Biologie I

Die Haut und die Zubehörstrukturen erfüllen eine Vielzahl wesentlicher Funktionen, z. B. den Schutz des Körpers vor dem Eindringen von Mikroorganismen, Chemikalien und anderen Umweltfaktoren; Verhinderung von Austrocknung; als Sinnesorgan fungieren; Modulation der Körpertemperatur und des Elektrolythaushalts; und Synthese von Vitamin D. Die zugrunde liegende Unterhaut spielt eine wichtige Rolle bei der Speicherung von Fetten, der Bildung eines „Kissens“ über den darunter liegenden Strukturen und der Isolierung vor kalten Temperaturen.

Schutz

Die Haut schützt den Rest des Körpers vor den Grundelementen der Natur wie Wind, Wasser und UV-Sonnenlicht. Es wirkt als Schutzbarriere gegen Wasserverlust aufgrund des Vorhandenseins von Keratin- und Glycolipidschichten im Stratum corneum. Es ist auch die erste Verteidigungslinie gegen abrasive Aktivitäten aufgrund des Kontakts mit Sand, Mikroben oder schädlichen Chemikalien. Aus den Schweißdrüsen ausgeschiedener Schweiß hält Mikroben davon ab, die Hautoberfläche zu übersiedeln, indem er Dermicidin erzeugt, das antibiotische Eigenschaften hat.

Sensorische Funktion

Die Tatsache, dass Sie fühlen können, wie eine Ameise auf Ihrer Haut kriecht und Sie sie abstreifen können, bevor sie beißt, liegt daran, dass die Haut und insbesondere die Haare, die aus den Haarfollikeln in der Haut herausragen, Veränderungen in der Umgebung wahrnehmen können. Der Haarwurzelplexus, der die Basis des Haarfollikels umgibt, erkennt eine Störung und überträgt die Informationen dann an das Zentralnervensystem (Gehirn und Rückenmark), das dann reagieren kann, indem es die Skelettmuskeln Ihrer Augen aktiviert, um die Ameise und die Skelettmuskeln des Körpers zu sehen, um gegen die Ameise zu wirken.

Abbildung 1. In dieser mikroskopischen Aufnahme eines Hautquerschnitts sehen Sie ein Meissner-Korpuskel (Pfeil), eine Art Berührungsrezeptor, der sich in einer dermalen Papille neben der Basalmembran und dem Stratum basale der darüber liegenden Epidermis befindet. LM × 100. (kredit: „Wbensmith“ / Wikimedia Commons)

Die Haut fungiert als Sinnesorgan, da Epidermis, Dermis und Hypodermis spezialisierte sensorische Nervenstrukturen enthalten, die Berührungen, Oberflächentemperaturen und Schmerzen erkennen. Diese Rezeptoren konzentrieren sich stärker auf die Fingerspitzen, die am empfindlichsten auf Berührung reagieren, insbesondere das Meissner-Korpuskel (taktiles Korpuskel) (Abbildung 1), das auf leichte Berührung reagiert, und das Pacinian-Korpuskel (lamelliertes Korpuskel), das auf Vibration reagiert. Merkel-Zellen, die im Stratum basale verstreut gesehen werden, sind ebenfalls Berührungsrezeptoren. Zusätzlich zu diesen spezialisierten Rezeptoren gibt es sensorische Nerven, die mit jedem Haarfollikel verbunden sind, Schmerz- und Temperaturrezeptoren, die über die Haut verstreut sind, und motorische Nerven, die die Muskeln und Drüsen des Arrector pili innervieren. Diese reiche Innervation hilft uns, unsere Umwelt zu spüren und entsprechend zu reagieren.

Thermoregulation

Das integumentäre System hilft bei der Regulierung der Körpertemperatur durch seine enge Verbindung mit dem sympathischen Nervensystem, der Abteilung des Nervensystems, die an unseren Kampf- oder Fluchtreaktionen beteiligt ist. Das sympathische Nervensystem überwacht kontinuierlich die Körpertemperatur und leitet entsprechende motorische Reaktionen ein. Denken Sie daran, dass Schweißdrüsen, Zubehörstrukturen für die Haut, Wasser, Salz und andere Substanzen absondern, um den Körper zu kühlen, wenn er warm wird. Selbst wenn der Körper nicht merklich zu schwitzen scheint, werden täglich etwa 500 ml Schweiß (unempfindlicher Schweiß) ausgeschieden. Wenn der Körper aufgrund hoher Temperaturen, starker Aktivität (Abbildung 2) oder einer Kombination aus beidem übermäßig warm wird, werden die Schweißdrüsen vom sympathischen Nervensystem stimuliert, um große Mengen Schweiß zu produzieren, bis zu 0,7 bis 1,5 l pro Stunde für eine aktive Person. Wenn der Schweiß von der Hautoberfläche verdunstet, wird der Körper gekühlt, da die Körperwärme abgeführt wird.

Zusätzlich zum Schwitzen dehnen sich Arteriolen in der Dermis aus, so dass überschüssige vom Blut getragene Wärme durch die Haut in die Umgebung abgeführt werden kann (Abbildung 2). Dies erklärt die Hautrötung, die viele Menschen beim Training erleben.

Abbildung 2. Bei anstrengenden körperlichen Aktivitäten wie Skifahren (a) oder Laufen (c) erweitern sich die Hautblutgefäße und die Schweißsekretion nimmt zu (b). Diese Mechanismen verhindern eine Überhitzung des Körpers. Im Gegensatz dazu verengen sich die dermalen Blutgefäße, um den Wärmeverlust als Reaktion auf niedrige Temperaturen zu minimieren (b). (kredit a: „Trysil“ / flickr; Kredit c: Ralph Daily)

Wenn die Körpertemperatur sinkt, verengen sich die Arteriolen, um den Wärmeverlust zu minimieren, insbesondere an den Enden der Finger und der Nasenspitze. Diese verminderte Durchblutung kann dazu führen, dass die Haut einen weißlichen Farbton annimmt. Obwohl die Temperatur der Haut dadurch sinkt, wird ein passiver Wärmeverlust verhindert und innere Organe und Strukturen bleiben warm. Wenn die Temperatur der Haut zu stark abfällt (z. B. Umgebungstemperaturen unter dem Gefrierpunkt), kann die Erhaltung der Körperkernwärme dazu führen, dass die Haut tatsächlich einfriert, ein Zustand, der als Erfrierungen bezeichnet wird.

Altern und das Integumentsystem

Abbildung 3. Im Allgemeinen zeigt die Haut, insbesondere im Gesicht und an den Händen, die ersten erkennbaren Anzeichen des Alterns, da sie mit der Zeit an Elastizität verliert. (Kredit: Janet Ramsden)

Alle Systeme im Körper akkumulieren subtile und einige nicht so subtile Veränderungen, wenn eine Person altert. Zu diesen Veränderungen gehören eine Verringerung der Zellteilung, der Stoffwechselaktivität, der Durchblutung, des Hormonspiegels und der Muskelkraft (Abbildung 3). In der Haut spiegeln sich diese Veränderungen in einer verminderten Mitose im Stratum basale wider, was zu einer dünneren Epidermis führt. Die Dermis, die für die Elastizität und Spannkraft der Haut verantwortlich ist, zeigt eine verminderte Regenerationsfähigkeit, was zu einer langsameren Wundheilung führt. Die Hypodermis mit ihren Fettreserven verliert durch die Reduktion und Umverteilung von Fett an Struktur, was wiederum zum Ausdünnen und Absacken der Haut beiträgt.

Die akzessorischen Strukturen haben auch eine verringerte Aktivität, wodurch dünnere Haare und Nägel sowie geringere Mengen an Talg und Schweiß erzeugt werden. Eine verminderte Schwitzfähigkeit kann dazu führen, dass einige ältere Menschen extreme Hitze nicht vertragen. Andere Zellen in der Haut, wie Melanozyten und dendritische Zellen, werden ebenfalls weniger aktiv, was zu einem blasseren Hautton und einer verminderten Immunität führt. Faltenbildung der Haut tritt aufgrund eines Zusammenbruchs ihrer Struktur auf, der auf eine verminderte Kollagen- und Elastinproduktion in der Dermis, eine Schwächung der unter der Haut liegenden Muskeln und die Unfähigkeit der Haut zurückzuführen ist, ausreichend Feuchtigkeit zu speichern.

Viele Anti-Aging-Produkte sind heute im Handel erhältlich. Im Allgemeinen versuchen diese Produkte, die Haut zu rehydrieren und dadurch die Falten zu füllen, und einige stimulieren das Hautwachstum mit Hormonen und Wachstumsfaktoren. Darüber hinaus umfassen invasive Techniken Kollageninjektionen, um das Gewebe zu prallen, und Injektionen von BOTOX® (die Marke des Botulinum-Neurotoxins), die die Muskeln lähmen, die die Haut falten und Faltenbildung verursachen.

Vitamin-D-Synthese

Die epidermale Schicht der menschlichen Haut synthetisiert Vitamin D, wenn sie UV-Strahlung ausgesetzt wird. In Gegenwart von Sonnenlicht wird eine Form von Vitamin D3 namens Cholecalciferol aus einem Derivat des Steroidcholesterins in der Haut synthetisiert. Die Leber wandelt Cholecalciferol in Calcidiol um, das dann in den Nieren in Calcitriol (die aktive chemische Form des Vitamins) umgewandelt wird. Vitamin D ist essentiell für die normale Aufnahme von Kalzium und Phosphor, die für gesunde Knochen benötigt werden. Das Fehlen einer Sonnenexposition kann zu einem Mangel an Vitamin D im Körper führen, was zu einer Erkrankung namens Rachitis führt, einer schmerzhaften Erkrankung bei Kindern, bei der die Knochen aufgrund eines Kalziummangels verformt sind und eine Verstopfung verursachen. Ältere Menschen, die an Vitamin-D-Mangel leiden, können eine Erkrankung namens Osteomalazie entwickeln, eine Erweichung der Knochen. In der heutigen Gesellschaft wird Vitamin D als Ergänzung zu vielen Lebensmitteln, einschließlich Milch und Orangensaft, hinzugefügt, um den Bedarf an Sonneneinstrahlung auszugleichen.

Zusätzlich zu seiner essentiellen Rolle für die Knochengesundheit ist Vitamin D essentiell für die allgemeine Immunität gegen bakterielle, virale und Pilzinfektionen. Neuere Studien finden auch einen Zusammenhang zwischen unzureichendem Vitamin D und Krebs.