夜黎本文章內容基於萊斯大學 OpenStax 的 Anatomy and Physiology 2e，由夜黎重新編輯。（根據本書前言中的創用 CC BY 4.0 聲明）
原文傳送門：<5> The Integumentary System — 5.3 Functions of the Integumentary System
索引傳送門：《解剖學和生理學2e》索引頁面
學習本節後，你將能夠：
- 描述皮膚的不同功能以及實現這些功能的結構
- 解釋皮膚如何幫助維持體溫
前言
皮膚和附屬結構執行多種基本功能，例如保護身體免受微生物、化學物質和其他環境因素的侵襲； 防止脫水； 作為感覺器官； 調節體溫和電解質平衡； 並合成維生素 D。 下面的皮下組織在儲存脂肪、在下面的結構上形成 “墊子〔cushion〕”，以及提供低溫隔離〔insulation〕方面發揮著重要作用。
保護
皮膚保護身體的其他部位免受自然基本元素（例如，風、水和紫外線陽光）的影響。 由於角質層〔stratum corneum〕中存在角蛋白〔keratin〕和醣脂〔glycolipids〕的層，它可作為防止水分流失的保護屏障。 它也是防止因接觸砂礫、微生物或有害化學物質而產生磨損的第一道防線。 汗腺排出的汗液〔sweat〕透過產生具有抗生素特性的 dermicidin 來阻止微生物在皮膚表面過度移生〔over-colonizing〕。
紋身和穿孔
“盔甲 〔armor〕” 這個詞會讓人聯想到多種形象。 你可能會想到羅馬百夫長或身穿盔甲的中世紀騎士。 皮膚以自己的方式發揮一種盔甲的作用——防身盔甲〔body armor〕。 它在你〝重要的、維持生命的器官〞與〝可能損壞它們的外部因素的影響〞之間提供了一道屏障。
對於任何形式的盔甲來說，防護屏障的破裂都會帶來危險。 當兒童割破膝蓋或成人抽血時，皮膚可能會破裂 —— 一個是意外，另一個是醫療上必要的。 然而，當你選擇透過紋身或身體穿孔來“裝飾〔accessorize〕”你的皮膚時，你也突破了這一障礙。 由於製作人體藝術和穿孔所涉及的針必須刺入皮膚，因此這種做法存在危險。 這些包括過敏反應； 皮膚感染； 血液傳染疾病（如破傷風〔tetanus〕、C 型肝炎〔hepatitis C〕和 D 型肝炎〔hepatitis D〕）； 以及疤痕組織的生長。 儘管存在風險，但出於裝飾目的而刺穿皮膚的做法已變得越來越流行。 根據美國皮膚病學會的數據，18 歲至 50 歲的人中有 24% 有紋身。
感覺功能
事實上，你可以感覺到一隻螞蟻在你的皮膚上爬行，這允許你可以在它咬人之前將其彈開，這是因為皮膚，尤其是從皮膚毛囊中伸出的毛髮，可以感知環境的變化。 圍繞毛囊基部的毛根叢〔hair root plexus〕感知到干擾，然後將訊息傳遞到中樞神經系統（大腦和脊髓），然後中樞神經系統可以透過激活眼睛的骨骼肌來做出反應，來看到螞蟻，並激活身體的骨骼肌來對抗螞蟻。
皮膚充當感覺器官，因為表皮、真皮和皮下組織含有專門的感覺神經結構，可以檢測觸覺、表面溫度和疼痛。 這些感受器更集中在對觸摸最敏感的指尖，尤其是對 “輕觸” 做出反應的邁斯納小體〔Meissner corpuscle〕（觸覺小體〔tactile corpuscle〕）（圖5.15）和對 “振動” 做出反應的帕西尼小體〔Pacinian corpuscle〕（環層小體〔lamellated corpuscle〕）。 分散在基底層〔stratum basale〕的默克爾細胞〔Merkel cells〕也是觸覺感受器。 除了這些專門的感受器之外，還有與每個毛囊相連的感覺神經、遍布整個皮膚的疼痛和溫度感受器，以及支配豎毛肌和腺體的運動神經。 這種豐富的神經支配幫助我們感知環境並做出相應的反應。
在這張皮膚橫切面的顯微照片中，你可以看到邁斯納小體（箭頭），這是一種觸摸感受器，位於〝鄰近基底膜和上表皮的基底層〞的真皮乳頭中。 LM × 100.（credit：“Wbensmith”/Wikimedia Commons）
體溫調節
外皮系統透過與交感神經系統的緊密聯繫來幫助調節體溫，交感神經系統是參與我們 “戰鬥或逃跑反應” 的神經系統的一部分。 交感神經系統持續監測體溫並啟動適當的運動反應。 回想一下，汗腺是皮膚的附屬結構，當身體變暖時，汗腺會分泌水、鹽和其他物質來冷卻身體。 即使身體沒有明顯流汗，每天也會分泌約 500 毫升的汗水（不自覺性出汗〔insensible perspiration〕）。 如果身體因高溫、劇烈活動（圖5.16ac）或兩者的結合而變得過熱，汗腺就會受到交感神經系統的刺激，產生大量的汗液，對於活躍的人來說，多達每小時0.7至1.5升。 當汗液從皮膚表面蒸發時，身體熱量就會消散而變涼。
除了出汗之外，真皮中的小動脈〔arterioles〕也會擴張，以便血液攜帶的多餘熱量可以透過皮膚消散到周圍環境（圖5.16b）。 這就是為什麼許多人在運動時出現皮膚發紅的原因。
在劇烈的身體活動期間，例如滑雪 (a) 或跑步 (c)，真皮血管擴張，汗液分泌增加 (b)。 這些機制可以防止身體過熱。 相反，真皮血管會因低溫而收縮，以最大限度地減少熱量損失 (b)。 （credit a：“Trysil”/flickr；credit c：Ralph Daily）
當體溫下降時，小動脈收縮以最大限度地減少熱量損失，特別是在手指（腳趾）〔digits〕末端和鼻尖。 血液循環減少會導致皮膚呈現發白的色調〔whitish hue〕。 儘管皮膚溫度因此下降，但可以防止被動熱量損失，並且內部器官和結構保持溫暖。 如果皮膚溫度下降太多（例如環境溫度零度以下〔below freezing〕），身體核心熱量的保存會導致皮膚實際上結冰〔freezing〕，這種情況稱為凍傷（凍瘡）〔frostbite〕。
外皮系統
隨著年齡的增長，體內的所有系統都會累積〝微妙的〞和〝一些不那麼微妙的〞變化。 這些變化包括細胞分裂、代謝活動、血液循環、激素水平和肌肉力量的減少（圖 5.17）。 在皮膚中，這些變化反映在基底層〔stratum basale〕的有絲分裂〔mitosis〕減少，導致表皮變薄。 負責皮膚彈性和復原力的真皮再生能力下降，導致傷口癒合速度減慢。 皮下組織及其脂肪儲存會因為脂肪的減少和重新分佈而失去結構，進而導致皮膚變薄和下垂。
一般來說，皮膚，尤其是臉部和手部的皮膚，隨著時間的推移，開始顯示出老化的第一個明顯跡象，因為它失去了彈性。 （credit: Janet Ramsden）
附屬結構的活動性也降低，導致頭髮和指甲變薄，皮脂和汗液量減少。 出汗能力下降會導致一些老年人不耐酷熱。 皮膚中的其他細胞，如黑色素細胞〔melanocytes〕和樹突細胞〔dendritic cells〕，也變得不那麼活躍，導致膚色蒼白和免疫力下降。 皮膚皺紋的產生是由於其結構的破壞，這是由於真皮中膠原蛋白和彈性蛋白的產生減少、躺在皮膚下面的肌肉衰弱，以及皮膚無法保持足夠的水分所造成的。
如今，商店裡可以找到許多抗老化產品。 一般來說，這些產品試圖為皮膚補充水分〔rehydrate〕，從而填補皺紋，以及一些產品使用激素和生長因子來刺激皮膚生長。 此外，侵入性技術包括注射膠原蛋白來使組織豐滿，以及注射 BOTOX®（肉毒神經毒素〔botulinum neurotoxin〕的品牌）來麻痺〝使皮膚有皺紋〞並〝引起皺紋〞的肌肉。
維生素D合成
人體皮膚的表皮層在紫外線照射時會合成維生素 D。 在陽光照射下，皮膚中的類固醇 “膽固醇〔cholesterol〕”衍生物會合成一種稱為膽鈣化醇〔cholecalciferol〕的維生素 D3。 肝臟將膽鈣化醇〔cholecalciferol〕轉化為骨化二醇〔calcidiol〕，然後在腎臟中轉化為骨化三醇〔calcitriol〕（維生素的活性化學形式）。 維生素 D 對於鈣和磷的正常吸收至關重要，而鈣和磷是健康骨頭所必需的。 缺乏陽光照射會導致體內缺乏維生素 D，導致一種稱為佝僂病〔rickets〕的疾病，這是一種兒童痛苦疾病，由於缺乏鈣，骨頭會扭曲變形〔misshapen〕，導致羅圈腿〔bowleggedness〕。 缺乏維生素 D 的老年人可能會患有骨軟化症〔osteomalacia〕，即骨頭的軟化。 在當今社會，維生素 D 作為許多食物的補充劑添加，包括牛奶和柳橙汁，以補償陽光暴露的需要。
維生素 D 除了在骨頭健康中發揮重要作用外，對於抵抗細菌、病毒和真菌感染的整體免疫力也至關重要。 最近的研究也發現維生素 D 不足與癌症之間存在關聯。
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2023/10/17 發佈本文
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