2.10. Кожа
Кожа образует наружный покров тела, площадь которого у взрослого человека составляет 1,5-1,6 м2. Производными кожи являются волосы, ногти и молочные железы.
Строение кожи. Кожа состоит из эпителиальной части – эпидермиса и собственно кожи – дермы, происходящего из мезодермы (рис. 2. 21.). Кроме того, под дермой находится гиподерма, в ряде мест превращающаяся в подкожную жировую клетчатку.
Эпидермис является многослойным плоским эпителием. Толщина эпидермиса от 0,035 до 0,12 мм, а на ладонях, подушечках пальцах и подошвах – 0,22-1,4 мм. Он состоит из пяти слоев клеток: базального (основного), шиповидного, зернистого, блестящего и рогового. В эпидермисе нет кровеносных сосудов. Его наружные слои непрерывно и очень быстро ороговевают, высыхают и отпадают, замещаясь нижележащими клетками. Неороговевшая часть эпителия содержит около 70% воды, а роговой слой – 10%.
В базальном, или ростковом, слое достаточно активно идет углеводный обмен и есть небольшое количество гликогена, расщепляемого ферментами. Ороговение находится в прямой зависимости от содержания витаминов в пище. Например, при авитаминозе А ростковый слой развивается нормально, но ороговения не происходит. Витамин D повышает устойчивость кожи к ультрафиолетовым лучам.
Рис. 2. 21. Строение кожи
1,2-эпидермис; 3-пигментные клетки; 4,5-дерма; 6-потовая железа; 7-подкожная жировая клетчатка; 8-волосяной сосочек; 9-волосяная луковица; 10-корень волоса; 11-волосяная сумка; 12-канал потовой железы; 13-сальная железа; 14-выводные протоки потовых желез; 15-волос.
Роговой слой – это наиболее толстый слой эпидермиса. Он состоит из полых чешуек, представляющих собой оболочки клеток, внутри которых есть полость, содержащая воздух и небольшое количество липидов (олеиновую кислоту и холестерины). В воде или при большой влажности внешней среды роговой слой может поглощать влагу, но в обычных условиях он задерживает испарение воды из эпидермиса.
Чешуйки состоят из кератина – продукта превращения клеточных белков. Кератин содержит много серы, входящей в состав аминокислоты цистина, а также еще ряд аминокислот: глутаминовую, аргинин, триптофан и тирозин. В синтезе кератина участвуют витамины А и С.
Толщина дермы от 0,5 до 2 мм, на ладонях и подошвах – до 4,8 мм. У женщин дерма тоньше, чем у мужчин. Наибольшая толщина дермы в коже спины, в то время как в коже наружных половых органов, ладоней и подошв дерма тонкая. В поверхностном, сосочковом ее слое, состоящем из соединительной ткани, располагаются многочисленные рецепторы, капилляры, тонкие коллагеновые, эластические и ретикулиновые волокна, гладкие мышечные волокна и пигментные клетки. В коллагеновых волокнах более 60% воды. Эластичность кожи зависит от строения и расположения эластических волокон.
Коллагеновые и эластические волокна ретикулярного слоя дермы, располагающиеся параллельно поверхности кожи, переходят в гиподерму, а в некоторых участках кожи – подкожную жировую клетчатку. В подвижных участках кожи этих волокон мало и они тонкие, а в неподвижных – их много и они толстые. Толщина подкожной жировой клетчатки варьирует в различных участках кожи, например, в коже живота ее толщина достигает 3 см и более.
В гиподерме располагаются крупные кровеносные сосуды, нервные окончания и нервные волокна. Вес кожи без гиподермы равен 4-6 % общего веса тела, а вместе с гиподермой – 16-18 %. Цвет кожи зависит от содержащихся пигментов и регулируется нервной системой и гормонами.
Основные функции кожи:
защитная – ограждение внутренних органов от факторов внешней среды (чужеродных веществ, температурных и других воздействий);
выделительная - за счет деятельности потовых и сальных желез (с потом в течение суток выделяется 0,5-0,6 л воды, а также соли, некоторые продукты метаболизма);
теплорегуляторная – теплоотдача увеличивается при испарении пота;
рецепторная – кожа богата нервными окончаниями (тактильная, болевая, температурная чувствительность);
образование витамина D под действием ультрафиолетовых лучей.
Кожа защищает организм от вредных воздействий различных внешних раздражителей. Роговой слой значительно ослабляет давление, трение и удар. На участках тела, которые многократно механически раздражаются, роговой слой способен утолщаться, поэтому и появляются мозоли. Благодаря подвижности и эластичности подкожная клетчатка имеет большое значение в защите внутренних органов от давления и ушибов. Она особенно развита на тех участках тела, которые часто подвергаются давлению и ушибам (пяточная область, подушечки пальцев и др.).
В механической защите организма особенно велика роль коллагеновых волокон кожи, они отличаются высокой прочностью, их сопротивление к разрыву в 43 раза больше, чем у эластических.
В коже взрослого человека содержится около 3 л воды, которая уменьшает сопротивление кожи деформации. Поэтому при набухании кожи снижаются ее сопротивление давлению и прочность на разрыв.
Механическое раздражение кожи вызывает изменение просвета кровеносных сосудов кожи – их расширение (красный дермографизм) или сужение (белый дермографизм).
В защите кожи от электромагнитных волн существенная роль принадлежит пигменту кожи меланину, который образуется при окислении аминокислоты тирозина с участием фермента тирозиназы. Синтез меланина активируется ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами. Этот пигмент хорошо поглощает ультрафиолетовые лучи, поэтому пигментация кожи защищает от вредного действия на организм солнечных лучей.
Пигментация кожи происходит в участках, на которые действуют ультрафиолетовые лучи или высокая температура, если не разрушается нижний слой эпидермиса. Избыток витамина С тормозит образование пигмента. Пигментированная кожа поглощает больше ультрафиолетовых лучей, чем непигментированная. Поэтому пигментация кожи не прекращает поглощения всех солнечных лучей, но является показателем хорошего функционирования защитных систем организма против вредных влияний.
Многие химические вещества способны проникать через кожу или вызывают ее повреждения. Через кожу проникают газообразные вещества (кислород, углекислый газ, сероводород), вещества, растворяющие липиды или растворяющиеся в липидах (йод, спирт, хлороформ, эфир), мази, содержащие фенол, деготь и др. Вода и растворенные в ней соли практически не всасываются. Плохо всасываются водные растворы сильных кислот и оснований.
Липиды кожи тормозят ее проницаемость – проникновение газов, воды и растворенных в ней веществ. Поэтому удаление жиров с поверхности кожи увеличивает ее проницаемость. Кожа повреждается кислотами, щелочами, солями и ядами при достаточной их концентрации; значительно лучше она сопротивляется действию кислот, чем щелочей.
Слабая нейтрализация щелочей свидетельствует о повреждении кожи. Способность кожи нейтрализовать щелочи зависит от интенсивности функций сальных и потовых желез. Чем больше потоотделение, тем ниже на поверхности кожи кислотность. Защита от щелочей зависит также от степени проницаемости рогового слоя. При большей толщине рогового слоя в нем больше аминокислот, нейтрализующих щелочи. Белок кератин, находящийся в роговом слое, нерастворимый в спирте и эфире, устойчив к щелочам и кислотам, хорошо защищает организм от многих химических веществ.
На поверхности кожи здорового человека всегда находятся разнообразные микроорганизмы, количество и состав которых зависят от возраста, условий жизни и работы. На коже взрослых в несколько раз больше микробов, чем у детей. Защита кожи от этих биологических раздражителей осуществляется роговым слоем, который непроходим для микробов. Кроме того, при непрерывном слущивании отмерших клеток рогового слоя происходит удаление микробов с его поверхности. У детей этот процесс протекает быстрее, чем у взрослых. Непроницаемость эпидермиса для возбудителей заболеваний и количество микробов на его поверхности находятся в прямой зависимости от его способности к регенерации. Микробы могут проникать только в отверстия волосяных сумок и в выводные протоки сальных и потовых желез, но ток кожного сала и пота вымывает их наружу.
Бактерицидные свойства кожи зависят от интенсивности обмена веществ, наличия в ней фермента лизоцима, содержания в кожном сале и поте молочной и свободных жирных кислот. Чем чище кожа, тем больше образуется в ней лизоцима, разрушающего некоторые микробы.
Кожа обладает также дыхательной функцией. У человека дыхание через кожу незначительно. В покое за сутки через кожу поглощается 3,0-6,5 г кислорода, в то время как выделение углекислого газа достигает 7,0-28,0г. Кожное дыхание усиливается при повышении температуры воздуха, а также во время тяжелой мышечной работы и пищеварении.
С повышением температуры воздуха до 40º С поглощение кислорода через кожу увеличивалось в 2,5-3,0 раза по сравнению с нормальной. Во время интенсивной мышечной работы в горячих цехах газообмен через кожу достигает 15-20 % легочного газообмена.
Чем больше потоотделение и чем быстрее циркулирует кровь через кожу, тем интенсивнее кожный газообмен. Утолщение эпидермиса уменьшает этот показатель. Дыхание через кожу в разных участках организма отличается: на туловище и голове интенсивнее, чем на руках и ногах. У детей газообмен через кожу выше, чем у взрослых.
Обмен веществ в коже. Нарушения обмена веществ в организме приводят к сдвигам обмена веществ в коже и расстройствам ее функций. В самой коже интенсивно идут обменные процессы, синтезируется витамин D, пигменты (кератин и меланин). В коже взрослого человека содержится 6-8% всей воды тела, что составляет без подкожной клетчатки у взрослого человека 62-71% от ее веса. Часть воды образуется в коже при окислении органических веществ, особенно жиров. Количество минеральных веществ равно 0,7-1% сухого веса кожи. Подкожная клетчатка содержит примерно в 2 раза меньше воды и минеральных веществ, а хлористого натрия – 5-8 раз меньше. Бόльшая часть ионов натрия и хлора находится во внеклеточной жидкости, а ионов калия, фосфора и кальция – во внутриклеточной. Калия и кальция в коже значительно больше, чем в плазме крови, а хлора – меньше.
Ионы натрия увеличивают способность белков связывать воду, следовательно, натрий регулирует выведение воды из организма. Ионы калия и особенно кальция действуют противоположным образом. На содержание воды в коже оказывают влияние нервная система и гормоны надпочечника, щитовидной и паращитовидных желез.
Углеводный обмен кожи составляет 15-18% углеводного обмена всего организма. Содержание глюкозы в кожном покрове колеблется от 55до 80 мг %. В регенерирующем эпидермисе содержится больше гликогена, чем в нормальном. Углеводный обмен кожи регулируется нервной и эндокринной системами. Так, содержание глюкозы в коже возрастает на фоне введения гормонов щитовидной железы и глюкокортикоидов.
В коже содержится 20-25% всех белков организма. К белкам кожи относятся коллаген, эластин, альбумины, глобулины, кератин, нуклеопротеиды. Под воздействием ультрафиолетовых лучей расщепление белков кожи увеличивается.
На обмен белков кожи влияют главным образом витамины А, В1, В2, В12, С, D, Е, Р, Н; на обмен жиров – В1, Е; углеводов – В1, В2. Авитаминозы и гиповитаминозы сопровождаются разнообразными поражениями кожи.
Волосы – роговые образования, покрывающие 95% кожи, за исключением губ, ладоней, подощв и части наружных половых органов. Волос состоит из выступающего над поверхностью стержня и находящегося в коже корня, который заканчивается луковицей.
Волосяная ткань состоит из кератина – белкового вещества, содержащего 20% азота и 5% серы, стойкого к кислотам и ферментам. У мужчин волосы содержат больше серы, чем у женщин. Цвет волоса зависит от кератина и количества пигмента; поседение вызывается потерей пигмента и появлением пузырьков воздуха. Волосы эластичны: сухие растягиваются на 20-30 %, а смоченные в холодной воде - на 100 %. Волос растет за счет размножения клеток луковицы, в среднем 1 см в месяц.
Трофическая функция волос осуществляется симпатическими нервами и гормонами гипофиза, половых желез и коры надпочечников. Волосы задерживают воздух, уменьшая теплоотдачу, увеличивают поверхность испарения пота, а также выполняют защитную функцию.
Ногти – придатки кожи, образуемые из эпидермиса. Это упругие плотные роговые пластинки, покрывающие переднюю часть тыльной поверхности концевой фаланги пальцев рук и ног. Размеры ногтевой пластинки индивидуально различны, средняя длина 10-15 мм, ширина 10-17 мм, толщина 0,3-0,4 мм. На правой руке ногтевая пластинка шире, чем на левой, а у левшей – наоборот. Ноготь растет из участка ногтевого ложа, расположенного под корневой частью ногтевой пластинки – матрицы. В основном ноготь состоит из белка кератина и 10-14 % воды, 50-51 % углерода, 21-25 % кислорода, 16-18 % азота, 6,5-7 % водорода, 1-5 % серы. Твердость ногтя зависит от содержания в нем воды, так как кератин может связывать от 10 до 30% ее. Ногти защищают ногтевые фаланги пальцев, ладонная поверхность которых наиболее чувствительна.