人體皮膚

人體皮膚是身體的外層覆蓋物，是整個系統的最大器官。皮膚最多有七層外胚層組織，可以保護下面的肌肉，骨骼，韌帶和內臟。[1]人體皮膚與大多數其他哺乳動物皮膚相似，與豬皮膚非常相似。[2] [3]雖然幾乎所有的人類皮膚都被毛囊覆蓋，但它看起來似乎沒有毛髮。有兩種一般類型的皮膚，多毛和無毛的皮膚（無毛）。[4]形容詞皮膚字面意思是「皮膚」（來自拉丁文皮膚，皮膚）。

因為它與環境相互作用，皮膚在保護身體免受病原體[5]和過度水分流失方面起著重要的免疫作用。[6]它的其他功能是絕緣，溫度調節，感覺，維生素D的合成，以及維生素B葉酸的保護。嚴重受損的皮膚會試圖通過形成疤痕組織來癒合。這經常變色和脫色。

在人類中，皮膚色素沉著因人群而異，皮膚類型可以從乾燥到油性。這種皮膚品種為細菌提供了豐富多樣的棲息地，這些細菌大約有1000種來自人體皮膚上存在的19種門。[7] [8]

表皮，真皮和皮下組織，顯示毛囊，腺體和皮脂腺

目錄

1 結構

1.1 表皮

1.2 真皮

1.3 皮下組織

1.4 斷面

2 發展

2.1 膚色

2.2 老化

3 功能

3.1 皮膚菌群

4 臨床意義

5 社會與文化

5.1 衛生和皮膚護理

6 滲透性

6.1 納米粒子

6.2 增加滲透性

6.3 應用

6.4 防晒和防晒霜

6.5 飲食

7 參考

結構

皮膚具有中胚層細胞，色素沉著，例如由黑素細胞提供的黑色素，其在陽光下吸收一些潛在危險的紫外線（UV）。它還含有有助於逆轉紫外線損傷的DNA修復酶，因此缺乏這些酶基因的人患皮膚癌的比例很高。主要由紫外線，惡性黑素瘤產生的一種形式是特別侵入性的，導致其快速擴散，並且通常是致命的。人體皮膚色素沉著在人群中以驚人的方式變化。這導致了基於膚色的人的分類。[9]

就表面積而言，皮膚是人體中的第二大器官（小腸內部是15至20倍大）。對於普通成年人而言，皮膚的表面積在1.5-2.0平方米（16.1-21.5平方英尺）之間。皮膚的厚度在身體的所有部位，男性和女性以及年輕人和老年人之間變化很大。一個例子是前臂上的皮膚，男性平均為1.3毫米，女性為1.26毫米。[10] 平均每平方英寸（6.5平方厘米）的皮膚可容納650個汗腺，20個血管，60,000個黑色素細胞和1000多個神經末梢。[11] [需要更好的來源]平均人體皮膚細胞直徑約30微米，但 有變種。皮膚細胞通常在25-40微米（平方）的範圍內，這取決於多種因素。

皮膚由三個主要層組成：表皮，真皮和皮下組織。[10]

人體皮膚的層，受體和附屬物

表皮

主要文章：表皮

表皮，「epi」來自希臘語「over」或「on」，是皮膚的最外層。它在身體表面形成防水保護性包裹，也可作為感染的屏障，由分層的鱗狀上皮和下面的基底層組成。

表皮不含血管，最深層的細胞幾乎完全由來自周圍空氣的擴散氧[12]營養，並且通過延伸到真皮外層的毛細血管得到的程度要小得多。構成表皮的主要細胞類型是Merkel細胞，角質形成細胞，也存在黑素細胞和朗格漢斯細胞。表皮可以進一步細分為以下層（從最外層開始）：角質層、透明質層（僅在手掌和腳底），顆粒層、棘皮層、基底層。細胞通過基底層的有絲分裂形成。子細胞（參見細胞分裂）向上移動，因為它們從血液中分離，因此在死亡時會改變形狀和成分。釋放細胞質並插入蛋白質角蛋白。它們最終到達角質層並脫落（脫屑）。該過程稱為「角質化」。這種角質化的皮膚層負責保持體內水分，並保持其他有害化學物質和病原體，使皮膚成為感染的天然屏障。

在指尖處的皮膚的3D OCT-斷層照片的2D投影，描繪角質層（~500μm厚），頂部的層狀分離層和中間的層狀透明層。底部是真皮的表面部分。汗水清晰可見。（另請參閱：旋轉3D版本）

組成

表皮不含血管，並且通過真皮的擴散來滋養。構成表皮的主要細胞類型是角質形成細胞，黑素細胞，朗格漢斯細胞和默克爾細胞。表皮有助於皮膚調節體溫。

圖層

表皮被分成幾層，其中細胞通過最內層的有絲分裂形成。當它們分化並充滿角蛋白時，它們向上移動地層改變形狀和組成。它們最終到達稱為角質層的頂層，脫落或脫落。這個過程稱為角質化，並在幾周內發生。表皮的最外層由25至30層死細胞組成。

子層

表皮分為以下5個子層或層：

角質層

透明質層

顆粒層

棘皮層

基底層（也稱為「stratum basale」）。

在表皮下方發現了毛細血管，並與小動脈和小靜脈相連。動脈分流血管可以在耳朵，鼻子和指尖繞過網路。

基因和蛋白質在表皮中表達

大約70％的人類蛋白質編碼基因在皮膚中表達。[13] [14]近500種基因在皮膚中具有升高的表達模式。有少於100個特異於皮膚的基因，這些基因在表皮中表達。[15]對相應蛋白質的分析表明，這些蛋白質主要在角質形成細胞中表達，並具有與鱗狀分化和角質化有關的功能。

真皮

主要文章：真皮

真皮是表皮下面的皮膚層，由結締組織組成，緩解身體的壓力和緊張。真皮通過基底膜與表皮緊密連接。它還擁有許多神經末梢，提供觸覺和熱量。它包含毛囊，汗腺，皮脂腺，頂泌腺，淋巴管和血管。真皮中的血管從其自身細胞以及表皮的基底層提供營養和廢物清除。

真皮在結構上分為兩個區域：與表皮相鄰的表面區域，稱為乳頭區域，以及稱為網狀區域的深層較厚的區域。

乳頭狀區域

乳頭狀區域由鬆散的乳暈結締組織組成。它以指狀乳突的指狀突起命名，向表皮延伸。乳頭為真皮提供了「凹凸不平」的表面，與表皮交叉，加強了兩層皮膚之間的連接。

在手掌，手指，腳掌和腳趾中，乳突突出到表皮中的影響在皮膚表面形成輪廓。這些表皮脊以圖案（參見：指紋）出現，這些圖案是基因和表觀遺傳決定的，因此對個體而言是獨一無二的，因此可以使用指紋或足跡作為識別手段。

網狀區域

網狀區域位於乳頭狀區域的深處，通常更厚。它由緻密的不規則結締組織組成，其名稱來源於密集的膠原，彈性和網狀纖維，並在其中編織。這些蛋白質纖維賦予真皮強度，延展性和彈性。

位於網狀區域內的還有毛髮根部，皮脂腺，汗腺，受體，指甲和血管。

紋身墨水保持在真皮中。妊娠紋通常來自妊娠和肥胖，也位於真皮層。

皮下組織

皮下組織（也是皮下組織和皮下組織）不是皮膚的一部分，並且位於皮膚的真皮下方。其目的是將皮膚附著在下面的骨骼和肌肉上，並為其提供血管和神經。它由疏鬆的結締組織，脂肪組織和彈性蛋白組成。主要細胞類型是成纖維細胞，巨噬細胞和脂肪細胞（皮下組織含有50％的體脂）。脂肪用作身體的填充物和絕緣材料。

橫截面

皮膚層，有毛和無毛的皮膚

發展

進一步的信息：人類胚胎髮生§外在系統

膚色

主要文章：人體膚色

人體皮膚呈現出從最深棕色到最淺粉紅色 - 白色色調的高膚色。人體皮膚顯示出比任何其他單一哺乳動物物種更高的顏色變化，並且是自然選擇的結果。人體皮膚色素沉著進化到主要調節紫外線（UVR）穿透皮膚的數量，控制其生化作用。[16]

不同人的實際膚色受許多物質的影響，儘管決定人體膚色的最重要的一種物質是色素黑色素。黑色素是在稱為黑素細胞的細胞皮膚內產生的，它是深色皮膚人類皮膚顏色的主要決定因素。具有淺色皮膚的人的皮膚顏色主要由真皮下的藍白色結締組織和在真皮靜脈中循環的血紅蛋白決定。皮膚下面的紅色變得更加明顯，特別是在臉部，當由於體育鍛煉或神經系統的刺激（憤怒，恐懼），小動脈擴張。[17]

至少有五種不同的色素可以決定皮膚的顏色。[18] [19]這些顏料存在於不同的水平和位置。

黑色素：它呈棕色，存在於表皮的基底層。

類黑素：它類似於黑色素，但在整個表皮中彌散。

胡蘿蔔素：這種顏料的顏色為黃色至橙色。它存在於真皮和淺筋膜的角質層和脂肪細胞中。

血紅蛋白：它存在於血液中，不是皮膚的色素，而是呈現紫色。

氧合血紅蛋白：它也存在於血液中，不是皮膚的色素。它呈紅色。

紫外線輻射（UVR）的地理分布與世界各地土著皮膚色素沉著的分布之間存在相關性。突出較高UVR量的區域反映了較深膚色的群體，通常位於赤道附近。遠離熱帶地區且靠近極地的地區的紫外線輻射濃度較低，這反映在膚色較淺的人群中。[20]

在相同的人群中，已經觀察到成年人類女性的皮膚色素沉著比男性輕得多。女性在懷孕和哺乳期間需要更多的鈣，而從陽光中合成的維生素D有助於吸收鈣。由於這個原因，人們認為女性可能已經進化為皮膚較輕，以幫助身體吸收更多的鈣。[21]

Fitzpatrick量表[22] [23]是1975年開發的人體膚色的數值分類圖，用於分類不同類型皮膚對紫外線（UV）的典型反應：

老化

進一步的信息：衰老

進一步的信息：內在和外在的老化

典型的皮疹

皮膚感染疥瘡

隨著皮膚老化，它變得更薄，更容易損壞。強化這種效果的是隨著年齡的增長，皮膚自我癒合的能力下降。

除其他外，皮膚老化通過體積和彈性的減少來指出。皮膚老化有許多內部和外部原因。例如，老化的皮膚接受較少的血流和較低的腺體活動。

經驗證的綜合評分量表將皮膚衰老的臨床表現分類為鬆弛（下垂），皺紋（皺紋）和光老化的各個方面，包括紅斑（發紅），毛細血管擴張，色素沉著（棕色變色），太陽彈性蛋白沉著症（泛黃） ），角化病（異常生長）和質地差。[24]

皮質醇導致膠原蛋白降解，[25]加速皮膚老化。[26]

抗衰老補充劑用於治療皮膚老化。

光老化

主要文章：光老化

光老化有兩個主要問題：皮膚癌風險增加和皮膚受損。在較年輕的皮膚中，由於表皮中的細胞具有更快的周轉率，因此太陽損傷將癒合得更快，而在老年人群中，皮膚變得更薄並且細胞修復的表皮周轉率更低，這可能導致真皮層被損壞。[27]

功能

皮膚執行以下功能：

保護：身體防禦中的病原體解剖屏障和內外環境之間的損害;皮膚中的朗格漢斯細胞是適應性免疫系統的一部分。[5] [6]汗液含有溶菌酶，可破壞細菌細胞壁內的鍵。[28]

感覺：包含各種神經末梢，對熱和冷，觸覺，壓力，振動和組織損傷做出反應;看體感系統和觸覺。

熱調節：皮膚含有遠遠超過其要求的血液供應，可以通過輻射，對流和傳導精確控制能量損失。擴張的血管增加灌注和熱量損失，而收縮的血管大大減少皮膚血流量並保存熱量。

控制蒸發：皮膚為液體流失提供了相對乾燥和半不透水的屏障。[6]失去這種功能會導致燒傷中大量的液體流失。

美學和溝通：其他人看到我們的皮膚，可以評估我們的情緒，身體狀況和吸引力。

儲存和合成：作為脂質和水的儲存中心，以及通過紫外線對皮膚某些部位的作用合成維生素D的方法。

排泄：汗液含有尿素，但其濃度是尿液的1/130，因此出汗排泄至多是溫度調節的次要功能。

吸收：包含最外層0.25-0.40毫米皮膚的細胞「幾乎完全由外部氧氣供應」，儘管「對總呼吸的貢獻可以忽略不計」。[12]此外，藥物可以通過皮膚，軟膏或通過粘合貼劑（例如尼古丁貼劑或離子電滲療法）給葯。皮膚是許多其他生物體的重要運輸場所。

防水性：皮膚起到防水屏障的作用，因此必需的營養成分不會從身體中排出。

皮膚菌群

主要文章：皮膚菌群

人體皮膚是微生物的豐富環境。[7] [8]已發現來自19個細菌門的約1000種細菌。大多數來自僅四種門：Actinobacteria（51.8％），Firmicutes（24.4％），Proteobacteria（16.5％）和Bacteroidetes（6.3％）。Propionibacteria和Staphylococci物種是皮脂腺區的主要種類。有三個主要的生態區域：潮濕，乾燥和皮脂腺。在身體潮濕的地方，棒狀桿菌和葡萄球菌一起佔主導地位。在乾燥地區，有一種物種混合物，但以β-變形桿菌和黃桿菌屬為主。在生態上，皮脂腺區域比濕潤和乾燥區域具有更大的物種豐富度。物種中人與人之間最不相似的區域是手指之間的空間，腳趾之間的空間，腋窩和臍帶殘端。最類似的是在鼻孔旁邊，鼻孔裡面（鼻孔裡面）和背面。

反映人類皮膚微生物組的人類皮膚的多樣性已經觀察到：「毛茸茸的，潮濕的腋下離光滑乾燥的前臂很短的距離，但這兩個壁龕可能與雨林的沙漠生態不同。」[7]

美國國立衛生研究院啟動了人類微生物組計劃，以表徵人類微生物群，其中包括皮膚上的微生物群以及這種微生物群在健康和疾病中的作用。[29]

像表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）這樣的微生物在皮膚表面定殖。皮膚菌群的密度取決於皮膚區域。消毒的皮膚表面從位於毛囊，腸道和泌尿生殖器開口的較深區域的細菌中重新定殖。

臨床意義

更多信息：皮膚病

皮膚疾病包括皮膚感染和皮膚腫瘤（包括皮膚癌）。

皮膚病學是處理皮膚狀況的醫學分支。[4]

社會與文化

衛生和皮膚護理

另請參見：去角質（美容）

皮膚支持自己的微生物生態系統，包括酵母和細菌，不能通過任何清潔去除。估計將個人細菌的數量放在一平方英寸（6.5平方厘米）的人體皮膚表面上，達到5000萬，儘管這個數字在平均20平方英尺（1.9平方米）的人體皮膚上變化很大。油性表面，如面部，每平方英寸（6.5平方厘米）可能含有超過5億個細菌。儘管數量巨大，但皮膚表面的所有細菌都會達到豌豆大小的體積。[30]通常，微生物彼此控制並且是健康皮膚的一部分。當平衡被擾亂時，可能存在過度生長和感染，例如當抗生素殺死微生物時，導致酵母過度生長。皮膚在孔口處與身體的內上皮襯裡連續，每個孔支撐其自身的微生物補充物。

化妝品應小心使用在皮膚上，因為這些可能會引起過敏反應。每個季節都需要合適的衣服，以促進汗液的蒸發。陽光，水和空氣在保持皮膚健康方面發揮著重要作用。

油性皮膚

油性皮膚是由過度活躍的皮脂腺引起的，這種皮脂腺會產生一種叫做皮脂的物質，一種天然健康的皮膚潤滑劑。[1]當皮膚產生過多的皮脂時，它會變得沉重而厚重。油性皮膚以光澤，瑕疵和粉刺為代表。[1]油性皮膚類型不一定是壞的，因為這種皮膚不易起皺或其他老化跡象，[1]因為油有助於保持所需的水分鎖定在表皮（皮膚的最外層）。

油性皮膚類型的消極方面是油性膚色特別容易堵塞毛孔，黑頭和皮膚表面死皮細胞的堆積。[1]油性皮膚可以是粗糙和粗糙的質地，除了眼睛和脖子外，到處都有大而清晰可見的毛孔。[1]

滲透性

人體皮膚滲透性低;也就是說，大多數外來物質不能穿透和擴散通過皮膚。皮膚的最外層，即角質層，是大多數無機納米粒子的有效屏障。[31] [32]這可以保護身體免受外部顆粒（如毒素）的侵害，不會讓它們與內部組織接觸。然而，在某些情況下，希望允許顆粒通過皮膚進入身體。這種粒子轉移的潛在醫學應用促使納米醫學和生物學的發展以增加皮膚滲透性。經皮顆粒遞送的一種應用可以是定位和治療癌症。納米醫學研究人員尋求針對錶皮和活躍細胞分裂的其他層，其中納米粒子可以直接與失去其生長控制機制的細胞（癌細胞）相互作用。這種直接相互作用可用於更準確地診斷特定腫瘤的特性或通過遞送具有細胞特異性的藥物來治療它們。

納米粒子

直徑40納米的納米粒子已成功滲透皮膚。[33] [34] [35]研究證實，大於40納米的納米顆粒不會穿透角質層的皮膚。[33]大多數穿透的顆粒會通過皮膚細胞擴散，但有些顆粒會沿著毛囊向下移動併到達真皮層。

還研究了皮膚相對於不同形狀的納米顆粒的滲透性。研究表明，與橢圓形（橢圓形）顆粒相比，球形顆粒具有更好的穿透皮膚的能力，因為球體在所有三個空間維度上都是對稱的。[35]一項研究比較了兩種形狀和記錄的數據，表明球形顆粒位於表皮和真皮的深處，而橢圓形顆粒主要存在於角質層和表皮層。[36]納米棒用於實驗，因為它們具有獨特的熒光特性，但顯示出平庸的滲透性。

不同材料的納米粒子顯示出皮膚的滲透性限制。在許多實驗中，使用直徑為40nm或更小的金納米顆粒並且已顯示滲透到表皮中。氧化鈦（TiO2），氧化鋅（ZnO）和銀納米粒子在穿過角質層的皮膚中無效[37] [38]。已證明硒化鎘（CdSe）量子點在具有某些特性時能夠非常有效地穿透。由於CdSe對生物體有毒，因此必須將顆粒覆蓋在表面組中。比較塗覆在聚乙二醇（PEG），PEG-胺和羧酸中的量子點的滲透性的實驗得出結論，PEG和PEG-胺表面基團允許顆粒的最大滲透。羧酸包覆的顆粒沒有穿透角質層。[36]

增加滲透性

科學家此前認為，皮膚是無機顆粒的有效屏障。機械應力源造成的損害被認為是增加其滲透性的唯一途徑。[39]

最近，已經開發出用於增加皮膚滲透性的更簡單和更有效的方法。紫外線輻射（UVR）會輕微損傷皮膚表面，並導致時間依賴性缺陷，使納米粒子更容易滲透。[40] UVR的高能量導致細胞重組，削弱了角質層和表皮層之間的邊界。[40] [41]皮膚損傷通常通過經皮水分流失（TEWL）來測量，儘管TEWL可能需要3-5天才能達到其峰值。當TEWL達到其最高值時，納米顆粒的最大密度能夠滲透皮膚。雖然UVR暴露後滲透性增加的效果可導致滲透皮膚的顆粒數量增加，但UVR暴露後皮膚的特定滲透性相對於不同尺寸和材料的顆粒尚未確定。[40]

還有其他方法可以通過皮膚損傷來增迦納米粒子的滲透性：膠帶剝離是將膠帶塗在皮膚上然後抬起去除皮膚頂層的過程。通過從皮膚表面刮掉頂部5-10微米來完成皮膚磨損;化學增強將化學物質如聚乙烯吡咯烷酮（PVP），二甲基亞碸（DMSO）和油酸應用於皮膚表面以增加滲透性; [42] [43]電穿孔通過施加短脈衝電場增加皮膚滲透性。脈衝是高電壓，施加時為毫秒級。在皮膚暴露於電場脈衝之後，帶電分子比中性分子更頻繁地穿透皮膚。結果顯示大約100微米的分子易於滲透電穿孔的皮膚。[43]

應用

對納米醫學感興趣的大部分領域是透皮貼劑，因為可以無痛地應用具有極少副作用的治療劑。由於皮膚滲透性的限制，透皮貼劑限於施用少量藥物，例如尼古丁。開發增加皮膚滲透性的技術已經導致更多的藥物可以通過透皮貼劑施用，並為患者提供更多選擇。[43]

增加皮膚的滲透性允許納米顆粒穿透並靶向癌細胞。納米粒子以及多模態成像技術已被用作非侵入性地診斷癌症的方式。具有高滲透性的皮膚允許具有附著於表面的抗體的量子點用於主動靶向以成功穿透並識別小鼠中的癌性腫瘤。腫瘤靶向是有益的，因為可以使用熒光顯微鏡激發粒子並發射將破壞癌細胞的光能和熱量。[44]

防晒和防晒霜

防晒和防晒霜是不同的重要護膚品，儘管它們都能提供全面的防晒保護。[45] [46]

防晒 - 防晒霜不透明且比防晒霜更強，因為它能夠阻擋大部分UVA / UVB射線和來自太陽的輻射，並且不需要在一天內多次重新施用。二氧化鈦和氧化鋅是防晒霜中的兩種重要成分。[47]

防晒 - 防晒霜一旦塗抹在皮膚上就會更透明，並且還能夠抵禦UVA / UVB射線，儘管防晒霜的成分一旦暴露在陽光下就能夠以更快的速度分解，並且一些輻射能夠滲透到皮膚。為了使防晒劑更有效，必須一致地重新塗抹並使用具有更高防晒係數的防晒劑。

飲食

維生素A，也稱為類維生素A，通過使角質化正常化，下調導致痤瘡的皮脂生成，以及逆轉和治療光損傷，皮紋和橘皮組織，使皮膚受益。

維生素D和類似物用於下調皮膚免疫系統和上皮細胞增殖，同時促進分化。

維生素C是一種抗氧化劑，可調節膠原蛋白的合成，形成屏障脂質，再生維生素E，並提供光保護作用。

維生素E是一種膜抗氧化劑，可以防止氧化損傷，還可以防止有害的紫外線。[48]

一些科學研究證實，基線營養狀況的變化會影響皮膚狀況。[49]

梅奧診所列出了他們聲稱幫助皮膚的食物：水果和蔬菜，全穀物，深色綠葉蔬菜，堅果和種子。[50]

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