Как работает кожа человека: барьер, терморегулятор и орган чувств
Кожа человека работает сразу в нескольких режимах: она непроницаемый барьер для патогенов и химикатов, эффективный терморегулятор, орган осязания и активная биохимическая фабрика. Площадь кожного покрова взрослого составляет 1,5–2 кв. метра, масса около 4–5 кг вместе с подкожной клетчаткой. Это первая линия защиты организма и одновременно чуткий датчик состояния внешней среды.
Три слоя: эпидермис, дерма, гиподерма
Кожа устроена послойно, и каждый слой выполняет свои задачи. Внешний слой (эпидермис) состоит преимущественно из кератиноцитов, которые непрерывно делятся в базальном слое и постепенно продвигаются наверх, уплощаясь и накапливая кератин. Этот путь занимает около 28 дней. Верхний подслой эпидермиса, роговой, состоит из мёртвых ороговевших клеток, которые слущиваются: в сутки человек теряет 30 000–40 000 клеток кожи. Между кератиноцитами расположены меланоциты — клетки, синтезирующие пигмент меланин, который поглощает ультрафиолетовое излучение и защищает глубокие слои от его разрушительного воздействия. Под эпидермисом находится дерма — плотная соединительная ткань, богатая коллагеном и эластином. Именно здесь расположены кровеносные и лимфатические сосуды, нервные окончания, волосяные фолликулы, сальные и потовые железы. Коллагеновые волокна обеспечивают прочность, а эластиновые обеспечивают упругость. С возрастом их выработка снижается, что приводит к образованию морщин. Самый глубокий слой, гиподерма (подкожно-жировая клетчатка), выполняет функцию теплоизоляции, амортизации ударов и хранилища энергии.
Терморегуляция: как кожа управляет температурой
Поддержание температуры тела в диапазоне 36,5–37,5 градуса Цельсия: это одна из ключевых функций кожи. При перегреве сосуды дермы расширяются, кровоток к коже увеличивается, и тепло отдаётся в окружающую среду. Одновременно активируются потовые железы: за час интенсивной работы на жаре человек может выделить до 1–2 литров пота. Испарение 1 мл воды отбирает у тела около 0,58 ккал тепла. На холоде сосуды сужаются, ограничивая теплоотдачу, а мышцы у основания волос сокращаются, поднимая волосок и создавая воздушную прослойку. У людей с редким волосяным покровом это проявляется как «гусиная кожа», рудиментарная реакция, унаследованная от предков с густым мехом.
Барьерная и иммунная функции
Ороговевший эпидермис механически непроницаем для большинства бактерий и вирусов. Дополнительную защиту обеспечивает кислая мантия кожи: её pH составляет 4,5–5,5, что подавляет рост патогенных микроорганизмов. Кожный жир (себум), вырабатываемый сальными железами, содержит антибактериальные вещества. Если эти барьеры преодолены, в дерме активируются клетки Лангерганса, специализированные иммунные клетки, первыми реагирующие на чужеродных агентов и запускающие иммунный ответ. Кожа также постоянно обновляет микробиом: на её поверхности живут сотни видов микроорганизмов, поддерживающих нормальную защитную функцию и конкурирующих с патогенами за место.
Синтез витамина D и осязание
Ультрафиолетовые лучи спектра B (длина волны 290–315 нм), проникая в эпидермис, превращают провитамин D3 (7-дегидрохолестерол) в холекальциферол. Дальнейшее превращение в активную форму витамина D происходит в печени и почках. Это вещество необходимо для усвоения кальция, нормальной работы иммунной системы и многих других процессов. В российских широтах солнечной активности достаточно для синтеза витамина D лишь с мая по сентябрь. Нервные окончания дермы обеспечивают осязание: специализированные механорецепторы (тельца Мейснера, Пачини, Руффини) реагируют на давление, вибрацию и растяжение, а свободные нервные окончания воспринимают боль и температуру. Плотность рецепторов неодинакова: на кончиках пальцев их в 100 раз больше, чем на спине.
