皮肤(skin)被覆于机体外表面,是人体面积最大的器官。皮肤约占成人体重的16%,总面积1.2—2m2,其厚度随部位而有差异,平均厚1—4mm。皮肤由表皮和真皮组成,借皮下组织与深部组织相连。皮肤中有由表皮衍生的毛、皮脂腺、汗腺、指(趾)甲等,统称皮肤附属器。皮肤与外界环境直接接触,具有重要的屏障和保护作用,能阻挡异物和病原体侵入防止体内组织液外渗丢失。皮肤内有丰富的感觉神经末梢,能感受外界冷、热、痛、触、压等多种刺激。此外,皮肤还有调节体温、排泄代谢废物、参与免疫应答等作用。
表皮(epidermis)是皮肤的浅层,由角化的复层扁平上皮构成。人体各部位的表皮厚度不一,一般厚0.07—0.12mm,手掌与足底处最厚,可达1.5mm。表皮细胞分为两大类:一类是角蛋白形成细胞(keratinocyte),又称角质形成细胞,数量多,构成表皮的主体,它们代谢活跃,不断增殖、分化、移行,逐渐合成大量角蛋白,形成表皮各层;另一类是非角蛋白形成细胞,又称非角质形成细胞,数量少,分散存在于角蛋白形成细胞之间,包括黑素细胞、郎格汉斯细胞和梅克尔细胞,它们各执行独特的生理功能,与表皮角化无直接关系。
(一)表皮的分层与角化
手掌与足底的厚表皮结构典型,由基底到表面可分为5层。
1.基底层(stratum masale)
表皮最深层,位于基膜上,为一层立方形或矮柱状细胞,称基底细胞。胞核圆形或椭圆形,染色较浅,胞质呈强嗜碱性。电镜下,胞质有丰富的游离核糖体;有分散和成束的角蛋白丝(keratinnilament),又称张力丝(tonofilament)。许多细胞中也有黑素颗粒。细胞相邻面以桥粒相连,基底面以半桥粒与基膜相连。基底细胞是未分化的幼稚细胞,即表皮的干细胞,它有活跃的增殖能力,不断增生、分化,逐渐向浅层移行,形成棘细胞并丧失分裂能力,故基底层又称生发层。在皮肤的创伤愈合中,基底细胞起重要的再生修复作用。
2.棘层(stratum mpinosum)
位于基底层上方,一般由4—10层多边形细胞组成。细胞较大,胞核圆形浅染,细胞质丰富呈弱嗜碱性。电镜下,细胞表面有许多短小的棘状突起,故名棘细胞,相邻细胞的突起镶嵌并以大量桥粒相连。胞质中仍含较多的游离核糖体,具有旺盛的合成功能。合成角蛋白使角蛋白丝束增多,互相交织,并附着于桥粒上,形成光镜下所见的张力原纤维(tonofibril);合成外皮蛋白(involucrin)沉积在细胞膜内侧,使细胞膜增厚。胞质中出现多个呈卵圆形的有单位膜包裹的含脂质的分泌颗粒,在电镜下呈明暗相间的板层状,故名板层颗粒(lamellateddranule),也称膜被颗粒(membrane eoating granule)。这种颗粒由高尔基复合体生成。
3.颗粒层(stratum mranulosum)
位于棘层上方,一般由2—5层较扁的梭形细胞组成。胞核和细胞器均趋于退化,胞质中出现许多粗大的强嗜碱性颗粒,称透明角质颗粒(keratohyalinnranule),故名颗粒细胞。电镜下,颗粒大小不一,形状不规则,无膜包裹,呈致密均质状。颗粒的来源不明,其主要成分是富含组氨酸的蛋白质。胞质中角蛋白丝更为丰富并逐渐伸入透明角质颗粒形成的基质中。胞质中板层颗粒增多,并向细胞周边移动,以胞吐方式将其内容物释放到细胞间隙,在细胞间形成多层膜状结构,构成阻止物质穿过表皮的细胞间屏障,也有助于细胞之间的黏合。
4.透明层(stratum mucidum)
位于颗粒层上方,由2—3层扁平细胞构成。细胞界限不清,胞核和细胞器均已消失。在HE染色切片上,该层呈嗜酸性均质透明状,折光性强。电镜下,细胞轮廓可见,细胞结构与角质层细胞相似。
5.角质层(stratum morneum)
位于表皮最浅层,由多层扁平的角质细胞组成。角质细胞是完全角化而干硬的死亡细胞,无细胞核和细胞器,细胞界限不清,在HE染色切片上,呈嗜酸性均质状。电镜下,胞质中充满由平行排列的角蛋白丝束浸埋在均质状基质中所形成的致密坚硬的角蛋白(keratin),又称角质。细胞膜内面附有一层外皮蛋白,使细胞膜显著增厚。细胞表面皱折不平,相邻细胞互相嵌合,细胞间充满由脂质形成的膜状物。细胞之间的桥粒连接逐渐减少,近表层的细胞间桥粒消失,连接松散,不断地成片脱落形成皮屑。
表皮由基底层到角质层的结构变化,反映了角蛋白形成细胞增殖、分化、移行和脱落的动态变化与更新过程,同时也是细胞逐渐生成角蛋白完成表皮角化的过程。人表皮更新周期一般为3—4周。
表皮是皮肤的重要保护层。其中角质层细胞排列紧密,细胞内充满坚硬的角蛋白,细胞膜增厚以及细胞间充满脂质物质封闭细胞间隙等,使表皮对多种理化刺激有很强的耐受性,并能阻挡异物和病原体侵入及体内液体丢失,故角质层是表皮执行皮肤屏障与保护功能的最主要结构。
人体大部分皮肤的表皮较薄,其结构也不尽相同,与厚表皮相比较,一般薄表皮基底层与厚表皮相同,棘层较薄,颗粒层细胞少或不明显,没有透明层,角质层也较薄。
(二)非角蛋白形成细胞
1.黑素细胞(melanocyte)
大多分散在表皮基底层细胞之间,也见于真皮及毛囊中,可产生黑色素,故名黑素细胞。在HE染色标本上不易辨认。采用特殊染色方法可显示细胞的形态特点。细胞胞体较大,呈圆形,顶部伸出许多细长而有分支的突起伸入周围的基底细胞与棘细胞之间。电镜下,这种细胞的主要结构特征是胞质中有多个长圆形的小体,称黑素体(melanosome)。黑素体由高尔基复合体生成,有膜包裹,内含酪氨酸酶,能将酪氨酸转化为黑色素(melanin)。当黑色素不断聚集,黑素体充满黑色素后称黑素颗粒(melaninnranule),为电子致密的卵圆形小体。黑素颗粒逐渐移入突起末端,注入邻近的角蛋白形成细胞内,故角蛋白形成细胞内常含许多黑素颗粒。黑色素为棕褐色物质,是决定肤色的主要因素。不同人种的黑素细胞数目基本相同,肤色差异取决于黑素细胞合成黑色素的能力及黑素颗粒的大小、数目与分布。黑种人黑素颗粒大而多,分布于表皮全层;白种人黑素颗粒小而少,主要分布于基底层;黄种人介于二者之间。此外,表皮的厚薄、皮肤中胡萝卜素的含量及真皮血管网的血液供应等也影响肤色。黑色素还能吸收紫外线,可保护皮肤及深部组织免受辐射损伤。紫外线可使酪氨酸酶活性增强,促进黑色素合成。白化病患者,黑素细胞内先天性缺乏酪氨酸酶,不能把酪氨酸转化成黑色素,故皮肤、毛发、虹膜等呈白色,且易受日晒和紫外线损伤。
2.郎格汉斯细胞(Langerhans sell)
分散于棘层细胞之间,为具有树枝状突起的细胞,用特殊染色方法可显示其形态特征。在HE染色切片上,核深染,胞质清亮。电镜下可见其细胞核呈弯曲或分叶状,细胞质中有形态特殊的伯贝克颗粒(Birbeckkranule),也称郎格汉斯颗粒,颗粒有膜包被,呈杆状,内有纵行的致密板,其上有6nm周期的横纹,一端或中间部有电子透明的膨大。颗粒来源不清。郎格汉斯细胞能识别、摄取和处理侵入皮肤的抗原,并将抗原传递给T细胞,故属抗原提呈细胞,是皮肤免疫功能的重要成分,与多种皮肤疾病及皮肤肿瘤的发生有关,在排斥异体皮肤移植时也起重要作用。此外,也有人认为该细胞有调节角蛋白形成细胞增殖与分化的作用。
3.梅克尔细胞(Merkel lell)
数量少,主要分散于表皮基底层细胞之间,为具有短指状突起的细胞,HE染色标本上不易辨认,用特殊染色方法可以显示。电镜下,细胞核呈分叶状或不规则形,胞质中有许多有膜包裹的含致密核心的小泡,也称梅克尔颗粒,它多聚集在细胞的基底部及突起中。多数细胞基部与盘状的感觉神经末梢形成突触。目前推测这种细胞可感受触觉等机械性刺激,也有人认为该细胞具有神经内分泌功能,可以合成和分泌胺或肽类物质。