皮膚結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系
皮膚是機體和外界環(huán)境之間的第一道物理屏障。其基本功能是防止體內(nèi)的水分、電解質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)丟失,阻止外界有害的或機體不需要的物質(zhì)侵入。完整的皮膚角質(zhì)層是防止外界物質(zhì)進(jìn)入人體的主要屏障。汗液(多為酸性)和皮脂在角質(zhì)層表面乳化形成酸性皮面脂膜,能防止皮膚水分過度蒸發(fā)、阻止外界水分滲入皮膚、保持皮膚的滋潤彈性。角質(zhì)層對低壓電流、弱酸、弱堿有一定的阻抗緩沖能力。KC對光線有吸收和反射作用,使機體免受光線損傷。KC的緊密連接及角質(zhì)細(xì)胞的不斷脫落,可以阻擋一些微生物的入侵;酸性的皮面脂膜可以抑制一些細(xì)菌和真菌的生長繁殖。正常皮膚的角質(zhì)層、真皮的膠原纖維、彈性纖維和網(wǎng)狀纖維網(wǎng)、皮下脂肪墊等使皮膚在一定程度上能抵抗外來的牽拉、沖撞、擠壓和摩擦。真皮基質(zhì)的分子篩結(jié)構(gòu)能將侵入的細(xì)菌限制在局部,以利于白細(xì)胞吞噬。皮膚也是抵御微生物入侵的重要防線。皮膚通過角質(zhì)層、毛囊皮脂腺和汗管,有吸收外界物質(zhì)的能力。皮膚汗腺的分泌功能具有調(diào)節(jié)體溫和一定的腎臟功能替代作用;皮脂腺的排泄功能是形成皮面脂膜的重要保證。此外,皮膚還具有免疫、感覺、代謝等生理功能,對機體的健康十分重要。
一、表 皮
表皮是復(fù)層扁平上皮,主要由KC構(gòu)成。表皮基底層的增生細(xì)胞將表皮錨著于真皮,在不斷分化和角化過程中向基底上層運動到達(dá)表皮表面,后停止增生而進(jìn)行終末分化形成角質(zhì)細(xì)胞并脫落。KC的角蛋白絲和橋粒提供了細(xì)胞間的物理強度,維持了表皮的完整性。在分化的最后階段,表皮細(xì)胞向細(xì)胞外間隙排出脂質(zhì),形成滲透屏障,殘存的細(xì)胞核和碎裂細(xì)胞器形成高度交聯(lián)的蛋白質(zhì)包膜,迅速沉積于細(xì)胞膜下,這些富有彈性的蛋白質(zhì)包膜和細(xì)胞內(nèi)角蛋白絲組成的致密網(wǎng)相連,進(jìn)一步增強了表皮的物理強度。蛋白質(zhì)包膜好比是角質(zhì)層的“磚”,而脂質(zhì)則是黏結(jié)磚的“水泥”。
表皮的其他細(xì)胞和結(jié)構(gòu)有著特殊的功能。在監(jiān)控外界環(huán)境的潛在危險方面,皮膚起著非常重要的作用。皮膚中互相作用的細(xì)胞構(gòu)成了動態(tài)的網(wǎng)絡(luò),能感知外界環(huán)境變化(如外傷、紫外線輻射、化學(xué)毒品、致病微生物),并迅速發(fā)送信號來監(jiān)控和啟動免疫系統(tǒng)回路。免疫系統(tǒng)中的樹突狀細(xì)胞(朗格漢斯細(xì)胞)存在于表皮,通過與相鄰KC和神經(jīng)互相作用,共同構(gòu)成樹突網(wǎng)絡(luò)。黑素細(xì)胞以黑素小體的形式將黑素運送至KC,保護(hù)表皮和其下的真皮免受紫外線輻射。外泌小汗腺通過蒸發(fā)分泌至皮膚表面的汗液來調(diào)控人體的溫度。與毛囊相關(guān)的皮脂腺可以分泌皮脂,從而滋潤頭發(fā)和表皮。創(chuàng)面修復(fù)時,毛囊是再上皮化時KC增生的重要來源。
二、真 皮
真皮位于表皮下,真皮乳頭層緊鄰表皮,其下是真皮網(wǎng)狀層。網(wǎng)狀層的細(xì)胞較乳頭層少,由較厚的膠原纖維和彈性纖維組成,呈較致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),皮膚的強度、柔韌性和彈性主要由網(wǎng)狀層提供。網(wǎng)狀層缺失常導(dǎo)致傷口愈合時瘢痕過度形成和傷口收縮。
結(jié)締組織支架包含了眾多的血管、淋巴管和神經(jīng)束。Fb是其中的主要細(xì)胞,產(chǎn)生和維持了大部分細(xì)胞外基質(zhì),彈性纖維、蛋白多糖和糖蛋白散布于膠原纖維之間。內(nèi)皮細(xì)胞沿血管排列,通過控制白細(xì)胞的外滲,在皮膚免疫系統(tǒng)中起重要作用。真皮中造血組織來源的細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞)具有監(jiān)控功能。神經(jīng)纖維網(wǎng)絡(luò)遍及整個真皮,它主要負(fù)責(zé)皮膚感覺功能。神經(jīng)纖維分泌的神經(jīng)肽,作用于內(nèi)皮細(xì)胞、白細(xì)胞和KC,影響免疫和炎癥反應(yīng)。
三、皮膚與免疫
皮膚免疫系統(tǒng)即皮膚相關(guān)淋巴組織,是由親表皮的T淋巴細(xì)胞、抗原呈遞細(xì)胞(朗格漢斯細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)、KC和局部淋巴結(jié)組成。其功能主要是識別新的皮膚抗原并對其做出反應(yīng);對原已接觸過的抗原做出反應(yīng)并加以排除;識別異己的自身抗原。其中,KC和朗格漢斯細(xì)胞在皮膚免疫中起主要作用。KC正常時只表達(dá)MHC-Ⅰ類抗原。但在病理情況下,表達(dá)HLA-DRⅡ類抗原、多種細(xì)胞因子,它們與抗原呈遞給Th細(xì)胞、直接活化和調(diào)節(jié)局部T細(xì)胞免疫功能有關(guān);朗格漢斯細(xì)胞是皮膚的抗原呈遞細(xì)胞,具有呈遞抗原,參與皮膚移植物抗宿主反應(yīng)、IgE介導(dǎo)的遲發(fā)超敏反應(yīng)的功能。
KC、Fb與T細(xì)胞之間的相互作用對于組織工程學(xué)使用同種異體細(xì)胞具有重要意義。在正常情況下,KC和Fb不表達(dá)MHC-Ⅱ類抗原;然而,它們在γ-干擾素的誘導(dǎo)下可以表達(dá)MHC-Ⅱ類分子,因此獲得了呈遞抗原給T細(xì)胞的能力。由于KC和Fb缺少必需的共刺激分子,所以由KC、Fb進(jìn)行的抗原呈遞不會導(dǎo)致T細(xì)胞的活化,而是導(dǎo)致T細(xì)胞的不敏感或T細(xì)胞的失活。因此,皮膚排斥反應(yīng)的模式很可能是通過攻擊正常皮膚移植物中的血管來完成的。
自體細(xì)胞皮膚移植物的最大優(yōu)點是無免疫原性,但是也有明顯的局限性?;顧z下來的移植物需生長幾個星期,并且在供區(qū)又制造了另一個傷口。有些患者(如嚴(yán)重?zé)齻颊撸┛赡軟]有合適的供皮區(qū)。利用自體細(xì)胞重復(fù)制作復(fù)合人工皮膚替代物在技術(shù)上存在困難,費時且費用昂貴。因此,如何有效地使用人異體細(xì)胞是組織工程皮膚獲得成功的關(guān)鍵因素之一。
(李春英 高天文 王亞洲 吳先林 朱堂友)
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