在前面的几篇文章中,我们对敏感肌肤的定义、成因、敏感肌护理类活性成分及其在修护舒缓方面的功效评估做了比较系统的讲解和论述,但关于皮肤本身相关知识的介绍还不够详细。可能很多读者对我们人体皮肤的构造存在一些困惑,相信看完这篇文章,你一定会有所收获。在这篇文章中,我们将从皮肤的最外层——表皮讲起,深入到中间的真皮层,再到最内层的皮下组织和皮肤附属器,逐层剖析皮肤的复杂构造。我们还将讨论皮肤如何响应外界刺激,以及它如何随着时间的推移而变化。近年来,体外皮肤微生态模型在护肤品检测和评估方面的应用日益增多,这一趋势反映了科学界和美容行业对于更安全、更有效护肤产品的追求。体外皮肤微生态模型通过模拟人体皮肤结构、功能以及微生物群落,为研究护肤品成分对皮肤健康的影响提供了一个新视角。
皮肤结构及生理学
皮肤作为人体最大的器官,承担着屏障保护、温度调节、呼吸、吸收、代谢、免疫和感觉感知等多种功能,从最外层开始,主要由表皮、真皮层、真皮下组织和皮肤附属器等组成。
图1 皮肤结构示意图(图源网络)
表皮
表皮的厚度并不固定,在不同身体部位有显著差异。一般而言,表皮厚度范围大约在0.05-1.5 mm之间。眼睑皮肤是全身最薄的部位之一,表皮厚度仅约0.05 mm,而掌跖(手掌和脚掌)皮肤最厚,可达1.5 mm。表皮由外到内可分为皮脂膜、角质层、透明层(仅在某些部位如掌跖存在)、颗粒层、有棘层和基底层。基底层最深处最年轻、未分化的角质形成细胞不断更新表皮。接下来让我们对表皮的构成来进行逐层分析吧~
图2 皮肤表皮层结构示意图(图源网络)
皮脂膜(Sebum Film)是由皮脂腺分泌的皮脂(Sebum)、汗液中成分以及自然脱落的角质细胞混合而成的弱酸性薄膜。皮脂膜能够形成一层物理屏障,减少外界细菌、灰尘和其他皮肤刺激或感染物质侵入;防止水分过度蒸发,维持皮肤柔软和弹性。此外,通过控制皮脂分泌,皮脂膜还能帮助调节皮肤表面pH值,维持酸碱平衡,这对皮肤健康非常重要。
角质层(Stratum Corneum)由多达几十层死亡、扁平化无核哑铃状角质细胞构成,紧密排列形成皮肤的主要保护屏障,抵御外界紫外线照射、机械损伤、有害化学物质和微生物等侵害。角质层通过内部天然保湿因子(NMF)和脂质(如神经酰胺、胆固醇、自由脂肪酸)锁住水分,保持皮肤柔软和弹性。受损的角质细胞可以通过自然脱落(皮肤更新过程)被新的角质细胞替代,从而维持皮肤表面完整性和功能性。
透明层(Stratum Lucidum)是位于角质层和颗粒层之间的一层薄薄的透明皮肤组织,由几层扁平、无核的死细胞构成,充满了被称为“透明质”(Eleidin)的透明蛋白质,主要存在于手掌和脚底等皮肤较厚部位。这一层在光学显微镜下看起来非常透明,因此得名“透明层”,它由颗粒层细胞中的角蛋白颗粒(Keratohyalin granules)转化而来,有助于细胞水合作用和进一步角质化,增强皮肤表面保护屏障。
颗粒层(Stratum Granulosum)位于棘细胞层浅层,由2-5层扁平化梭形细胞构成,细胞排列与皮肤表面平行,细胞核椭圆形并位于细胞中央。这些细胞质周边张力原纤维束密布,细胞中产生大量角蛋白和脂质颗粒,是形成皮肤防水屏障的关键成分。随着颗粒层细胞逐渐向浅层推移角化,粘多糖、磷脂类等内容物不断从膜被颗粒排出,进入细胞间隙,形成细胞间质的一部分,使表层细胞间结合力更牢固,阻止外物侵入。
棘层(Stratum Spinosum)由4-8列多角形棘状细胞构成,细胞间隙中有淋巴液流通,能够供给皮肤营养和水分,并通过细胞间桥(脱脂物质)相互连接。正是这些细胞间桥上可见着色较深的梭形小颗粒---桥粒(Desmosome),使得棘层在显微镜下看起来有棘状突起。细胞继续分裂增生,增加表皮厚度,同时参与免疫反应。
基底层(Stratum Basale)位于表皮最深处,由单层立方或柱状基底细胞构成,又叫干细胞。细胞排列成栅状,长轴与基底膜垂直,还包含黑色素细胞和少量黏膜细胞。基底层是皮肤的原位层和生发层,通过细胞分裂不断更新表皮细胞。黑色素细胞在这一层产生黑色素,帮助抵御紫外线的伤害。
真皮层
真皮层位于表皮下方,厚度为0.2厘米左右,是由紧密结构的结缔组织构成的厚实层,可分为乳头层(Papillary Layer)、乳头下层及网状层(Reticular Layer),主要由胶原蛋白和弹性纤维组成,此外还包括神经、毛细血管、汗腺及皮脂腺、淋巴管及毛根等组织。
乳头层(Papillary Layer)位于最上方,接近表皮,由富含血管和神经末梢的疏松结缔组织构成,表面形成众多的乳头状突起,从而增加与表皮的接触面积,改善两者之间的营养和信息交换。
网状层(Reticular Layer)位于乳头层下方,是构成真皮层的主要部分,由密集、不规则排列的胶原蛋白纤维和弹性纤维构成,为皮肤提供强度、弹性和韧性的支持。
真皮层具有包括支撑作用、营养供应、感觉功能、温度调节、免疫防御和修复再生等多种功能。真皮层为皮肤提供结构上的支撑,保障皮肤弹性和强度;其中的血管为表皮层提供必需营养物质,并协助废物的运输和排出;真皮层内含有神经末梢和感受器,负责对痛觉、触觉、压力和温度的感知。
此外,真皮层中血管和汗腺参与体温的调节。血管通过扩张和收缩来调节体温,而汗腺通过分泌汗液帮助散热。此外,皮层中还含有树突细胞等免疫细胞,参与皮肤免疫防御反应。真皮层具有一定的修复和再生能力,伤口愈合主要通过真皮层中成纤维细胞和新生血管完成。皮层中附属器管如毛囊和汗腺等,负责生发及汗液分泌,协助体温调节和废物排泄。
图3 皮肤真皮层组成示意图(图源网络)
护肤研究的前提:皮肤结构与功能
了解皮肤的构造及功能是实施有效护肤措施的基础,我们日常的护肤活动主要针对皮肤角质层和真皮层,它们的表观形态对皮肤健康状况的影响各不相同。
皮肤的健康状况极大地依赖于皮肤屏障的完整性,表皮屏障主要由角质层细胞、细胞间脂质和天然保湿因子形成的“砖墙式”结构构成。此外,还包括皮肤表面皮脂膜及其外层微生物群落。皮肤真皮层结构复杂,包含多种炎症细胞(肥大细胞和中性粒细胞等)及各种纤维结构(弹性纤维、胶原纤维和神经纤维等),它们共同作用保持皮肤健康和美观。然而,这些成分也可能成为引发皮肤问题的根源,导致皮肤疾病和损伤,如激发炎症反应、促进皱纹形成等。
因此,在护肤研究时我们不应仅局限于皮肤的表观特征变化,更要去探寻这些现象背后的生物学机制。比如是什么导致了皮肤屏障的受损、角质细胞形态的改变和炎症因子分泌的增加,可能包括某些基因表达的变化、DNA的损伤以及蛋白组学和代谢组学等研究。这种深入的研究方法有助于全面理解皮肤状态的调控机制,从而开发出更有效的皮肤护理产品。
皮肤微生态
著名生物学家路易斯·帕斯特曾说过:“微生物的数量比人类还要多,它们是我们神秘的邻居。”皮肤不仅是人体最大的器官,同时也是一个由众多微生物组成的复杂生态系统,仅次于肠道,被称为皮肤微生物组。这个生态系统主要由常驻微生物和暂驻微生物组成。
图4 皮肤表面微生态(图源网络)
人体皮肤是细菌、真菌、病毒、古细菌和小型节肢动物等大约40万亿微生物的家园。皮肤微生态系统通过维持其物种组成的动态平衡,能够有效阻挡病原体侵袭并调控宿主的免疫反应,帮助构建皮肤固有免疫和适应性免疫屏障。这对宿主皮肤健康的维持极为关键。一旦微生物群落的平衡被打破,就可能导致病原体过度繁殖和有益共生微生物减少,加剧宿主炎症反应,使得如痤疮、银屑病、特应性皮炎(湿疹)和脂溢性皮炎等慢性炎症性疾病变得更加难以治愈。
图5 各种因素导致微生态失衡(图源网络)
常驻微生物通常对人体无害,有些甚至能对皮肤健康产生积极作用,常见的有表皮葡萄球菌、类棒状杆菌、痤疮丙酸杆菌、颗粒表皮杆菌、藤黄微球菌和马拉色菌等。与之相对的暂驻微生物,是由外界环境接触带入的微生物,包括可能成为条件性致病菌的金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和溶血链球菌等。传统认为,在皮肤未受损的情况下,真皮层和皮下组织通常是无菌的。但最新研究揭示,表皮葡萄球菌和某些假单胞菌属的菌种可能也存在于这些皮肤层中。这些共生细菌穿透表皮屏障并到达真皮层的具体机制,仍需深入研究。本文暂做概述,后续可能推出系列文章详细介绍。
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