Глава 2. ФИЗИОЛОГИЯ КОЖИ

Кожа как внешняя покровная часть целостного организма выполняет для него роль барьерно-защитного органа, осуществляющего связь с внешней средой. Для обеспечения своей главной функции она реализует множество частных функций, используя связи с другими органами и системами и являясь, таким образом, полифункциональным органом. Наряду со специфическими (рогообразование, синтез меланина и витамина D₃) многие из этих функций являются дублирующими для внутренних

жизненно важных органов, таких как тимус, сердце, легкие, печень, почки и др.

Защитная функция кожи проявляется в ее способности препятствовать потере физиологических жидкостей, воздействию и проникновению механических, физических и инфекционных агентов.

Роговой слой эпидермиса обеспечивает низкую проводимость, замедляющую выделение воды и различных важных жидкостей. Он обеспечивает защиту от высыхания нижележащих отделов кожи.

Противодействие механическому воздействию (трению, растяжению, давлению, ушибам и т. д.) осуществляется за счет:

1) мягкости и упругости рогового слоя эпидермиса, пропитанного кожным салом;

2) растяжимости эпидермиса за счет изменения размеров межклеточных пространств;

3) эластических свойств соединительнотканных волокон дермы;

4) упругости подкожной жировой клетчатки.

Высокая эластичность, упругость и вязкость кожи обеспечиваются волокнистыми структурами - коллагеном и эластином, а также основным веществом дермы и гиподермы.

Противостояние повреждающему действию солнечных лучей проявляется в:

1) отражении лучей роговым слоем эпидермиса;

2) рассеивании лучей зернами кератогиалина;

3) поглощении света эпидермальным меланином.

Под влиянием ультрафиолетового облучения утолщается роговой слой эпидермиса, усиливается синтез меланина в меланоцитах и его транспортация в кератиноциты, происходит трансформация уроканиновой кислоты в ее цисизомер, включаются биохимические системы защиты от образующихся свободных радикалов.

Сопротивление кожи электрическому току обеспечивается высокой устойчивостью к нему рогового и зернистого слоев эпидермиса, низкой влажностью поверхности кожи, а также наличием на ней секрета сальных желез, обладающего низкой электропроводностью.

От проникновения вредных химических и инфекционных агентов во внутреннюю среду организма защищают:

1) барьерные свойства рогового и зернистого слоев эпидермиса;

2) кислая pH кожи;

3) химическая активность и дезинфицирующие свойства кожного сала и пота;

4) антагонистические и антибиотические свойства нормальной микрофлоры кожи;

5) фагоцитарные свойства клеток Лангерганса и кератино-цитов;

6) иммунная функция кожи.

Роговой слой устойчиво предохраняет от проникновения различных химических веществ, за исключением тех из них, которые, вступая с ним в химическую реакцию, разрушают его. Кислая pH кожи (4,8-5,7 в зависимости от локализации) является губительной для различных микроорганизмов. Она обусловлена молочной, глутаминовой и аспарагиновой кислотами, содержащимися в эпидермисе и поте. Облигатная аэробная и анаэробная микрофлора кожи - Propionibacterium acnes, Propio-nibacterium granulosum, Corinebacterium minutissimum, Staphylococ-cus epidermidis и т. п. подавляют ее колонизацию другими бактериями и грибами. Роговые чешуйки, в результате нормального физиологического шелушения, отделяясь, элиминируют с поверхности кожи частицы веществ и патогенные микроорганизмы, кислая реакция и свободные жирные кислоты кожного сала нейтрализуют активность химических веществ и подавляют жизнедеятельность микроорганизмов, а неспецифический и иммунный фагоцитоз кератиноцитов и клеток Лангерганса обеспечивает переваривание и процессинг антигенов чужеродных агентов, проникших в эпидермис.

Рецепторная функция кожи обеспечивается обширным рецепторным полем свободных и специализированных нервных окончаний, опосредующих различные ощущения в виде чувств осязания, давления, боли и зуда. Наличие этих ощущений, особенно боли и зуда, защищает организм, сигнализируя ему о наличии вредных внешних воздействий. Чувство осязания позволяет получать информацию о свойствах соприкасающихся предметов, необходимых для обеспечения функции ориентировки во внешней среде. Чувство восприятия температуры окружающей среды играет большую роль в сохранении гомеостаза в организме, включая различные рефлекторные механизмы поддержания постоянной температуры тела.

Терморегулирующая функция кожи обеспечивается сохранением постоянного баланса между теплопродукцией и теплоотдачей. Обладая низкой теплопроводностью, кожа, тем не менее, осуществляет 80 % всей теплоотдачи.

Теплоотдача обеспечивается посредством:

1) теплопроведения;

2) конвекции;

3) теплоизлучения;

4) испарения.

Теплопроведение, конвекция и теплоизлучение зависят от величины просветов кровеносных сосудов, а испарение - от функционального состояния потовых желез. Уменьшение теплоотдачи связано с воздействием холода, что приводит к сужению сосудов (а это значит - к сокращению объема циркулирующей по ним теплой крови) и торможению выделения тепла. Увеличение теплоотдачи обусловлено повышением температуры окружающей среды, что вызывает расширение сосудов и усиление потоотделения.

Механизм теплопроведения выражается в отдаче тепла только при непосредственном соприкосновении кожи с плотным предметом внешней среды, имеющим другую температуру.

Если кожа теплее окружающего воздуха, то она отдает ему тепло за счет конвекции.

Теплоизлучение представляет собой излучение тепла во внешнюю среду в виде инфракрасных лучей. На конвекцию и теплоизлучение приходится около 20 % теплоотдачи.

Наиболее важным способом теплоотдачи является испарение, отнимающее значительное количество тепла. Из поступающих за сутки в организм 2,5 л воды с потом выводится 500-800 мл, что соответствует около 25 % всего тепла, вырабатываемого организмом. При высокой температуре воздуха или усиленной физической работе наступает непрерывное потоотделение, и количество выделяемой воды за сутки исчисляется литрами (до 10-12). Апокринные потовые железы играют в терморегуляции незначительную роль. Не участвуют в процессе теплоре-гуляции эккринные потовые железы ладоней и подошв. Усиление их секреции связано с эмоциональным воздействием или умственным напряжением.

Терморегуляция осуществляется или рефлекторно посредством раздражения терморецепторов кожи, или в результате раздражения теплорегулирующих центров гипоталамуса. Все процессы теплоотдачи (изменение величины просветов сосудов и потоотделение) регулируются симпатической нервной системой.

Секреторная функция кожи обеспечивается сальными и потовыми железами. Секретом сальных желез является кожное

сало - смесь разнообразных химических веществ (свободных низших и высших жирных кислот, эфиров холестерина, глицерина, спиртов, углеводородов, холестерина и др.) полужидкой консистенции. Секрет потовых желез имеет слабокислую pH и содержит ряд химически активных веществ (соли натрия, калия, железа, кальция, марганца, аминокислоты, мочевина, аммиак, молочная кислота). Смесь обоих секретов образует на поверхности кожи тонкую пленку водно-жировой мантии Маркиони-ни, обладающей бактерицидной, фунгицидной и противовирусной активностью. Секреторная функция кожи регулируется эндокринной и нервной системами. Половые гормоны - андро-гены усиливают секрецию кожного сала, а эстрогены ее подавляют. Симпатическая нервная система оказывает регулирующее влияние на интенсивность секреции потовых желез.

Экскреторная функция кожи непосредственно связана с секреторной, осуществляет процесс выведения из организма разнообразных веществ и играет дублирующую роль по отношению к почкам. Через секрецию сальных и потовых желез, а также трансдермо-эпидермально осуществляется процесс выделения, как токсических веществ, метаболитов, лекарственных препаратов (йод, ртуть, мочевина, креатинин, аммиак, антибиотики, сульфаниламидные препараты, салицилаты), так и физиологических веществ, находящихся в избытке (углеводы, гормоны, ферменты, витамины и микроэлементы). При развитии почечной недостаточности, уремии экскреторная функция кожи резко увеличивается.

Резорбционная функция осуществляется трансэпидер-мо-дермально и через придатки (волосяные фолликулы, сальные и потовые железы). Проницаемость кожи для различных веществ различается в десятки тысяч раз и зависит от анатомической локализации, толщины рогового слоя, состояния вод-но-липидной смазки, свойств вещества (водо- и жирораствори-мость), а также его молекулярной массы. Хорошо проникают в кожу газообразные, летучие, жирорастворимые и некоторые водорастворимые вещества (сероводород, эфир, хлороформ, йод, резорцин, салициловая кислота, мочевина, глюкокортикосте-роиды, борная кислота, дегодь, ртуть, димексид и др.). Резорб-ционные свойства наиболее выражены в местах большого количества волос, сальных и потовых желез, наименее - в местах утолщенного рогового слоя эпидермиса (ладони, подошвы). Ре-зорбционная функция кожи используется в наружной терапии заболеваний кожи, так как обеспечивает доставку лекарствен-

ных веществ непосредственно в пораженные участки кожи, минуя другие органы.

Обменная функция. Кожа, обладая выраженной васкуля-ризацией и способностью основного вещества связывать и высвобождать большое количество воды, является объектом депонирования различных клеток и физиологических веществ (крови, лимфы, различных метаболитов, гормонов, витаминов и микроэлементов), а также принимает участие в минеральном обмене ионов Ка⁺ иК⁺. Задерживая токсические продукты обмена, кожа уменьшает их отрицательное влияние на другие органы и системы. Сосудистая система кожи может депонировать до ¹/₅ общего объема циркулирующей крови. Содержащиеся в коже ферменты осуществляют процессы катаболизма жиров, белков и углеводов. Под воздействием сложных биохимических процессов осуществляется формирование коллагена, кератина, меланина, холекальциферола, кожного сала и пота.

Дыхательная функция кожи реализует около 1,5-2,2 % поступления в организм кислорода и выделения углекислого газа. Дыхание через кожу усиливается в условиях жары и повышенной физической нагрузки.

Эндокринная функция. Кожа является эндокринным органом, синтезирующим гормон холекальциферол (витамин D₃), метаболиты которого, действуя на мишени в различных органах, осуществляют эффекты подобные другим гормонам, в частности стероидным.

Ряд клеток кожи (клетки Меркеля, нейролеммоциты чувствительных нервных окончаний, клетки Лангерганса, меланоци-ты) содержат нейропептиды (мет-энкефалин, фактор роста нервов, вазоинтестинальный полипептид, бомбезид, субстанция Р). Эндокринная продукция этих веществ осуществляется в первую очередь клетками Меркеля, в том числе и не связанными синапсами с нервными волокнами.

Иммунная функция. Кожа является иммунным органом (рис. 4). Несмотря на то что она представляет собой периферический орган иммунной системы, степень ее иммунной организации столь высока, что она выполняет далеко не второстепенную роль в процессе иммуногенеза.

В настоящее время доказано, что эпидермис является функциональным и морфологическим аналогом тимуса. Кератиноци-ты вырабатывают эпидермальный тимоцитактивирующий фактор (ETAF), молекулярно близкий к гормону вилочковой железы тимопоэтину, а функционально - к интерлейкину-1, продуци-

Рис. 4. Иммунная функция кожи:

ВЛ - В-лимфоцит; Г - гранулоцит; ГМ-КСФ - гранулоцит-моноцит колоние-стимулирующий фактор; γ-ИНФ - γ-интерферон; ИЛ-1 - интерлейкин-1; ИЛ-2 - интерлейкин-2; ИЛ-3 - интерлейкин-3; ИЛ-6 - интерлейкин-6; К - коллагеназа; КЛ - клетка Лангерганса; М - моноцит; ПГ-Е₂ - простаглан-дин-Е₂; ПКГР - предшественник клеток гемпоэтического ряда; ТЛ - Т-лимфо-

цит; ФБ - фибробласт

руемому макрофагами. В эксперименте в клеточной культуре клетки эпителия тимуса мышей воссоздают базальные, шиповатые и зернистые кератиноциты эпидермиса.

Кератиноциты экспрессируют антигены гистосовместимо-сти, ответственные за взаимодействие иммунокомпетентных клеток (HLA-DR), и межклеточные молекулы адгезии (ICAM), обеспечивающие между ними физический контакт. Они взаимодействуют с тимоцитами и, воздействуя на их дезоксинуклео-тидилтрансферазу с помощью ETAF, индуцируют созревание

зрелых Т-лимфоцитов. Кератиноциты вырабатывают комплекс интерлейкинов (1 (ETAF), 2, 3 и 6). Интерлейкин-1 стимулирует дифференцировку Т-лимфоцитов, усиливает хемотаксис ней-трофильных лейкоцитов. Интерлейкин-2 индуцирует пролиферацию и дифференцировку Т-лимфоцитов, пролиферацию фиб-робластов, усиливая выделение последними коллагеназы и простагландина Е₂. Интерлейкин-3 и интерлейкин-6 активизируют пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов, лабро-цитов, а также предшественников различных клеток гемопоэти-ческого ряда. Кроме того, кератиноциты выделяют грануло-цит-моноцит колониестимулирующий фактор (GM-CSF) являющийся активным регулятором гемопоэза. Имеются сведения и о выполнении кератиноцитами фагоцитарной функции.

Клетки Лангерганса продуцируют интерлейкин-1, фактор некроза опухолей, интерфероны и другие цитокины, оказывающие влияние на пролиферацию и межклеточное взаимодействие различных иммунокомпетентных клеток. Захватывая антиген, они осуществляют иммунный фагоцитоз, процессинг антигена, а кооперируясь с Т-лимфоцитами, осуществляют антигенпре-зентирующую функцию как в эпидермисе, так и в более глубоких отделах кожи. Поэтому важнейшей их функцией является надзор за опухолевыми клетками.

Вокруг поверхностных и глубоких сосудов дермы располагаются активированные Т- и В-лимфоциты, экспрессирующие рецепторы к интерлейкинам-2, -3. Макрофагами дермы являются гистиоциты (а в определенных условиях - мастоциты, фибро-бласты и эндотелиоциты сосудов), которые активируются захваченными антигенами и лимфокинами, кооперируются с им-мунокомпетентными клетками, другими клетками крови, иммуноглобулинами и комплементом, а также высвобождают собственные цитокины.

Таким образом, кожа обладает практически всеми видами иммунокомпетентных и фагоцитарных клеток. Она продуцирует почти все известные лимфокины и цитокины. Ее участие во всех видах иммунных реакций позволяет распознавать и элиминировать различные антигены, самостоятельно выполнять функцию иммунного надзора за опухолевыми клетками. Способность кожи дублировать функции вилочковой железы позволяет ей осуществлять внетимусную дифференцировку тимоцитов в Т-лим-фоциты. Такой широкий комплекс иммунных услуг позволяет рассматривать кожу в качестве одного из главных органов иммунной системы.