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皮膚的新陳代謝

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月19日 21:24

皮膚作為人體最大的一個(gè)重要器官參與整個(gè)機(jī)體的一般新陳代謝過程，由于皮膚的特殊解剖結(jié)構(gòu)和生理功能，它在生物化學(xué)代謝方面也有著許多特點(diǎn)。隨著基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究方法和技術(shù)的進(jìn)展，皮膚的新陳代謝研究已深入到分子水平，從而為闡明許多皮膚疾病的發(fā)生機(jī)制和發(fā)展過程奠定了基礎(chǔ)，在推動(dòng)臨床皮膚病學(xué)的研究中起著關(guān)鍵作用。

能量代謝

正常表皮的能量代謝比較活躍，與其再生速度較快相適應(yīng)。皮膚和體內(nèi)大多數(shù)組織一樣，以葡萄糖或脂肪作為主要能量物質(zhì)，供能的方式也存在有氧氧化（包括糖的有氧氧化、脂肪酸的β-氧化和氨基酸的氧化分解等）和糖的無氧分解（糖酵解）兩條途徑，后者在皮膚中（尤其是在表皮）特別旺盛，其速度在人體各組織中是最快的。在有氧條件下，表皮中50%-75%的葡萄糖通過糖酵解分解提供能量，缺氧時(shí)，則有70%-80%的葡萄糖通過無氧酵解分解提供能量，且同時(shí)產(chǎn)生乳酸。

皮膚中能量代謝的特點(diǎn)也表現(xiàn)在表皮酶含量的差異上。迄今為止已在表皮發(fā)現(xiàn)糖的有氧氧化和無氧酵解的全套酶系，包括琥珀酸脫氫酶、乳酸脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶、丙酮酸脫氫酶、糖原合成酶、葡萄糖磷酸化酶等，但表皮中丙酮酸脫氫酶含量較低而乳酸脫氫酶含量較高，使葡萄糖經(jīng)分解代謝產(chǎn)生的丙酮酸脫氫氧化產(chǎn)生乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)的速度減慢，有利于丙酮酸還原為乳酸進(jìn)入糖酵解。

糖代謝

皮膚葡萄糖含量為3.33~4.50 mmol/L，相當(dāng)于血糖的2/3左右，表皮中含量又多于真皮和皮下組織。在某些疾病如糖尿病時(shí)，皮膚糖含量可升高，使皮膚對(duì)于真菌和細(xì)菌的易感性增加。皮膚中糖的主要功能是提供能量，此外還可作為黏多糖、脂質(zhì)、糖原、核酸、蛋白質(zhì)等物質(zhì)在體內(nèi)生物合成的底物。

糖的分解代謝

表皮能有效地進(jìn)行分解代謝，其分解通路主要有三條，即無氧酵解、有氧氧化和磷酸戊糖通路。

糖酵解：皮膚特別是表皮中糖的無氧酵解通路特別旺盛。生物化學(xué)和組織化學(xué)的研究資料表明，在表皮細(xì)胞的胞質(zhì)中含有與糖酵解有關(guān)的全部酶類，包括直鏈淀粉-4，6-轉(zhuǎn)糖苷酶、磷酸化酶、葡萄糖酸變位酶和烯醇化酶等，己糖磷酸激酶是該通路中三個(gè)關(guān)鍵酶之一，其活性的調(diào)節(jié)將直接影響到糖酵解的進(jìn)行：靈長(zhǎng)類動(dòng)物大部分皮膚附屬器均顯示存在己糖激酶活性，而以頭皮小汗腺胞質(zhì)中最高；足底皮膚中己糖激酶活性呈現(xiàn)區(qū)域性差異，以基底細(xì)胞和棘細(xì)胞最強(qiáng)，角質(zhì)層細(xì)胞最弱，表明糖代謝的活力隨表皮細(xì)胞的角化而逐漸減弱。從己糖激酶的調(diào)節(jié)作用來看，表皮對(duì)葡萄糖的利用受二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）局部濃度的控制，任何降低ADP的過程（如糖酵解、三羧酸循環(huán)等）都可使細(xì)胞內(nèi)葡萄糖耗量增加。

三羧酸循環(huán)：即糖有氧氧化通路的最后一個(gè)階段。在有氧條件下，表皮細(xì)胞內(nèi)糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸從胞質(zhì)進(jìn)入線粒體，線粒體內(nèi)膜含有的丙酮酸脫氫酶系催化丙酮酸脫羧生成乙酰輔酶A，然后進(jìn)入三羧酸循環(huán)，徹底氧化成C02和水，并產(chǎn)生大量三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP），在此過程中還產(chǎn)生大量煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NADH）和琥珀酸，它們?cè)诰S持表皮細(xì)胞線粒體內(nèi)外的氧化還原電位中起著十分重要的作用。

磷酸戊糖途徑：是糖的分解代謝的一條旁路，它提供一條糖代謝的彈性途徑，以適應(yīng)表皮的不同分化階段。已有證據(jù)表明，此通路在表皮上層內(nèi)進(jìn)行。來自真皮血管的氧供應(yīng)幾乎雉以達(dá)到表皮上層的幾層細(xì)胞，此通路通過將煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADP+）還原成還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotnamide adenine dinucleotide 2’-phosphate reduced tetrasodium salt，NADPH）而保證了缺乏分子氧時(shí)也能順利進(jìn)行氧化反應(yīng)。用組織化學(xué)定量測(cè)定此通路的一個(gè)關(guān)鍵酶-6-磷酸葡萄糖脫氫酶活性，發(fā)現(xiàn)在顆粒層甚的表皮區(qū)以及活表皮細(xì)胞與死表皮細(xì)胞之間轉(zhuǎn)變很快的表皮區(qū)不能檢出此酶活性，但在掌跖表皮、毛發(fā)的角質(zhì)生成區(qū)與銀屑病患者表皮等處，這種酶含量較多，證實(shí)了有磷酸戊糖途徑的存在，說明在表皮越厚的區(qū)域，組織缺氧的程度越大，就越可能從糖酵解轉(zhuǎn)向磷酸戊糖通路。由于此通路的酶類存在于胞質(zhì)的可溶部分，當(dāng)線粒體喪失能力直至細(xì)胞死亡時(shí)，磷酸戊糖通路將發(fā)揮主要作用。此通路的其他重要生理功能是提供NADPH，后者可在表皮脂肪酸和膽固醇等生物合成過程中作為供氫體。

糖原的合成與分解

正常表皮細(xì)胞只含有少量糖原，皮膚中的糖原是糖代謝的合成產(chǎn)物，應(yīng)用PAS反應(yīng)在組織切片中很容易得到證實(shí)。人皮膚糖原含量在胎兒期最高，以后逐漸降低，直至成人期達(dá)到低值，一般不超過體重的0.1%，通常約為0.08%，主要分布在顆粒層，棘層上部亦有少量，角質(zhì)層內(nèi)極少，棘層大部及基底層中不含糖原；皮脂腺邊緣的未分化腺細(xì)胞內(nèi)較多，腺細(xì)胞成熟后含量減少，汗腺管的基底層細(xì)胞內(nèi)含量也較多，汗腺分泌細(xì)胞活力增加時(shí)則減少，毛發(fā)內(nèi)外毛根鞘含量較多，在毛發(fā)生長(zhǎng)時(shí)顯著增加，休止期則明顯減少。人體表皮細(xì)胞具有合成糖原的能力，創(chuàng)傷后4小時(shí)表皮基底細(xì)胞中即可檢出糖原，8-16小時(shí)達(dá)高峰，然后逐漸降低。在表皮細(xì)胞的滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中具糖原合成酶及分支酶等，可通過磷酸葡萄糖或經(jīng)糖醛酸途徑合成。

皮膚內(nèi)糖原的降解是一個(gè)復(fù)雜的過程，磷酸化酶是關(guān)鍵酶，受環(huán)磷酸腺苷系統(tǒng)的控制，凡能使細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）增加的信號(hào)均能導(dǎo)致磷酸化酶活化，進(jìn)而促使糖原分解加速。這一過程受血循環(huán)中腎上腺素、胰島素、胰高血糖素等調(diào)節(jié)。

脂質(zhì)代謝

皮膚的脂質(zhì)成分

表皮脂質(zhì)成分為其干重的10%，真皮脂質(zhì)成分僅為其干重的4%，且隨皮脂腺和毛囊數(shù)不同而有所差異，每個(gè)皮脂腺約含脂質(zhì)10μ。皮膚表面脂質(zhì)（皮面脂質(zhì)）的量決定于皮脂腺脂質(zhì)和表皮脂質(zhì)，也隨皮脂腺分泌脂質(zhì)（皮脂）的量及脫落的表皮細(xì)胞數(shù)目而變化。在皮脂腺豐富的部位如頭皮、前額和上背部，皮面脂質(zhì)中90%來源于皮脂腺。

皮面脂質(zhì)的脂肪酸含量相當(dāng)恒定，其中C10~C18脂肪酸不隨性別、月經(jīng)期、皮膚部位或時(shí)間等而改變，而脂質(zhì)成分則隨著性別而存在差異，一般女性含較多甘油三酯，男性則含較多的磷脂和膽固醇。

皮脂脂質(zhì)和表皮脂質(zhì)的成分

皮脂脂質(zhì)成分和表皮脂質(zhì)成分主要含：鯊烯、蠟酯、甘油三酯、膽固醇游離脂防酸和磷脂等。兩者的主要差異是：皮脂脂質(zhì)中含有表皮脂質(zhì)中明顯缺乏的鯊烯、蠟酯、甘油三酯和游離脂肪酸，而表皮脂質(zhì)中卻含有皮脂脂質(zhì)中較少的磷脂和固醇類，后者是表皮脂質(zhì)的主要成分，約占中性脂質(zhì)的20%，其中大部分為膽固醇；某些膽固醇脂質(zhì)（如硫酸膽固醇）與角蛋白纖維關(guān)系密切；表皮中可測(cè)得7-脫氫膽固醇，說明表皮是合成維生素D前體的場(chǎng)所。皮脂脂質(zhì)和表皮脂質(zhì)中脂肪酸含量均占約60%，這些脂肪酸可以游離或酯化形式（如磷脂、中性甘油酯、膽固醇酯和蠟酯等）出現(xiàn)，其中主要是C16和C18，且均有單烯、雙烯和多不飽和脂肪酸。

核素?fù)饺胙芯匡@示，皮膚脂質(zhì)中上述各種成分均能在體內(nèi)合成。當(dāng)大量限制熱量供應(yīng)時(shí)，人體表皮脂質(zhì)合成將有顯著變化，但皮脂脂質(zhì)則較少受影響。

皮脂腺的脂質(zhì)代謝

皮脂是皮脂腺中脂肪細(xì)胞的最后分化產(chǎn)物，在完整的皮脂腺細(xì)胞中合成的脂質(zhì)成分不同于皮脂細(xì)胞在分化期間的產(chǎn)物，也不同于皮脂被轉(zhuǎn)運(yùn)入毛囊內(nèi)的脂質(zhì)成分。實(shí)驗(yàn)測(cè)定發(fā)現(xiàn)皮面脂質(zhì)中富含游離脂肪酸，而在完整的皮脂腺細(xì)胞及完整的腺體中含量極微：皮面脂質(zhì)及粉刺內(nèi)的游離脂肪酸來自皮脂腺中的甘油三酯，是在毛囊皮脂腺內(nèi)的細(xì)菌（主要是丙酸棒狀桿菌）分泌的脂肪酶作用下形成的。隨著皮脂腺細(xì)胞分化以及皮脂轉(zhuǎn)入毛囊內(nèi)，固酵類的酯化也有增加，皮脂脂質(zhì)中酯化的固醇類占50%甚至更多，而在表皮脂質(zhì)中卻不到30%，皮脂中特有的蠟酯和鯊烯是皮脂細(xì)胞在脂質(zhì)發(fā)生中的固有成分。

表皮的脂質(zhì)代謝表

皮細(xì)胞在分化的不同階段，其脂質(zhì)的組成有顯著差異。在人類表皮中，與處于增殖和分化期的基底層及棘層細(xì)胞中的脂質(zhì)相比，死亡的角質(zhì)層細(xì)胞和衰老的顆粒層細(xì)胞中固醇類較高而磷脂缺乏，在角質(zhì)層中尚積聚有蠟酯和腦酰胺。這些發(fā)現(xiàn)提示表皮脂質(zhì)代謝的主要特征是磷脂水解和在角化末期的中性脂質(zhì)集聚，這些在皮面中顯著潴留的中性脂質(zhì)是細(xì)胞分化、最終死亡引起的副產(chǎn)品，在對(duì)水和電解質(zhì)的屏障中也起著一定的作用。

在人和動(dòng)物的大多數(shù)正常表皮中，磷脂集中分布于顆粒層區(qū)而角質(zhì)層所含甚少。顆粒層的磷脂有兩個(gè)來源，一是角質(zhì)形成細(xì)胞的細(xì)胞器在酸性水解酶作用下釋放，二是在表皮上層中通過磷酸戊糖通路能進(jìn)行有效合成，通路中必需的α-磷脂甘油脫氫酶已在某些部位皮膚的上層表皮中被檢出，表明該處的磷脂合成相當(dāng)活躍。類固醇占表皮脂質(zhì)的10%~15%，其中90%以游離形式存在，余為酯化的類固醇，76%類固醇又以膽固酵形式存在。皮膚表面有許多不同的類固醇物質(zhì)，絕大多數(shù)都是由皮脂腺分泌而來，少數(shù)來自表皮。表皮脂質(zhì)膜中10%-20%為鯊烯及膽固醇，鯊烯是合成人皮膚固醇的直接前體，類固醇的合成部位是在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，它含有把乙酸轉(zhuǎn)變?yōu)轷徬┑拿福谀承┘?xì)胞內(nèi)還有所需的輔酶。人體皮膚的表皮極易使14C-乙酸轉(zhuǎn)變?yōu)?4C-膽固醇，而在含有皮脂腺的真皮中只生成少量膽固醇，卻有14C-鯊烯聚集，提示人類皮脂本身含有大量的鯊烯，膽固醇則很少。人體表皮脂質(zhì)膜中的膽固醇大部分來自于表皮細(xì)胞。

在表皮中有許多降解磷脂類物質(zhì)的酶（如磷脂酶和堿性磷酸酶），可將底物降解成脂肪酸、甘油、磷酸和膽堿。固酵類物質(zhì)如膽固醇可在表皮細(xì)胞中先轉(zhuǎn)變成7-脫氫膽固醇，受紫外線照射作用后成為有活性的維生素D3。表皮不能徹底分解膽固醇的甾核，少量膽固醇與其還原產(chǎn)物二氫膽固醇可以皮脂的形式由皮膚分泌出來，較少量的膽固醇和膽固醇酯還可隨同表皮細(xì)胞的脫落而排出體外。

皮膚中的脂肪代謝 脂防的合成：主要在表皮細(xì)胞中合成，表皮細(xì)胞滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的胞質(zhì)側(cè)含有合成脂肪酸的轉(zhuǎn)酰酶，可合成軟脂酸和硬脂酸，繼而經(jīng)脫飽和反應(yīng)產(chǎn)生小部分不飽和脂肪酸。亞油酸和花生四烯酸是表皮中最主要的必需脂肪酸，它們均只能來源于食物，二者經(jīng)肝細(xì)胞合成為甘油三酯并形成脂蛋白（低密度脂蛋白）并通過血漿進(jìn)入皮膚。血漿脂類和脂蛋白代謝異常時(shí)導(dǎo)致的各型高脂蛋白血癥及血清蛋白代謝異常均可使脂質(zhì)局限性沉積于真皮而被組織細(xì)胞吞噬，引起臨床上的皮膚黃色瘤損害。發(fā)疹性黃色瘤幾乎無例外地在高乳糜微粒血癥時(shí)發(fā)生，于高乳糜微粒血癥消除后一段時(shí)間內(nèi)消失；結(jié)節(jié)性發(fā)疹性黃色瘤的發(fā)生是乳糜微粒、低密度脂蛋白、極低密度脂蛋白殘余顆?；蛩鼈兊慕M分在組織中沉積的結(jié)果，而在黃色瘤病譜的結(jié)節(jié)后期是由于低密度脂蛋白、極低密度脂蛋白殘余顆?；蚱浣M分沉積所導(dǎo)致。 脂肪的分解：表皮脂類總量的45%為甘油三酯，這些表皮脂防的氧化分解與其他組織相同，在胞質(zhì)中水解為甘油和脂肪酸，前者經(jīng)磷酸化后進(jìn)入糖代謝通路，后者經(jīng)?；蠼杈€粒體內(nèi)膜中的肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體內(nèi)，在線粒體內(nèi)酶、輔酶A、ATP等參與下以脂酰CoA的形式經(jīng)β氧化產(chǎn)生大量的NADH和FADH后進(jìn)入三羧酸循環(huán)。必需脂肪酸中的亞油酸可和表皮細(xì)胞膜的磷脂發(fā)生酯化以維持皮膚的屏障作用：花生四烯酸則可作為合成前列腺素（PG）和其他二十碳四烯酸代謝產(chǎn)物的前體。 花生四烯酸的代謝：花生四烯酸是人類皮膚中最常見的脂防酸衍生物活性物質(zhì)的前身物質(zhì)，為一種二十碳不飽和脂肪酸，存在于含微粒體細(xì)胞的細(xì)胞膜磷脂的β位上，可通過環(huán)氧合酶和脂氧合酶兩條途徑形成PG、LT以及二十碳四烯酸等各種代謝產(chǎn)物。花生四烯酸在脂過氧化酶的作用下形成氫過氧化二十碳四烯酸，并進(jìn)一步被代謝成羥二十碳四烯酸和白三烯（LT）。已證明在人類皮膚中羥二十碳四烯酸的合成非?；钴S，這些衍生物多數(shù)在體外對(duì)中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞有明顯的趨化性；LT中的LTB4是由環(huán)氧化物水解酶作用于LTA4形成的，已證明為已知最強(qiáng)的內(nèi)源性趨化劑之一，能使血管通透性增強(qiáng)，中性粒細(xì)胞聚集并附著于血管壁，還可進(jìn)入血管壁并位于內(nèi)皮細(xì)胞下并活化脫顆粒，產(chǎn)生過氧化物引起內(nèi)皮細(xì)胞損傷。

前列腺素（prostaglandin，PC）是一類具有二十碳原子的不飽和脂肪酸，以前列腺酸為基本骨架，具有—個(gè)五碳環(huán)和兩條側(cè)鏈。在人類皮膚中，PG參與表皮中環(huán)核苷酸的代謝和正常細(xì)胞分裂以及分化的調(diào)節(jié)。

皮膚脂質(zhì)的異常

干擾膽固醇合成的藥物，如氨氯三苯乙醇可誘發(fā)魚鱗病樣表現(xiàn)同時(shí)伴脫發(fā)。脂肪酸代謝障礙往往伴表皮增殖、角化過度和經(jīng)表皮喪失水分的增多，提示角化層屏障功能喪失。在這種疾病中，必需脂肪酸如亞油酸和花生四烯酸減少或缺乏。在Refsum綜合征中，由于脂肪酸被植烷酸所替代，也呈現(xiàn)有表皮增殖和角化過程的顯著改變。表皮中這些異常脂質(zhì)的存在或是必需脂肪酸的缺乏，影響了前列腺素的合成，從而可引起一系列其他的改變。

蛋白質(zhì)代謝

皮膚的蛋白質(zhì)主要由表皮蛋白質(zhì)和真皮蛋白質(zhì)組成，其代謝情況分述如下。

表皮蛋白質(zhì)：表皮中的蛋白質(zhì)有纖維性蛋白和非纖維性蛋白。纖維性蛋白主要是角蛋白，它是表皮細(xì)胞、毛發(fā)和甲的結(jié)構(gòu)蛋白。非纖維性蛋白則參與角化過程以外所有其他的細(xì)胞功能。非纖維性蛋白包括富含組氨酸蛋白質(zhì)和角層堿性蛋白：前者存在于顆粒層細(xì)胞的透明角質(zhì)顆粒中，是磷酸化的，到達(dá)角質(zhì)層時(shí)失去磷酸化轉(zhuǎn)變?yōu)榻菍訅A性蛋白；后者和角質(zhì)層細(xì)胞中的角蛋白細(xì)絲相互作用，并促進(jìn)細(xì)胞聚集，故又稱細(xì)絲聚集蛋白。 真皮蛋白質(zhì)：主要是結(jié)締組織纖維中的蛋白質(zhì)，包括膠原和彈力蛋白?；|(zhì)中主要是黏蛋白?；|(zhì)膜中則含糖蛋白，如板層素、纖維連接素、類天皰瘡抗原等，其功能為促進(jìn)細(xì)胞與Ⅳ型膠原的黏附。 皮膚中的蛋白水解酶：皮膚中的蛋白水解酶通過催化多肽鏈的水解而降解皮膚中的蛋白質(zhì)。其種類繁多，但缺乏嚴(yán)格的底物特異性，常分為兩類：肽鏈內(nèi)切酶和肽鏈外切酶。在人類皮膚中發(fā)現(xiàn)和提純的肽鏈內(nèi)切酶，有酪蛋白水解酶、糜蛋白酶、胰蛋白酶、膠原酶、白明膠酶和彈力蛋白酶、激肽釋放酶、C1-酯酶、纖維蛋白溶酶、組織蛋白酶、鈣離子激活蛋白酶等。肽鏈外切酶有氨肽酶、羧肽酶、二肽基肽酶和二肽酶。皮膚中的蛋白水解酶在正常情況下參與細(xì)胞與細(xì)胞外的結(jié)構(gòu)物質(zhì)代謝，還參與皮膚病發(fā)生發(fā)展過程中的許多病理生理過程，如皮膚的炎癥過程和細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)。

水和電解質(zhì)代謝

皮膚是人體內(nèi)的—個(gè)主要貯水庫，大部分水分貯存在真皮內(nèi)，—個(gè)體重65 kg的人，皮膚含水量可達(dá)7.5 kg，兒童特別是嬰兒的皮膚含水量比例則更高；在失水條件（如嚴(yán)重腹瀉、嘔吐等）下，皮膚內(nèi)水分釋出可起到—定程度輔助調(diào)節(jié)體內(nèi)水分貯藏的作用。

皮膚也是人體電解質(zhì)的重要貯存庫之一，大部分電解質(zhì)貯存在皮下組織內(nèi)，如鈉、鉀、鎂、氯、鈣、磷以及一些微量元素等，這些電解質(zhì)的含量約為皮膚重量的0.6%。皮膚受損或在各種炎癥性皮膚病（如急性濕疹、接觸性皮炎）時(shí)，水分及鈉鹽增加，隨之氯化物也增加，水及鈉均有明顯增加；在脂溢性皮炎、玫瑰糠疹、扁平苔蘚、銀屑病及剝脫性皮炎的皮損中，水和鹽的含量也均增高，這種變化在限制性飲水及進(jìn)低鹽飲食時(shí)可變得不明顯，對(duì)皮膚炎癥的消退起著有利作用；在某些慢性炎癥性皮膚病如尋常性狼瘡中，水、鈉及氯化物均較高而鉀變化較少，有一定意義；一般在皮炎性皮膚病中，隨著鈉、氯的增加，鉀往往降低，但銀屑病由于皮損棘層肥厚，含鉀的表皮細(xì)胞明顯增殖，鉀的含量可有明顯增加。

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