Кожа — защитное ограждение организма

Она не просто покрывает тело, а играет в нём разнообразные роли — от помощи в регулировании температуры тела до запуска процесса выработки витамина D. Абсорбирующие свойства кожи позволяют ей впитывать вещества из окружающей среды, например, полезные лекарства или вредные токсины.

Исследования показали, что организм выделяет токсины через потовые железы, включая фталаты, биоаккумулированные токсичные элементы, такие как кадмий и алюминий, и хлорорганические пестициды. Кожа даже обладает функцией секреции, вырабатывая слой масла и кислоты, которые поддерживают её эластичность и защищают от внешних вторжений.

Наша кожа — это невозможная гармония специализированных клеток, работающих в сложной синергии. Вероятно, существуют и другие функции кожи, которые мы даже не начали понимать. Это один из самых заметных наших органов, но мало кто знает, как выглядит кожа под поверхностью и как она функционирует.

Какие виды клеток находятся в коже? Какие факторы определяют цвет кожи? Почему возникают волдыри? Что такое псориаз? Кожа может многое рассказать о вашем физическом здоровье и выявить основные медицинские заболевания, такие как анемия, гепатит, болезни сердца и отравление тяжёлыми металлами.

Краткий обзор

Кожа является частью целостной системы, которая также включает волосы, ногти и некоторые экзокринные железы, такие как потовые железы. Она образует физический барьер между внешней средой и внутренними структурами нашего тела, такими как мышцы, кости и другие органы.

Кожа должна обладать прочностью и долговечностью, но при этом быть гибкой и способной к самовосстановлению. Три слоя работают вместе для достижения этих целей: эпидермис, дерма и гиподерма. Давайте подробнее рассмотрим каждый слой и его специализированные функции.

Эпидермис

Эпидермис — это самый наружный слой кожи. Это тот слой, который вы видите, когда смотрите на себя, и он образован преимущественно специальными клетками, называемыми кератиноцитами.

Как следует из названия, эти клетки вырабатывают вещество под названием кератин — белок, который отличается прочностью и не растворяется в воде. Вы знакомы с этим белком, потому что ваши волосы состоят из кератина. Стволовые клетки кератиноцитов, расположенные в нижней части эпидермиса, делятся и образуют кератиноциты. Кератиноциты выталкиваются вверх к поверхности кожи, так как под ними образуются новые кератиноциты. Когда кератиноциты созревают, они вырабатывают много кератина и становятся заполненными этим белком.

Кератиноциты плотно прилегают друг к другу. Чем ближе они к поверхности кожи, тем плотнее они прилегают друг к другу, образуя уплотнение, которое создаёт водонепроницаемый барьер. Кератиноцитам требуется около четырёх недель, чтобы переместиться на поверхность кожи с того момента, как они были созданы в глубине эпидермиса. Это означает, что каждый месяц у вас появляется новый слой эпидермальных клеток.

Благодаря процессу непрерывного производства кератиноцитов мы постоянно заменяем клетки, которые отслаиваются при трении кожи. Это интересный процесс, который должен жёстко регулироваться, поскольку следствием нерегулируемого образования кератиноцитов будет слишком тонкая или слишком толстая кожа.

Усиленное растирание заставляет эпидермальные клетки расти быстрее. Если при трении не увеличивается количество отпадающих чешуек кожи, клетки могут накапливаться, в результате чего образуется мозоль — участок утолщённой кожи. Это защитный механизм, который позволяет нашему организму адаптироваться к раздражителям окружающей среды, чтобы защитить нас.

Мозоли являются одной из форм гиперкератоза — состояния, при котором внешний слой кожи утолщается. Гиперкератоз возникает не только в результате обычного использования, как мозоли, но и при экземе, псориазе, некоторых аутоиммунных заболеваниях и отравлении мышьяком.

Кератиноциты синтезируют витамин D при воздействии ультрафиолетового (УФ) излучения. Витамин D3 образуется, когда ультрафиолетовое излучение превращает 7-дегидрохолестерин в витамин D3 в кератиноцитах. Витамин D3, созданный в эпидермисе, транспортируется в печень, где он метаболизируется в наиболее распространённую циркулирующую форму витамина D в организме, называемую 25-гидроксивитамин D (кальцидиол). Почки преобразуют 25-гидроксивитамин D в более мощный метаболит 1,25-дигидроксивитамин D (кальцитриол) для использования в многочисленных функциях организма. Одной из таких функций витамина D является увеличение всасывания кальция из кишечника, что делает этот витамин критически важным для правильного формирования костей.

Эпидермис состоит в основном из кератиноцитов, но также содержит несколько других типов клеток.

Одним из этих других типов клеток являются меланоциты, которые вырабатывают чёрный пигмент, называемый меланином. При повышенном воздействии солнечного света меланоциты вырабатывают больше меланина, в результате чего кожа становится темнее.

Это ещё один пример того, как наша кожа реагирует на раздражители окружающей среды, чтобы защитить нас — в данном случае от ультрафиолетового излучения солнца. Континуум от светло-коричневого до тёмно-коричневого цвета кожи, присутствующий в нашей популяции, обусловлен генетическим влиянием на производство и хранение меланина.

Многие считают, что у людей с тёмным цветом кожи должно быть больше меланоцитов, однако если сравнить участки тела темнокожего и светлокожего человека, например, предплечье, то относительная концентрация меланоцитов в их тканях будет одинаковой. Но что отличается, так это количество пигментсодержащих органелл, называемых меланосомами.

У людей с африканским происхождением меланосомы обычно больше по размеру, более пигментированы и более многочисленны в эпидермальной ткани, по сравнению с людьми с европейским происхождением. Меланосомы создаются меланоцитами, а затем переносятся на кератиноциты, придавая коже специфический оттенок коричневого цвета.

Витилиго — это состояние, при котором меланоциты на определённом участке кожи либо погибают, либо просто перестают вырабатывать меланин. Кожа на этом участке выглядит светлее, чем кожа вокруг него. Это заболевание может поражать людей с любым типом кожи. Это не заразно и не опасно для жизни.

Помимо кератиноцитов и меланоцитов, эпидермис содержит клетки Лангерганса, которые участвуют в иммунной функции.

Клетки Лангерганса имеют уникальную форму. Они имеют длинные дендритные выступы, похожие на руки, которые протягиваются между кератиноцитами и выходят на поверхность эпидермиса. Вы можете представить их в виде маленьких осьминогов, которые используют свои длинные руки, чтобы чувствовать, что происходит в тканях вокруг них. Сеть, образованная этими клетками, очень плотная.

Микробы, пытающиеся проникнуть в организм через кожу, неизбежно сталкиваются с этими клетками Лангерганса. Когда клетки Лангерганса чувствуют микробную активность, они быстро запускают антимикробные реакции. Кератиноциты могут предупреждать клетки Лангерганса об опасности, выделяя небольшие химические мессенджеры, называемые цитокинами. Другие иммунные клетки, называемые Т-лимфоцитами, также находятся в эпидермисе и могут активировать иммунную систему для защиты организма от микробов.

Сообщество клеток в эпидермисе похоже на дружный район. Клетки постоянно общаются между собой, чтобы обезопасить соседей от захватчиков.

Как и в любом соседском сообществе, в эпидермисе могут происходить сбои в коммуникации. Псориаз — один из таких примеров.

Псориаз — это аутоиммунное заболевание кожи. Хотя этиология, или причина, псориаза до конца не ясна, мы знаем, что Т-лимфоциты в эпидермисе становятся сверхактивными и начинают бесконтрольно сигнализировать. Когда Т-лимфоциты начинают выделять чрезмерное количество цитокинов, это инициирует воспалительный процесс в коже.

В здоровой коже локализованное воспаление является важной частью иммунного ответа на микробную угрозу или повреждение кожи, например, порез.

Однако у людей с псориазом воспалительная реакция возникает, когда нет микробной угрозы или повреждения кожи. Она запускает каскад молекулярных реакций, приводящих к расширению кровеносных сосудов и притоку иммунных клеток. Кератиноциты остро реагируют на цитокины и начинают выделять собственные цитокины. В результате происходит дальнейшее усиление иммунитета, что повреждает ткань. Кератиноциты получают сигнал к быстрому размножению.

Если обычно новообразованным кератиноцитам требуется четыре недели, чтобы достичь поверхности кожи, то при псориазе этот процесс занимает всего три-пять дней. Кожа становится очень толстой и раздражённой и впоследствии отслаивается в виде чешуек серебристого цвета. Для лечения гиперкератоза у пациентов с псориазом обычно используются топические кортикостероиды. Кортикостероиды подавляют иммунную реакцию и обладают противовоспалительными и антипролиферативными свойствами, то есть замедляют или останавливают пролиферацию кератиноцитов.

Дерма

Сразу под эпидермисом находится дерма, средний слой кожи. В дерме находятся кровеносные сосуды, а также лимфатические сосуды, потовые железы, нервы и волосяные фолликулы. Она выполняет множество функций, но особенно важна её роль в регулировании температуры тела.

Кровеносные сосуды в дерме расширяются, или увеличиваются, когда тело начинает нагреваться из-за физических упражнений или жаркой температуры. Это позволяет большему объёму крови циркулировать у поверхности кожи, эффективно высвобождая тепло. При более низких температурах кровеносные сосуды сужаются, помогая сохранить тепло.

Кроме того, дерма помогает охлаждать тело, выделяя пот. Испарение молекул воды при потоотделении отводит тепло от кожи, и ваше тело использует этот процесс для охлаждения.

Дерма делится на поверхностную сосочковую область и глубокую ретикулярную область. Поверхностная (то есть расположенная ближе к поверхности кожи) сосочковая дерма находится сверху, ближе к эпидермису. Сосочковая дерма имеет пальцеобразные выступы, которые достигают эпидермиса. В совокупности они называются дермальными сосочками, которые помогают создать плотное сцепление между эпидермисом и дермой и не дают эпидермису скользить по дерме в горизонтальном направлении.

При сильном трении кожи, например, при использовании граблей в течение нескольких часов, эти пальцеобразные выступы отрываются от эпидермиса. Внеклеточная жидкость скапливается в зазоре, образуя волдырь.

В поверхностном сосочковом слое дермы есть несколько жировых клеток, называемых адипоцитами, и множество капиллярных петель — подковообразных кровеносных сосудов, которые снабжают ткани кровью, богатой кислородом.

В этом слое также есть фагоциты, которые защищают кожу от микробов.

Под поверхностной сосочковой дермой находится глубокий ретикулярный слой дермы. Этот слой прочный и состоит из плотной сети эластиновых и коллагеновых волокон.

Эластиновые волокна придают коже эластичность, поэтому она обладает определённой подвижностью и гибкостью. Если кожа растягивается слишком сильно — например, на животе беременной женщины, — дерма может порваться. В результате появляются растяжки.

Коллагеновые волокна придают коже прочность на разрыв и упругую структуру. Каждое коллагеновое волокно образовано тремя длинными белковыми волокнами, свёрнутыми в тройную спираль. Коллагеновые волокна в глубоком ретикулярном слое распространяются вверх в поверхностную сосочковую дерму и вниз в гиподерму, делая эти слои прочными и плотно прилегающими друг к другу. Коллаген также связывает воду, сохраняя кожу увлажнённой.

Чрезмерное воздействие ультрафиолетовых лучей солнца может повредить коллагеновые волокна и вызвать их разрушение быстрее, чем обычно. Химические связи, называемые пептидными, в белке коллагена разрушаются, в результате чего коллагеновое волокно становится гораздо более нестабильным. Кожа становится не такой прочной и теряет свой пухлый и крепкий вид.

Кроме того, диета, содержащая большое количество рафинированных сахаров, может привести к повреждению коллагена. Механизм этого процесса заключается в гликировании, когда молекулы сахара в кровотоке, содержащиеся в пище с высоким содержанием сахара, соединяются с белками, образуя конечные продукты гликирования (AGE). AGEs токсичны для окружающих белков и могут вызвать повреждение коллагена.

Два важных способа держать образование морщин под контролем — это защита от чрезмерного ультрафиолетового облучения и диета с низким содержанием рафинированных сахаров.

Подкожная клетчатка

Гиподерма — это самый глубокий слой кожи. Его также называют подкожным слоем, или подкожной клетчаткой. В гиподерме находятся кровеносные и лимфатические сосуды, нервы, сальные и потовые железы, корни волос и множество адипоцитов.

Эти адипоциты действуют как изолятор и амортизатор, защищая ткани, расположенные под ним, такие как мышцы и органы.

Подкожная клетчатка соединяет кожу с мышцами и костями.

Осязание

Кожа различает болевые, температурные, вибрационные и осязательные ощущения.

Ноцицепторы — это окончания нервных клеток в коже, которые могут распознавать болевые стимулы. Стимулами могут быть давление, температура или химические вещества. TRPV1 — это ионный канал в нервных клетках кожи, который стимулируется высокой температурой и капсаицином — веществом, придающим остроту перцу чили.

В коже есть четыре типа механорецепторов, которые могут обнаружить механический раздражитель:

• тельца Мейсснера ощущают движение по коже;
• окончания Руффини реагируют на стимулы, которые заставляют кожу растягиваться;
•  клетки Меркеля играют важную роль в определении пространственной локализации прикосновения;
•  пацинианские тельца ощущают вибрацию, особенно высокочастотную.

Цвет

Цвет кожи определяется не только выработкой и хранением меланина, но и каротиноидами и динамикой кровотока.

Каротиноиды можно найти во всей коже, включая эпидермис, дерму и гиподермальную жировую ткань. Вы знакомы с бета-каротином — каротиноидом, содержащимся в некоторых овощах, например, в моркови. Существует множество каротиноидов; человек потребляет до 30 различных каротиноидов, которые придают нашей коже желтоватый вид, особенно в отсутствие высокой концентрации меланосом.

Ультрафиолетовое излучение солнца может вызвать окислительное повреждение кожи. Каротиноиды в коже особенно хорошо защищают её от такого рода повреждений.

Ещё одним фактором, влияющим на цвет кожи, является кровоток. Красноватый цвет кожи обусловлен насыщенной кислородом кровью, текущей по кровеносным сосудам в дерме и гиподерме. В отсутствие высокой концентрации меланина и каротиноидов кожа будет иметь слегка красный или розовый цвет.

Цвет кожи и заболевания

Определённый цвет кожи может указывать на болезнь, иногда очень серьёзную.

Бледная кожа (бледность) может свидетельствовать о снижении кровотока, как при синдроме Рейно, или о снижении количества красных кровяных телец, как при анемии.

Синяя кожа, или цианоз, может быть вызвана избытком дезоксигенированного гемоглобина в крови. Цианоз может быть симптомом тяжёлого заболевания сердца или лёгких.

Жёлтая кожа может быть признаком желтухи, вызванной раком печени или вирусными инфекциями печени, такими как гепатит. Желтуха также может быть вызвана Ascaris lumbricoides, паразитом, который может блокировать участки печени.

Коричневые пятна на коже, вызванные гиперпигментацией, могут указывать на болезнь Аддисона — состояние, при котором организм не вырабатывает достаточное количество кортизола.

Наконец, участки кожи с аномальным цветом могут указывать на рак кожи.

Существует три основных типа рака кожи: плоскоклеточная карцинома, базальноклеточная карцинома и меланома. Часто эти виды рака возникают в тех частях тела, которые получают высокий уровень ультрафиолетового облучения; однако эти виды рака могут возникать и на тех участках кожи, которые мало подвергаются солнечному облучению.

Сквамоклеточные карциномы могут выглядеть как плоский участок с чешуйчатой, покрытой коркой поверхностью или как красный узелок. Базальноклеточные карциномы могут выглядеть как восковидный, блестящий бугорок. Они могут выглядеть плоскими и похожими на шрам или могут представлять собой кровоточащую рану, которая покрывается струпьями, но не заживает. Меланома может выглядеть как родинка, изменившая цвет, форму или размер. Родинка может также кровоточить. Меланома также может выглядеть как коричневое пятно с вкраплениями более тёмного пигмента или как участки, которые кажутся красными, белыми или розовыми.

Жаклин Уотерс пишет о здоровье, науке и медицине, проявляет особый интерес ко всему, что связано с неврологией — от молекулярной неврологии до психологии.