Anatomia si fiziologia pielii - epidermul, hipodermul, keratinocitul, melanocitul

Embriologie

Tegumentul ia nastere din cele doua componente embrionare:

foita ectodermica din care se dezvolta epidermul si anexele;

foita mezodermica precursoare a dermului.

Epidermul se dezvolta din luna a 2-a de viata intrauterina, structura sa devenind completa in lunile 7 si 8 ale sarcinii. Melanocitele iau nastere din melanoblastii crestei neurale, migreaza in derm si apoi ajung in epiderm dupa 11-12 saptamani. Ajunse in epiderm dobandesc proprietati melanogene cu dezvoltarea unui aparat enzimatic specific in jurul lunii 5.

In derm sunt prezente la inceput celule mezenchimale nediferentiate, structurate pe de o parte in sistemul fibrilar, iar pe de alta parte in elemente celulare.

Anexele pielii se dezvolta intre lunile 3 si 5.

Anatomia pielii

Pielea este un invelis membranos conjunctivo-vascular care acopera corpul in intregime si care se continua cu semimucoasele si mucoasele cavitatilor naturale.

Grosimea pielii variaza in functie de regiunea cutanata: 4 mm la palme si plante, si intre 0,2-0,5 mm la pleoape, preput si gland. De asemenea grosimea pielii variaza cu sexul si varsta, fiind mai subtire la femei, copii si batrani. Pielea este foarte elastica avand o rezistenta mare, o fasie de 2-3 mm latime suportand o greutate de 2 kg. Culoarea pielii este in functie de bogatia in pigment melanic si de vascularizatie, variind dupa regiune si varsta.

Suprafata pielii, evaluata la aproximativ 1,5-2 m², este catifelata, grasa si umeda. Suprafata este brazdata de depresiuni, unele mai mari denumite pliuri sau cute, altele minuscule denumite depresiuni infundibuliforme.

Pliurile pot fi grosolane (ex: pliul submamar, interfesier, inghinogenital), mai discrete (ex: fata de flexie a articulatiilor) si santuri fine si scurte, cele mai numeroase, prezente pe toata suprafata corpului si vizibile cu ochiul liber. Aceste santuri prin intersectare delimiteaza suprafete romboidale, constituind cadrilajul normal al pielii. Pe suprafata palmara si plantara se pot observa o serie de santuri curbe, juxtapuse, care delimiteaza mici proeminente regulate denumite creste papilare.

Depresiunile infundibulare, cunoscute popular sub numele de pori, corespund orificiilor glandelor sudoripare (greu distinse cu ochiul liber) si foliculilor pilo-sebacei (mult mai aparente).

Suprafata pielii (cu exceptia palmelor si plantelor) este acoperita de peri, unii voluminosi, iar altii foarte fini, abia vizibili.

Histologia pielii

Structura pielii este compusa din patru regiuni suprapuse care dinspre suprafata spre profunzime sunt urmatoarele: epidermul, jonctiunea dermo-epidermica, dermul si hipodermul. Anexele pielii sunt localizate in derm si hipoderm.

Epidermul

Epidermul este situat la suprafata pielii fiind un epiteliu pavimentos stratificat constituit din patru tipuri celulare. Keratinocitele reprezinta 80% din totalul celulelor epidermului. Restul de 20% de celule sunt dispersate printre keratinocite fiind formate din melanocite, celule Langerhans si celule Merkel greu de observat in preparatele histologice standard.

La microscopul optic in coloratie cu hematoxilina-eozina epidermul apare ca o banda sinuoasa, neregulata, avand la suprafata o serie de santuri (care corespund depresiunilor vazute cu ochiul liber), iar la partea profunda prelungiri denumite creste interpapilare care patrund in derm delimitand formatiuni conice denumite papile dermice.

Epidermul este o structura nevascularizata.

1. Keratinocitul

Keratinocitele sunt dispuse in straturi, fiecare strat fiind constituit din celule diferite ca forma si structura:

Stratul bazal, denumit si stratul germinativ (pentru ca da nastere celulelor stratului supraiacent), este cel mai profund. El este format dintr-un singur rand de celule de forma cilindrica dispuse unele langa altele ca ulucile unui gard (dispozitie in palisada). Celulele sunt situate perpendicular pe membrana bazala. Nucleul celulelor bazale este situat apical, iar mitozele sunt rare. Printre keratinocitele bazale se gasesc intercalate melanocite care apar ca celule clare.

Stratul mucos al lui Malpighi este format din 6-20 randuri de celule poligonale, voluminoase, avand nucleul rotund sau ovalar, cu 1-2 nucleoli. Celulele malpighiene au un aspect mai plat si o dispozitie orizontala spre partea superioara, fiind unite prin tonofilamente sau punti intercelulare. Aspectul fibrilar face ca stratul malpighian sa poarte si numele de strat filamentos. Intre celulele malpighiene exista un spatiu lacunar plin cu limfa ce contine substante nutritive.

Stratul granulos (Langhans) este situat deasupra stratului malpighian. Acest strat este format din 3-4 randuri de celule cu aspect romboidal avand axul mare orizontal. Nucleul lor este mai mic iar protoplasma este plina cu granulatii de keratohialina. In cursul keratinizarii aceste granulatii de keratohialina produc substanta interfibrilara (matricea) care sudeaza tonofilamentele.

Stratul lucidum este situat deasupra stratului granulos. Acesta este un strat clar si format din celule cu nucleu picnotic sau anucleate. Stratul lucid, denumit si strat bariera sau zona bariera, este mai evident la palme si plante.

Stratul lucidum si granulos formeaza impreuna stratul precornos.

Stratul cornos este constituit din celule plate, anucleate, care se intrica unele in altele formand lamele care se suprapun. Partea cu totul superficiala a stratului cornos, formata din elemente izolate care se desprind la cel mai mic traumatism, poarta numele de stratul disjunct.

Timpul necesar de reinnoire a epidermului, evaluat dupa administrarea de glicina marcata cu C₁₄, este de 26-28 de zile.

Desmozomii realizeaza legatura keratinocitelor intre ele. Ei sunt putin numerosi la nivelul stratului bazal dar foarte numerosi la nivelul stratului spinos.

2. Melanocitul

Melanocitele reprezinta a doua mare categorie de celule ale epidermului localizate exclusiv in stratul bazal al epidermului. Melanocitul are rol in sinteza melaninei care este inglobata in melanozomi care vor fi transferati in keratinocite. In functie de cantitatea si tipul melaninei este determinat fototipul cutanat. Exista sase fototipuri cutanate (tabelul I).

Tabelul I - Fototipurile cutanate

3. Celulele Langerhans

Celulele Langerhans reprezinta 3-8% din celulele epidermice. Celulele Langerhans capteaza exoantigene pe care le prelucreaza, traverseaza apoi epidermul si dermul prin sistemul limfatic, ajung la nivelul ganglionilor limfatici unde prezinta antigenul limfocitelor T.

In microscopia optica celulele Langerhans apar ca celule clare, cu nucleul crestat, situate cel mai adesea in stratul granulos al epidermului.

4. Celulele Merkel

Celulele Merkel sunt celule neuroepiteliale situate intre keratinocitele bazale in contact cu o terminatie nervoasa. Uneori celulele Merkel se pot grupa in gramezi de 10-80 celule formand un disc numit corpusculul Merkel indeosebi la nivelul buzelor si al pulpei degetelor.

Jonctiunea dermo-epidermica

Jonctiunea dermo-epidermica delimiteaza epidermul de dermul subiacent. In microscopia optica jonctiunea dermo-epidermica apare ca o linie ondulata fina cu alternanta crestelor epidermice si papilelor dermice. Jonctiunea dermo-epidermica prezinta la nivelul keratinocitelor bazale complexul de ancorare al epidermului pe derm constituit din hemidesmozomi.

Dermul

Grosimea medie a dermului este de 1-2 mm. Este subtire la nivelul pleoapelor si preputului (0,6 mm), in schimb este gros la nivelul palmelor si plantelor (3 mm).

Dermul este format din doua portiuni: o portiune superficiala situata intre crestele epidermice denumita dermul papilar, corespunzand in cea mai mare parte papilei dermice, si alta profunda sau dermul reticular, numita si corion. Dermul papilar cuprinde 1/5, iar corionul 4/5 din grosimea dermului.

Atat dermul papilar, cat si cel reticular sunt formate din aceleasi componente histologice si anume:

Scheletul fibrilar format dintr-o retea de fibre:

a)  fibrele de colagen sunt cele mai numeroase reprezentand principalul component fibrilar al dermului. Fibrele de colagen sunt grupate in fascicule formand benzi ondulate, alungite si intretaiate in toate directiile.

b)  fibrele elastice produse de fibroblasti reprezinta un conglomerat de fibre separate printr-o substanta amorfa lipomucoproteica. Aceste fibre sunt subtiri, sinuoase, mai mult sau mai putin anastomozate.

c)  fibrele de reticulina sunt fibre fine a caror structura macromoleculara se aseamana cu cea a colagenului. Fibrele de reticulina sunt dispuse in forma de grilaj.

Elementele celulare sunt reprezentate de: fibroblaste cu aspect alungit, elemente histiocitare rotunde, de marimea unui mononuclear (sinonime cu monocitii), mastocitele (celule cu granulatii bazofile metacromatice). In numar mic in derm se pot intalni si limfocite, monocite, plasmocite cu dispozitie in special perivasculara, si celule cromafine (palide si de forma alungita).

Substanta fundamentala ocupa spatiile dintre fibre si celule fiind formata din mucopolizaharide (acidul hialuronic, acidul condroitin sulfuric, etc) si o substanta proteica, continand apa, substante minerale si metaboliti.

Dermul contine si o bogata retea vasculara si terminatii nervoase. Prin derm trec si canalele excretorii ale glandelor sudoripare precum si firul de par la care este anexata glanda sebacee.

Hipodermul

Hipodermul se gaseste in continuarea dermului de care nu este net delimitat. Se intinde in profunzime pana la aponevroze sau periost, cu exceptia pleoapelor, urechilor si organelor genitale masculine care nu prezinta hipoderm.

Hipodermul este constituit din lobuli adiposi delimitati de tractusuri fibroase care vin din derm.

Anexele cutanate

Anexele cutanate cuprind glandele cutanate si fanerele. Glandele cutanate cuprind glandele sudoripare ecrine, glandele sudoripare apocrine si glandele sebacee. Fanerele cutanate cuprind parul si unghiile.

Glandele sebacee sunt anexate firelor de par, ansamblul constituind foliculul pilo-sebaceu. Glandele sudoripare apocrine sunt anexe ale foliculilor pilo-sebacei, pe cand glandele sudoripare ecrine nu sunt legate de firele de par.

Suprafata epidermului este presarata de o multitudine de mici orificii corespunzand ostiumului pilar si porilor glandelor sudoripare.

Foliculul pilo-sebaceu

Foliculul pilo-sebaceu cuprinde: 1) parul si tecile sale, 2) muschiul erector al firului de par si 3) glanda sebacee.

Parul este o formatiune epiteliala, cornoasa, filiforma care ia nastere in corionul profund dintr-o expansiune cupuliforma de natura conjunctivo-vasculara numita papila care reprezinta organul vital al firului de par. Portiunea mai umflata a parului care coafeaza papila se numeste bulb. In partea inferioara a bulbului se afla matricea sau centrul germinativ care produce parul si teaca epiteliala interna. Firul de par traverseaza grosimea pielii iesind la suprafata si prezinta astfel doua portiuni:

radacina – portiunea din grosimea pielii,

tija sau tulpina – portiunea aeriana.

In zona inferioara a radacinii, in vecinatatea imediata a papilei, se gasesc melanocitele generatoare ale pigmentului melanic care coloreaza parul.

Radacina firului de par se gaseste inclusa intr-un sac, numit folicul pilos.

Partea superioara a foliculului pilos, in forma de palnie, se numeste ostium sau infundibul folicular, in el deschizandu-se si glandele sebacee astfel incat foliculul pilos se numeste si foliculul pilo-sebaceu.

Glandele sebacee

Glandele sebacee sunt in general anexe ale firului de par cu structura tubulo-alveolara, situate in triunghiul format de epiderm, firul de par si muschiul erector al firului de par.

Muschiul erector al parului

Muschiul erector al parului este un muschi neted, oblic, localizat pe fata externa a glandei sebacee. Contractia muschiului erector provoaca ridicarea firului de par care se verticalizeaza.

Glandele sudoripare apocrine

Glandele sudoripare apocrine sunt prezente doar in anumite regiuni ale organismului: axile, scrot, labiile mici, regiunea perianala, conductul auditiv extern, pleoape si sunt totdeauna anexate foliculului pilo-sebaceu. Sunt constituite dintr-o portiune secretorie si un canal excretor:

portiunea secretorie a glandelor sudoripare apocrine este localizata in hipoderm, mai profund decat portiunea secretorie a glandelor sudoripare ecrine.

canalul excretor care se deschide in conductul pilo-sebaceu mai jos de glandele sebacee.

Produsul de secretie este opac, gras si alcalin. El este secretat in mod apocrin: eliminarea polului apical al celulelor, dar partea bazala si medie ramane pe loc pentru regenerarea elementelor pierdute.

Glandele sudoripare ecrine

Glandele sudoripare ecrine sunt repartizate pe toata suprafata pielii, cu exceptia regiunilor axilare, perimamelonare, pubiene. Sunt foarte numeroase la nivelul palmelor si plantelor si numeroase la nivelul dosului mainilor si pielii capului.

Sunt glande exocrine tubuloase simple avand o portiune secretorie si un canal excretor. Secretia lor apoasa, incolora si sarata constituie sudoarea. Sunt glande merocrine varsandu-si continutul in afara foliculului pilos.

Unghia

Unghia este o lama cornoasa localizata pe fata cutanata dorsala a fiecarui deget de la maini si picioare.

Macroscopic unghia prezinta doua parti: o parte vizibila - corpul unghiei sau limbul si o parte ascunsa sub repliul unghial – radacina. Lunula este portiunea alba a corpului situata in vecinatatea radacinii. Pielea care acopera radacina constituie bureletul unghial a carui extremitate libera, foarte keratinizata, se numeste cuticula, pe cand regiunea situata sub marginea libera a unghiei se numeste hiponichium sau patul unghial.

Cresterea unghiei se face prin proliferarea si diferentierea epiteliului radacinii si lunulei unghiei, numita matricea unghiala. Matricea produce platoul unghial cu viteza de 1 mm/saptamana la maini si de 0,25 mm/saptamana la picioare.

Vascularizatia pielii

Epidermul ca orice epiteliu nu este vascularizat el fiind hranit prin osmoza. In schimb dermul si hipodermul sunt bogat vascularizate printr-o retea foarte sistematizata de arteriole de calibru mediu apoi mic, capilare si venule.

Reteaua arteriala

In partea profunda a hipodermului arterele formeaza o prima retea paralela cu suprafata cutanata. De la aceasta pleaca perpendicular ramuri care traverseaza hipodermul dand colaterale care vascularizeaza lobulii adiposi si anexele.

Aceste ramuri se reunesc in partea profunda a dermului reticular pentru a forma a doua retea a carei ramificatii sunt paralele cu suprafata cutanata. Din aceasta a doua retea pornesc perpendicular arteriole, numite „arteriole in candelabru”, care dau ramuri pentru anexele cutanate si dermul reticular si sfarsesc prin a se anastomoza intr-o a treia retea – reteaua subpapilara, situata dedesubtul papilei dermice. Din aceasta ultima retea pleaca arteriolele terminale care se indreapta vertical spre papile in varful carora se ramifica in numeroase capilare dispuse in ansa. O asemenea arteriola vascularizeaza 2-4 papile dermice. Capilarele arteriale se continua mai departe cu capilarele venoase.

Reteaua venoasa si limfatica

Reteaua venoasa urmeaza in sens invers acelasi traiect ca si reteaua arteriala. Limfaticele sunt reprezentate prin vasul central al papilei, apoi prin plexul subpapilar si, in sfarsit, prin trunchiuri mai mari care se deschid in limfaticele din tesutul celular subcutanat. Lipseste reteaua subepidermica.

Inervatia pielii

Dermul si hipodermul sunt puternic inervate:

a)  pe de o parte terminatiile nervoase amielinice ale sistemului nervos vegetativ destinate vaselor si anexelor epidermice,

b)  pe de alta parte terminatiile nervoase ale nervilor senzitivi cerebro-spinali, mielinice sau amielinice, reprezentate prin: terminatii nervoase libere, terminatii nervoase ale complexului Merkel, terminatii nervoase ale corpusculilor Meissner, Vater-Pacini, Krause si Ruffini.

Functiile pielii

1. Functia de bariera cutanata

Functia de bariera cutanata este realizata de epiderm care este un epiteliu de invelis. El realizeaza o bariera care protejeaza eficient mediul intern de mediul inconjurator. Stratul cornos joaca un rol de bariera in difuzarea apei evitand deshidratarea organismului. Bariera realizata de stratul cornos nu este absoluta existand o pierdere transepidermica a apei sau o pierdere insensibila care insa poate creste in situatii patologice.

2. Flora cutanata

Flora cutanata este compusa din numerosi germeni din mediu care colonizeaza pielea. Aceasta este reprezentata de:

a)  O flora cutanata stabila pe piele, cel mai ades localizata la nivelul stratului cornos sau la nivelul foliculului pilos si care nu este patogena in conditii fiziologice. Din aceasta flora fac parte bacterii (corynebacterii, propionibacterii, stafilococi coagulazo-negativi (indeosebi epidermidis) si micrococi), levuri lipofile (din genul Malassezia), paraziti din familia acarienilor (Demodex) si posibil anumite virusuri.

b)  O flora cutanata tranzitorie care poate contamina temporar pielea sau poate sa se instaleze timp indelungat pe anumite zone topografice propice prin conditii de umiditate, de pH (perineu, fose nazale, conduct auditiv extern) sau de afectare a barierei cutanate. In aceste cazuri este vorba in special de bacterii (Stafilococul aureu, Streptococul, Neisseria, bacili gram negativ (exemplu Pseudomonas)) sau levuri (Candida albicans si parapsilosis).

3. Pigmentarea pielii

Pigmentarea pielii este realizata prin functia de melanogeneza a acesteia. Melanocitele sunt localizate in epiderm si sunt in contact prin prelungirile dendritice cu keratinocitele inconjuratoare (36 de keratinocite corespund unui melanocit constituind unitatea epidermica de melanizare).

Formarea pigmentului melanic are loc in melanozomi, organite care iau nastere in melanocite si care migreaza prin dendritele melanocitare in keratinocitelor din jur. Sub actiunea ultravioletelor, mai precis UVB, melanogeneza este stimulata si transferul melanozomilor spre keratinocite este accelerat.

4. Functia sebacee

Glandele sebacee sunt raspandite pe intreaga suprafata tegumentara (cu exceptia palmelor si plantelor), fiind mai numeroase pe pielea pǎroasǎ a capului si zonele medio-faciale. Sebumul se dispune pe tija pilara la suprafata stratului cornos, amestecandu-se cu alte lipide (de origine epidermica), apa si sudoare, formand filmul hidro-lipidic de la suprafata pielii (pielea este grasa daca exista un exces de sebum si uscata daca exista un deficit de apa). Hiperseboreea da fetei si parului un aspect gras si stralucitor.

Activitatea glandelor sebacee se gaseste sub actiunea hormonilor sexuali. Hormonii androgeni stimuland activitatea glandelor sebacee iar estrogenii au la nivelul glandelor sebacee un efect antagonist.

5. Functia de termoreglare

Temperatura interna constanta a organismului este de 37°C. Temperatura cutanata variaza intre 20°C si 40°C, cel mai adesea situandu-se intre 28°C si 32°C la o valoare intermediara intre temperatura interna si mediu. O serie de mecanisme reglatorii intervin pentru mentinerea homeostaziei. Metabolismul celular reprezinta principala sursa de caldura a organismului.

Schimburile termice intre organism si mediul inconjurator se fac prin patru mecanisme fizice principale: prin radiatie, prin conductie, convectie, evaporare. Pielea elimina apa intr-un mod insensibil, fenomen numit perspiratie.

Hipotalamusul reprezinta principalul centru al termoreglarii. Pe cale nervoasa el primeste informatii asupra temperaturii cerebrale, cutanate si a sangelui prin termoreceptorii situati in piele, creier si vasele sanguine. Pe baza acestor informatii hipotalamusul echilibreaza balanta intre termogeneza si termoliza.

Protectia impotriva frigului se realizeaza prin cresterea metabolismului, producerea de caldura prin muschi si vasoconstrictie cutanata arteriolara. In schimb protectia impotriva caldurii se realizeaza prin vasodilatatie cutanata activa si sudoratie.

6. Functia sudorala

Functia sudorala este un fenomen care in esenta consta in pierderea caldurii (termoliza) prin fenomenul de evaporare a apei la suprafata pielii.

Sudoarea secretata de glandele sudoripare este o solutie salina hipotona, fiind in principal compusa din apa si electroliti dintre care principalii sunt clorura de sodiu, potasiu si bicarbonati. Sudoarea contine de asemenea si substante organice precum acidul lactic, ureea si amoniacul.

Glandele sudoripare ecrine secreta sudoarea continuu. Perspiratia insensibila a unui organism in repaus este in jur de 200 ml de sudoare pe ora la o temperatura a mediului ambiant de 18°C. Fluxul sudoral este in functie de necesitatile de termoreglare.

7. Rolul pielii in procesele imunologice si hematologice

Sistemul imunitar este constituit in principal din celulele prezentatoare de antigen (CPA) care in piele sunt reprezentate de celulele Langerhans din epiderm si celulele dendritice din derm.

Mastocitele din derm joaca de asemenea un rol important in procesele imunologice si starile alergice. Dermul prin sistemul reticulo-endotelial are si functie hematopoietica, iar unele celule din seria mieloblastica si limfoblastica pot fi prezente in stari patologice.

8. Functia de cicatrizare a pielii

Pielea izoleaza si protejeaza organismul fata de mediul exterior. Atunci cand apare o solutie de continuitate sau o alterare a pielii intervine procesul de cicatrizare cu implicarea unui numar mare de tipuri celulare.

In procesul de cicatrizare cutanata al plagilor acute intervin trei mari etape. In cursul primei faze vasculare si inflamatorii in plaga ia nastere un dop de fibrina. A doua faza consta in reparatia tisulara dermica si epidermica conducand la epitelizarea plagii. Ultima faza mai putin cunoscuta este cea de remodelare a matricei extracelulare si de maturare a cicatricei. Aceste etape se intrica in timp.