为什么人体皮肤不会渗漏？

有时候，我们的皮肤真的很烦人。但是有一件事我们必须依靠我们的皮肤来实现，那就是无论何时何地都不要流血流汗——尽管事实上我们每24小时就会流出大约50亿个细胞。

是的，我不知道为什么。虽然整个皮肤外层每2到4周更新一次，但我们的皮肤从不渗漏。现在科学家们表示，他们已经找到了原因——皮肤是由一种称为四面体的独特形状排列组成的。即使单个细胞分离，这种结构也从未产生泄漏。

伦敦帝国理工学院研究小组成员小早川怜子·田中说:“我们的研究还帮助我们见证了组成我们皮肤的细胞如何激活机制，发挥类似胶水的作用，胶水将细胞粘合在一起，保持我们皮肤的完整性。”。

哺乳动物的表皮是皮肤的保护屏障。田中和她的团队决定研究构成这些表皮的不同皮肤层。

过去的研究表明，在哺乳动物表皮的最上面两层之间有两个主要的物理屏障。

在表层附近是一个叫做角质层的气液界面屏障，它由皮肤的最外层组成。在这个界面下面是一个由紧密连接形成的液-液界面屏障——正是因为这种连接，小得难以置信的皮肤细胞区域可以结合在一起，使液体不可渗透。

表皮最外层腐烂的皮肤细胞会自动脱落，被更新更健康的细胞所取代。尽管科学家们已经研究表皮的最外层很长时间了，但他们对最外层下面的第二层薄薄的皮肤屏障知之甚少，这一层被称为颗粒层。

为了确保我们的皮肤不渗漏，颗粒层起着至关重要的作用，因为紧密的连接是在这一层形成的，没有颗粒层，最外层的皮肤就不能形成。此外，颗粒层在皮肤脱落过程中也起着重要作用。

当哺乳动物的最外层皮肤脱落时，表皮的最底层必须不断产生新的皮肤细胞，之后新的细胞会上升到颗粒层。新的皮肤细胞取代最底层的旧皮肤细胞，然后旧细胞被挤压到表皮的最外层，直到它们脱落。

颗粒层的紧密连接是防止皮肤渗漏的关键。然而，到目前为止，还没有人能够准确地解释颗粒层中的细胞是如何在不破坏这个屏障的情况下被替换的。

田中和她的团队使用一种被称为共焦显微镜的成像技术来检测小鼠耳朵中的颗粒细胞。他们发现这些细胞的形状对它们形成的屏障类型至关重要。

这个形状基本上是开尔文四面体的平面形式:一个有6个四边形面和8个共14个面的六边形的多面体:

这种结构最早是由苏格兰-爱尔兰数学物理学家和工程师威廉·托马斯(开尔文勋爵)在1887年提出的，他声称这种结构是填充空间的最佳形状。

在小鼠表皮层图像中，出现了这种形状的相对平坦的版本，并在每个边缘形成紧密的连接，这确保了屏障在单个细胞连续产生和脱落的条件下保持稳定。

一个世纪前数学家劳德·开尔文设计的抽象概念形状实际上是现实中的一个重要形状。它帮助我们的皮肤保持其有效的屏障功能，这是相当令人震惊的，”田中说。

研究小组发现，这种形状能够让新的皮肤细胞产生一种蛋白质来替代旧的细胞。这种蛋白质充当一种临时的“胶水”，可以聚集顶部的旧细胞和周围紧密连接的新细胞。因此，即使顶层细胞丢失，屏障仍能保持完整。

您可以看到的整个过程如下:

虽然实验只在老鼠身上进行，但不同种类哺乳动物的表皮，尤其是深层皮肤，非常相似。

研究人员说，作为表皮最外层的一种皮肤细胞，人的角质细胞比老鼠的更多样化。四面体也存在于人体内，这可能对人体皮肤状况的研究有很大影响。

研究小组说:如果我们能更好地理解哺乳动物表皮是如何保持紧密联系的，这就能解释难以预防或治愈的慢性皮肤问题的根本原因，如湿疹和牛皮癣。

“在解释为什么有些人患有湿疹等疾病时，紧密联系的失败可能是一个驱动因素。在皮肤屏障被削弱的地方，可能会发生细菌渗透、炎症、擦伤或更深的感染，”研究人员解释道。

“在其他情况下，细胞间互锁屏障的失效——即紧密连接的失效——可能在某种程度上解释了银屑病患者表皮细胞过度生产和皮肤表面局部增厚的问题。”

为了确定失败或故障的起源，该小组现在计划找出不同表皮层的皮肤厚度是如何确定的，以及细胞生长和细胞脱落之间的平衡是如何维持的。

这项研究已经发表在电子生活杂志上。

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译李，转载必须授权