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二、皮肤组织生物学
组织胚胎学的研究表明,人体所有的器官与组织都是来源于受精卵细胞分裂分化而成的外胚层、中胚层和内胚层,皮肤的表皮层来源于外胚层,而真皮层与皮下组织来源于中胚层。
(一)表皮
表皮是皮肤的最外层。在显微镜下,表皮按细胞形态,由外往里可分为角质层、透明层、颗粒层、棘层和基底层五层,透明层仅存在于掌跖,因此大多数部位皮肤只有四层,而在皮肤最薄的部位仅有角质层与基底层二层。表皮底层有感觉神经末梢,但表皮中无血管、淋巴管及肌肉。表皮的完整性、厚度、质地和水合程度在一定程度上决定着皮肤的美观和皮肤的生理功能,表皮的健康攸关皮肤的健美。
表皮的细胞由角质形成细胞和树枝状细胞(黑素细胞、朗格汉斯细胞、麦克尔细胞等)构成。其中,角质形成细胞又称为上皮细胞或角朊细胞,占表皮细胞总量的95%以上,是表皮各层的主要构成细胞。角质形成细胞在分化和成熟的不同阶段,细胞的结构、形态、大小及排列均有变化,最终在角质层形成富含角蛋白的角质细胞而脱落。表皮分为五层就是根据角质形成细胞各阶段分化的特点而划分的。黑素细胞具有分泌黑色素功能,朗格汉斯细胞具有免疫细胞功能,麦克尔细胞具有分泌神经介质而参与皮肤触觉功能。
1.角质层
角质层由5~15层细胞核与细胞器消失的角质细胞及细胞间质构成。角质细胞间通过桥粒连接、层叠交错,使角质层形成致密结构,这种致密而牢固的结构被称为“砖墙结构”,角质细胞为“砖块”,细胞间质为“灰浆”。角质层是与皮肤美容关系最密切的结构之一,维护角质层的健康是皮肤保养的重要一环。
(1)角质细胞 角质细胞的结构是角质化细胞套膜结构,内层为角蛋白包膜,外层为脂质包膜,内含有调节角质代谢的转谷氨酰胺酶等活性酶。
(2)细胞间质 细胞间质主要含脂质与天然保湿因子(NMF)成分。
①胞间脂质:主要成分是神经酰胺、游离脂肪酸、胆固醇。神经酰胺是主要的功能脂质,具有疏水和亲水双性。
②天然保湿因子:是存在于角质层内发挥水合保湿作用的一系列低分子量物质的总称,包括游离氨基酸、吡咯烷酮羧酸、乳酸、尿素、离子等。
(3)皮脂膜 皮脂膜是皮脂腺分泌和角质细胞崩解的润泽脂质与汗腺分泌的汗液乳化形成的覆盖于皮肤表面的一层透明的弱酸性薄膜。其主要成分为具有保湿作用的神经酰胺、防晒作用的角鲨烯及抗炎作用的亚油酸、亚麻酸及脂质成分。皮脂膜对于阻隔皮肤水分蒸发、维持屏障功能具有重要的意义。
(4)角质层的五大功能
①保护功能:角质层结构的致密性与坚韧性能有效防止外界物理、化学、生物性有害因素的侵袭,如抗摩擦,阻隔微生物入侵,缓冲、耐受酸、碱等化学物质侵害等。
②吸收功能:角质层是半通透膜,是皮肤吸收的主要途径,脂溶性和水溶性物质均可通过角质层吸收。
③防晒功能:角质层能吸收大量的中波紫外线(UVB)和少量的短波紫外线(UVC),保护机体免受日光的损伤。
④保湿功能:角质层内含有的天然保湿因子和脂质等物质,使角质层的含水量保持在20%左右,稳定的水合状态是维持角质层正常生理功能的必需条件,使皮肤光泽有弹性。当角质层含水量低于10%时,皮肤就会出现干燥症状。水合状态与角质层的厚薄及NMF、脂质的含量密切相关。角质层越薄,保湿力越差;NMF发挥水合、锁水作用,含量越多,保湿力越强;脂质阻隔水分蒸发,缺少则皮肤干燥。
⑤美学功能:角质层的状态及适当的厚度直接体现皮肤的美观。角质层过厚,皮肤透亮度低,光泽差,皮肤颜色发黄,会显得粗糙、黯淡无光,同时毛孔易形成堵塞,外观与触感粗糙;角质层过薄,皮肤屏障功能不完整,防御功能减弱,易受到外界刺激因子的侵害而出现皮肤潮红、毛细血管扩张、过敏、色素沉着、皮肤老化等问题。
2.透明层
透明层仅见于掌趾部位,具有防止水、电解质与化学物质通过的屏障作用。
3.颗粒层
颗粒层中的酸性磷酸酶、疏水性磷脂及溶酶体等构成一个防水屏障,使水分既不易从体外渗入,也阻止了角质层下水分向角质层渗透。
4.棘层
棘细胞层有分裂功能,可参与表皮的损伤修复,还具有一定的吸收长波紫外线(UVA)作用。
5.基底层
基底层亦称生发层,位于表皮的最下层,正常情况下,基底层细胞不断地增殖产生新的角质形成细胞,推动表皮更新代谢。基底层攸关皮肤的再生修复、创伤愈合功能,基底层细胞分裂再生能力差,则皮肤修复、愈合慢,老化加快。当外伤或手术时,基底细胞会加速分裂以修复创伤;使用表皮生长因子等美容药物可促进基底细胞分裂以达到表皮再生与抗衰老效果。保护基底细胞少受损伤是有创美容治疗中的重要注意事项,当进行面部美容磨削术与激光治疗时,需注意创面不要突破真皮浅层使基底细胞大量损伤,避免由真皮结缔组织增生修复创面留下瘢痕。
角质形成细胞从基底层分化移至角质层脱落约需28天,称为角质形成细胞通过时间或表皮更替时间。面部磨削术、化学剥脱术等一些美容治疗,可能会缩短表皮更替时间,过于频繁进行使表皮更替时间缩短的美容术可能对表皮健康产生不利影响。
基底细胞由存在于基底层中的表皮干细胞分裂产生,表皮干细胞约占基底层细胞数量的10%。
基底细胞分泌的水通道蛋白3(AQP3)能转运水、尿素和甘油到达表皮,促进水合作用,是维持皮肤水合作用的一个关键因素。紫外线会使AQP3表达下降,导致皮肤缺水而干燥。
(二)真皮
真皮来源于中胚层,由纤维、基质和细胞组成,由外向内分为乳头层与网状层。真皮以纤维成分为主,胶原纤维和弹力纤维互相交织形成致密的网状板层结构,纤维之间含有真皮基质和真皮细胞成分,另含有丰富的血管、淋巴管、神经、触觉小体、肌肉以及皮肤附属器毛囊、皮脂腺、汗腺等组织。乳头层较薄,所含胶原纤维比较细,血管与神经组织为毛细血管和游离神经末梢,乳头层与波浪状的表皮基底层相嵌形成表皮突,对真皮与表皮的连接沟通具有重要意义,皮肤衰老时的组织学呈现真皮乳头萎缩。网状层较厚,内含大量胶原纤维与较大的血管、淋巴管与神经等组织,其所含胶原束较粗,与弹力纤维交织呈网状,走向与皮肤平行,形成皮肤纹理。由于表皮没有血管,表皮基底层细胞的能量和营养供应必须由真皮提供。
真皮具有一定的韧性,保护肌肤免受机械性损伤,增强表皮屏障功能,维护内外环境稳定,对皮肤的弹性、张力、湿度、光泽等起到重要作用。
1.真皮细胞
主要有成纤维细胞、肥大细胞、巨噬细胞等。成纤维细胞合成真皮各种纤维与基质,攸关真皮组织的健全与瘢痕病理。肥大细胞分泌的介质与皮肤过敏、炎症有关。巨噬细胞是皮肤免疫功能的重要一环。
2.真皮纤维
真皮纤维是维持皮肤弹性的主要成分,包含胶原纤维、弹力纤维和网状纤维。胶原纤维占真皮构成的70%,其中80%是Ⅰ型胶原蛋白,其余为Ⅲ型、Ⅴ型胶原蛋白。皮肤的弹性、韧性和饱满性由真皮胶原纤维、弹力纤维、基质和皮肤含水量以及皮下脂肪厚度共同构成。真皮胶原纤维和弹力纤维正常,且皮肤含水量和皮下脂肪厚度适中,则皮肤富有弹性而饱满。当皮肤老化后,真皮胶原纤维和弹力纤维退化、变性,真皮致密度减弱,同时皮肤含水量减少、皮下脂肪萎缩,表皮的舒展性和平整性就会变差,皮肤就会出现皱纹、松弛、缺乏弹性。真皮纤维参与皮肤创伤修复,再生不足则呈现缺损性瘢痕,再生过度则形成增生性瘢痕。
3.基质
基质为填充于各种纤维、细胞间的无定形物质,由糖蛋白、蛋白多糖、糖胺聚糖构成。糖胺聚糖包括透明质酸、硫酸软骨素等,对皮肤的水合有重要作用。基质提供营养、调节养分、保持水分和促进新陈代谢,在皮肤生理和健美上具有重大意义。人工合成或提取的透明质酸、葡聚糖等与基质成分相同或类似的物质,作为活性物质添加到化妆品中可起到滋润皮肤、抗衰老、美白、祛斑的作用。
(三)皮下组织
皮下组织在真皮下方,又称皮下脂肪层,含有大量脂肪组织,是人体能量的储蓄所,由于其隔热的性能,在体温调节中起关键的作用。而且皮下脂肪还具有雕塑人形体的重要作用,适量的皮下组织可支撑皮肤减少皱纹并可维系女性的丰满美和曲线美,但是皮下脂肪的过度沉积造成的肥胖则影响形体美。