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第02章_皮肤的结构.doc
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    第02章_皮肤的结构

    皮肤(skin)被覆于体表,与人体所处的外界环境直接接触,在口、鼻、尿道口、阴道口、肛门等处与体内各种管腔表面的黏膜互相移行,对维持人体内环境稳定极其重要。皮肤由表皮、真皮和皮下组织构成,其中含血管、淋巴管、神经、肌肉及各种皮肤附属器如毛发、皮脂腺、汗腺和甲等(图2-1),表皮与真皮之间由基底膜带相连接。皮肤为人体最大的器官,总重量约占个体体重的16%,成人皮肤总面积约为1.5m2,新生儿约为0.21m2。不包括皮下组织,皮肤的厚度约为0.5~4mm,存在较大的个体、年龄和部位差异,如眼睑、外阴、乳房的皮肤最薄,厚度约为0.5mm,而掌跖部位皮肤最厚,可达3~4mm;表皮厚度约为0.1mm,真皮厚度可达0.4~2.4mm。

    图2-1皮肤附着于深部组织并受纤维束牵引形成致密的多走向沟纹,称为皮沟(skin grooves),其将皮肤划分为大小不等的细长隆起称为皮嵴(skin ridges),较深的皮沟将皮肤表面划分成菱形或多角形微小区域,称为皮野。皮嵴上的凹点即为汗腺开口。掌跖及指(趾)屈侧的皮沟、皮嵴平行排列并构成特殊的涡纹状图样,称为指(趾)纹,其样式由遗传因素决定,除同卵双生子外,个体之间均存在差异。

    根据皮肤的结构特点,可将其大致分为有毛的薄皮肤(hairy thin skin)和无毛的厚皮肤(hairless thick skin)两种类型,前者被覆身体大部分区域,后者分布于掌跖和指(趾)屈侧面,具有较深厚的摩擦嵴,能耐受较强的机械性摩擦。有些部位皮肤的结构比较特殊,不属于上述两种类型,如口唇、外阴、肛门等皮肤-黏膜交界处。皮肤的颜色因种族、年龄、性别、营养及部位不同而有所差异。

    第一节表皮

    表皮(epidermis)属复层鳞状上皮,主要由角质形成细胞、黑素细胞、朗格汉斯细胞和麦克尔细胞等构成。表皮借基底膜带与真皮相连接。

    (一)角质形成细胞(keratinocyte)由外胚层分化而来,是表皮的主要构成细胞,数量占表皮细胞的80%以上,在分化过程中可产生角蛋白(keratin)。角质形成细胞之间及与下层结构之间存在一些特殊的连接结构如桥粒和半桥粒。根据分化阶段和特点可将分为五层,由深至浅分别为基底层、棘层、颗粒层、透明层和角质层(图2-2)。

    图2-21.基底层(stratum basale)位于表皮底层,由一层立方形或圆柱状细胞构成,细胞长轴与真皮-表皮交界线垂直。胞质呈嗜碱性,胞核卵圆形,核仁明显,核分裂象较常见,胞核上方可见黑素颗粒聚集或呈帽状排列。电镜下可见胞质内有许多走向规则的张力细丝,直径约5nm,常与表皮垂直。基底层细胞底部借半桥粒与基底膜带相附着。

    基底层细胞分裂、逐渐分化成熟为角质层细胞并最终由皮肤表面脱落是一个受到精密调控的过程。正常情况下约30%的基底层细胞处于核分裂期,新生的角质形成细胞有次序地逐渐向上移动,由基底层移行至颗粒层约需14天,再移行至角质层表面并脱落又需14天,共约28天,称为表皮通过时间或更替时间。

    2.棘层(stratum spinosum)位于基底层上方,由4~8层多角形细胞构成,细胞轮廓渐趋扁平。细胞表面有许多细小突起,相邻细胞的突起互相连接,形成桥粒。电镜下可见胞质内有许多张力细丝聚集成束,并附着于桥粒上,棘层上部细胞胞质中散在分布直径为100~300nm的包膜颗粒,称角质小体或Odland小体。

    3.颗粒层(stratum granulosum)位于棘层上方,在角质层薄的部位由1~3层梭形或扁平细胞构成,而在掌跖等部位细胞可厚达10层,细胞长轴与皮面平行。细胞核和细胞器溶解,胞质中可见大量形态不规则的透明角质颗粒(keratohyline granule)沉积于张力细丝束之间。

    4.透明层(stratum lucidum)位于颗粒层与角质层之间,仅见于掌跖等部位的较厚表皮中,由2~3层较扁平的细胞构成。细胞界限不清,易被伊红染色,光镜下胞质呈均质状并有强折光性。

    5.角质层(stratum corneum)位于表皮最上层,由5~20层已经死亡的扁平细胞构成,在掌跖部位可厚达40~50层。细胞正常结构消失,胞质中充满由张力细丝与均质状物质结合而形成的角蛋白。角质层上部细胞间桥粒消失或形成残体,故易于脱落。

    (二)黑素细胞(melanocyte)黑素细胞起源于外胚层的神经嵴,其数量与部位、年龄有关而与肤色、人种、性别等无关。几乎所有组织内均有黑素细胞,但以表皮、毛囊、黏膜、视网膜色素上皮等处为多。HE染色切片中黑素细胞位于基底层,数量约占基底层细胞总数的10%,细胞胞质透明,胞核较小,银染色及多巴染色显示细胞有较多树枝状突起。电镜下可见黑素细胞胞质内含有特征性黑素小体(melanosome),后者为含酪氨酸酶的细胞器,是合成黑素的场所(图2-3)。1个黑素细胞可通过其树枝状突起向周围约10~36个角质形成细胞提供黑素,形成1个表皮黑素单元(epidermal melanin unit)。黑素能遮挡和反射紫外线,保护真皮及深部组织免受辐射损伤。

    图2-3 (三)朗格汉斯细胞(Langerhans cell)是由起源于骨髓的单核-巨噬细胞通过一定循环通路进入表皮中形成的免疫活性细胞。多分布于基底层以上的表皮和毛囊上皮中,数量约占表皮细胞总数的3%~5%,密度因部位、年龄和性别而异,一般面颈部较多而掌跖部较少。

    Langerhans细胞HE染色及多巴染色阴性,氯化金染色及ATP酶染色阳性。光镜下细胞呈多角形,胞质透明,胞核较小并呈分叶状,线粒体、高尔基复合体、内质网丰富,并有溶酶体。电镜下细胞核呈扭曲状,无张力细丝、桥粒和黑素小体,胞质清亮,内有特征性的Birbeck颗粒,后者多位于胞核凹陷附近,长约150~300nm,宽约40nm,其上有约6nm的周期性横纹,有时可见颗粒一端出现球形泡而呈现网球拍样外观;目前认为Birbeck颗粒是由Langerhans细胞吞噬外来抗原时胞膜内陷形成,是一种消化细胞外物质的吞噬体或抗原贮存形式。

    Langerhans细胞有多种表面标记,包括IgG和IgE的FcR、C3b受体、MHC Ⅱ类抗原(HLA-DR、DP、DQ)及CD4、CD45、S-100等抗原。人类Langerhans细胞是正常皮肤内唯一能与CD1a(OKT6)单克隆抗体结合的细胞(图2-4)。

    图2-4(四)麦克尔细胞(Merkel cell)多分布于基底层细胞之间,细胞有短指状突起,胞质中含许多直径为80~100nm的神经内分泌颗粒,胞核呈圆形,常有深凹陷或呈分叶状。电镜下Merkel细胞借桥粒与角质形成细胞相连,常固定于基底膜而不跟随角质形成细胞向上迁移。Merkel细胞在感觉敏锐部位(如指尖和鼻尖)密度较大,这些部位的神经纤维在临近表皮时失去髓鞘,扁盘状的轴突末端与Merkel细胞基底面形成接触,构成Merkel细胞-轴突复合体(Merkel cell-neurite complex),可能具有非神经末稍介导的感觉作用。

    (五)角质形成细胞间及其与真皮间的连接(图2-5)

    1.桥粒(desmosome)是角质形成细胞间连接的主要结构,由相邻细胞的细胞膜发生卵圆形致密增厚而共同构成。电镜下桥粒呈盘状,直径约为0.2~0.5μm,厚约30~60nm,其中央有20~30nm宽的电子透明间隙,内含低密度张力细丝;间隙中央电子密度较高的致密层称中央层(central stratum),其粘合物质是糖蛋白;中央层的中间还可见一条更深染的间线(intermediate line),为高度嗜锇层。构成桥粒的相邻细胞膜内侧各有一增厚的盘状附着板(attachment plaque),长约0.2~0.3μm,厚约30nm,许多直径约为10nm的张力细丝呈袢状附着于附着板上,其游离端向胞质内返折,附着板上固有的张力细丝可从内侧钩住张力细丝袢,这些固有张力细丝还可穿过细胞间隙并与中央层纵向张力细丝相连,称为跨膜细丝。

    桥粒由两类蛋白质构成:一类是跨膜蛋白,位于桥粒芯(desmosomal core),主要由桥粒芯糖蛋白(desmoglein,Dsg)和桥粒芯胶蛋白(desmocollin,Dsc)构成,它们形成桥粒的电子透明细胞间隙和细胞间接触层;另一类为胞质内的桥粒斑(desmosomal plaque)蛋白,是盘状附着板的组成部分,主要成分为桥粒斑蛋白(desmoplakin,DP)和桥粒斑珠蛋白(plakogloubin,PG)。

    桥粒本身即具有很强的抗牵张力,加上相邻细胞间由张力细丝构成的连续结构网,使得细胞间连接更为牢固。在角质形成细胞的分化过程中,桥粒可以分离,也可重新形成,使表皮细胞逐渐到达角质层而有规律的脱落。桥粒结构的破坏可引起角质形成细胞之间相互分离,临床上形成表皮内水疱或大疱。

    图2-52.半桥粒(hemidesmosome)是基底层细胞与下方基底膜带之间的主要连接结构,系由角质形成细胞真皮侧胞膜的不规则突起与基底膜带相互嵌合而成,其结构类似于半个桥粒。电镜下半桥粒内侧部分为高密度附着斑,基底层细胞的角蛋白张力细丝附着于其上,胞膜外侧部分称为亚基底致密斑(subbasal dense plague),两侧致密斑与中央胞膜构成夹心饼样结构。致密斑中含BPAG1、BPAG2、整合素(integrin)等蛋白。

    3.基底膜带(basement membrane zone,BMZ)位于表皮与真皮之间,PAS(过碘酸-雪夫)染色显示为一条约0.5~1.0μm的紫红色均质带,银浸染法可染成黑色。皮肤附属器与真皮之间、血管周围也存在基底膜带。电镜下基底膜带由胞膜层、透明层、致密层和致密下层四层结构组成。

    (1)胞膜层:即基底层细胞真皮侧胞膜,厚约8nm,可见半桥粒穿行其间,半桥粒一方面借助附着斑与胞质内张力细丝相连接,另一方面借助多种跨膜蛋白如BPAG2、亲和素α6β4等与透明层粘附,从而发挥在基底膜带中的"铆钉"样连接作用。

    (2)透明层(lamina lucida):厚约35~40nm,电子密度较低,主要成分是板层素(laminin)及其异构体,它们组成了细胞外基质和锚丝(anchoring filament),锚丝可穿过透明层达致密层,具有连接和固定作用。

    (3)致密层(lamina densa):厚约35~45nm,主要成分是Ⅳ型胶原,也有少量板层素。IV型胶原分子间相互交联形成的连续三维网格具有高度的稳定性,是基底膜带的重要支持结构。

    (4)致密下层:也称网板(reticular lamina),与真皮之间互相移行,无明显界限。致密下层中有锚原纤维(anchoring fibril)穿行,Ⅶ型胶原是其主要成分,后者与锚斑结合,将致密层和下方真皮连接起来,维持表皮与下方结缔组织之间的连接。

    基底膜带的四层结构通过各种机制有机结合在一起,除使真皮与表皮紧密连接外,还具有渗透和屏障等作用。表皮无血管,血液中的营养物质即通过基底膜带进入表皮,而表皮的细胞产物又可通过基底膜带进入真皮。一般情况下,基底膜带限制分子量大于40000的大分子通过,但当其发生损伤时,炎症细胞、肿瘤细胞及其他大分子物质均可通过基底膜带进入表皮。基底膜带结构的异常可导致真皮与表皮分离,形成表皮下水疱或大疱。

    第二节真皮

    真皮(dermis)由中胚层分化而来。全身各部位厚薄不一,一般约1~3mm,眼睑最薄,为0.3mm。真皮内有各种皮肤附属器及血管、淋巴管、神经和肌肉。

    真皮由浅至深可分为乳头层(papillary layer)和网状层(reticular layer),但两层之间并无明确界限。乳头层为凸向表皮底部的乳头状隆起,与表皮突呈犬牙交错样相接,内含丰富的毛细血管和毛细淋巴管,还有游离神经末梢和囊状神经小体;网状层较厚,位于乳头层下方,有较大的血管、淋巴管、神经穿行。

    真皮属于不规则的致密结缔组织,由纤维、基质和细胞成分组成,其中以纤维成分为主,纤维之间有少量基质和细胞成分。

    (一)胶原纤维(collagen fibers)含量最丰富,HE染色呈浅红色。真皮乳头层、表皮附属器和血管附近的胶原纤维较纤细,且无一定走向;真皮中下部的胶原纤维聚成走向几乎与皮面平行的粗大纤维束,相互交织成网,在不同水平面上各自延伸;真皮下部的胶原束最粗。胶原纤维由直径为70~140nm的胶原原纤维(collagen fibril)聚合而成,主要成分为Ⅰ型胶原,少数为Ⅲ型胶原。胶原纤维韧性大,抗拉力强,但缺乏弹性。

    (二)网状纤维(reticular fibers)并非独立的纤维成分,仅是幼稚的、纤细的未成熟胶原纤维。主要分布在乳头层及皮肤附属器、血管和神经周围。HE染色难以显示,银染呈黑色,故又称嗜银纤维。网状纤维由直径40~65nm的网状原纤维(reticular fibril)聚合而成,主要成分为Ⅲ型胶原。

    (三)弹力纤维(elastic fibers)HE染色不易辨认,醛品红染色呈紫色。电镜下弹力纤维较胶原纤维细,直径1~3nm,呈波浪状,相互交织成网,缠绕在胶原纤维束之间。弹力纤维由弹力蛋白(elasticin)和微原纤维(microfibril)构成。弹力纤维具有较强的弹性。

    (四)基质(matrix)基质为填充于纤维、纤维束间隙和细胞间的无定形物质,主要成分为蛋白多糖(proteoglycan)。蛋白多糖以曲折盘绕的透明质酸长链为骨架,通过连接蛋白结合许多蛋白质分子形成支链,后者又连有许多硫酸软骨素等多糖侧链,使基质形成许多微孔隙的分子筛立体构型。小于这些孔隙的物质如水、电解质、营养物质和代谢产物可自由通过,进行物质交换;大于孔隙者(如细菌等)则不能通过,被限制于局部,有利于吞噬细胞吞噬。

    (五)细胞主要有成纤维细胞、肥大细胞、巨噬细胞、真皮树枝状细胞、Langerhans细胞和噬色素细胞等,还有少量淋巴细胞和白细胞,其中成纤维细胞和肥大细胞是真皮结缔组织中主要的常驻细胞。

    第三节皮下组织......(后略) ......