Кожа как динамичный барьер между газообразной и водной средами

Несмотря на то, что наша кожа не является дыхательным органом, она, контактируя с воздухом, неизбежно взаимодействует с кислородом и другими атмосферными газами. Ученые давно задавали себе вопрос, каким образом происходит это взаимодействие. В ходе многочисленных экспериментов было установлено, что кожа – динамический барьер, через который идет диффузия газов в обе стороны. Более того, диффузный поток кислорода от кожных капилляров к поверхности кожи существенно зависит от микроциркуляции и температуры. Так, например, нанесение на кожу сосудорасширяющего крема в ходе эксперимента приводило к росту содержания в ней молекулярного кислорода.

Распределение кислорода в коже: новые факты

Кожа получает кислород из двух источников – внутреннего (кровь) и внешнего (атмосфера). Для того чтобы оценить вклад каждого из этих источников и его биологическую роль, необходимо знать распределение кислорода по слоям кожи. За исключением рогового слоя, сформированного мертвыми клетками, во всех остальных слоях кожи присутствуют живые клетки, потребляющие кислород. Эпидермис, в отличие от дермального слоя, не имеет кровеносных капилляров, зато соприкасается с воздухом. Исходя из того, что все в природе имеет свой смысл, можно предположить, что захваченный из воздуха кислород каким-либо образом все же включается в кожный метаболизм.
Объединенная группа исследователей из Института Макса Планка и Рурского университета (Германия) провела серию экспериментов, результаты которых были опубликованы в J/Physiol. В 2002 году. Вот основные выводы, которые, однако, многим могут показаться странными.

1. При нормальных условиях верхние слои кожи полностью снабжаются кислородом из воздуха. Вклад снабжения кислородом через кровь выражен только в сетчатом слое. При напряжении кислорода в тканях ниже 3 торр тормозится митохондриальная активность, и клетки гибнут, но данные эксперимента однозначно утверждают, что напряжение кислорода в коже во много раз превышает это критическое значение, а потому можно смело утверждать, что кожа не испытывает недостатка кислорода.

2. Не было найдено различий между захватом кислорода кожей молодых и старых людей – как в нормальных условиях, так и при ишемии. Интересно, что, несмотря на возрастные структурные изменения, в результате которых повышается проницаемость кожи для многих соединений, ее способность захватывать кислород их воздуха не меняется. Захват кислорода кожей зависит от парциального давления на поверхности кожи и при нормобарическом давлении равен в среднем 0,5 мл О2/м2/мин. При локальной ишемии (в результате 5-минутной супрасистолической окклюзии кровеносных сосудов, снабжающих данный участок кожи кровью) наблюдается увеличение захвата кожей кислорода в среднем на 9%. Другими словами, если нарушить кровоснабжение кожи и “перекрыть” доступ кислорода из внутреннего источника, то захват кислорода извне увеличится, чтобы компенсировать его недостаток, однако это увеличение незначительно и составляет менее 10% от общего захвата.

3. Вклад поступления кислорода через кожу в организм незначителен и при нормальных условиях составляет не более 0,4% от поступления кислорода через легкие.

4. Атмосферный кислород проникает в кожу на глубину 266-375 мкм. Другими словами, атмосферный кислород достигает уровня сетчатого слоя дермы.

Атмосферный кислород и регенерация кожи

Роговой слой – основной барьер для атмосферного кислорода. Если роговой слой поврежден (например, в результате пилинга или дермабразии), то диффузия кислорода повышается и глубина его проникновения увеличивается. В этом случае повышение потока кислорода через живые слои кожи можно рассматривать как один из сигналов, стимулирующих метаболическую активность в клетках.

Автор: Богдана Галицкая

23.09.14