表皮位於皮膚的最外層,它直接體現出皮膚的外觀及健康狀態,並賦予了皮膚的質感,參與皮膚的保溼和膚色的形成,是皮膚美容的重要載體。
表皮屬於復層鱗狀上皮,主要由角質形成細胞(keratinocyte)構成,其間含有不同種類的樹枝狀細胞,如黑素細胞(melanocyte)、朗格漢斯細胞(Langerhans cell)和麥可細胞(Merkel cell)。
角質形成細胞(keratinocyte)角質形成細胞是表皮的主要組成成分,約佔表皮細胞的95%以上,細胞與細胞之間通過各種物質連接起來。角質形成細胞在分化和成熟的不同階段,其形態、大小及排列均有變化,最終在角質層形成富含角蛋白的角質細胞而脫落。
角蛋白(keratins)的有序排列是皮膚抵抗外界物理、化學、微生物損害的重要因素,表皮角蛋白是表皮細胞的主要結構蛋白,呈纖維狀,直徑約10nm,屬於中間絲家族。
根據角蛋白基因核酸序列的同源性將其分為兩類型,Ⅰ型分子量較小,呈酸性(K10~K20),Ⅱ型分子量較大,呈中性—鹼性(K1~K9)。Ⅰ型和Ⅱ型角蛋白基因分別位於17q12~q21和12q11~q13染色體區。成熟的角蛋白纖維是由Ⅰ型和Ⅱ型以1:1比例聚合而成的異種二聚體,因此在表皮中角蛋白是成對表達的。
角蛋白表達的不同表現了表皮細胞不同的分化階段,基底層表達的角蛋白是K5/K14,隨著基底層細胞的分化遷移到棘層出現了K1/K10的成對表達,在細胞進一步分化的過程中,K1/K10的表達逐漸增高,而K5/K14的漸減少。
因此,根據角質形成細胞各發展階段的特點,將表皮由外向內分為五層:角質層、透明層、顆粒層、棘層和基底層。
1、角質層 是表皮的最外層,與皮膚美容關係最密切。由5~15層細胞核和細胞器消失的角質細胞和細胞間質構成,角質細胞核細胞間質的結構被比喻為「磚牆結構」,角質層完整的結構對維持皮膚屏障功能起到重要作用。
其中細胞間質主要由脂質構成,結構脂質主要成分是神經醯胺、游離脂肪酸、膽固醇以及少量天然保溼因子(NMF)。
2、透明層 透明層(stratum lucidum)由1~3層無核的扁平細胞組成,金見於掌蹠部位。胞質中含有嗜酸性透明角質,它由顆粒層細胞的透明角質顆粒變性而成,具有防止水、電解質與化學物質通過的屏障作用。
3、顆粒層 顆粒層(stratum granulosum)由1~3扁平或梭形的細胞構成,正常皮膚顆粒層的厚度與角質層的厚度成正比,在角質層薄的部位僅1~3層,而在角質層厚的部位,如掌蹠,顆粒層則較厚,多達10層。
胞質中出現許多大小不等的強嗜酸性緻密顆粒,稱為透明角質顆粒(keratohyaline granule),這種顆粒無膜包被,包含約2nm電子緻密顆粒構成的不規則無定形聚合物。角質透明顆粒與張力原纖維密切相關。
顆粒層的代謝變化較大,表皮細胞在此層完全形化後細胞核消失,轉化為無核的透明層和角質層。在顆粒層上部的細胞間隙中,酸性磷酸酶、疏水性磷脂和溶酶體酶等構成一個防水屏障,使水分既不易從體外滲入,也阻止了角質層以下的水分向角質層滲透。
4、棘層 棘層(stratum spinosum)位於基底層上方,由4~8層多角形細胞組成,細胞較大,有許多棘狀突起,胞核呈圓形,細胞間橋明顯而呈棘刺狀,故稱為棘細胞。最底層的棘細胞也有分裂功能功能,可參與表皮的損傷修復。
角質形成細胞一進入到棘層就表達特異性K1/K10,它是表達終末分化和角化的標記,K1或K10基因缺陷導致一系列以皮膚屏障結構損害為主要臨床特徵的皮膚疾病出現,如非表皮鬆懈性掌蹠角化病等。
棘細胞及顆粒層細胞內含卵圓形雙層膜包被的板層狀顆粒,成為Odland小體,也稱板層顆粒(lamellar granule)、板層小體(lamellar body)或被膜顆粒等,這種膜包被的顆粒大小約100nm×500nm,可見於胞質中任何部位,但在鄰近質膜的部位最明顯。
Odland小體首先出現在棘層,它們包含由磷脂、神經醯胺、游離脂肪酸和膽固醇構成的的脂質混合物,隨著表皮的分化,脂質的分布和含量也發生改變,磷脂減少,神經醯胺、游離脂肪酸和膽固醇增多,至顆粒層頂部,顆粒層細胞向角質細胞轉化時,Odland小體通過胞吐作用將其脂質內容物釋放到角質層的細胞間隙,即形成結構脂質。
在角質層構成非常重要的皮膚屏障結果。Odland小體還包含多種水解酶,如酸性磷酸酶、糖苷酶、蛋白酶和脂酶。這些酶針對細胞外環境中脂質和橋粒蛋白的活性可能對屏障形成和表皮自然脫屑很重要。
在疾病狀態下,如銀屑病皮損的顆粒層則變薄或消失,結構及潤澤脂質(細胞間脂質和皮脂)的合成及分泌減少,因此,在臨床上可見銀屑病患者皮膚乾燥、脫屑,從而表示,臨床治療銀屑病時,需輔助使用含有脂質成分的保溼劑,以補充神經醯胺的不足。
5、基底層基底層(stratum basal)位於表皮的最底層,是除角質層以外與皮膚美容相關最密切的機構。基底層僅為一層柱狀或立方狀的基底細胞,與基底膜帶垂直排列成柵欄狀。
細胞間以橋粒連接,與基底膜帶則以半橋粒連接。基底層與真皮交界處呈波浪狀,由表皮伸入真皮的表皮腳與真皮突向表皮的乳頭鑲嵌組成。
基底層細胞處於未分化狀態,具有生長分裂能力,細胞中特異性表達K5/K14,即增生特異性角蛋白,在表皮細胞增殖、分化障礙的皮膚病如銀屑病中,K5/K14會表達於基底層以上的表皮中。
含黑色素生長細胞,產生黑色素,保護真皮層。黑色素多少及大小決定肌膚顏色。此外線照射下會產生更多黑色素。
了解表皮層生物學結構,有助於日常健康的皮膚管理。