Η ανατομία του δέρματος

Το δέρμα είναι το μεγαλύτερο ανθρώπινο όργανο, τόσο ως προς το βάρος του όσο και ως προς την επιφάνεια σώματος που καλύπτει. Διακρίνεται ανατομικά σε 3 βασικές κυτταρικές στιβάδες, την επιδερμίδα, το χόριο και τον υποδόριο ή λιπώδη ιστό, από έξω προς τα μέσα. Κάθε μια στιβάδα έχει διαφορετική κυτταρική σύσταση και κατά συνέπεια διαφορετική δομή και λειτουργία.

Το δέρμα ενός ενήλικα έχει έκταση περίπου 160 m2 και αποτελεί το 8% του σωματικού του βάρους.

Επιφάνεια του δέρματος

Στην επιφάνεια του δέρματος συναντούμε λιπίδιατρίχες, λεπτές ρυτιδώσεις και άλλα στοιχεία του όπως φακίδες, σπίλους, πόρους.

 

διατομή δέρματος

Επιδερμίδα (Epidermis)

Η επιδερμίδα είναι το εξωτερικό στρώμα του δέρματος.

Το πάχος της είναι περίπου 0.2mm κατά μέσο όρο και ποικίλει ανάλογα με τη θέση της στο σώμα. Επιπλέον, το πάχος ποικίλλει επίσης ανάλογα με τον όγκο του νερού που συγκρατεί.

Στην επιδερμίδα συναντούμε και έναν μεγάλο αριθμό λιπιδίων που δίνουν ανακλαστική ικανότητα, αμφίφυλες ιδιότητες αλλά έχουν και στηρικτικό ρόλο. Δεν τη διαπερνούν φλέβες και τριχοειδή αγγεία.

Η επιδερμίδα διαιρείται περαιτέρω σε 5 υποστιβάδες:
Από το έξω προς το έσω μέρος, είναι η κεράτινη στιβάδα (stratum corneum), η διαυγής στιβάδα (stratum lucidum), η κοκκώδης στιβάδα (stratum granulosum), η ακανθωτή στιβάδα (stratum spinosum) και η βασική στιβάδα (stratum basale).

Βασική στιβάδα (Stratum Basale):

Είναι η βαθύτερη υποστιβάδα της επιδερμίδας και αποτελείται μόνο από ένα στρώμα βασικών κυττάρων. Σε αυτή τη στιβάδα παράγονται τα κερατινοκύτταρα και διαθέτει μελανοκύτταρα. Είναι το όριο ανάμεσα στο χόριο και την επιδερμίδα. Κατέχει περίπου το 8% του νερού που βρίσκεται αποθηκευμένο στην επιδερμίδα. Κατά τη γήρανση, γίνεται όλο και λεπτότερη και χάνει την ικανότητα να συγκρατεί νερό.

Ακανθωτή στιβάδα (Stratum Spinosum): 

Σε αυτή τα βασικά κύτταρα, μέσω της διαδικασίας turn-over, γίνονται πιο επίπεδα (πολύπλευρα) και συγκροτούν 14 στρώματα. Αυτά τα κύτταρα ονομάζονται ακανθωτά καθώς έχουν μικρά αγκάθια στο εξωτερικό των μεμβρανών τους. Το πάχος αυτής της υποστιβάδας είναι τυπικά από 50μm έως 150μm.

Κοκκώδης στιβάδα (Stratum Granulosum):

Αποτελείται από 2 έως 4 στρώματα κοκκώδων κυττάρων και έχει πάχος συνήθως 3μm.

Σε αυτή την υποστιβάδα ξεκινά η κερατινοποίηση των κερατινοκυττάρων, κατά την οποία λύονται τα οραγανίδιά τους, όπως ο πυρήνας και τα μιτοχόνδρια. Τα κύτταρα πληρώνονται με όλο και μεγαλύτερη ποσότητα ινών κερατίνης και μειώνεται η υγρασία. Τέλος το σχήμα τους αλλάζει και γίνονται πεπλατισμένα.

Διαυγής στιβάδα (Stratum Lucidum): 

Βρίσκεται μόνο στις περιοχές που καλύπτουν τα πέλματα και τις παλάμες και έχει μεγάλη διαθλαστική ικανότητα. Τα κύτταρα σε αυτή τη φάση στιβάζονται ακόμη πιο πυκνά.

Κεράτινη στιβάδα (Stratum Corneum):

Είναι η εξωτερική υποστιβάδα με πάχος από 8-15μm. Συγκροτείται από αρκετά στρώματα σε εξαγωνικών επίπεδων κερατινοκυττάρων, περιβαλλόμενα από λιπίδια. Τα κερατινοκύτταρα σε αυτή τη στιβάδα είναι αφυδατωμένα, χωρίς οργανίδια και πληρωμένα με ίνες κερατίνης.

Αυτή η υποστιβάδα παίζει σπουδαίο ρόλο στη διατήρηση της υγρασίας του δέρματος χάρη στον παράγοντα NMF (naturalmoisturizingfactor), που συγκροτείται από νατριούχο PCA, σφινολιπίδια ceramides, φωσφολιπίδια, λιπαρά οξέα, γλυκερόλη, σκουαλένιο και χοληστερόλη. Ενώ επιπλέον η κεράτινη στιβάδα κατέχει και το 10%-15% της συνολικής ποσότητας νερού που είναι αποθηκευμένο στην επιδερμίδα.

Η επιδερμίδα είναι ένας μεταβολικά ενεργός ιστός. Τα κερατινοκύτταρα που παράγονται στη βασική στιβάδα κινούνται προς τα πάνω, προς την εξωτερική επιφάνεια. Έτσι μέσω της διαδικασίας turn-over τα κερατινοκύτταρα αλλάζουν τη δομή τους και τις φυσιολογικές τους λειτουργίες. Ένας κύκλος της διαδικασίας turn-over διαρκεί περίπου 28 ημέρες.

Χόριο (Dermis)

Η δεύτερη κύρια στιβάδα του δέρματος, το χόριο, βρίσκεται κάτω από την επιδερμίδα. Είναι πολύ παχύτερη από την επιδερμίδα, 1mm-4mm, και αποτελείται κυρίως από ίνες κολλαγόνου και ελαστίνης. Διαιρείται σε δύο υποστιβάδες, τη θηλώδη, η οποία περιέχει το αγγειακό δίκτυο και τη δικτυωτή, στην οποία βρίσκονται τριχοφυείς αδένες, θύλακες των τριχών και εκκριτικοί αδένες.

Θηλώδης υποστιβάδα (Papillary layer):

Είναι η ανώτερη στιβάδα του χόριου. Συγκροτείται από χαλαρό συνδετικό ιστό και περιέχει μεγάλο αριθμό νευρικών ινών, τριχοειδή αγγεία, νερό και κύτταρα. Εδώ οι ίνες κολλαγόνου σχηματίζουν ένα πιο αραιό δίκτυο σε σχέση με την δικτυωτή υποστιβάδα.

Δικτυωτή υποστιβάδα (Reticular layer):

Το βαθύτερο τμήμα του χόριου παρουσιάζει συνέχεια στη δομή με τον υποδόριο ιστό, σε αντίθεση με την επιδερμίδα που δεν έχει ομοιότητες με το χόριο. Συγκροτείται από ένα πυκνότερο και λεπτότερο δίκτυο με λιγότερες νευρικές ίνες και λιγότερα τριχοειδή αγγεία από τη θηλώδη υποστιβάδα. Σε αυτό το επίπεδο οι ίνες κολλαγόνου συγκροτούν παχιά δεμάτια, που διατάσσονται παράλληλα προς την επιφάνεια του δέρματος.

Λιπώδης ή Υποδόριος Ιστός (SubcutaneousTissue)

Ο λιπώδης ή υποδόριος ιστός είναι η τρίτη κύρια στιβάδα η οποία όμως συχνά δεν κατηγοριοποιείται στον δερματικό ιστό.

Είναι μια ελαστική στιβάδα με μεγάλη ποσότητα λιπώδων κυττάρων που απορροφούν τους κραδασμούς, προστατεύοντας τα αγγεία του αίματος και τις νευρικές απολήξεις. Έχει πάχος 4mm - 9mm κατά μέσο όρo, το οποίο διαφέρει από άνθρωπο σε άνθρωπο και εξαρτάται από την κατανομή λίπους στο σώμα.

 

Συστατικά στοιχεία του δέρματος:

ΚΥΤΤΑΡΑ

Τα κύτταρα που συγκροτούν τον δερματικό ιστό είναι τα κερατινοκύτταρα, οι ινοβλάστες, τα λιπώδη κύτταρα, τα μελανοκύτταρα και τα ερυθροκύτταρα. Τα συναντούμε σε διαφορετικές στιβάδες και έχουν διαφορετικές δομές και λειτουργίες.

Κερατινοκύτταρα:

Τα κερατινοκύτταρα είναι ο κυρίαρχος τύπος κυττάρου της επιδερμίδας. Παράγουν μια ινώδη πρωτεΐνη που ονομάζεται κερατίνη, συμβάλλοντας στην ακαμψία του εξωτερικού στρώματος του δέρματος. Προστατεύουν το σώμα από το εξωτερικό περιβάλλον, για παράδειγμα από τη διέγερση, την τριβή και τους παθογόνους εξωτερικούς παράγοντες, ενώ διατηρούν την υγρασία.

Παράγονται στη βασική στιβάδα, όπου και εμφανίζουν τη μέγιστη μιτωτική τους δραστηριότητα. Στη συνέχεια κινούνται προς τις εξωτερικές στιβάδες σε κάθε μια από τις οποίες υφίστανται διάφορες μεταβολικές διεργασίες, με διάρκεια περίπου 28 ημέρες, για να καταλήξουν νεκρά, στην κεράτινη στιβάδα.

Μελανοκύτταρα:

Τα μελανοκύτταρα βρίσκονται στην επιδερμίδα και ρόλος τους είναι να παράγουν και να μεταφέρουν μελανίνη, μία από τις κύριες χρωστικές ουσίες του δέρματος που απορροφούν το φως. Περιέχουν εξειδικευμένα οργανίδια, τα μελανοσώματα. Όταν το δέρμα εκτίθεται στο ηλιακό φως, τα μελανοσώματα ενεργοποιούνται και παράγουν μελανίνη. Η πυκνότητα των μελανοσωμάτων εξαρτάται από την περιοχή του σώματος. Για παράδειγμα, συναντώνται σε μεγαλύτερη πυκνότητα στις περιοχές του σώματος που εκτίθενται συχνά στο ηλιακό φως, όπως το πρόσωπο.

Τα μελανοκύτταρα είναι κύτταρα νευρογενούς προέλευσης και φέρουν δενδρίτες που διακλαδίζονται μεταξύ των επιθηλιακών κυττάρων. Τα μελανοσώματα που βρίσκονται στους δενδρίτες των μελανοκυττάρων, φαγοκυτταρώνονται από τα κερατινοκύτταρα (επιθηλιακά κύτταρα), περιβάλουν τον πυρήνα τους και τα προστατεύουν από την υπεριώδη ακτινοβολία.

Ινοβλάστες:

Οι ινοβλάστες είναι μακριά και στενά κύτταρα που συναντώνται στο χόριο. Παράγουν ίνες κολλαγόνου και ελαστίνης οι οποίες είναι οι κύρια δομικά συστατικά του χορίου.

Ερυθροκύτταρα:

Τα ερυθροκύτταρα (ή ερυθρά αιμοσφαίρια) είναι οι φορείς της αιμοσφαιρίνης, η οποία επίσης λειτουργεί ως χρωστική απορροφώντας το φως που προσπίπτει στο δέρμα. Έχουν αμφίκοιλες δομές και μεταφέρουν το οξυγόνο από τους πνεύμονες προς τους ιστούς και το διοξείδιο του άνθρακα από τους ιστούς προς τους πνεύμονες.

Λιπώδη κύτταρα:

Τα λιπώδη κύτταρα είναι ποσοτικά τα πιο άφθονα κύτταρα του χορίου. Μπορούν να συσσωρεύουν λίπος και το μέγεθός τους ποικίλει ανάλογα με τον όγκο του λίπους που περιέχουν. Αυτά τα κύτταρα δεν απορροφούν πολύ φως, σε αντίθεση με τα μελανοκύτταρα και τα ερυθροκύτταρα.

Κύτταρα του Langerhans (LC):

Τα κύτταρα του Langerhans (LC) είναι δενδριτικά κύτταρα μεσεγχυματικής προέλευσης και βρίσκονται πάνω από τη βασική στιβάδα της επιδερμίδας. Τα LC συμμετέχουν στην ανοσολογική λειτουργία και είναι υπεύθυνα για την αναγνώριση και παρουσίαση των αλλεργιογόνων στα λεμφοκύτταρα.

Κύτταρα του Merkel:

Τα κύτταρα του Merkel εξυπηρετούν την αισθητική λειτουργία του δέρματος και είναι άφθονα σε περιοχές της επιδερμίδας, μεγάλης ευαισθησίας.

 

ΙΝΕΣ

Το δέρμα περιέχει διάφορους τύπους ινών. Οι βασικότερες είναι αυτές τις κερατίνης, του κολλαγόνου και της ελαστίνης.

Ίνες κερατίνης:

Οι ίνες κερατίνης βρίσκονται κυρίως στα κύτταρα των εξωτερικών στιβάδων της επιδερμίδας, συμπεριλαμβανομένων των κερατινοκυττάρων. Αυτές οι ίνες προστατεύουν το εσωτερικό του δέρματος από το εξωτερικό περιβάλλον. Επίσης, συγκρατούν το νερό, συμβάλλοντας στην διατήρηση της υγρασίας του δέρματος. Το μήκος και η διάμετρος τους εξαρτάται από την ποσότητα νερού που κατέχουν.

Ίνες κολλαγόνου:

Οι ίνες κολλαγόνου είναι τα κύρια συστατικά του χορίου. Αντιπροσωπεύουν περίπου το 70% του ξηρού βάρους του χορίου. Σχηματίζουν μεγάλα και σκληρά δίκτυα που παρέχουν στο δέρμα αντοχήένταση (tension) και ελαστικότητα. Μια ίνα κολλαγόνου αποτελεί ένα δεμάτιο των μικρότερων ινιδίων κολλαγόνου.

Ένα ινίδιο κολλαγόνου είναι ένα δεμάτιο που αποτελείται από τρία μόρια κολλαγόνου, δηλαδή τρεις πολυπεπτιδικές αλυσίδες, τυλιγμένες η μία γύρω από την άλλη σχηματίζοντας μια τριπλή έλικα.

Η δομή των ινών κολλαγόνου αρχίζει να μετουσιώνεται, δηλαδή να αποδιαττάσεται, από την ηλικία των τριάντα ή λόγω παραγόντων όπως η υπεριώδης ακτινοβολία και το καπνίσμα. Οι μορφολογικές μεταβολές στο δίκτυο των ινών κολλαγόνου, οδηγούν σε απώλεια της ελαστικότητας του δέρματος και τελικά προκαλεί ρυτίδωση.

Ίνες ελαστίνης:

Οι ίνες ελαστίνης είναι τυχαία περιελιγμένες πρωτεΐνες που βρίσκονται στο χόριο. Είναι λεπτότερες από τα δεμάτια κολλαγόνου. Καταλαμβάνουν 2 έως 4% του συνολικού βάρους του χορίου. Μια ίνα ελαστίνης αποτελείται από δύο συστατικά, τα μικρο-ινίδια και τη μήτρα ελαστίνης.

Τα μικρο-ινίδια αθροίζονται στην περιφέρεια της ίνας και στο εσωτερικό των ινών ευθυγραμμισμένα κατά μήκος της.

Οι ίνες ελαστίνης παρέχουν στο δέρμα επίσης αντοχή και ελαστικότητα. Παρόλο που ο όγκος τους είναι μικρότερος από αυτόν των ινών κολλαγόνου, παίζουν σπουδαίο ρόλο στη στήριξη του χορίου. Είναι εκτατές και επιστρέφουν στο αρχικό τους σχήμα μετά από τέντωμα/διάταση. Όπως και οι ίνες κολλαγόνου, μετουσιώνονται κατά τη γήρανση και λόγω της υπεριώδους ακτινοβολίας, προκαλώντας ρυτίδωση.

 

ΧΡΩΣΤΙΚΕΣ

Το δέρμα περιλαμβάνει διάφορους τύπους χημικών ενώσεων που απορροφούν το φως και ονομάζονται χρωστικές. Η μελανίνη και η αιμοσφαιρίνη παίζουν τον σπουδαιότερο ρόλο στην απορρόφηση ιδίως του ορατού φωτός και στην όψη του δέρματος.

Μελανίνη:

Η μελανίνη είναι η κυρίαρχη χρωστική της επιδερμίδας. Μπορεί να βρεθεί επίσης και στα μαλλιά. Παράγεται στα μελανοσώματα, και στη συνέχεια διαχέεται στην επιδερμίδα, και μετακινείται προς τα πάνω, προς την επιφάνεια του δέρματος ενώ μετουσιώνεται. Μέσα από αυτή την ανοδική πορεία, το χρώμα της μελανίνης αλλάζει από μαύρο σε λευκό.

Η μελανίνη υφίσταται σε δύο τύπους, την ευμελανίνη και τη φαιομελανίνη, που διαφέρουν ως προς τη χημική δομή.

  • Η ευμελανίνη είναι μια μαύρη ή σκούρα καφέ χρωστική που βρίσκεται συνήθως στα σκούρα μαλλιά και μάτια.
  • Η φαιομελανίνη είναι κίτρινη ή κοκκινωπή χρωστική που παρατηρείται στα κόκκινα μαλλιά και τα φτερά.

Η φυσιολογική λειτουργία της μελανίνης είναι να προστατεύει το εσωτερικό του δέρματος απορροφώντας και σκεδάζοντας το υπεριώδες φως. Όταν εκτίθενται στο ηλιακό φως, τα μελανοκύτταρα αρχίζουν να παράγουν μελανίνη. Σε αυτή τη βιολογική αντίδραση οφείλεται το μαύρισμα του δέρματός μας, που εξαρτάται από την ποσότητα των μελανοσωμάτων. Στο ανοιχτόχρωμο δέρμα των Καυκάσιων, το κλάσμα του όγκου των μελανοσωμάτων είναι μόνο μεταξύ 1 και 3%. Στα δέρματα των Καυκάσιων πληθυσμών της Μεσογείου , το ποσοστό αυξάνεται σε 11-16%. Ενώ το σκούρο χρώμα του δέρματος των αφρικανών, ανεβαίνει στο 43%.

Η μελανίνη συνήθως μεταβολίζεται μέσω της διαδικασίας turn-over και τελικά απομακρύνεται από την επιφάνεια του δέρματος. Ωστόσο, μερικές φορές, λόγω μεταβολικών δυσλειτουργιών που προκαλούνται από το υπεριώδες φως, τη γήρανση, η μελανίνη παραμένει στην επιδερμίδα ή διεισδύει μέσα στο χόριο και σχηματίζει χρωστικές αποθέσεις, τις φακίδες.

Αιμοσφαιρίνη:

Η αιμοσφαιρίνη συντίθεται και βρίσκεται στα ερυθροκύτταρα. Αποτελεί το 40%-45% του ολικού αίματος και ρόλος της είναι η δέσμευση και η μεταφορά του οξυγόνου σε κάθε σημείο του σώματος μέσω των αιμοφόρων αγγείων. Η αιμοσφαιρίνη αποτελείται από την πρωτεΐνη σφαιρίνη που συνδέεται με τέσσερις ομάδες αίμης. Κάθε ομάδα της αίμης περιέχει ένα άτομο σιδήρου (Fe2+) στο κέντρο της ετεροκυκλικής δομής της, το οποίο θα συνδεθεί με ένα μόριο οξυγόνου. Όταν η αιμοσφαιρίνη έχει δεσμευμένο οξυγόνο, ονομάζεται οξυαιμοσφαιρίνη (HbO2). Στην αποξυγονωμένη μορφή της, όταν δεν έχει δεσμευμένο οξυγόνο ονομάζεται δεοξυαιμοσφαιρίνη (ΗΒ).

Το μεγαλύτερο ποσοστό απορρόφησης της ακτινοβολίας οφείλεται στους διάφορους τύπους της αιμοσφαιρίνης. Άλλες μορφές αιμοσφαιρίνης που απορροφούν στην περιοχή κοντά στο υπέρυθρο είναι η καρβοξυαιμοσφαιρίνη (HbCO), η μεθαιμοσφαιρίνης (metHb) και η θειοαιμοσφαιρίνη (SHB). Εντούτοις, τα παράγωγα αυτά γενικά αγνοούνται σε φασματοσκοπικές μετρήσεις, είτε επειδή έχουν μια χαμηλή εκατοστιαία συγκέντρωση στο αίμα ή μια χαμηλή ειδική απορρόφηση, ή και τα δύο. Ωστόσο τα ειδικά φάσματα απορρόφησης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας των οξυ και δεοξυαιμοσφαιρινών διαφέρουν αρκετά. Αυτή η διαφορά στην απορρόφηση εξηγεί και την ορατή διαφορά χρώματος μεταξύ αρτηριακού και φλεβικού αίματος. Το αρτηριακό αίμα, το οποίο στους ενήλικες είναι συνήθως περίπου κορεσμένο 98% με οξυγόνο, είναι φωτεινό κόκκινο, ενώ το φλεβικό αίμα, το οποίο είναι περίπου το 75% κορεσμένο, φαίνεται σκούρο κόκκινο σε μωβ χρώμα.

 

--

Πηγές:

Η εικόνα εξωφύλλου ανήκει στο : wired.co.uk. SHUTTERSTOCK

Η εικόνα που απεικονίζει τη διατομή του δέρματος ανήκει στο infovisual.info

  1. Takanori Igarashi, Ko Nishino, Shree K. Nayar. The Appearance of Human Skin. Technical Report: CUCS-024-05, June 2005; Department of Computer Science, Columbia University, New York, NY 10027, USA.
  2. Ulrich F. Schaefer, Steffi Hansen, Marc Schneider, Javiana Luengo Contreras, Claus-Michael Lehr. Drug Absorption Studies; Biotechnology: Pharmaceutical Aspects 2008;7:pp 3-33. Models for Skin Absorption and Skin Toxicity Testing. Book: Drug Absorption Studies.Springer US
  3. Structure and function of human skin. Pharmaceutical Press. 2003
  4. Gladimir V. G. Baranoski, Aravind Krishnaswamy. An Introduction to Light Interaction with Human Skin. RITA,2004;11(1).
  5. Feng Xu, Tianjian Lu. Introduction to Skin Biothermomechanics and Thermal Pain, Chapter 2:Skin Structure and Skin Blood Flow. Science Press Beijing and Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011.
  6. R. Rox Anderson, John A. Parrish. The optics of human skin. The journal of Investigative Dermatology. 1981;77:13-19.
  7. Nava Dayan. Stratum Corneum: The Role of Lipids and Ceramides. Lipo Chemicals Inc, Paterson, N.J, USA
  8. www.medphys.ucl.ac.uk/research/borg/.../thesis/chapter2.pdf. Chapter2: Light Transport in Biological Tissue.pp:28-52.
  9. Antony R Young. Chromophores in human skin. Physics in Medicine and Biology. 1997;42:789–802.
  10. Norimichi Tsumura, Miki Kawabuchi, Hideaki Haneishi, Yoichi Miyake. Mapping Pigmentation in Human Skin from a Multi-Channel VisibleSpectrum Image by Inverse Optical Scattering Technique. Journal Of Imaging Science And Technology. 2001;45(5):444-450.

Σας άρεσε το άρθρο μας; Θέλετε να διαβάσετε περισσότερα;

Ο Βιοχημικός είναι μία ελληνική εκπαιδευτική σελίδα από εθελοντές επιστήμονες. Η δουλειά μας εξαρτάται από τη στήριξή σας. Αν επιθυμείτε να κάνετε μία δωρεά παρακαλώ κάντε κλικ παρακάτω.

   paypal

Σας άρεσαν τα άρθρα μας; Θέλετε να διαβάσετε περισσότερα;

Ο Βιοχημικός είναι μία ελληνική εκπαιδευτική σελίδα από εθελοντές επιστήμονες. Η δουλειά μας εξαρτάται από τη στήριξή σας. Αν επιθυμείτε να κάνετε μία δωρεά παρακαλώ κάντε κλικ παρακάτω.

   paypal

Τα cookies επιτρέπουν μια σειρά από λειτουργίες που ενισχύουν την εμπειρία σας στην ιστοσελίδα μας.