Строение кожи человека

Воздействие воздуха на человека осуществляется через кожный покров, площадь которого составляет 1,5–2 м² (при площади теплообмена тела с воздухом в среднем 1 м²). Кожа состоит из трёх слоёв: эпидермиса (наружного эпидермального слоя толщиной от 0,03 мм на веках глаз до 1,5 мм на подошвах), дермы (собственно кожи толщиной 0,5–5 мм) и гиподермы (подкожной жировой клетчатки), которая может вообще отсутствовать или, наоборот, достигать значительных толщин до 10 см при ожирении (рис. 47).

Рис. 47. Строение кожи человека. 1 – эпидермис, 2 – дерма, 3 – гиподерма, 4 – роговой слой, 5 – волос с луковицей, 6 – фолликул, 7 – сальная железа, 8 – мышца волоса, 9 – артериальные кровеносные сосуды, 10 – артериальные микрососуды (артериолы), 11 – венозные кровеносные сосуды, 12 – венозные микрососуды (капилляры), 13 – лимфатические сосуды с клапанами, 14 – лимфатические капилляры, 15 – потовая железа, 16 – нервные волокна с рецепторами, 17 – сальная протока, 18 – загрязнения кожи за счёт кожного сала, 19 – потовая протока, 20 – загрязнения кожи за счёт потовых выделений, 21 – внешние загрязнения (пыль, грязь, макияж и др.).

Эпидермис отличается высокой механической и химической стойкостью, непроницаем для водных растворов и для возбудителей инфекции. Наружный слой эпидермиса – роговой слой – представляет собой состарившиеся и ороговевшие эпителиальные клетки. Эпидермис имеет свойство самоочищаться путём постоянного отшелушивания (слущивания) поверхности рогового слоя. На смену отшелушившемуся слою, уносящему загрязнения, приходят более молодые клетки из более глубоких слоёв эпидермиса. Между рядами клеток эпидермиса циркулирует межклеточная жидкость, питающая растущие клетки белковыми веществами. При недостатке межклеточной жидкости (когда слишком мало жидкости поступает из дермы или жидкость слишком быстро испаряется с рогового слоя) кожа становится сухой, шелушащейся, раздражительной, болезненной, в эпидермисе образуются трещины, появляется зуд, исчезающий при использовании средств, замасливающих поверхность рогового слоя и препятствующих испарению влаги из эпидермиса (так называемых «увлажняющих препаратов»). Натуральным замасливателем поверхности кожи является кожное сало (эмульсия жиров в воде), выделяемое сальными железами в волосяные фолликулы (каналы) так, чтобы сало смазывало волосы и роговой слой одновременно. В то же время, выделения кожного сала (до 10–50 г в сутки) и пота (с сухим остатком до 5‑20 г в сутки) способствуют загрязнению волос и кожи.

Дерма состоит из густо переплетающихся соединительных волокон и немногочисленных клеток. Эластичность волокон придаёт коже упругость, а прочность волокон обеспечивает надёжную механическую фиксацию внутренних органов и тканей. В дерме расположены волосяные фолликулы, потовые железы, кровеносные сосуды, нервные волокна. Гиподерма представляет собой пласт соединительной ткани, смягчающий различные механические воздействия на кожу и, кроме того, служащей теплоизолирующей прокладкой.

Жизнедеятельность дермы обеспечивается непрерывными процессами обмена веществ с помощью сердечно‑сосудистой системы (кровеносной и лимфатической). Кровь в кожу поступает по артериям, которые разветвляются на тысячи мелких артериол. Последние в свою очередь распадаются на бесчисленное множество кровеносных капилляров, стенки которых обладают высокой проницаемостью. Питательные вещества и кислород переходят через стенки кровеносных капилляров в тканевую жидкость, а затем в клетки. В то же время клетки отдают в тканевую жидкость, а затем в кровеносные капилляры углекислый газ и продукты жизнедеятельности. Загрязнённая кровь, продвигаясь по кровеносным капиллярам, поступает в мельчайшие вены (венулы), затем во всё более крупные вены и, наконец, правое предсердие.

Однако, часть тканевой жидкости поступает в совсем иные капилляры, лимфатические, представляющие собой замкнутые с одного конца (слепые, глухие) трубочки с высокой проницательностью стенок. Соединяясь друг с другом лимфатические капилляры образуют лимфокапиллярную сеть, из которой берут начало лимфатические сосуды, имеющие клапаны, препятствующие обратному току лимфы. В результате сокращения мышц тела, лимфа поступает по лимфатическим сосудам в лимфатические узлы, где образуются лимфоциты, придающие организму свойства сопротивляемости воздействиям чужеродных (в том числе инфекционных) агентов (иммунитет), после чего лимфа попадает в вену. При нарушении работы лимфовыводящих систем в коже развивается отёк, который может быть уменьшен за счёт искусственного (принудительного) массажа, а также за счёт активной работы потовых желёз, опустошающих кровеносные капилляры, которые в свою очередь «всасывают» тканевую жидкость из дермы. Таким образом, баня (также как и горячая ванна, и горячий душ) может быть полезна не только тем, что очищает поверхность кожи, но и тем, что расширяет кровеносные капилляры, ускоряя обмен веществ и тем самым насыщая тканевую жидкость кислородом, а также тем, что помогает удалить излишки тканевой жидкости потением и массажем, причём массаж может повысить иммунитет.

В банной литературе потообразование обычно рассматривается упрощённо: в нормальном состоянии потовые протоки сужены, но по сигналам терморецепторов протоки (поры) открываются, что обеспечивает свободное истечение пота. Ясно, что если устья потовых протоков забиты кожным салом, то истечение пота затруднено. Продвижение воды (или водяных растворов) по капиллярам с испарением на открытом конце капилляра называется в физиологии растений транспирацией (от латинских слов – через trans – через и spiro – дышать, выдыхать). В быту испарение пота с кожи также называется «дыханием кожи», хотя этот процесс не имеет ничего общего с потреблением кислорода. В банной практике возникновение пота связывается исключительно с необходимостью охлаждения тела испарением. В условиях покоя человек выделяет 0,5 литра пота в сутки, а при физических нагрузках до 2 литров в час.

На самом же деле процессы потообразования являются много более сложными. Во‑первых, пот вырабатывается вовсе не потовыми протоками, а вполне конкретными, локальными и непередвигающимися потовыми железами в дерме. Так что расхожие в банном быту представления о том, что пот, мол, в бане по мере прогрева тела истекает из всё более глубоких слоёв кожи, и даже из мышц, в корне неверен.

Во‑вторых, потовыделение происходит непрерывно, но не самотёком, а благодаря ритмическим сокращениям мускулатуры потовой протоки, так что потовыделение происходит даже тогда, когда человек погружён в горячую воду. Сам пот образуется в клубке потовой железы ультрафильтрацией крови, поступающей из сети артериол, оплетающих клубок (рис. 48). Потообразование управляется (иннервируется) от нервных сплетений, в частности, в подкожном слое и в дерме, причём химически под действием многих веществ. Так, например, адреналин и ацетилхолин возбуждают, а атропин блокирует секрецию пота. Образующийся в миоэпителиальных клетках железы пот выдавливается сокращениями клеток под давлением в потовой проток, а затем за счёт сокращения мускулатуры протока на кожу.

Рис. 48. Строение потовой железы и протоков. 1 – клубок потовой железы, расположенной вблизи границы дермы с гиподермой, 2 – артериальные кровеносные сосуды, питающие потовую железу, 3 – венозные кровеносные сосуды, 4 – внутренние слои эпидермиса (блестящий, зернистый, шиповатый, базальный), 5 – верхний слой эпидермиса (роговой), состоящий из ороговевших клеток, постепенно отшелушивающихся, 6 – протока потовой железы, 7 – пот, просачивающийся через разрыхлённый канал в роговом слое (через пору).

В‑третьих, потовые протоки в области устья (поры) выходят часто не на поверхность кожи, а закрыты слоем ороговевших клеток эпидермиса, которые хоть и разрыхлены в зоне поры, но ощутимо ограничивают выход просачивающегося пота, особенно, если эпидермис загрязнён кожным салом. Неспособность пота выйти наружу вызывает чувство зуда, разновидности боли, особо проявляющейся, естественно, при возбуждении потовых желёз (например, при перегреве тела), что и заставляет человека чесаться. Поэтому, чтобы кожа не зудела, необходимо не только отмыть кожное сало, но и соскоблить слой ороговевших клеток у устьев потовых протоков, предварительно распарив их.

В‑четвёртых, потовые железы бывают обычными (эккриновыми) и специфическими (апокриновыми). Обычные потовые железы (около 2 млн. шт.) размещены по всему телу (в том числе и подмышками), выделяют слабопахнущий (или вовсе непахнущий) пот, предназначенный только для испарения и увлажнения, содержащий помимо солей только продукты азотистого обмена. Специфические же потовые железы расположены в подмышечных впадинах, паховой и околоанальной областях, связаны с половой функцией и выделяют пот с большим количеством белковых веществ, которые разлагаясь, пахнут и придают человеку известный «запах пота». В европейских странах «запах пота» считается «неприличным». В то же время у многих народов Азии и Африки запах пота очень ценится, считается пикантным, привлекающим, возбуждающим. Так что пот бывает разным. Функции пота не ограничиваются охлаждением.

Пот человека содержит в среднем 0,5 % хлорида натрия, 0,1 % мочевины, а также до 1,5 % других сложных (видимо, липидных) органических веществ, в быту называемых шлаками, которые переходят в пот из крови. Напомним, что жидкая часть крови (плазма), составляющая (55–65)% всей крови, содержит до 0,9 % хлорида натрия, до 0,8 % липидов, до 0,03 % хлорида калия, до 0,01 % солей кальция, до 0,002 % солей магния и до 0,08 % мочевины. Лимфа близка по составу к плазме крови. И хотя пот на (98–99)% состоит из воды, скорость испарения пота может быть намного меньше скорости испарения воды, поскольку на поверхности пота «плавает» плёнка жироподобных (липидных) поверхностно‑активных веществ с высокой температурой кипения и, кроме того, на коже постепенно накапливается много соли, а она затрудняет испарение пота. Смывая эти вещества, мы даём коже «легко дышать», поскольку легко испаряется только малосолёный «свежий пот» с чистого тела.

Наибольшее число слабопахнущих эккриновых потовых желёз (до 300 шт./см²) расположено на коже ладоней и стоп. Эти железы предназначены только для смачивания кожи в целях предотвращения скольжения ладоней, обеспечивают надёжное удержание предметов и не имеют никакого отношения к терморегуляции. При эмоциональных волнениях особо потеют ладони и ступни ног (ещё со времён обезьян привыкшие мгновенно подготавливать лапы к прыжкам по деревьям). При испугах выделяющийся адреналин вызывает мгновенный обильный «холодный» пот по всему телу.

При тепловых же нагрузках потовыделение на ладонях не увеличивается, а формируются совсем иные потовые «поля» – вокруг носа, на лбу, шее, запястьях, на ногах ниже колен и особенно на спине в виде знаменитого ромба (шея, лопатки, поясница). Это означает, что в сухих саунах охлаждение тела за счёт испарения происходит через эти зоны «потовых полей». А вот губы вообще потовых желёз не имеют и нагреваются больше всего.

Потовые железы являются также основным транспортным путём возможного проникновения жидких водорастворимых веществ в организм. Так, раздражающее действие горчичников, скипидара, финалгона, перцового пластыря значительно усиливается на чистой коже с очищенными устьями потовых проток. Потовые протоки, особенно те, которые выходят не непосредственно на поверхность кожи, а в разрыхлённые каналы в роговом слое (поз. 7 на рис. 48), могут удерживать сторонние вещества. Так, после мытья мылом потовые протоки и разрыхлённые каналы в роговом слое удерживают это мыло (а также запахи, в том числе запахи веника). В этом легко убедиться: достаточно после мытья головы с мылом пропариться в парной и сразу же почувствовать, как начинает «есть глаза» от мыла, вымываемого потом из потовых протоков. Так что попотеть в парилке после мытья с мылом и очистить при этом протоки от мыла бывает очень полезно, вопреки расхожим воззрениям, запрещающим использование мыла до парилки якобы во избежание пересушивания кожи, а в действительности только из‑за неприятных ощущений, связанных с раздражением глаз вымываемым мылом.

На принципе удержания потовыми протоками химических веществ работают и косметические препараты по предотвращению запаха пота – антиперспиранты. В отличие от деодорантов (отдушек), заглушающих своим запахом запах пота и дезодорантов (антисептиков), замедляющих разложение белковых примесей в поте, антиперспиранты содержат оксихлориды (хлоргидраты) металлов (алюминия, титана, циркония), дающие при реакции с водой гели (студни) гидратов окисей металлов Me(OH)_nCl_m+H₂O→Me(OH)_m+n+HCl. Оксихлориды в спиртовом растворе сначала проникают в разрыхлённые каналы рогового слоя, а затем и в потовые протоки и при появлении влаги (пота) превращаются в студни, закупоривающие устья потовых протоков. Этот процесс, видимо, в какой‑то степени вреден для здоровья, но незаменим для представительских целей. Во всяком случае, при использовании антиперспирантов требуется особо тщательная очистка пор при мытье кожи.

Пот образуется из крови: у человека все железы вырабатывают секрет из воды крови, даже молочные. Сердце перекачивает в состоянии покоя 5–6 литров крови в минуту, а при значительных физических нагрузках в 5–6 раз больше. Время полного кругооборота крови в организме составляет таким образом 1 минуту в состоянии покоя и 10 секунд при больших физических и тепловых нагрузках. При этом скорость движения крови в капиллярах в состоянии покоя составляет (0,05‑2,0) см/сек, в венах 10–20 см/сек, а в артериях 20–50 см/сек. Такие величины потоков жидкости в сотни раз превышают величины лимфатических и потовых потоков. Так в обычных условиях в состоянии покоя человек выделяет 0,5–0,7 литра пота в сутки, что соответствует мощности охлаждения за счёт испарения пота (13–18) Вт. В экстремальных условиях высоких перегревов и высоких физических нагрузок скорость выделения пота достигает 2 литров в час, что соответствует мощности охлаждения при испарении пота 1200 Вт.

Течение крови обеспечивает непрерывный теплоперенос внутри тела, выравнивающий поле температур в тканях. Так, если кровь где‑то нагревается на 1 °C (например, в коже), а затем отдаёт полученное тепло где‑то внутри тела, то соответствующий тепловой поток внутри тела составит 0,3 кВт в состоянии покоя и до 1,5 кВт при больших физических нагрузках. Величины такого порядка и должны отвечать физическим нагрузкам на производстве и тепловым потокам в банях (см. раздел 4.7). Увеличение потока крови при физической нагрузке (а также при перегреве) осуществляется сначала за счёт расширения артериол, а затем за счёт увеличения частоты сердечных сокращений (пульса). Расширение кровеносных сосудов и потовых протоков осуществляется при повышениях температуры тела по сигналам центральных (внутренних) термометров нервной системы, расположенных в головном и спинном мозге и омывающихся кровью, двигающейся в сосудах. Расширение кровеносных сосудов кожи приводит к перетоку в них крови из внутренних кровеносных сосудов и, как следствие, к временному снижению артериального давления в организме.

Кровеносные микрососуды в дерме терморецепторов не имеют. Но в дерме расположена густая сеть нервных волокон, заканчивающихся самыми разнообразными наружными (периферическими) рецепторами: болевыми, тактильными, Холодовыми, тепловыми. Самый распространённый тип кожных рецепторов – свободные нервные окончания, воспринимающие в основном болевые ощущения, связанные с нарушениями целостности кожи (100–200 рецепторов на один квадратный сантиметр кожи). Тактильные рецепторы воспринимают механические нагрузки‑прикосновения (20–30 шт./см²). Холодовые рецепторы (колбы Краузе) реагируют на охлаждение кожи (12–15 шт./см²). Тепловые рецепторы (тельца Руффини) реагируют на нагрев кожи и весьма немногочисленны 1–2 шт./см², у человека насчитывается всего около 30 тысяч тепловых рецепторов (кожных терморецепторов).

Отметим в заключение, что эккриновые потовые железы имеются только у людей, обезьян и копытных (лошадей). Хищники (кошки, собаки) и грызуны (мыши) пот для охлаждения тела практически не выделяют.