Структура и функции кожи. Кожа человека: её строение и функции Что находится в дерме

Дерма – это основная часть кожи, придающая ей прочность, эластичность и способность выдерживать значительное давление и растяжение. Дерма состоит из соединительной ткани. В ней выделяются два основных слоя: сосочковый (stratum papillare), расположенный непосредственно под эпидермисом и сетчатый (stratum reticulare), который плавно переходит в жировую клетчатку. Дерма образована волокнами коллагена, эластическими и преколлагеновыми волокнами, располагающимися в бесструктурном межуточном веществе. Межуточное вещество состоит преимущественно из гликозаминогликанов (гиалуроновой и хондроитинсерной кислот).

В сосочковом слое, соответственно, находится множество кожных сосочков – вдающихся в эпителиальную ткань выступов. Этот слой состоит из тонких пучков соединительной ткани, коллагеновых и эластических волокон. Данные волокна образуют базальную мембрану, отделяющую эпидермис от дермы. Коллагеновые волокна сосочкового слоя дермы переплетаются с пучками подлежащих слоев, образуя здесь густую сеть. Сетчатый слой в первую очередь отвечает за прочность кожи. Коллагеновые волокна здесь переплетены крест-накрест, что обуславливает также возможность растяжения кожи. По своей толщине он значительно варьирует в разных местах кожного покрова.

В этом слое находится множество различных клеточных элементов: гистиоцитов, фиброцитов, тучных клеток, меланоцитов и меланофагов (пигментных клеток).Соединительнотканную сеть дермы пронизывает большое число мышечных волокон, преимущественно располагающихся около волосяных фолликулов. При резком похолодании, при выраженном эмоциональном напряжении (например, при испуге) эти мышцы сокращаются, обеспечивая тем самым эффект «гусиной кожи». Соответственно, каждый такой мышечный пучок носит особое название - мышца, поднимающая волос. Кроме них в коже есть и другие мышцы, не связанные с волосяными фолликулами. Они находятся в коже щек и лица, тыла стоп и кистей. Очень хорошо развиты мышцы кожи в подмышечной области, области промежности и сосков. В коже лица они отвечают за мимику.

Анатомия и гистология дермы:

Дерма образована коллагеновыми волокнами и рыхлой соединительной тканью. Основу ее (соединительной ткани) составляют фибробласты – клетки, продуцирующие как волокна кожи, так и основу ее – межклеточное вещество. Кроме того, фибробласты поддерживают структурную целостность кожи и выполняют регулирующую функцию по отношению к другим клеткам. Кроме фибробластов, в коже также имеются и другие клетки: фиброкласты и миофибробласты. Фиброкласты не синтезируют, а разрушают межклеточное вещество дермы, именно они способствуют быстрому рассасыванию рубцов. Миофибробласты – клетки соединительной ткани, имеющие общие свойства миоцитов (клеток мышечной ткани) и фибробластов. В составе миофибробластов имеется сократительный аппарат, схожий с тем, который находится в гладких мышцах.

Физиологическая роль фибробластов – уменьшение размеров раны за счет рефлекторного стягивания ее краев (благодаря сократительному аппарату). Кроме того, миофибробласты активно продуцируют коллаген, способствуя, таким образом, репарации кожи и быстрому заживлению ран. Помимо образующих основу кожи клеток, в ней находятся также клетки, отвечающие за иммунную защиту – макрофаги. Конечно, наибольшее количество макрофагов насчитывается в слизистых, но и кожа не обделена ими.

Макрофаги - это клетки, осуществляющие иммунный надзор в соединительной ткани: они распознают и уничтожают инородных, внедрившихся в их «область патрулирования» микроорганизмов, а также погибшие клетки и клетки опухолей. Вторая их функция – распознавание и представление клеткам иммунной системы антигенов микроорганизмов и атипичных клеток. Таким образом, макрофаги помогают лимфоцитам впоследствии узнать чужеродную клетку, после чего они могут уничтожить ее. Активные макрофаги называются также гистиоцитами. Они чрезвычайно подвижны, имеют круглую форму с многочисленными выростами по периферии. В цитоплазме гистиоцитов находится большое количество вакуолей, заполненных жидкостью с большой концентрацией ферментов.

Тучные клетки постоянно вырабатывают т.н. медиаторы воспаления (гистамин, интерлейкины, и другие). Следовательно, тучные клетки принимают участие в регуляции тонуса сосудов и степени проницаемости их стенки по принципу – чем больше гистамина, тем выше проницаемость. Однако они же могут спровоцировать развитие мощной аллергической реакции, если из-за разрушения мембраны наружу выделится чересчур много медиаторов воспаления и гистамина. Кроме всех вышеперечисленных клеток в коже могут находиться пигментные клетки, лейкоциты и плазмоциты.

Наша кожа – это не только поверхностный защитный слой тела. Строение кожи уникально. Она является сложным, выполняющим множество функций органом. Один квадратный сантиметр кожи содержит около 3 миллионов клеток, примерно 100 потовых желез, 13 сальных желез, 9 волосков, сосуды общей протяженностью около 9 метров, почти 3000 сенсорных клеток, улавливающих различные внешние сигналы. Насколько крупным является этот орган, можно понять из того факта, что на него приходится около 16% массы всего тела человека. На состояние кожи напрямую влияет состояние всего организма. От здоровья кожи в немалой степени зависит здоровье всех внутренних органов.

У любого человека независимо от его возраста или расовой принадлежности одинаковое строение кожи и одинаковый комплекс функций, которые она осуществляет. Возрастные, половые или расовые признаки, многие другие факторы оказывают влияние только на то, как кожа выглядит внешне.

Кожа всех людей имеет такие слои:

эпидермис – внешний;
дерма – внутренний, являющийся собственно кожей;
гиподерма – нижний, жировая клетчатка.

Можно сказать, что эпидермис и дерма – это собственно кожа, а гиподерма снабжает эти 2 слоя всем необходимым для нормального функционирования. Рост кожи человека не останавливается никогда. Каждую секунду организм производит 25 миллионов новых клеток. Постоянное обновление кожи происходит посредством зарождения новых клеток в нижних слоях и отшелушивания омертвевших с наружной поверхности. Вместе с этими омертвевшими происходит избавление от пыли, микробов, от того, что потовые железы вывели наружу: мочевины, ацетона, солей, других ненужных или вредящих организму веществ. Процесс обновления кожи происходит со скоростью, которую сложно себе представить: за минуту отмирает около 40 тыс. клеток.

Надкожица – эпидермис

Самый верхний слой кожи, эпидермис – роговой, состоящий из многих слоев эпителия. В нижнем слое эпидермиса – базальном – находятся живые клетки. Деление живых клеток дает жизнь молодым, а “отработавшие” свой ресурс, старея, передвигаются вверх. Они достигают поверхности и отшелушиваются в виде роговых чешуек. Период обновления клеток эпидермиса – 26-28 суток. За одни сутки организм расстается приблизительно с 10 миллиардами клеток. За всю жизнь масса сброшенных омертвевших клеток составляет около 18 кг. Это количество набирается примерно за 1000 обновлений, происходящих в течение всей жизни.

Самые толстые участки эпидермиса – на ладонях и подошвах. На волосистой части его толщина минимальна, причем без блестящего слоя.

Строение эпидермиса на толстых участках включает в себя 5 слоев:

базальный;
шиповатый;
зернистый;
блестящий;
роговой.

Эпидермис не имеет кровеносных сосудов, необходимую подпитку он получает с тканевой жидкостью, проникающей из слоя дермы.

В клеточном составе эпидермиса различают:

кератиноциты;
корнеоциты;
керамиды;
меланоциты;
клетки Лангерганса.

Кератиноциты можно назвать основным “строительным материалом”. Они синтезируют кератин. Выработав свой ресурс, преобразуются в корнеоциты, перемещаются вверх и обслуживают барьерную функцию эпидермиса. Если представить корнеоциты как кирпичики в кладке, то роль связующего их раствора выполняют керамиды. Меланоциты расположены в базальном слое. Эти клетки вырабатывают меланин, отвечающий за цвет кожи. Он придает ей способность противостоять радиации, полностью задерживать инфракрасное излучение и частично ультрафиолетовое. Признаком пониженного содержания меланина является появление веснушек. Клетки Лангерганса противостоят проникновению инородных тел и микробов.

Базальный слой наиболее близок к дерме. Преобладающие клетки – кератиноциты. Между ними расположены меланоциты. Базальный слой осуществляет функцию крепления эпидермиса к коже.

Шиповатый выше базального. Свое наименование получил потому, что в местах соединения его клетки имеют небольшие шипы. Клетки здесь крупные, неправильной формы, все более плоские по мере приближения к зернистому слою.

Зернистый имеет отличительную особенность – наличие в цитоплазме зерен из вещества, схожего со структурой ДНК.

Https://youtu.be/0ysSqmwsTZc

Блестящий – тонкий слой над зернистым. Особенно явно проявляется на коже ладоней и подошв. Присутствует только на участках наибольшей толщины эпидермиса. Является переходным между живыми клетками и наслоениями омертвевших.

Роговой прямо контактирует с внешней средой. Он состоит из компактно смыкающихся безъядерных клеток. Наибольшей толщины достигает на ладонях и подошвах, меньшей – на животе, сгибаемых участках конечностей, на веках и гениталиях.

Внутренний слой

Дерма – средний слой кожи. Наиболее толстой формируется в области спины, плеч, бедер. Толщина дермы составляет около 90% всей толщины кожи.

Средний слой отличается присутствием волосяных мешочков и множеством кровеносных и лимфатических сосудов, которые доставляют коже необходимые для ее нормального функционирования питательные вещества. Сосуды обеспечивают и функцию терморегуляции. Слои дермы пронизаны сложной ветвящейся системой нервов и сетью, состоящей из множества различных рецепторов, обеспечивающих чувствительность кожи.

В дерме присутствуют потовые и сальные железы. Кожное сало делает кожу водонепроницаемой и бактерицидной, поскольку множество микроорганизмов гибнет в кислой среде, созданной взаимодействием сала и пота. Потовые железы осуществляют терморегуляторную функцию.

В соединительных тканях дермы 3 типа волокон: коллагеновые, гладкомышечные и эластические. Коллагеновые служат для обеспечения упругости кожи, эластичные обеспечивают бесконечное множество бездефектных растягиваний и сокращений, гладкомышечные снабжают кожу питанием.

В строение дермы входят сосочковый и сетчатый слои, не имеющие между собой явного размежевания.

Сосочковый находится под эпидермисом. Содержит около 70% воды. Этот слой – рыхлая волокнистая соединительная ткань, которая обеспечивает питанием эпидермис. Слой характерен наличием множества сосочков, углубленных в эпидермис. По этой особенности он получил свое наименование. Частота расположения сосочков неодинакова на различных участках. Больше всего их в коже ладоней и подошв. Именно сосочковый слой дермы определяет исключительно индивидуальный для каждого человека рисунок линий на кожной поверхности.

Сетчатый слой обеспечивает прочность кожи. Содержание воды в нем – около 60%. Состоит из плотной соединительной ткани, коллагеновых и эластических волокон.

Шрамы на теле остаются, когда значительно поврежден средний слой.

Восстановленные клетки не обретают первоначальный цвет, присущий остальным участкам.

Подкожная жировая клетчатка

Гиподерму иначе именуют подкожной жировой клетчаткой. Эпидермис и дерма значительно отличаются от гиподермы и по структуре, и по функциям. В структуре гиподермы основное место принадлежит жировым клеткам, между ними располагаются волокна соединительной ткани, нервные окончания, лимфатические и кровеносные сосуды. Гиподерма выполняет роль смягчающей и термоизолирующей прослойки. То, что подразумевается под жировыми отложениями, происходит именно в гиподерме. Уровень образования подкожного жирового слоя зависит от обмена веществ.

У женщин жировая прослойка более развита. Особенно заметно наслоение гиподермы в районе груди, на ягодицах и бедрах. Такая дополнительная теплозащита дает возможность женщинам легче переносить жару и стужу, дольше находиться в воде.

Гиподерма выступает еще и как хранилище жирорастворимых витаминов.

Основные функции

Кожу можно условно сравнить со своеобразным кондиционером с терморегулятором. Именно она обеспечивает поддержание нормальной температуры тела в 36,6°С при любой погоде – и под палящими лучами солнца в жаркий летний день, и на пронизывающем ветру в сильный мороз.

Через кожу за сутки выводится 800 г водяных паров – вдвое больше, чем выводится легкими. Так осуществляется дыхательная функция кожи, в процессе которой происходит 2% всего газообмена организма.

Кожа, осуществляя защитную функцию, препятствует попаданию в организм вредных микроорганизмов и токсинов.

Кожа отражает состояние здоровья человека. Для ее собственного здоровья желателен здоровый образ жизни: правильное питание, отказ от вредных привычек, занятия если не спортом, то хотя бы регулярными гимнастическими упражнениями, важно пить много воды.

Для здоровья ей нужны витамины. А учитывая то, что кожа начинает стареть уже с 20-летнего возраста человека, нельзя забывать о необходимости потребления достаточного количества антиоксидантов, затормаживающих старение.

Клетки Лангерганса (внутриэпидермальные макрофаги, антигенпредставляющие клетки) - это отростчатые клетки, расположенные в ростковом слое эпидермиса. Они имеют костномозговое происхождение, способны мигрировать из эпидермиса в дерму и регионарные лимфатические узлы, участвуя, таким образом, в формировании иммунных реакций. Признается также их влияние на численность эпителиоцитов в составе эпителиального гистиона. С возрастом количество клеток Лангерганса в эпидермисе уменьшается вплоть до полного их исчезновения.

Клетки Меркеля (осязательные) - округлой или овальной формы, располагаются в базальном слое эпидермиса, участвуют в осуществлении кожной чувствительности. Имеют неироглиальную природу и проникают в эпидермис вместе с врастающими чувствительными нервными волокнами. Встречаются в глубоких слоях эпидермиса человека (в основном в коже пальцев, кончика носа, эрогенных зонах). По размерам превосходят эпителиоциты и пальцевидными выростами посредством десмосом контактируют с ними.

Цитоплазма клеток светлая, с умеренным количеством органелл, в базальной части содержит осмиофильные гранулы. К клетке подходят чувствительные нервные окончания, и формируется комплекс клетки Меркеля с нервной терминалью. Помимо рецепторной функции, клетки Меркеля синтезируют нейропептиды (эндорфины, мет-энкефалин, вазоактивный кишечный полипептид и другие группы интерлейкинов), стимулирующие иммунные процессы в организме. Поэтому данные клетки относят к диффузной нейроэндокринной системе организма.

Покровные свойства кожи формируются эпидермальным диффероном за счет присущих ему механизмов физиологической регенерации. Другие клеточные диффероны с их иммунными, иммуномодулирующими, рецепторными, защитными свойствами, необходимы для функционирования эпителиоцитов и кожи в целом.

Дерма (собственно кожа). Строение дермы.

Эта часть кожи имеет толщину 1 -2 мм (на подошвах и ладонях - 3 мм) и состоит из двух соединительнотканных слоев - сосочкового и сетчатого. Под дермой располагается подкожная жировая клетчатка - гиподерма.

Сосочковый слой образован рыхлой волокнистой соединительной тканью, вдающейся в эпидермис в виде сосочков. От эпидермиса соединительная ткань сосочкового слоя отграничена базальной мембраной. В сосочковом слое содержатся клетки ведущего фибробластического ряда и другие клеточные диффероны (макрофаги, тканевые базофилы, пигментные клетки - меланофоры), присущие рыхлой волокнистой соединительной ткани.

В межклеточном веществе рыхлой соединительной ткани сосочкового слоя беспорядочно располагаются тонкие коллагеновые, ретикулярные и эластические волокна. В сосочковом слое много кровеносных сосудов, обеспечивающих трофику эпидермиса. Есть тут и пучки гладких мышечных клеток, сокращение которых обусловливает явления так называемой "гусиной кожи". При образовании "гусиной кожи" уменьшается приток крови к коже и понижается отдача тепла. Сосочковый слой дермы определяет рисунок гребешков и бороздок на поверхности кожи.

Сетчатый слой дермы образован плотной волокнистой неоформленной соединительной тканью. Многочисленные пучки коллагеновых волокон формируют переплетения наподобие сети, строение которой зависит от функциональной нагрузки на кожу. Сетчатый слой сильно развит в участках кожи, испытывающих постоянное давление, и менее развит в тех участках, где кожа подвергается значительному растяжению.

Сетчатый слой обусловливает прочность всей кожи. Клеточный состав сетчатого слоя менее разнообразен, чем сосочкового слоя. Здесь в основном встречаются клетки фибробластического дифферона (фибробласты, фиброциты). В сетчатом слое находятся концевые (секреторные) отделы потовых и сальных желез, а также корни волос. Пучки коллагеновых волокон из сетчатого слоя продолжаются в подкожную жировую клетчатку.

Толщина последней варьирует в различных участках тела и у разных людей, достигая иногда 3-10 см и более. Функции подкожной жировой клетчатки - депо жировой ткани, амортизация кожи при механических повреждениях, участие в терморегуляции.

Кровоснабжение кожи обеспечивается развитием нескольких сосудистых сплетений, залегающих на разных уровнях. Различают глубокую (на границе подкожной жировой клетчатки и сетчатого слоя) и поверхностную (подсосочковую) артериальные сети. От подсосочковой сети отходят капилляры, снабжающие кровью сосочковый слой дермы. Капиллярные сети окружают корни волос, потовые и сальные железы. Из капилляров кровь поступает в венозные поверхностные и глубокие подсосочковые сплетения и далее - в глубокое дермальное венозное сплетение. Лимфатические сосуды образуют также два сплетения.

Иннервация кожи осуществляется разветвлениями цереброспинальных и вегетативных нервов, образующих субэпидермальное и дермальное нервные сплетения. В коже находится огромное число чувствительных нервных окончаний. Свободные нервные окончания являются терморецепторами и ноцицепторами (болевыми рецепторами). В дерме располагается большая группа инкапсулированных нервных окончаний (пластинчатые тельца, концевые колбы, осязательные тельца и др.), выполняющие функцию механорецепции.

Собственно кожа (corium), или дерма, состоит из соединительной ткани. Наиболее выражена на спине, плечах, бедрах.

Дерма делится на два слоя - сосочковый и сетчатый, которые не имеют между собой четкой границы.

Сосочковый слой

Сосочковый слой дермы (stratum papillare) располагается непосредственно под эпидермисом, состоит из рыхлой волокнистой соединительной ткани , выполняющей трофическую функцию для эпидермиса, не имеющего кровеносных сосудов. Свое название этот слой получил от многочисленных сосочков, вдающихся в эпидермис. Их величина и количество в коже различных частей тела неодинаковы. Наибольшее количество сосочков высотой до 0,2 мм находится в коже ладоней и подошв. В коже лица сосочки развиты слабо, а с возрастом могут совсем исчезнуть. Сосочковый слой дермы определяет рисунок на поверхности кожи, имеющий строго индивидуальный характер. Этот факт применяется в криминалистике – при распознавании отпечатков пальцев (дерматоглифика).

Соединительная ткань сосочкового слоя дермы состоит из тонких коллагеновых, эластических и ретикулярных волокон , а также из клеток, среди которых наиболее часто встречаются фибробласты, макрофаги и тучные клетки . Здесь также встречаются гладкие мышечные клетки , местами собранные в небольшие пучки и связанные с корнем волоса. Это мышца, поднимающая волосы. Однако имеются мышечные пучки, не связанные с ними. Больше всего их в коже головы, щек, лба и тыльной поверхности конечностей. Сокращение мышечных клеток обусловливает появление так называемой гусиной кожи. При этом сжимаются мелкие кровеносные сосуды и уменьшается приток крови к коже, вследствие чего понижается теплоотдача организма.

Сетчатый слой

Сетчатый слой дермы (stratum reticulare) обеспечивает прочность кожи. Он образован плотной неоформленной соединительной тканью с мощными пучками коллагеновых волокон и сетью эластических волокон. Пучки коллагеновых волокон проходят в основном в двух направлениях: одни из них лежат параллельно поверхности кожи, другие - косо. Вместе они образуют сеть, строение которой определяется функциональной нагрузкой на кожу. В участках кожи, испытывающих сильное давление (кожа стопы, подушечек пальцев, локтей и др.), хорошо развита широкопетлистая, грубая сеть коллагеновых волокон. Наоборот, в тех участках, где кожа подвергается значительному растяжению (область суставов, тыльная сторона стопы, лицо и т.д.), в сетчатом слое обнаруживается более нежная коллагеновая сеть. Эластические волокна в основном повторяют ход коллагеновых пучков. Их значительно больше в участках кожи, часто испытывающих растяжение (в коже лица, суставов и т.д.). Клеточные элементы сетчатого слоя представлены главным образом фибробластами .

В дерме вокруг сосудов микроциркуляторного русла - лимфатических капилляров и посткапиллярных венул присутствуют периваскулярные лимфатические узелки, схожие с узелками селезенки.

Периваскулярные лимфатические узелки имеют центральную и мантийную зоны, в которых происходят пролиферация и дифференцировка лимфоцитов . Полагают, что благодаря этим узелкам в коже может быстро развиваться иммунная защитная реакция при поступлении в нее антигенов.

Постоянное присутствие в эпидермисе и дерме иммунокомпетентных клеток, а также лимфоидных узелков свидетельствует о том, что кожа является не только местом реализации иммунологических процессов, но и активно участвует в них, выполняя роль одного из органов иммуногенеза .

В большинстве участков кожи человека в ее сетчатом слое располагаются кожные железы - потовые и сальные, а также корни волос.

В дерме некоторых участков кожи имеется пигмент, который располагается в цитоплазме дермальных меланоцитов - клеток отростчатой формы. В отличие от меланоцитов эпидермиса они не дают положительной ДОФА-реакции, т.е. они содержат, но не синтезируют пигмент. Каким путем попадает пигмент в эти клетки, точно неизвестно, но предполагают, что он поступает из эпидермиса.

Дермальные меланоциты встречаются лишь в определенных местах кожи - в области анального отверстия и в околососковых кружках.

Пучки коллагеновых волокон из сетчатого слоя дермы продолжаются в слое подкожной клетчатки.

С возрастом в коже меняется соотношение коллагеновых и эластических волокон – образование эластических волокон существенно снижается, что приводит к снижению эластичности кожи.

Дерма - это средний и основной слой кожи.

В ней располагаются:

клетки фибробласты;
волосяные фолликулы;
потовые железы;
сальные железы;
кровеносные сосуды;
нервные окончания;
эластиновые и коллагеновые волокна;
гиалуроновая кислота и другие
гликозаминогликаны.

ФУНКЦИИ И СТРОЕНИЕ ДЕРМЫ КОЖИ

Дерма обеспечивает необходимую толщину коже, прочность, тургор и эластичность.

Дерма состоит из двух слоев - сосочкового и сетчатого.

Поверхностная сосочковая дерма представляет собой относительно тонкую зону, располагающуюся под эпидермисом. Основной ее функцией является питание эпидермиса. Она состоит из тонких, нежных коллагеновых и эластиновых волокон и большого количества сосудов.

Свое название этот слой получил от многочисленных сосочков, вдающихся в эпидермис. Их величина и количество в коже различных частей тела неодинаковы. Наибольшее количество сосочков высотой до 0,2 мм находится в коже ладоней и подошв. В коже лица сосочки развиты слабо, а с возрастом могут совсем исчезнуть.

Здесь также встречаются гладкие мышечные клетки, местами собранные в небольшие пучки и связанные с корнем волоса. Это мышца, поднимающая волосы. Сокращение мышечных клеток обусловливает появление так называемой гусиной кожи. При этом спазмируются мелкие кровеносные сосуды и уменьшается приток крови к коже, вследствие чего понижается теплоотдача организма.

КОЛЛАГЕН И ЭЛАСТИН В ДЕРМЕ КОЖИ

Коллаген составляет 70 - 80% сетчатой дермы и представляет собой одновременно строительный материал и клей («kollo» по-гречески - клей, коллаген - рождающий клей), который формирует и «склеивает» все клетки организма. Коллаген составляет 25 - 33% общего количества белка организма, а, следовательно, около 6% массы тела.

Структурной единицей коллагена является тропоколлаген, состоящий из трех спирально закрученных белковых цепочек. Каждая цепочка (молекула коллагена) имеет двухслойное строение: сердцевина фибриллы имеет большую плотность по отношению к периферической. Такие единицы соединяются между собой в параллельном направлении, укладываясь по типу «голова к хвосту». При этом структурные единицы коллагена сдвинуты относительно друг друга ступенчатым образом и упорядоченно связаны между собой поперечными сшивками на одном и том же расстоянии ¼ длины (64 нм). Таким образом, формируются волокна и пучки волокон коллагена, которые скручены по спирали (как бечевка), что придает им структурную устойчивость и повышенную сопротивляемость к растяжению. Далее коллагеновые волокна переплетаются в различных направлениях, под разными углами, образуя структуру плотной трехмерной сетки.

Интересно

Чикаго называют «городом ветров» - средняя скорость ветра здесь составляет 16 миль в час и при этом именно здесь самое большое количество небоскребов. Среди них гордо возвышается небоскреб Сирс - самый высокий в США (110 этажей - 1450 метров высотой), и который с 1973 года на протяжении 22 лет оставался самым высоким строением в мире. Это выдающееся здание стало одним из символов эпохи США конца ХХ века.

Идея создания этого сооружения архитектору Брюсу Грему пришла неожиданно. Находясь в баре, Брюс Грем обсуждая этот вопрос с коллегой, достал пачку сигарет и вытолкнул их. И сразу понял, как будет выглядеть здание компании Сирс. Прототипом формы стала пачка сигарет с вытянутыми на разную длину сигаретами.

Чтобы обеспечить устойчивость небоскреба, архитектор Брюс Грем использовал конструкцию из стальных связанных труб, образующих жесткий каркас здания. Нижняя часть «Сирс Тауэра» - до 50-го этажа - состоит из девяти труб, объединенных в единую структуру и образующих в основании здания квадрат, раскинувшийся на территории двух городских кварталов. Выше 50-го этажа каркас начинает сужаться. Семь труб идут до 66-го этажа, еще пять - до 90-го, а две трубы формируют оставшиеся 20 этажей.

Великий архитектор, конечно же, не имел представления об особенностях строения коллагена в тканях человека. По сути, он повторил природную архитектуру строения основного волокна соединительной ткани, составляющей каркас всего нашего организма.

ПОДРОБНЕЕ О СТРОЕНИЕ ДЕРМЫ

Пучки коллагеновых волокон в основном проходят в двух направлениях: одни из них лежат перпендикулярно поверхности кожи, другие — косо. Вместе они образуют сеть, строение которой определяется функциональной нагрузкой на кожу. В участках кожи, испытывающих сильное давление (кожа стопы, подушечек пальцев, локтей и др.), хорошо развита широко-ячеистая, грубая сеть коллагеновых волокон. А в тех участках, где кожа подвергается значительному растяжению (область суставов, тыльная сторона стопы, лицо и т.д.), в сетчатом слое обнаруживается более нежная коллагеновая сеть. А в заживающей ране они расположены весьма хаотично.

Эластин является гликопротеином, состоит на 60% из белка и на 40% из углеводной. Он составляет 1 - 3% сетчатой дермы. Эластические волокна в основном повторяют ход коллагеновых волокон. Их значительно больше в участках кожи, часто испытывающих растяжение (в коже лица, суставов и т.д.). В элластиновых волокнах сшивки между волокнами ориентированы в случайном направлении, что позволяет всей сети волокон эластина сжиматься в разных направлениях, а так же растягиваться в несколько раз по сравнению с исходной длиной, сохраняя при этом высокую прочность на разрыв, и возвращаться в первоначальное состояние после снятия нагрузки. Структурные единицы элластинового волокна образуют каркас в виде мелкопетлистой сети, который заполняется аморфным эластином. Эластические волокна в дерме соединяются и переплетаются между собой, образуя широкопетлистые сети или окончатые мембраны.

Иначе говоря, волокна коллагена и элластина формируют опорный каркас кожи и вместе с межклеточным веществом придают ей упругость, элластичность и прочность. Каркас напоминает трехмерную сеть, к которой прикрепляются все структурные компоненты дермы и клетки. К коллагеновым и элластиновому каркасу прикрепляются гликозаминогликаны (они же мукополисахариды), которые представляют собой длинные углеводные молекулы. Самым известным представителем гликозаминогликанов является гиалуроновая кислота. Помимо нее в коже содержатся еще хондроитинсульфаты, дерматансульфаты и кератансульфаты.

ГИАЛУРОНОВАЯ КИСЛОТА В ДЕРМЕ КОЖИ

Гликозаминогликаны (гиалуроновая кислота) связывают большие количества воды и ионов (Na + , K+, Са 2+), в результате чего межклеточное вещество приобретает желеобразный характер и формируется тургор (наполненность) тканей. Так же они создают своеобразную питательную и защитную оболочку вокруг эластиновых и коллагеновых волокон, как бы обволакивая их. Гликозаминогликаны вместе с протеогликанами играют роль молекулярной губки или сита в межклеточном матриксе, тем самым препятствуя распространению патогенных микроорганизмов.

От состояния межклеточного вещества дермы зависит увлажненность, наполненность, тургор кожи. Если защитная гиалуроновая оболочка исчезает, то коллагеновые волокна получают недостаточно питательных веществ, они разрыхляются и истончаются. Между рыхлыми коллагеновыми волокнами возникает пустота. В результате кожа становится дряблой и тонкой.

Самая главная клетка дермы - фибробласт, которая является своеобразной «фабрикой», производящей основные структурные компоненты дермы: эластин, коллаген, гиалуроновую кислоту и другие гликозаминогликаны, а также факторы роста и прочие биологически активные вещества.

Направление волокон в дерме соответствует длинной оси фибробластов, которые регулируют сборку и трехмерное расположение волокон и их пучков в межклеточном веществе. Подробнее...

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О ДЕРМЕ КОЖЕ И КОЛЛАГЕНЕ

Синтез коллагена стимулируют ионы меди, железа, хрома, кремния, витамина С.
Аскорбиновая кислота стимулирует синтез коллагена и протеогликанов, а также размножение фибробластов.
Коллагеновое волокно имеет толщину от 1 до 10 мкм. Для сравнения, диаметр эритроцита составляет 7 мкм, а толщина человеческого волоса — в среднем 40 мкм.
Коллагеновое волокно толщиной в 1 мм способно выдержать нагрузку до 10 кг.
Как и любые другие белки, коллаген и эластин функционируют в организме определённое время. Их относят к медленно обменивающимся белкам, так как время их полураспада составляет недели или месяцы. Разрушение коллагеновых волокон осуществляется активными формами кислорода и с помощью специальных ферментов - коллагеназ, которые вырабатывают фибробласты. Эластин же разрушается ферментом эластазой, который вырабатывают лейкоциты. Нарушение процесса обновления коллагена ведёт к фиброзу (уплотнению) органов и тканей (в основном печени и лёгких). А усиление распада коллагена происходит при аутоиммунных заболеваниях (ревматоидном артрите и системной красной волчанке) в результате избыточного синтеза коллагеназы при иммунном ответе.
Гиалуроновая кислота и другие гликозаминогликаны характеризуются очень быстрым обменом, и их период полураспада составляет от 3 до 10 дней.
Одна молекула гиалуроновой кислоты может одновременно связывать и удерживать до миллиона молекул воды!
Получаемый из коллагена желатин (он легко образует студни) используют в пищевой промышленности, при изготовлении фотографических материалов, как среду для культивирования микроорганизмов в микробиологии.
Молекулы воды, связанные с гиалуроновой кислотой (и другими гликозаминогликанами) обладают высокой плотностью, они не замерзают даже при температуре 0°C, этим объясняется способность кожи удерживать влагу и не замерзать сразу при температуре ниже 0°С.
С возрастом фибробласты становятся менее активными, перестают делиться, превращаясь в неактивные фиброциты. В результате снижения их активности в дерме снижается количество ее структурных компонентов - коллагена, эластина и гиалуроновой кислоты, и начинают проявляться признаки возрастных изменений.
По мере старения организма поперечных сшивок в коллагеновых волокнах становится все больше, что затрудняет доступность коллагена для действия коллагеназы, замедляет обмен коллагена и приводит к увеличению плотности и снижению эластичности кожи.
Один из механизмов старения коллагеновых волокон связан с их взаимодействием с глюкозой, в результате чего происходит гликация белка. Сахар привязывается к коллагеновым волокнам, и возникает дополнительная сшивка. Волокна теряют гидрофильность (увлажненность) и становятся менее прочными, например, у пациентов с сахарным диабетом.
Синтез коллагена кожи ускоряют половые гормоны. У женщин он зависит от содержания эстрогенов, что подтверждает тот факт, что в менопаузе резко снижается содержание коллагена в дерме.
Глюкокортикоиды (гормоны надпочечников) тормозят синтез коллагена, что проявляется уменьшением толщины дермы, а также атрофией кожи в местах введения этих гормонов.
Когда человек засыпает, организм переходит в стадию активной жизнедеятельности - ночью он восстанавливает свои силы. В течение первых 9 часов сна происходит синтез коллагена. Оказывается, что с возрастом, уже после 25 лет, производство собственного белка коллагена в нужном объеме сокращается. Установлено, что после 40 лет оно уменьшается на 1 % в год! Это означает, что к 55 годам организм теряет способность вырабатывать коллаген на 15 %.
В молодом организме преобладает процесс синтеза коллагена над распадом этого вещества. Однако с возрастом, равновесие между разрушением коллагена и его синтезом постепенно нарушается. Со временем обновление коллагеновых и эластиновых волокон начинает замедляться. В результате происходит видимые изменения кожи, ухудшается состояние волос, ногтей, мышц, появляются боли в суставах, изменяется осанка. Снижается эластичность кровеносных сосудов, что является причиной лишнего веса, формирования целлюлита. Человек испытывает упадок сил, страдает от быстрой утомляемости и постоянного недомогания.
У женщин до 30-35 лет уровень гиалуроновой кислоты в коже относительно стабилен, а затем начинает снижаться. К 40 годам ее содержание в коже снижается в 2 раза по сравнению с максимальным уровнем, свойственным 20-25-летним. Кожа теряет естественный запас влаги, нарушается ее плотность и тонус. К 60-ти годам кожа содержит в 10 раз меньше гиалуроновой кислоты. Кожа сильно обезвоживается, становится сухой, дряблой, на ней появляются морщины, складки, увеличивается ломкость кровеносных сосудов. При дефиците гиалуроновой кислоты появляются новые и углубляются старые морщины, уменьшается толщина и тургор кожи.

РЕЦЕПТОРЫ, НАХОДЯЩИЕСЯ В ДЕРМЕ КОЖИ

Рецепторы располагаются на разной глубине, так, например, холодовые рецепторы располагаются ближе к поверхности кожи (на глубине 0,17 мм), чем тепловые, расположенные на глубине 0,3 -0,6 мм.

Чувствительные нервные волокна, по которым распространяются импульсы от вышеуказанных рецепторов, являются дендритами (периферическими отростками) чувствительных нервных клеток, расположенных в спинномозговых узлах и чувствительных узлах черепных нервов - вся эта цепочка является кожным анализатором.

Анализатор кожи обладает адаптацией (привыканием). Быстрая адаптация к раздражению приводит к тому, что мы ощущаем не само давление, а только изменения давления. Например, при опускании руки в теплую воду мы испытываем тепло только короткое время, а затем происходит адаптация кожного анализатора к температурным раздражениям, и тепло не ощущается. При смене теплой воды на воду более низкой температуры мы короткое время испытываем холод, а затем температура становится безразличной.

Существует также адаптация при болевых раздражениях. Укол в кожу ощущается только в течение короткого времени, а затем ощущение боли прекращается, хотя игла продолжает оставаться в коже. Чем медленнее и чем сильнее болевое раздражение, тем продолжительнее поток импульсов от рецепторов и тем медленнее адаптация к боли.

На 1 см 2 кожи, в среднем, приходится 12-13 холодовых точек, 1-2 тепловых, 25 тактильных и 50 - 100 болевых. Всего около 170 чувствительных нервных окончаний. Наибольшая плотность осязательных точек в коже губ и подушечках пальцев, наименьшая - на спине, плечах, бедрах. В коже человека преобладают рецепторы прикосновения.
Каждый отдельный рецептор воспринимает определенное осязательное ощущение, но при воздействии на кожу различных механических стимулов одновременно реагирует несколько типов рецепторов.
Время реагирования кожи различно для разных ощущений: 0,9 с для боли; 0,12 с для осязания; 0,16 с для температуры. Особенно развита чувствительность кисти и пальцев; например, кожа пальца способна воспринять вибрацию с амплитудой 0,02 мкм.