходит их замена. Состояние кожи, в основном, определяется скоростью синтеза белков соединительной ткани. Целесообразно рассмотреть три подхода к улучшению внешнего вида кожи.

1. Заместительный: предполагает присутствие в косметических препаратах готовых компонентов клеток кожи. Это коллаген, эластин, кератины и т.д. Все они являются высокомолекулярными соединениями и вероятность их проникновения через защитный эпидермальный барьер близка к нулю. Поэтому, оставаясь на поверхности кожи, эти вещества способны только закупорить поры и создать так называемый «парниковый» эффект, визуальный эффект, который в ряде случаев принимают как результат омоложения и разглаживания морщин.

2. Питательный: предполагает присутствие незаменимых компонентов питания, которые организм не в состоянии синтезировать сам. К ним относятся витамины, микроэлементы, ненасыщенные жирные кислоты, незаменимые аминокислоты и т.д. Этот подход наиболее распространен и разумен, но в подавляющем большинстве своем малоэффективен. Наилучшим образом этот путь подходит для молодой кожи. Само наличие в составе необходимых факторов питания еще не означает возможность их усвоения и получения желаемого результата. Современная наука ищет решение проблемы проникновения активных компонентов косметических средств во внутренние слои кожи.

3. Восстановительный (стимулирующий) - необходим для ухода за кожей после 25 лет и предполагает присутствие активирующих факторов, ускоряющих процессы регенерации структурных фрагментов кожи с целью восстановления, нормализации функции кожи. Использование гормонов непредсказуемо опасно, по скольку затрагивает всю регуляторную систему организма. Это уже не косметика и даже не космецевтика, а активное (агрессивное) лекарство. Восстановление через полное разрушение внешнего слоя (жесткий пилинг, ускорение процессов окисления - разрушения), также проблемно, поскольку заставляет клетки кожи формироваться в состоянии мощного стресса.

Введение специальных веществ, ускоряющих синтез основных компонентов кожи, является самым эффективным и безболезненным способом восстановления её функционирования. Активаторы могут быть растительного или животного происхождения, а также созданными в научной лаборатории.

Они мобилизуют резервы самого организма, восстанавливают поврежденные фрагменты и ускоряют обменные процессы, позволяя быстрее осуществлять замену отработанных клеток на вновь образующиеся. Среди таких активирующих факторов, причем немногочисленных, достойное место занимает органический кремний.

Мезенхимные стволовые клетки костного мозга можно использовать для регенерации кожи. Очередное исследование подтверждает, что мезенхимные стволовые клетки костного мозга (МСК) можно использовать для создания искусственной кожи, которая может применяться для восстановления поврежденных кожных покровов.

Чтобы оценить эффективность восстановления кожи после ожогов с помощью тканеинженерных конструкций, исследователи смоделировали ожоги различной степени тяжести на свиньях, чья кожа по своему гистологическому строению и биохимическому составу близка коже человека. В качестве основы искусственной кожи были использованы матрицы, состоящие из коллагена I типа и гиалуроновой кислоты. На эти матриксы были посеяны МСК, выделенные из красного костного мозга свиней.

После того, как искусственную кожу накладывали на рану, МСК в ней начинали дифференцироваться в дермальные фибробласты (клетки кожи), что ускоряло заживление раны, восстановление в поврежденном участке капиллярной сети и препятствовало образованию на этом участке рубца.

Кожа – самый крупный из всех органов тела, постоянно подвергается воздействию неблагоприятных внешних воздействий. При серьезных повреждениях кожи вследствие заболеваний, травм и ожогов, нередки ситуации, когда для восстановления кожного покрова регенерационных способностей организма не хватает. Пациенты, пострадавшие от ожогов, часто погибают от интоксикации и большой кровопотери. Именно эти случаи явились первопричиной начала разработок искусственных аналогов кожи.

Ученые надеются, что в будущем ткансинженерные трансплантаты будут широко использоваться для восстановления и других органов, придя на смену пластиковым и металлическим материалам.

Литература

Ахмеджанов М.Ю., Гуз С.Я., Архангельский В.В. Динамика содержания триглицеридов, общего холестерина и его фракций в сыворотке крови больных, перенесших инфаркт миокарда и при санаторно-курортном лечении. // Новое в лабораторной диагностике хронических болезней внутренних органов. - Ужгород, -1983. -С.52.

Бабенко Н.А., Натарова Ю.А. Роль тиреоидных гормонов в регуляции сфинголипидов в печени // Биохимия.1999. -Т.64. -вып. 8. -С.- 1085-1089.

Бабич Л.Г., Шлыков С.Р., Борисова И.А. Энергозависимый транспорт Са+2 во внутриклеточных структурах гладкой мышцы. //Биохимия -1994. -Т.59. -вып.8. -С. 1218 - 1222.

Баев В.П., Булах Е.П. Определение кетоновых тел в крови и тканях. // Лабораторное дело. -1974. -N 9. -С.545.