Почему кожа самый большой орган
Обновлено: 24.04.2024
Кожа — самый крупный орган нашего организма. Она обеспечивает защиту и терморегуляцию. При помощи рецепторов в ней мы имеем возможность чувствовать мир. Мы «одеты» в кожу всю жизнь, но не знаем о ней многого интересного.
Самый большой орган
Кожа — самый большой орган человеческого организма. Средняя площадь её поверхности составляет от 1,5 до 2 квадратных метров. На разных участках тела кожа имеет разную толщину и чувствительность. Самая толстая кожа на ступнях и ладонях, самая тонкая — на веках. При этом чувствительность кожи не находится в прямой зависимости от толщины. Так, на пальцах и ладонях кожа хотя и достаточно толстая, может чувствовать давление от 20 миллиграммов, что соответствует среднему весу мухи.
Когда нам холодно, страшно, или когда мы слушаем хорошую музыку, то на теле, как известно, могут появляться так называемые мурашки. Это — рудиментарная реакция организма, доставшаяся нам «бонусом» от наших далеких предков. Когда-то она помогала им согреться и делала их убедительнее в глазах противника. В случае необходимости, крошечные мышцы по всему телу напрягаются и «подымают волосы дыбом». При густом мехе это предает шкуре хорошую теплоизоляцию. Для современного человека этот навык бесполезен.
История о «золотом мальчике»
Многие знают историю «золотого мальчика». В 1496 году в замке миланского герцога Лодовика Моро состоялось празднество, на котором в качестве символа грядущего Золотого века перед зрителями предстал покрашенный золотой краской обнаженный сын пекаря. Все бы ничего, но представление пришлось прекратить из-за болезни жены герцога. Про мальчика просто забыли. Он просидел в замке целую ночь. На утро его нашел Леонардо да Винчи, но вылечить сына пекаря не удалось, на четвертый день он умер.
Эту историю рассказывают иногда с таким выводом: мальчик умер от того, что его кожа не могла «дышать», поэтому он и скончался. Однако сегодня уже известно, что «дыхание кожи» не является доминирующим в насыщении организма кислородом, а мальчик умер из-за нарушения терморегуляции тела, из-за переохлаждения, поскольку краска расширила капилляры и они не могли сохранять тепло. Вывод: не стоит слишком увлекаться бодиартом.
Каждый, кто хоть раз принимал ванну или просто находился в воде достаточно продолжительное время, обращал внимание на то, как морщинится кожа на пальцах рук и ног. Это явление напрямую связано с водопроницаемостью нашей кожи, которую обеспечивает её наружный слой. Его клетки контактируют между собой и на наружной поверхности имеют слой жира. Если мы долго находимся в воде, то внеклеточный слой жира истончается, вода получает доступ к клеткам кожи и набухает. Ничего критичного для здоровья этот процесс из себя не представляет.
У новорожденных процесс регенерации, как и многие другие процессы (например, метаболизм) протекает быстрее. «Смена кожи» у младенцев проходит за трое суток — 72 часа.
Общеизвестным является тот факт, что пыль в помещениях на 2/3 состоит из омертвевших роговых клеток кожи. Каждую минуту наше тело теряет до 30 000 мертвых клеток кожи. За жизнь каждый человек теряет не меньше ста килограммов «старой кожи». Миллионы тонн мертвых роговых клеток нашего эпидермиса уходит в атмосферу.
Интересно также и то, что белая кожа у человека появилась не так давно, примерно 20-50 тыс. лет назад. Это произошло из-за потери части пигмента меланина мигрировавшими на Север людьми. Но до сих пор процент людей с белой кожей, лишенной меланина (альбинизм) крайне низок. Только один из 110 000 людей является альбиносом.
Кожа - самый большой по площади орган человека. Кожа образует наружный покров, отделяющий внутренние органы и ткани от окружающей среды.
Состоит кожа из эпидермиса (от греч. epi – над и derma – кожа) - наружного слоя, и дермы (собственно кожи) - внутреннего соединительно-тканного слоя. Ниже кожи расположена гиподерма (греч. hypo — вниз), представленная жировой тканью.
Эпидермис
Эпидермис кожи представлен многослойным ороговевающим эпителием. В эпидермисе различают (снизу вверх) 5 слоев: базальный, шиповатый, зернистый, блестящий и роговой. В базальном слое клетки интенсивно делятся митозом, по мере перемещения клеток к поверхности они отмирают и ороговевают. Ороговение связано с накоплением клетками особого вещества - кератина.
Роговой (самый верхний) слой эпидермиса полностью обновляется за 7-11 суток. Благодаря такому обновлению эпидермис весьма устойчив к действию механических и химических факторов, является барьером для микробов - бактерий, непроницаем для воды.
В базальном слое расположены меланоциты (от греч. melanos - чёрный) - клетки, которые накапливают пигмент черного цвета - меланин. Синтез этого пигмента усиливается при длительном нахождении на солнце, что и является причиной появления на коже "загара".
На самом деле загар представляет защитную реакцию организма на вредное воздействие ультрафиолетовых лучей, которая препятствует их прохождению через кожу во внутренние ткани и органы.
Дерма
Под эпидермисом расположена дерма (собственно кожа), в которой можно обнаружить потовые и сальные железы, а также волосяные фолликулы (лат. folliculus - мешочек). В дерме расположены кровеносные и лимфатические сосуды, нервы, мышечные волокна.
В дерме различают два слоя:
Образован рыхлой соединительной тканью в виде сосочков, вдающимися в нижние слои эпидермиса. Именно сосочковый слой определяет уникальный рисунок кожи человека. Здесь расположены кровеносные и лимфатические сосуды, нервные окончания.
Образован плотной волокнистой соединительной тканью. Структурные белки - коллаген и эластин (вместе с гиалуроновой кислотой) - придают этому слою (и коже в целом) прочность и эластичность. В сетчатом слое локализуются потовые и сальные железы, волосяные фолликулы.
Мы приступаем к изучению придатков кожи: сальных, потовых желез, волос и ногтей. Термин придатки ни в коем случае не преуменьшает значимость этих образований, он лишь подчеркивает, что все они - производное (образовались из) эпидермиса кожного покрова.
Потовые железы - трубчатые экзокринные железы, протоки которых открываются на поверхность кожи порами. Выделяют секрет - пот, в составе которого присутствует вода, мочевина, мочевая кислота, соли. Потовые железы находятся почти по всей поверхности кожи.
Функции потовых желез:
- Выделительная - удаляют из организма мочевину, мочевую кислоту
- Участие в водном и солевом обмене - с потом выделяются вода и соли для поддержания гомеостаза
- Терморегуляционная - при испарении пота кожа охлаждается, избавляясь от избытка тепла
Сальные железы расположены, в отличие от потовых, более поверхностно. Их выводные протоки могут открываться как в волосяную сумку, так и на поверхность кожи. Секрет сальных желез - кожное сало, которое предотвращает развитие на коже микробов, препятствует высыханию кожи, смягчает ее поверхность и является смазкой для придатков кожи - волос.
Волос - производное эпидермиса, состоящее из корня и стержня. Корень волоса заканчивается волосяной луковицей, в которую снизу входит волосяной сосочек с сосудами и нервами. Рост волос происходит за счет деления клеток волосяной луковицы. Снаружи корень волоса окружен волосяной сумкой, к которой крепится мышца, поднимающая волос.
Проток сальной железы открывается в волосяную воронку - место перехода корня волоса в стержень. Стержень состоит из мозгового и коркового вещества, представленного ороговевшими клетками. К старости количество пигмента в ороговевших клетках (чешуях) снижается, а количество пузырьков газа - увеличивается, что и является причиной поседения волос.
Волосы у человека по сравнению со многими другими животными - крошечные и не могут выполнять функцию термоизоляции. Ресницы, брови, волосы носа и уха выполняют защитную функцию. Брови служат для недопущения попадания пота, раздражителя, в глаза.
Ногти - производные эпидермиса, представляющие собой выпуклые роговые пластинки, расположенные в ногтевом ложе. Ногтевое ложе состоит из росткового эпителия и соединительной ткани, богато нервными окончаниями и кровеносными сосудами. Рост ногтя происходит за счет деления клеток росткового эпителия.
В нижней части ногтевое ложе окружено плотным кожистым валиком - кутикулой, которая предохраняет ростковую зону ногтя от попадания в нее бактерий, инородных частиц. Функция ногтя - защита чувствительной части пальца от механических повреждений и создание для нее опоры.
Кожа - орган терморегуляции
Вы уже знаете, что за счет испарения пота кожа может охлаждаться, тем самым выполняя терморегуляционную функцию. Однако, это не единственный механизм терморегуляции. В коже расположены сети кровеносных сосудов.
Во время жары сосуды расширяются, кровь заполняет их - теплоотдача увеличивается, таким образом, организм отдает лишнее тепло окружающей среде.
Во время холода сосуды сужаются, крови в них становится меньше (теплоотдача уменьшается), она устремляется во внутренние органы (печень), чтобы организм как можно дольше смог поддерживать оптимальную температуру.
Кожа - орган осязания
В коже находятся нервные окончания (рецепторы), воспринимающие различные раздражители: холод, тепло, давление, боль. Холодовые рецепторы находятся у поверхности кожи, тепловые - залегают в дерме (собственно коже). Боль воспринимается с помощью свободных нервных окончаний.
Кожа - место синтеза витамина D
Кожа активно участвует в синтезе витамина D. В ней содержится вещество предшественник витамина D - эргостерин, который под ультрафиолетовыми лучами (вот почему полезно бывать на солнце) преобразуется в витамин D.
У детей при недостатке солнечного облучения (инсоляции) может развиваться рахит - размягчение костной ткани, так как витамин D участвует в усвоении кальция.
Функции кожи
Защищает внутренние органы и ткани от механических повреждений, покрыта кожным салом, которое препятствует развитию болезнетворных микроорганизмов.
При попадании в кожу чужеродных веществ (антигенов) происходит их распознавание и уничтожение, удаление. Воспаление кожи называется дерматит (от др.-греч. δέρμα, δέρματος — кожа + лат. itis — воспаление).
Терморегуляция осуществляется за счет потовых желез, кровеносных сосудов и подкожно-жировой клетчатки, которая выполняет теплоизоляцию внутренних органов и тканей.
Благодаря работе потовых желез из организма удаляется мочевая кислота, мочевина - побочные продукты обмена веществ.
При наполнении сосудов кожи в них может депонироваться до 1 л крови.
В коже располагаются температурные, холодовые, болевые рецепторы, а также рецепторы давления. Все они обеспечивают осязательную функцию кожи.
За счет работы потовых желез кожа принимает участие в водно-солевом обмене, а за счет образования витамина D во время инсоляции (солнечного облучения).
Заболевания
Раздел медицины, изучающий кожу, называется - дерматология. Известно тяжелое наследственное заболевание кожи - ихтиоз (греч. «ихтис» — рыба). Характеризуется нарушением ороговения кожи: образуются чешуйки, напоминающие рыбью чешую. Порой ороговение выражено настолько сильно, что несовместимо с жизнью.
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Кожа – самый большой и тяжелый орган человека, ее вес у взрослого человека составляет около 10 кг. И этот орган выполняет множество функций, например, позволяет чувствовать мир и одновременно защищаться от него. Достоверно известно, что на участке кожи всего в 2,5 квадратных сантиметра сосредоточено более шестисот потовых желез и тысячи нервных окончаний. Но на этом интересные факты не заканчиваются.
Строение кожи
В строении кожи выделяют три слоя, или уровня: эпидермис, дерма и гиподерма, которую также называют подкожно-жировой клетчаткой. Каждый из этих слоев имеет особенности строения и выполняет определенные функции.
Это внешний, водоотталкивающий слой, придающий коже цвет за счет меланоцитов – клеток, вырабатывающих пигмент – меланин. Основная задача эпидермиса – защита и создание новых клеток кожи.
При рождении кожа имеет несколько иной оттенок, более светлый. Но уже через пару дней кожа меняется, приобретает цвет, который сохранится на годы. Особенно заметен этот процесс у чернокожих малышей.
Новые клетки кожи образуются в нижних слоях эпидермиса и примерно за 4 недели выходят во внешний слой, то есть буквально на поверхность. Ежедневно около 500 миллионов клеток кожи выходят наружу, заменяют уже удалившиеся, слущенные клетки. Этот процесс называется десквамацией эпителия.
Клетки эпидермиса тесно связаны между собой, это и позволяет им образовывать жесткую преграду для внешней среды. Примерно 90% всех клеток эпидермиса – кератиноциты, в меньшей степени встречаются меланоциты, клетки Лангерганса.
В структуре можно выделить 4-5 слоев (один является добавочным):
Это внешний слой кожи, в котором обнаруживаются роговые чешуйки — погибшие кератиноциты и нет живых клеток. Толщина слоя варьируется и зависит от окружающих факторов внешней среды. Но в целом благодаря роговому слою удается предотвратить проникновение многих патогенов.
Этот слой присутствует только на ладонях или подошвах стоп и является добавочным 5-й слоем кожи. Под микроскопом заметен ряд плоских клеток, лишенных ядер.
Этот слой препятствует проникновению воды в нижележащие слои. Здесь происходит выработка кератолинанина и филаггрина, что и обеспечивает ороговевание эпителия.
Состоит из 10 и более рядов шиповатых кератиноцитов, ниже обнаруживаются клетки Лангерганса (макрофаги, способные захватывать и переваривать бактерии или другие агрессивные вещества).
Еще его называется зародышевым, и он плотно прилегает к дерме. Клетки активно размножаются, тем самым обеспечивая смену других слоев кожи. В целом, это единственный слой кожи, способный к делению, однако эта способность невелика.
Основная задача клеток эпидермиса – защита от бактерий, паразитов, грибков, вирусов, ультрафиолета, потери воды и даже чрезмерного тепла. Между эпидермисом и дермой расположен тонкий слой волокон – базальная мембрана.
В отличие от эпидермиса, в дерме есть кровеносные сосуды, нервные окончания, корни волос, потовые и сальные железы и лимфатические сосуды. Дерма обеспечивает коже эластичность. И если она сильно растягивается, например, из-за быстрого набора веса, беременности, она буквально рвется, так и образуются стрии, более известные как растяжки.
В дерме сосредоточены рецепторы: механорецепторы –они распознают давление, прикосновения, ноцицепторы – чувствуют боль, терморецепторы – ощущают тепло. На долю дермы приходится 90% всей толщины кожи.
В дерме можно выделить 2 слоя (области):
В основном это рыхлая соединительная ткань. За счет наличия выступов, входящих в эпидермис, образуются неровности, отвечающие за рисунки, которые заметны на кончиках пальцев.
Состоит из неровной соединительной ткани, а ее сосуды обеспечивают эпидермис питательными веществами и кислородом. В этом слое обнаруживается коллаген – структурный белок, который поддерживает молодость кожи. Эластин – не менее важный белок, придающий ей эластичность.
В дерме выделяют следующие типы клеток: фибробласты – отвечающие за синтез коллагена и эластина, макрофаги и лимфоциты – клетки иммунной защиты.
Основные функции гиподермы – контроль температуры, накапливание жира, то есть дополнительной энергии. Она состоит в основном из жира, соединительной ткани и эластина, этот белок помогает коже вернуться в свое первоначальное состояние при растяжении. Клетки гиподермы не позволяют организму терять слишком много тепла, то есть поддерживают температуру. Гиподерма действует как защита и работает в совокупности со скелетом и мышцами.
Теоретически подкожно-жировая ткань относится к 2-м разных системам органов: коже, ведь она считается ее частью, и эндокринной системе, так как в гиподерме вырабатываются некоторые гормоны и витамин D.
Функции кожи
У кожи огромное количество функций и задач, которые она выполняет постоянно:
Это не только физический барьер, через который мало что может проникнуть. Здесь сосредоточены клетки иммунной системы, а также меланоциты – выделяющие пигмент, который способствует защите от ультрафиолетовых лучей.
Кожа способна распознавать и ощущать температуру, давление, вибрацию, прикосновения и др.
С потовыми железами удаляются продукты азотистого обмена, избыток солей и другие продукты обмена.
Выделяя пот и расширяя кровеносные сосуды, кожа помогает поддерживать нормальную температуру и не позволяет перегреваться. Кстати, мурашки по коже помогают сохранить тепло в условиях холодной погоды.
В коже сосредоточены меланоциты — клетки, производящие меланин – пигмент. Кстати, у женщин кожа значительно светлее, чем у мужчин.
Текст: Юлия Лапушкина.
Врач-стоматолог, консультант по здоровому питанию, ГВ, детскому, женскому и мужскому здоровью, профилактике болезней, здоровому образу жизни и активному долголетию.
Наш организм уникален и полон рекордов. Рассказываем про то, как устроен человек, и что будет, если какой-нибудь орган удалить.
Наверняка каждый из вас хоть раз задавался вопросом — а какой самый большой орган у человека ? Многие сходу назвали бы кишечник или позвоночник человека , но на самом деле ответ далеко не так однозначен. Мы составили топ 10 самых крупных и важных органов нашего организма.
- Кожа. Наружный покров тела человека
- Тонкая кишка. Самый длинный отдел в кишечнике
- Печень. Энергетический центр организма
- Мозг. Загадочный и самый сложный орган
- Сердце. Важнейший орган, ответственный за перекачку крови
- Легкие. От них зависит дыхание человека
- Желудок. Резервуар для пищи
- Толстая кишка. Самая широкая часть кишечника
- Почки. Парный орган, очищающий кровь
- Селезенка. Самый крупный лимфоидный орган, отвечает за иммунную систему
Кожа: ее площадь — более 2 метров
Если не считать отдельным органом мышечную систему, масса которой может достигать 50% человеческого тела , самый большой орган — кожа. Люди вряд ли смогут прожить без кожи, которая защищает организм и участвует во множестве процессов — от терморегуляции до дыхания. Вес кожи зависит от веса человека. Обычно это 4-6% всего веса тела, но если учитывать подкожную клетчатку, то наберется и все 17%. Площадь кожи человека может достигать более 2 метров
Тонкая кишка: ее длина — 6-8 метров
Состоит из трех отделов: двенадцатиперстной, тощей и подвздошной кишки. Длина всего тонкого кишечника может достигать впечатляющих 6-8 метров. Именно тут, в основном, и происходит пищеварение, а не в желудке, как принято считать. Почему тонкая кишка называется именно так? Все просто — ее стенки тоньше, а диаметр меньше, чем у толстой кишки. Несмотря на важность этого органа, без тонкой кишки можно прожить — в случае ее удаления углеводы, белки, жиры, витамины и минералы будут всасываться толстой кишкой.
Печень: она весит 1,4 - 1,8 килограмма
Главная и самая крупная железа в организме человека — вот уж без чего прожить точно не получится. У печени множество функций, перечислить которые не выйдет и на нескольких листах. В первую очередь, конечно, это обеспечение метаболизма и удаление из организма токсинов и аллергенов. Печень весит примерно 2% от всего веса тела человека, у взрослого человека это обычно от 1,4 до 1,8 кг.
Мозг: он весит 1,3 - 1,4 килограмма
Главный орган нервной системы, и, наверное, всего организма. Масса мозга человека — 1,3-1,4 кг, или примерно 2% от массы тела . В головном мозге множество отделов. В первую очередь это три основных «мозга»: ромбовидный, средний мозг и передний мозг. Ромбовидный отвечает за движение и функции выживания, средний — за осознанные действия. Передний мозг — самый развитый отдел, отвечающий за мыслительные процессы, обучение, чтение, речь и эмоции. Бывали случаи, когда люди жили даже без нескольких отделов мозга, но совсем без серого вещества человек не сможет существовать.
Сердце: один из самых важных органов человека
Сердце не входит в топ самых больших органов человека , но в списке самых важных поборется за первое место с мозгом. После остановки сердца человек умирает примерно за пять минут. Неудивительно, ведь сердце — насос всего организма, постоянно гоняющий кровь туда-сюда. Орган состоит из двух предсердий, левого желудочка и правого желудочка, разделенных клапанами и перегородками. Вес сердечной мышцы скромный — 250-360 грамм, или около 0,8% от веса тела. Интересный факт — чтобы узнать приблизительный размер своего сердца, достаточно просто сжать ладонь в кулак.
Легкие: объем — до 6 литров
Без легких человек тоже не проживет — это центр газообмена организма, через который кровь насыщается воздухом. Объем легких может составлять до 6 литров, однако человек в быту использует лишь небольшую часть из этого. Масса одного легкого бывает и почти 500 грамм, но обычно это 340-450 грамм. О внушительном размере этого органа можно судить даже по тому факту, что площадь всех альвеол (пузырьковидных образований в легких) почти в 50 раз превышает общую площадь человеческого тела .
Желудок: объем — от 0,5 до 4 литров
Наверное, единственный большой орган человека , размер которого постоянно меняется. Объем желудка голодного человека — примерно 0,5 л, но полый орган может при необходимости растягиваться и до 1-2, а в исключительных случаях и до 4 л. В первую очередь желудок — резервуар для поступившей из пищевода еды, которая начинает переваривать при помощи желудочного сока. Возможно, вы не знали, но уровень кислоты в желудке позволяет переваривать кости, древесину и даже пластмассу . Впрочем, это не значит, что стоит проводить такие эксперименты.
Толстая кишка: ее длина 1,5 - 2 метра
Самая нижняя часть кишечника человека. Длина толстой кишки у разных людей варьируется от 1,5 до 2 м. Нельзя не сказать и о толщине органа — внутренний диаметр кишки составляет от 5 до 8 см. Главная функция толстого кишечника — всасывание воды и элементов, которые не смог обработать тонкий кишечник, а также формирование кала. Без толстой кишки, как и без тонкой, прожить можно, но человеку придется привыкнуть к выведенной наружу трубке.
Почки: за сутки способны отфильтровать 2000 литров крови
Важный орган мочевыделительной системы человека. Каждая из почек весит до 200 грамм, при этом их длина составляет 11-13 см. За сутки почки способны отфильтровать 2000 литров крови. Что интересно, люди могут жить даже без обеих почек, но в таком случае им придется постоянно проходить диализ.
Селезенка: ее вес до 0,5 килограмма
Селезенка долгое время считалась не очень нужным органом, но она помогает фильтровать кровь и защищать организм от вирусов и бактерий. В детстве она производит эритроциты. У взрослого человека селезенка весит 140–200 грамм, но при увеличении может достигать и все 500 грамм. Интересный факт — у людей иногда находят дополнительную селезенку меньшего размера. Однако даже отсутствие селезенке не служит препятствием для нормальной жизни — конечно, при соблюдении ряда условий.
На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации.
Анатомия и физиология кожи
Кожа – наш самый большой орган, составляющий 15% от общей массы тела. Она выполняет множество функций, прежде всего защищает организм от воздействия внешних факторов физической, химической и биологической природы, от потери воды, участвует в терморегуляции. Последние научные данные подтверждают, что кожа не только обладает собственной иммунной системой, но и сама является периферическим иммунном органом.
Структура кожи
Кожа состоит из 3 слоев: эпидермиса, дермы и подкожной жировой клетчатки (ПЖК) (рис. 1). Эпидермис – самый тонкий из них, представляет собой многослойный ороговевающий эпителий. Дерма – средний слой кожи. Главным образом состоит из фибрилл структурного белка коллагена. ПЖК содержит жировые клетки – адипоциты. Толщина этих слоев может значительно варьировать в зависимости от анатомического места расположения.
Рис.1. Структура кожи
Эпидермис
Рис. 2. Эпидермис
Эпидермис – постоянно слущивающийся эпителиальный слой кожи, в котором представлены в основном из 2 типа клеток – кератиноциты и дендритные клетки. В небольшом количестве в эпидермисе присутствуют меланоциты, клетки Лангерганса, клетки Меркеля, внутриэпидермальные Т-лимфоциты. Структурно эпидермис разделяется на 5 слоев: базальный, шиповатый, зернистый, блестящий и роговой , различающиеся положением и степенью дифференцировки кератиноцитов, основной клеточной популяции эпидермиса (рис. 2).
Кератинизация. По мере дифференцировки кератиноцитов и продвижения от базального слоя до рогового происходит их кератинизация (ороговевание) – процесс, начинающийся с фазы синтеза кератина кератиноцитами и заканчивающийся их клеточной деградацией. Кератин служит строительным блоком для промежуточных филаментов. Пучки из этих филаментов, достигая цитоплазматический мембраны, формируют десмосомы, необходимые для образования прочных контактов между соседними клетками. Далее, по мере процесса эпителиальной дифференцировки, клетки эпидермиса вступают в фазу деградации. Ядра и цитоплазматические органеллы разрушаются и исчезают, обмен веществ прекращается, и наступаетапоптозклетки, когда она полностью кератинизируется (превращается в роговую чешуйку).
Базальный слой эпидермиса состоит из одного ряда митотически активных кератиноцитов, которые делятся в среднем каждые 24 часа и дают начало новым клеткам новым клеткам вышележащих эпидермальных слоев. Они активируются только в особых случаях, например при возникновении раны. Далее новая клетка, кератиноцит, выталкивается в шиповатый слой, в котором она проводит до 2 недель, постепенно приближаясь к гранулярному слою. Движение клетки до рогового слоя занимает еще 14 дней. Таким образом, время жизни кератиноцита составляет около 28 дней.
Надо заметить, что не все клетки базального слоя делятся с такой скоростью, как кератиноциты. Эпидермальные стволовые клетки в нормальных условиях образуют долгоживущую популяцию с медленным циклом пролиферации.
Шиповатый слой эпидермиса состоит из 5-10 слоев кератиноцитов, различающихся формой, структурой и внутриклеточным содержимым, что определяется положением клетки. Так, ближе к базальному слою, клетки имеют полиэдрическую форму и круглое ядро, но по мере приближения клеток к гранулярному слою они становятся крупнее, приобретают более плоскую форму, в них появляются ламеллярные гранулы, в избытке содержащие различные гидролитические ферменты. Клетки интенсивно синтезируют кератиновые нити, которые, собираясь в промежуточные филаменты, остаются не связанными со стороны ядра, но участвуют в образовании множественных десмосом со стороны мембраны, формируя связи с соседними клетками. Присутствие большого количества десмосом придает этому слою колючий вид, за что он и получил название «шиповатый».
Зернистый слой эпидермиса составляют еще живые кератиноциты, отличающиеся своей уплощенной формой и большим количеством кератогиалиновых гранул. Последние отвечают за синтез и модификацию белков, участвующих в кератинизации. Гранулярный слой является самым кератогенным слоем эпидермиса. Кроме кератогиалиновых гранул кератиноциты этого слоя содержат в большом количестве лизосомальные гранулы. Их ферменты расщепляют клеточные органеллы в процессе перехода кератиноцита в фазу терминальной дифференцировки и последующего апоптоза. Толщина гранулярного слоя может варьировать, ее величина, пропорциональная толщине вышележащего рогового слоя, максимальна в коже ладоней и подошв стоп.
Блестящий слой эпидермиса (назван так за особый блеск при просмотре препаратов кожи на световом микроскопе) тонкий, состоит из плоских кератиноцитов, в которых полностью разрушены ядра и органеллы. Клетки наполнены элейдином – промежуточной формой кератина. Хорошо развит лишь на некоторых участках тела – на ладонях и подошвах.
Роговой слой эпидермиса представлен корнеоцитами (мертвыми, терминально-дифференцированными кератиноцитами) с высоким содержанием белка. Клетки окружены водонепроницаемым липидным матриксом, компоненты которого содержат соединения, необходимые для отшелушивания рогового слоя (рис. 3). Физические и биохимические свойства клеток в роговом слое различаются в зависимости от положения клетки внутри слоя, направляя процесс отшелушивания наружу. Например, клетки в средних слоях рогового слоя обладают более сильными водосвязывающими свойствами за счет высокой концентрации свободных аминокислот в их цитоплазме.
Рис. 3. Схематичное изображение рогового слоя с нижележащим зернистым слоем эпидермиса.
Регуляция пролиферации и дифференцировки кератиноцитов эпидермиса . Являясь непрерывно обновляющейся тканью, эпидермис содержит относительно постоянное число клеток и регулирует все взаимодействия и контакты между ними: адгезию между кератиноцитами, взаимодействие между кератиноцитами и мигрирующими клетками, адгезию с базальной мембраной и подлежащей дермой, процесс терминальной дифференцировки в корнеоциты. Основной механизм регуляции гомеостаза в эпидермисе поддерживается рядом сигнальных молекул – гормонами, факторами роста и цитокинами. Кроме этого, эпидермальный морфогенез и дифференцировка частично регулируются подлежащей дермой, которая играет критическую роль в поддержании постнатальной структуры и функции кожи.
Дерма
Дерма представляет собой сложноорганизованную рыхлую соединительную ткань, состоящую из отдельных волокон, клеток, сети сосудов и нервных окончаний, а также эпидермальных выростов, окружающих волосяные фолликулы и сальные железы. Клеточные элементы дермы представлены фибробластами, макрофагами и тучными клетками. Лимфоциты, лейкоциты и другие клетки способны мигрировать в дерму в ответ на различные стимулы.
Дерма, составляя основной объем кожи, выполняет преимущественно трофическую и опорную функции, обеспечивая коже такие механические свойства, как пластичность, эластичность и прочность, необходимые ей для защиты внутренних органов тела от механических повреждений. Также дерма удерживает воду, участвует в терморегуляции и содержит механорецепторы. И, наконец, ее взаимодействие с эпидермисом поддерживает нормальное функционирование этих слоев кожи.
В дерме нет такого направленного и структурированного процесса клеточной дифференцировки, как в эпидермисе, тем не менее в ней также прослеживается четкая структурная организация элементов в зависимости от глубины их залегания. И клетки, и внеклеточный матрикс дермы также подвергаются постоянному обновлению и ремоделированию.
Внеклеточный матрикс (ВКМ) дермы , или межклеточное вещество, в состав которого входят различные белки (главным образом коллаген, эластин), гликозаминогликаны, самым известным из которых является гиалуроновая кислота, и протеогликаны (фибронектин, ламинин, декорин, версикан, фибриллин). Все эти вещества секретируются фибробластами дермы. ВКМ представляет собой не беспорядочное скопление всех компонентов, а сложноорганизованную сеть, состав и архитектоника которой определяют такие биомеханические свойства кожи, как жесткость, растяжимость и упругость. К белкам ВКМ прикрепляются кератиноциты эпидермиса, которые тесно состыкованы друг с другом. Именно они и формируют плотный защитный слой кожи. Структура ВКМ также способна оказывать регулирующее влияние на погруженные в него клетки. Регуляция может быть как прямой, так и косвенной. В первом случае белки и гликозаминогликаны ВКМ непосредственно взаимодействуют с рецепторами клеток и инициируют в них специфические пути передачи сигнала. Косвенная регуляция осуществляется посредством действия цитокинов и ростовых факторов, удерживаемых в ячейках сети ВКМ и высвобождаемых в определенный момент для взаимодействия с рецепторами клеток. Структурная сеть ВКМ подвергается ремоделированию ферментами из семейства матриксных металлопротеиназ (ММР). В частности, ММР-1 и ММР-13 инициируют деградацию коллагенов I и III типов. Плотность сети ВКМ дермы неравномерна – в папиллярном слое она более рыхлая, в ретикулярном - значительно плотнее как за счет более близкого расположения волокон структурных белков, так и за счет увеличения диаметра этих волокон.
Коллаген – один из главных компонентов ВКМ дермы. Синтезируется фибробластами. Процесс его биосинтеза сложный и многоступенчатый, в результате которого фибробласт секретирует в экстрацеллюлярное пространство проколлаген, состоящий из трех полипептидных α-цепей, свернутых в одну тройную спираль. Затем мономеры проколлагена ферментивным путем собираются в протяженные фибриллярные структуры различного типа. Всего в коже не менее 15 типов коллагена, в дерме больше всего I, III и V типов этого белка: 88, 10 и 2% соответственно. Коллаген IV типа локализуется в зоне базальной мембраны, а коллаген VII типа, секретируемый кератиноцитами, играет роль адаптерного белка для закрепления фибрилл ВКМ на базальной мембране (рис. 4). Волокна структурных коллагенов I, III и V типов служат каркасом, к которому присоединяются другие белки ВКМ, в частности коллагены XII и XIV типов. Считается, что эти минорные коллагены, а также небольшие протеогликаны (декорин, фибромодулин и люмикан) регулируют формирование структурных коллагеновых волокон, их диаметр и плотность образуемой сети. Взаимодействие олигомерных и полимерных комплексов коллагена с другими белками, полисахаридами ВКМ, разнообразными факторами роста и цитокинами приводит к образованию особой сети, обладающей определенной биологической активностью, стабильностью и биофизическими характеристиками, важными для нормального функционирования кожи. В папиллярном слое дермы волокна коллагена располагаются рыхло и более свободно, тогда как ее ретикулярный слой содержит более крупные тяжи коллагеновых волокон.
Рис. 4. Схематичное представление слоев кожи и распределения коллагенов разных типов.
Коллаген постоянно обновляется, деградируя под действием протеолитических ферментов коллагеназ и замещаясь вновь синтезированными волокнами. Этот белок составляет 70% сухого веса кожи. Именно коллагеновые волокна «держат удар» при механическом воздействии на нее.
Эластин формирует еще одну сеть волокон в дерме, наделяя кожу такими качествами, как упругость и эластичность. По сравнению с коллагеном эластиновые волокна менее жесткие, они скручиваются вокруг коллагеновых волокон. Именно с эластиновыми волокнами связываются такие белки, как фибулины и фибриллины, с которыми, в свою очередь, связывается латентный TGF-β-связывающий белок (LTBP). Диссоциация этого комплекса приводит к высвобождению и к активации TGF-β, самого мощного из всех факторов роста. Он контролирует экспрессию, отложение и распределение коллагенов и других матриксных белков кожи. Таким образом, интактная сеть из волокон эластина служит депо для TGF-β.
Гиалуроновая кислота (ГК) представляет собой линейный полисахарид, состоящий из повторяющихся димеров D-глюкуроновой кислоты и N-ацетилглюкозамина. Количество димеров в полимере варьирует, что приводит к образованию молекул ГК разного молекулярного веса и длины - 1х10 5 -10 7 Да (2-25 мкм), оказывающих, соответственно, различный биологический эффект.
ГК - высокогидрофильное вещество, влияющее на движение и распределение воды в матриксе дермы. Благодаря этому ее свойству наша кожа в норме и в молодости обладает высоким тургором и сопротивляемостью механическому давлению.
ГК с легкостью образует вторичные водородные связи и внутри одной молекулы, и между соседними молекулами. В первом случае они обеспечивают формирование относительно жестких спиральных структур. Во втором – происходит ассоциация с другими молекулами ГК и неспецифическое взаимодействие с клеточными мембранами, что приводит к образованию сети из полимеров полисахаридов с включенными в нее фибробластами. На длинную молекулу ГК, как на нить, «усаживаются» более короткие молекулы протеогликанов (версикана, люмикана, декорина и др.), формируя агрегаты огромных размеров. Протяженные во всех направлениях, они создают каркас, внося вклад в стабилизацию белковой сети ВКМ и фиксируя фибробласты в определенном окружении матрикса. В совокупности все эти свойства ГК наделяют матрикс определенными химическими характеристиками – вязкостью, плотностью «ячеек» и стабильностью. Однако сеть ВКМ является динамической структурой, зависящей от состояния организма. Например, в условиях воспаления агрегаты ГК с протеогликанами диссоциируют, а образование новых агрегатов между вновь синтезированными молекулами ГК (обновляющимися каждые 3 дня) и протеогликанами блокируется. Это приводит к изменению пространственной структуры матрикса: увеличивается размер его ячеек, меняется распределение всех волокон, структура становится более рыхлой, клетки меняют свою форму и функциональную активность. Все это сказывается на состоянии кожи, приводя к снижению ее тонуса.
Помимо регуляции водного баланса и стабилизации ВКМ, ГК выполняет важную регуляторную роль в поддержании эпидермального и дермального гомеостаза. ГК активно регулирует динамические процессы в эпидермисе, включая пролиферацию и дифференцировку кератиноцитов, окислительный стресс и воспалительный ответ, поддержание эпидермального барьера и заживление раны. В дерме ГК также регулирует активность фибробластов и синтез коллагена. Ремоделируя матрикс, ГК управляет функционированием клеток в матриксе, влияя на их доступность для различных факторов роста и изменяя их функциональную активности. От действия ГК зависит миграция клеток и иммунный ответ в ткани. Таким образом, изменения в распределении, организации, молекулярном весе и метаболизме ГК имеют значимые физиологические последствия.
Фибробласты представляют собой основной тип клеточных элементов дермы. Именно эти клетки отвечают за продукцию ГК, коллагена, эластина, фибронектина и многих других белков межклеточного матрикса, необходимых для формирования соединительной ткани. Фибробласты в различных слоях дермы различаются и морфологически, и функционально. От глубины их залегания в дерме зависит не только количество синтезируемого ими коллагена, но и соотношение типов этого коллагена, например I и III типов, а также синтез коллагеназы: фибробласты более глубоких слоев дермы производят меньшее ее количество. Вообще, фибробласты – очень пластичные клетки, способные менять свои функции и физиологический ответ и даже дифференцироваться в другой тип клеток в зависимости от полученного стимула. В роли последнего могут выступать и сигнальные молекулы, синтезированные соседними клетками, и перестройка окружающего ВКМ.
Подкожно-жировая клетчатка
Подкожно-жировая клетчатка , или гиподерма, - самый нижний слой кожи, располагается под дермой. Состоит из жировых долек, разделенных между собой соединительнотканными септами, содержащими коллаген и пронизанными крупными сосудами. Главными клетками жировых долек являются адипоциты, количество которых варьирует в различных областях тела. В настоящее время ПЖК рассматривают не только как энергетическое депо, но и как эндокринный орган, адипоциты которого участвуют в выработке ряда гормонов (лептина, адипонектина, резистина), цитокинов и медиаторов, оказывающих влияние на метаболизм, чувствительность к инсулину, функциональную активность репродуктивной и иммунной систем.
Читайте также: