Fortsetzung von oben… Schäden. Die exokrinen Drüsen des Integumentärsystems produzieren Schweiß, Öl und Wachs, um die Hautoberfläche zu kühlen, zu schützen und mit Feuchtigkeit zu versorgen.
Anatomie des Integumentärsystems
Epidermis
Die Epidermis ist die oberflächlichste Schicht der Haut, die fast die gesamte Körperoberfläche bedeckt. Die Epidermis ruht auf der tieferen und dickeren Dermisschicht der Haut und schützt sie. Strukturell ist die Epidermis nur etwa einen Zehntel Millimeter dick, besteht aber aus 40 bis 50 Reihen gestapelter Plattenepithelzellen. Die Epidermis ist eine avaskuläre Region des Körpers, das heißt, sie enthält kein Blut und keine Blutgefäße. Die Zellen der Epidermis erhalten alle ihre Nährstoffe durch Diffusion von Flüssigkeiten aus der Dermis.
Die Epidermis besteht aus mehreren spezialisierten Zelltypen. Fast 90 % der Epidermis besteht aus Zellen, die als Keratinozyten bezeichnet werden. Keratinozyten entwickeln sich aus Stammzellen an der Basis der Epidermis und beginnen, das Protein Keratin zu produzieren und zu speichern. Keratin macht die Keratinozyten sehr zäh, schuppig und wasserabweisend. Melanozyten sind mit etwa 8 % der Epidermiszellen der zweithäufigste Zelltyp in der Epidermis. Melanozyten produzieren das Pigment Melanin, das die Haut vor ultravioletter Strahlung und Sonnenbrand schützt. Langerhans-Zellen sind die dritthäufigsten Zellen in der Epidermis und machen etwas mehr als 1 % aller Epidermiszellen aus. Die Aufgabe der Langerhans-Zellen besteht darin, Krankheitserreger zu erkennen und zu bekämpfen, die versuchen, über die Haut in den Körper einzudringen. Die Merkel-Zellen schließlich machen weniger als 1 % aller Epidermiszellen aus, haben aber die wichtige Funktion, Berührungen wahrzunehmen. Merkel-Zellen bilden eine Scheibe entlang des tiefsten Randes der Epidermis, wo sie sich mit Nervenenden in der Dermis verbinden, um leichte Berührungen zu spüren.
Im größten Teil des Körpers ist die Epidermis in vier verschiedenen Schichten angeordnet. An der Handinnenfläche und der Fußsohle ist die Haut dicker als am restlichen Körper, und es gibt eine fünfte Schicht der Epidermis. Der tiefste Bereich der Epidermis ist das Stratum basale, das die Stammzellen enthält, die sich vermehren und alle anderen Zellen der Epidermis bilden. Zu den Zellen des Stratum basale gehören quaderförmige Keratinozyten, Melanozyten und Merkelzellen. Oberhalb des Stratum basale befindet sich das Stratum spinosum, in dem sich Langerhans-Zellen und viele Reihen von stacheligen Keratinozyten befinden. Die hier zu findenden Stacheln sind zelluläre Vorsprünge, die Desmosomen genannt werden und sich zwischen den Keratinozyten bilden, um sie zusammenzuhalten und Reibung zu verhindern. Direkt oberhalb des Stratum spinosum befindet sich das Stratum granulosum, in dem die Keratinozyten beginnen, wachsartige lamellare Granula zu produzieren, um die Haut wasserdicht zu machen. Die Keratinozyten im Stratum granulosum sind so weit von der Dermis entfernt, dass sie wegen Nährstoffmangels abzusterben beginnen. In der dicken Haut der Hände und Füße gibt es eine Hautschicht, die oberhalb des Stratum granulosum liegt und als Stratum lucidum bezeichnet wird. Das Stratum lucidum besteht aus mehreren Reihen von durchsichtigen, abgestorbenen Keratinozyten, die die darunter liegenden Schichten schützen. Die äußerste Schicht der Haut ist das Stratum corneum. Das Stratum corneum besteht aus vielen Reihen abgeflachter, abgestorbener Keratinozyten, die die darunter liegenden Schichten schützen. Abgestorbene Keratinozyten werden ständig von der Oberfläche des Stratum corneum abgestoßen und durch Zellen aus den tieferen Schichten ersetzt.
Dermis
Die Dermis ist die tiefe Schicht der Haut, die unter der Epidermis liegt. Die Dermis besteht meist aus dichtem, unregelmäßigem Bindegewebe sowie Nervengewebe, Blut und Blutgefäßen. Die Dermis ist viel dicker als die Epidermis und verleiht der Haut ihre Festigkeit und Elastizität. Innerhalb der Dermis gibt es zwei verschiedene Regionen: die Papillarschicht und die Netzschicht.
Die Papillarschicht ist die oberflächliche Schicht der Dermis, die an die Epidermis grenzt. Die Papillarschicht enthält viele fingerartige Fortsätze, die als dermale Papillen bezeichnet werden und oberflächlich in Richtung Epidermis ragen. Die dermalen Papillen vergrößern die Oberfläche der Dermis und enthalten viele Nerven und Blutgefäße, die zur Hautoberfläche hin vorstehen. Das Blut, das durch die Hautpapillen fließt, versorgt die Zellen der Epidermis mit Nährstoffen und Sauerstoff. Die Nerven der dermalen Papillen dienen der Wahrnehmung von Berührung, Schmerz und Temperatur durch die Zellen der Epidermis.
Die tiefere Schicht der Dermis, die Retikularschicht, ist der dickere und härtere Teil der Dermis. Die Netzschicht besteht aus dichtem, unregelmäßigem Bindegewebe, das viele zähe Kollagen- und dehnbare Elastinfasern enthält, die in alle Richtungen verlaufen und der Haut Festigkeit und Elastizität verleihen. Die retikuläre Schicht enthält auch Blutgefäße zur Unterstützung der Hautzellen und Nervengewebe zur Wahrnehmung von Druck und Schmerz in der Haut.
Hypodermis
Tief unter der Dermis befindet sich eine Schicht aus lockerem Bindegewebe, die als Hypodermis, Subkutis oder subkutanes Gewebe bezeichnet wird. Die Hypodermis dient als flexible Verbindung zwischen der Haut und den darunter liegenden Muskeln und Knochen sowie als Fettspeicher. Das areoläre Bindegewebe in der Hypodermis enthält Elastin- und Kollagenfasern, die locker angeordnet sind und es der Haut ermöglichen, sich unabhängig von den darunter liegenden Strukturen zu dehnen und zu bewegen. Das Fettgewebe in der Hypodermis speichert Energie in Form von Triglyceriden. Fettgewebe trägt auch zur Isolierung des Körpers bei, indem es die von den darunter liegenden Muskeln erzeugte Körperwärme auffängt.
Haare
Haare sind ein akzessorisches Organ der Haut, das aus Säulen dicht gepackter toter Keratinozyten besteht und in den meisten Regionen des Körpers zu finden ist. Zu den wenigen unbehaarten Körperteilen gehören die Handinnenflächen, die Fußsohlen, die Lippen, die kleinen Schamlippen und die Eichel des Penis. Haare schützen den Körper vor UV-Strahlung, indem sie verhindern, dass Sonnenlicht auf die Haut trifft. Außerdem isolieren Haare den Körper, indem sie warme Luft um die Haut herum einschließen.
Die Struktur der Haare lässt sich in drei Hauptteile unterteilen: den Follikel, die Wurzel und den Schaft. Der Haarfollikel ist eine Vertiefung von Epidermiszellen tief in der Dermis. Die Stammzellen im Follikel vermehren sich und bilden die Keratinozyten, die schließlich das Haar bilden, während die Melanozyten das Pigment produzieren, das dem Haar seine Farbe verleiht. Innerhalb des Follikels befindet sich die Haarwurzel, der Teil des Haares, der unter der Hautoberfläche liegt. Wenn der Follikel neue Haare produziert, schieben sich die Zellen in der Wurzel an die Oberfläche, bis sie die Haut verlassen. Der Haarschaft besteht aus dem Teil des Haares, der sich außerhalb der Haut befindet.
Der Haarschaft und die Haarwurzel bestehen aus drei verschiedenen Zellschichten: Kutikula, Kortex und Medulla. Die Kutikula ist die äußerste Schicht, die aus Keratinozyten besteht. Die Keratinozyten der Kutikula sind wie Schindeln übereinander gestapelt, so dass die äußere Spitze jeder Zelle vom Körper weg zeigt. Unter der Kutikula befinden sich die Zellen des Kortex, die den größten Teil der Haarbreite ausmachen. Die spindelförmigen und dicht gepackten Kortexzellen enthalten Pigmente, die dem Haar seine Farbe verleihen. Die innerste Schicht des Haares, die Medulla, ist nicht bei allen Haaren vorhanden. Wenn sie vorhanden ist, enthält sie in der Regel stark pigmentierte Zellen, die mit Keratin gefüllt sind. Wenn das Mark fehlt, setzt sich die Haarrinde in der Mitte des Haares fort.
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Nägel
Nägel sind akzessorische Organe der Haut, die aus gehärteten Keratinozyten bestehen und sich an den distalen Enden der Finger und Zehen befinden. Sie befinden sich an den distalen Enden der Finger und Zehen. Finger- und Zehennägel verstärken und schützen die Enden der Finger und dienen zum Kratzen und Manipulieren kleiner Gegenstände. Ein Nagel besteht aus 3 Hauptteilen: der Wurzel, dem Körper und dem freien Rand. Die Nagelwurzel ist der Teil des Nagels, der sich unter der Hautoberfläche befindet. Der Nagelkörper ist der sichtbare äußere Teil des Nagels. Der freie Rand ist der distale Endabschnitt des Nagels, der über das Ende des Fingers oder der Zehe hinausgewachsen ist.
Nägel wachsen aus einer tiefen Schicht epidermalen Gewebes, der so genannten Nagelmatrix, die die Nagelwurzel umgibt. Die Stammzellen der Nagelmatrix vermehren sich zu Keratinozyten, die ihrerseits Keratinproteine produzieren und sich zu zähen Schichten gehärteter Zellen zusammenlagern. Die Keratinozytenschichten bilden die harte Nagelwurzel, die langsam aus der Haut herauswächst und den Nagelkörper bildet, sobald sie die Hautoberfläche erreicht. Die Zellen der Nagelwurzel und des Nagelkörpers werden durch die Bildung neuer Zellen in der Nagelmatrix in Richtung des distalen Endes des Fingers oder der Zehe geschoben. Unter dem Nagelkörper befindet sich eine Schicht aus Epidermis und Dermis, die als Nagelbett bezeichnet wird. Das Nagelbett ist aufgrund der Kapillaren, die die Zellen des Nagelkörpers versorgen, rosa gefärbt. Das proximale Ende des Nagels in der Nähe der Wurzel bildet eine weißliche Halbmondform, die als Lunula bezeichnet wird und in der eine kleine Menge der Nagelmatrix durch den Nagelkörper hindurch sichtbar ist. Um die proximalen und seitlichen Nagelränder herum befindet sich das Eponychium, eine Epithelschicht, die den Rand des Nagelkörpers überlappt und bedeckt. Das Eponychium hilft, die Nagelränder abzudichten, um eine Infektion des darunter liegenden Gewebes zu verhindern.
Schweißdrüsen
Schweißdrüsen sind exokrine Drüsen, die sich in der Dermis der Haut befinden und gemeinhin als Schweißdrüsen bekannt sind. Es gibt 2 Haupttypen von Schweißdrüsen: ekkrine Schweißdrüsen und apokrine Schweißdrüsen. Ekkrine Schweißdrüsen sind in fast allen Hautregionen zu finden und produzieren ein Sekret aus Wasser und Natriumchlorid. Der ekkrine Schweiß wird über einen Ausführungsgang an die Hautoberfläche abgegeben und dient der Senkung der Körpertemperatur durch Verdunstungskühlung.
Apokrine Schweißdrüsen befinden sich vor allem in der Achsel- und Schamregion des Körpers. Die Ausführungsgänge der apokrinen Schweißdrüsen reichen bis in die Haarfollikel, so dass der von diesen Drüsen produzierte Schweiß den Körper entlang der Oberfläche des Haarschafts verlässt. Bis zur Pubertät sind die apokrinen Schweißdrüsen inaktiv. Dann produzieren sie eine dicke, ölige Flüssigkeit, die von den auf der Haut lebenden Bakterien verzehrt wird. Die Verdauung des apokrinen Schweißes durch Bakterien führt zu Körpergeruch.
Talgdrüsen
Talgdrüsen sind exokrine Drüsen in der Dermis der Haut, die ein öliges Sekret produzieren, das als Talg bekannt ist. Talgdrüsen befinden sich in allen Teilen der Haut, außer in der dicken Haut der Handflächen und Fußsohlen. Der Talg wird in den Talgdrüsen produziert und durch Kanäle an die Hautoberfläche oder zu den Haarfollikeln geleitet. Talg wirkt wasserabweisend und erhöht die Elastizität der Haut. Talg schmiert und schützt auch die Kutikula der Haare, wenn sie durch die Follikel nach außen gelangen.
Talgdrüsen
Talgdrüsen sind spezielle exokrine Drüsen, die nur in der Dermis der Ohrkanäle vorkommen. Sie produzieren ein wachsartiges Sekret, das als Cerumen bekannt ist, um die Gehörgänge zu schützen und das Trommelfell zu schmieren. Cerumen schützt die Ohren, indem es Fremdkörper wie Staub und Krankheitserreger aus der Luft, die in den Gehörgang gelangen, zurückhält. Cerumen wird kontinuierlich gebildet und schiebt älteres Cerumen langsam nach außen in den Gehörgang, wo es aus dem Ohr fällt oder manuell entfernt wird.
Physiologie des Integumentärsystems
Keratinisierung
Keratinisierung, auch Verhornung genannt, ist der Prozess der Keratinanreicherung in Keratinozyten. Keratinozyten beginnen ihr Leben als Nachkommen der Stammzellen des Stratum basale. Junge Keratinozyten haben eine quaderförmige Gestalt und enthalten fast kein Keratinprotein. Wenn sich die Stammzellen vermehren, drängen sie ältere Keratinozyten an die Hautoberfläche und in die oberflächlichen Schichten der Epidermis. Wenn die Keratinozyten das Stratum spinosum erreichen, haben sie begonnen, eine beträchtliche Menge an Keratin zu akkumulieren und sind härter, flacher und wasserresistenter geworden. Wenn die Keratinozyten das Stratum granulosum erreichen, sind sie viel flacher geworden und fast vollständig mit Keratin gefüllt. An diesem Punkt sind die Zellen so weit von den Nährstoffen entfernt, die aus den Blutgefäßen in der Dermis diffundieren, dass die Zellen den Prozess der Apoptose durchlaufen. Apoptose ist ein programmierter Zelltod, bei dem die Zelle ihren eigenen Kern und ihre Organellen verdaut und nur eine zähe, mit Keratin gefüllte Hülle zurücklässt. Abgestorbene Keratinozyten, die in das Stratum lucidum und das Stratum corneum wandern, sind sehr flach, hart und dicht gepackt, so dass sie eine Keratinbarriere bilden, die das darunter liegende Gewebe schützt.
Temperaturhomöostase
Als das äußerste Organ des Körpers ist die Haut in der Lage, die Körpertemperatur zu regulieren, indem sie steuert, wie der Körper mit seiner Umgebung interagiert. Wenn der Körper in einen Zustand der Hyperthermie gerät, kann die Haut die Körpertemperatur durch Schwitzen und Gefäßerweiterung senken. Der von den Schweißdrüsen produzierte Schweiß gibt Wasser an die Körperoberfläche ab, wo es zu verdampfen beginnt. Durch die Verdunstung von Schweiß wird Wärme absorbiert und die Körperoberfläche gekühlt. Bei der Vasodilatation entspannt sich die glatte Muskulatur, die die Blutgefäße in der Dermis auskleidet, so dass mehr Blut in die Haut eindringen kann. Das Blut transportiert die Wärme durch den Körper, zieht die Wärme aus dem Körperkern ab und speichert sie in der Haut, wo sie aus dem Körper in die äußere Umgebung abstrahlen kann.
Wenn der Körper in einen Zustand der Unterkühlung gerät, ist die Haut in der Lage, die Körpertemperatur durch die Kontraktion der Arrector-Pili-Muskeln und durch Vasokonstriktion zu erhöhen. Die Haarfollikel haben an ihrer Basis kleine Bündel glatter Muskeln, die Arrector-Pili-Muskeln. Die Arrector pili bilden eine Gänsehaut, indem sie sich zusammenziehen, um den Haarfollikel zu bewegen und den Haarschaft von der Hautoberfläche anzuheben. Diese Bewegung führt dazu, dass mehr Luft unter den Haaren eingeschlossen wird, um die Körperoberfläche zu isolieren. Bei der Vasokonstriktion ziehen sich die glatten Muskeln in den Wänden der Blutgefäße in der Dermis zusammen, um die Durchblutung der Haut zu verringern. Durch die Vasokonstriktion kann die Haut abkühlen, während das Blut im Körperkern verbleibt, um die Wärme und den Kreislauf in den lebenswichtigen Organen aufrechtzuerhalten.
Vitamin-D-Synthese
Vitamin D, ein essentielles Vitamin, das für die Aufnahme von Kalzium aus der Nahrung notwendig ist, wird durch ultraviolettes (UV) Licht, das auf die Haut trifft, produziert. Die Schichten Stratum basale und Stratum spinosum der Epidermis enthalten ein Sterolmolekül, das als 7-Dehydrocholesterin bekannt ist. Wenn das UV-Licht des Sonnenlichts oder der Sonnenbank auf die Haut trifft, dringt es durch die äußeren Schichten der Epidermis und trifft auf einige der Moleküle des 7-Dehydrocholesterins, das in Vitamin D3 umgewandelt wird. Vitamin D3 wird in den Nieren in Calcitriol, die aktive Form von Vitamin D, umgewandelt. Wenn unsere Haut nicht genügend Sonnenlicht abbekommt, können wir einen Vitamin-D-Mangel entwickeln, der zu ernsthaften gesundheitlichen Problemen führen kann. Dank der Möglichkeit, einen Vitamin-D-Heimtest zu bestellen und den eigenen Vitamin-D-Spiegel zu überprüfen, ist es heute einfacher, einen Mangel zu erkennen.
Schutz
Die Haut schützt das darunter liegende Gewebe vor Krankheitserregern, mechanischen Schäden und UV-Licht. Krankheitserreger wie Viren und Bakterien können durch die unversehrte Haut nicht in den Körper eindringen, da die äußersten Schichten der Epidermis einen unendlichen Vorrat an zähen, abgestorbenen Keratinozyten enthalten. Dieser Schutz erklärt die Notwendigkeit, Schnitt- und Schürfwunden zu reinigen und mit Verbänden abzudecken, um Infektionen zu vermeiden. Kleinere mechanische Verletzungen durch raue oder scharfe Gegenstände werden meist von der Haut absorbiert, bevor sie das darunter liegende Gewebe beschädigen können. Die Zellen der Epidermis vermehren sich ständig, um Schäden an der Haut schnell zu reparieren. Melanozyten in der Epidermis produzieren das Pigment Melanin, das UV-Licht absorbiert, bevor es die Haut durchdringen kann. UV-Licht kann Zellen in Krebs verwandeln, wenn es nicht daran gehindert wird, in den Körper einzudringen.
Hautfarbe
Die menschliche Hautfarbe wird durch das Zusammenspiel von drei Pigmenten gesteuert: Melanin, Karotin und Hämoglobin. Melanin ist ein braunes oder schwarzes Pigment, das von Melanozyten produziert wird, um die Haut vor UV-Strahlung zu schützen. Melanin verleiht der Haut ihre bräunliche oder braune Färbung und sorgt für die Farbe von braunem oder schwarzem Haar. Die Melaninproduktion nimmt zu, wenn die Haut einer höheren UV-Belastung ausgesetzt wird, was zu einer Bräunung der Haut führt. Karotin ist ein weiteres in der Haut vorhandenes Pigment, das der Haut einen gelben oder orangefarbenen Schimmer verleiht und vor allem bei Menschen mit niedrigem Melaninspiegel auffällt. Hämoglobin ist ein weiteres Pigment, das vor allem bei Menschen mit wenig Melanin auffällt. Hämoglobin ist das rote Pigment, das in den roten Blutkörperchen vorkommt, aber durch die Hautschichten hindurch als hellrote oder rosafarbene Farbe zu sehen ist. Hämoglobin macht sich in der Hautfärbung vor allem in Zeiten der Vasodilatation bemerkbar, wenn die Kapillaren der Dermis geöffnet sind, um mehr Blut an die Hautoberfläche zu transportieren.
Hautempfindung
Die Haut ermöglicht es dem Körper, seine äußere Umgebung wahrzunehmen, indem sie Signale für Berührung, Druck, Vibration, Temperatur und Schmerz aufnimmt. Die Merkelschen Scheiben in der Epidermis sind mit den Nervenzellen in der Dermis verbunden, um die Form und Beschaffenheit von Objekten, die die Haut berühren, zu erkennen. Tastkörperchen sind Strukturen in den dermalen Papillen der Dermis, die ebenfalls Berührungen durch Objekte, die die Haut berühren, wahrnehmen. Lamellenkörperchen, die sich tief in der Dermis befinden, nehmen Druck und Vibrationen der Haut wahr. In der gesamten Dermis gibt es viele freie Nervenendigungen, bei denen es sich einfach um Neuronen handelt, deren Dendriten in der gesamten Dermis verteilt sind. Freie Nervenendigungen können schmerz-, wärme- oder kälteempfindlich sein. Die Dichte dieser sensorischen Rezeptoren in der Haut variiert im ganzen Körper, was dazu führt, dass einige Körperregionen empfindlicher auf Berührung, Temperatur oder Schmerz reagieren als andere Regionen.
Exkretion
Die ekkrinen Schweißdrüsen der Haut sezernieren nicht nur Schweiß, um den Körper zu kühlen, sondern scheiden auch Abfallprodukte aus dem Körper aus. Der von den ekkrinen Schweißdrüsen produzierte Schweiß enthält normalerweise hauptsächlich Wasser mit vielen Elektrolyten und einigen anderen chemischen Spuren. Die häufigsten Elektrolyte im Schweiß sind Natrium und Chlorid, aber auch Kalium-, Kalzium- und Magnesium-Ionen können ausgeschieden werden. Wenn diese Elektrolyte im Blut hohe Werte erreichen, steigt auch ihr Anteil im Schweiß, was dazu beiträgt, ihre Präsenz im Körper zu verringern. Neben Elektrolyten enthält der Schweiß auch kleine Mengen an Stoffwechselabfallprodukten wie Milchsäure, Harnstoff, Harnsäure und Ammoniak und hilft, diese auszuscheiden. Schließlich können die ekkrinen Schweißdrüsen dabei helfen, Alkohol aus dem Körper einer Person auszuscheiden, die alkoholische Getränke getrunken hat. Alkohol verursacht eine Gefäßerweiterung in der Haut, was zu einer verstärkten Schweißbildung führt, da mehr Blut die Schweißdrüsen erreicht. Der Alkohol im Blut wird von den Zellen der Schweißdrüsen absorbiert und zusammen mit den anderen Bestandteilen des Schweißes ausgeschieden.