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皮肤的屏障保护功能主要表现在物理性屏障，抵御外界机械性及化学刺激；免疫屏障；抗氧化；水合作用；选择性吸收、渗透屏障；保持皮肤完整性、内聚力、周期性脱屑和修复。 皮肤屏障作为皮肤科学重要的研究对象，作为各种护肤品主要作用靶区，作为人体天然的外衣，维持生物体内环境的稳态，防御外界有害因素的损伤。皮肤屏障的分类多种多样，按照结构和组成可分为微生态屏障、物理屏障、化学屏障和免疫屏障，按照功能作用可分为物理屏障、色素屏障、神经免疫屏障和免疫屏障。 本文主要按照结构和组成来介绍皮肤屏障功能。 一、微生态屏障 附着在皮肤表面的大量微生物及皮肤分泌物组成皮肤微生态屏障，是皮肤屏障最外侧的首道防线。 皮肤微生物是皮肤微生态系统的重要成员，皮肤表面的菌群通常可分为常驻菌和暂驻菌。常驻菌是一群在健康皮肤上定居的微生物，包括葡萄球菌、棒状杆菌、丙酸杆菌、不动杆菌、马拉色菌、微球菌、肠杆菌及克雷伯杆菌等。暂驻菌是指通过接触外界环境而获得的一类微生物，包括金黄色葡萄球菌、溶血链球菌及肠球菌等，它们是引起皮肤感染的主要病原菌。细菌是皮肤表面的优势菌，此外皮肤上也存有少量真菌。 皮肤常驻菌与皮肤健康密切相关。①常驻菌可以通过调控皮肤角质形成细胞表达抗菌肽来抵御外界病原菌在皮肤表面的生长。如: 表皮葡萄球菌可以形成细胞抗菌肽;痤疮丙酸杆菌对角质形成细胞和皮脂腺细胞β防御素的分泌起调控作用。②常驻菌也可直接分泌抗菌肽抑制病原菌定植。③皮肤常驻菌可分解角质细胞的碎屑或脂质，维持表皮的酸性环境，有效地抵御外界病原菌的入侵。痤疮丙酸杆菌属于致病力较低的皮肤常驻菌。④除了发酵产生抑制病原菌的活性物质外，皮肤常驻菌还可间接调节机体免疫反应。 皮肤表面的有益菌：表皮葡萄球菌、人葡萄球菌、痤疮丙酸杆菌等； 皮肤表面的有害菌：头状葡萄球菌、柯氏棒状杆菌、贪婪丙酸杆菌、结核硬脂酸棒状杆菌等。 皮肤环境与微生物定植息息相关。影响皮肤微生物定植的因素主要分： 内在因素： 不同皮肤部位微生物组成存在差异；成人和儿童皮肤微生物组成也不相同；男女皮肤微生物组成同样存在差异；不同种族和地域等因素也影响着皮肤微生物的组成。 外源性因素—化妆品的使用 影响皮肤微生态的外源性因素有很多，如外界环境的温度、湿度、空气质量、卫生护理频率、化妆品的使用等等。由于皮肤频繁与化妆品接触，化妆品是影响皮肤微生态的重要因素之一，化妆品成分可能直接或间接影响皮肤微生态。 化妆品可能会通过以下两种途径影响皮肤微生态。一是产品本身所携带的非致病性微生物，这些微生物可能通过发酵或其他方式来修饰改变化妆品中的一些化学成分，对皮肤常驻菌或皮肤微环境产生不利影响，进而对皮肤造成损害。二是化妆品中的化学成分可被皮肤常驻菌修饰、改变来影响皮肤健康。 化妆品成分可直接或通过改变皮肤微环境间接影响皮肤微生物的定植。化妆品中成分复杂，包含了许多化学物质，如防腐剂、香精香料、功效成分、保湿剂和除臭剂等，这些物质可能改变皮肤的微环境，如pH、湿度和油脂含量等。当皮肤微环境发生改变，皮肤微生物也势必会受到影响。例如，化妆品中的保湿剂可以为皮肤微生物的生长提供适宜的条件( 合适的湿度) ，有利于皮肤微生物的定植。化妆品中添加防腐剂,虽然没有抗生素那样的强力杀菌作用，但在某种程度上也可以称为化妆品中的“抗生素”。同样，化妆品中的防腐剂如果无选择地抑制皮肤微生物，也可能会扰乱皮肤的微生态平衡。研究发现：当化妆品中的防腐剂在合理的添加范围，且与皮肤接触时间较短的情况下，不会对皮肤常驻菌产生抑制。但从化妆品的长期使用性及良好抑菌性角度出发，研究者在研发防腐剂时一定要考虑防腐剂对皮肤常驻菌的影响。 微生态的变化直接影响皮肤的变化，但对于皮肤表面的菌群以及影响因素等还在研究中，也是化妆品设计需要考量的环节。 二、化学屏障 化学屏障由维持皮肤表面酸性pH的物质和构成天然保湿因子(natural moisturizing factor，NMF) 的化合物及抗菌肽等组成；皮肤的化学屏障包括大量的抗菌肽，其表达受维生素D 途径影响, 抗菌肽在皮肤微生态屏障的稳态维持中发挥着重要的调节作用。 表1 天然保湿因子化学组成
水脂膜的水合作用是支持皮肤屏障功能的重要机制，主要依靠NMF中大量高吸湿性化合物来维持，例如尿酸、吡咯烷酮-5- 羧酸、精氨酸、鸟氨酸和尿素等，这些化合物很多是FLG 的分解产物。表皮脂蛋白加工成丝聚合蛋白单体转化为NMF 的小化合物过程中，干扰酶活性则会对角质层的屏障功能产生不利影响。 甘油、乳酸盐以及钾离子对于维持足够的水合作用水平也至关重要。在水通道蛋白-3 敲除小鼠中，甘油/ 水转运到表皮和角质层最上部的过程受损会导致皮肤干燥、缺乏弹性以及屏障恢复延迟, 天然保湿因子，NMF的这些成分不仅存在于表皮水脂膜, 也分布在角质层细胞间隙中。它们与蛋白质和脂质共同使角质层保持一定的含水量, 在一定程度上维持角质层内外的水分平衡。皮肤屏障结构的破坏导致NMF流失, 皮肤的保湿作用会下降。NMF对保湿护肤类化妆品的开发有重要价值。 皮脂中的脂质一是润滑皮肤, 二是减少皮肤表面的水分蒸发。过度洗涤可除去皮肤的皮脂, 破坏皮肤的水化膜屏障, 造成皮肤干燥和透皮水分丢失增加,这是老年性皮肤瘙痒症的发病基础。了解皮脂的组成特点对研究开发理想的保湿护肤产品非常重要, 通过添加类似皮脂成分的保湿剂, 不但可以恢复润滑皮肤的作用, 也有助于修复受损的皮肤表面屏障结构, 减少皮肤干燥, 缓解瘙痒。 表2 皮肤表面脂质与细胞间脂质的组成差别
三、物理屏障 物理屏障，所谓的砖墙结构。结构性脂类是构成皮肤物理性屏障结构的重要组分。人们用砖墙模式来形容皮肤角质层的组织结构, 上述由角蛋白和中间丝相关蛋白终末分化而形成的角质细胞套膜, 就是这种砖墙结构中的砖块, 而细胞间脂质则是砖块之间的灰浆。细胞间脂质由棘细胞合成, 以板层小体或Orland小体的形式分布在胞浆内,在棘细胞向上移行分化过程中, 该板层小体逐渐移向细胞周边, 并与细胞膜融合, 最后以胞吐的形式排出到细胞间隙, 或随着细胞终末分化、角化、塌陷而成为与原胞体相连的细胞间成分。
图1 细胞间脂质的分泌过程 从生化组成来看, 细胞间脂质在从棘细胞向角质细胞的分化过程中发生了显著变化, 即极性脂类迅速减少, 而中性脂类逐渐增加, 尤其是鞘脂类如神经酰胺, 后者储水保湿能力卓越, 是化妆品中经常使用的保湿原料;从结构特点来看, 细胞间脂质具有明显的生物膜双分子层结构, 即亲脂基团向内, 亲水基团向外, 形成水脂相间的多层夹心结构。这种结构一方面保留了生物膜的半通透或选择性通透的性质, 有利于某些小分子营养物质如电解质的吸收渗透, 另一方面它结合了一部分水分子而把后者固定下来, 这些水分就是所谓的结合水, 即使在很干燥的情况下结合水也不会丢失。
图2 细胞间脂质的多层夹心结构 脂质的异常直接影响皮肤的健康状态，表3列出了不同皮肤问题反应脂质代谢异常的方面。 表3 以皮肤脂质屏障破坏为病理特征的皮肤病
四、免疫屏障 各种免疫细胞、免疫活性分子等在受侵害时启动固有免疫，激活获得性免疫，共同组成皮肤免疫屏障。 皮肤免疫屏障是机体抵御外界有害因素侵袭的重要先天和后天免疫因素，由表皮中多种细胞包括树突状细胞、T细胞、角质形成细胞等构成，在发生免疫反应过程中，这些细胞具有密切的功能关系。 树突状细胞： 被认为是形态学和功能方面都具有高度特异性的抗原提呈细胞，存在于人体内大多数器官中，主要有两种亚型：骨髓来源和类浆细胞来源的树突状细胞。朗格汉斯细胞就是典型的骨髓来源的树突状细胞，主要位于基底层，构成抵抗外来抗原入侵的第一道防线。抗原暴露于皮肤后，朗格汉斯细胞移行到皮肤引流淋巴结，改变其表型和功能以诱导幼稚T细胞产生。 T细胞： 当机体免疫系统遭遇感染病原体，在免疫反应过程中会产生2种T细胞：效应T细胞和记忆T细胞。效应T细胞数量在免疫反应早期占优势，从血液或淋巴结中迁移到外周组织从而促进病原体的清除。在免疫反应急性期过后，效应细胞数量减少或消失，而记忆细胞占优势，这些细胞效应功能水平较低，但是当再次与抗原接触后可大量增殖并转变成效应T细胞。专家现已鉴定出另一种T细胞亚型，调节性T细胞，其不仅在全身免疫调节中具有重要作用，同时在控制外周免疫反应防止组织损伤以及控制微生物感染过程中的免疫反应具有确定作用。 角质形成细胞： 表皮的角质形成细胞分化形成复层鳞状表皮，不断受到外界理化因素的侵袭，表皮的屏障不仅包括角质形成细胞与细胞间脂质的砖墙结构，同时可表达防御素和内源性抗菌多肽物质防御素等，对抵御外界微生物入侵也发挥重要作用。防御素的分子结构特征是6个半胱氨酸构成3个细胞内二硫化物网桥。根据半胱氨酸的分布和二硫键的链接，防御素可分为α和β防御素。现已有6种α防御素，其中4种由中性粒细胞产生，其他2种由肠内帕内特细胞产生；人β防御素主要由皮肤和呼吸道等上皮组织产生。 抗菌肽具有直接的抗微生物功能，同时还可激活其他几种细胞，如肥大细胞、单核细胞及T细胞。角质形成细胞产生的IL-37抗菌肽在特应性湿疹、玫瑰痤疮和银屑病的发病机制中具有重要作用。 中性粒细胞： 血液中的中性粒细胞处于非活动状态，只有当血管内皮细胞发生局部形态改变使得中性粒细胞透过血管内皮并聚集到炎症组织部位，才发挥出吞噬和杀伤微生物功能。 肥大细胞： 肥大细胞的效应功能主要表现在IgE相关的和Th2细胞依赖性的速发型超敏反应、过敏性疾病以及某些先天性免疫反应中。 六、总结 这些不同类型的屏障功能相互作用，以保护皮肤和身体免受外部环境的损害。当其中任何一种屏障功能受损时，都可能导致皮肤问题和健康风险。因此，维持皮肤的健康和功能对整体健康至关重要。 了解皮肤屏障的结构与功能，以及炎症的机理，有助于我们更好地预防和管理皮肤问题。通过合理的护肤和治疗方法，可以实现皮肤的健康与美丽。 【如有语言不畅，解释不清，敬请见谅】 参考文献： [1] 王高峰, 刘芳, 孔庆涛, 等. 皮肤屏障相关免疫细胞的研究进展[J]. 医学研究生学报, 2012, 25(2): 195-199. [2] 刘玮. 皮肤屏障功能解析[J]. 中国皮肤性病学杂志, 2008,22(12): 758-761. [3] Eyerich S, Eyerich K, Traidl-Hoffmann C, et al. Cutaneous barriers and skin immunity: differentiating a connected network[J]. Trends Immunol, 2018, 39(4): 315-327. [4] 王建梅. 皮肤屏障与皮肤健康[J]. 健康大视野, 2013,21(18): 228. [5] Rosso JD, Zeichner J, Alexis A, et al. Understanding the epidermal barrier in healthy and compromised skin: clinically relevant information for the dermatology practitioner: proceedings of an expert panel roundtable meeting[J]. J Clin Aesthet Dermatol, 2016, 9(4 Suppl 1): S2-S8. [6] 郭芬. 紫外线致皮肤光损伤皮肤癌的机制[J]. 饮食保健,2017, 4(3): 298. [7] Krutmann J, Bouloc A, Sore G, et al. The skin aging exposome[J]. J Dermatol Sci, 2017, 85(3): 152-161. [8] 戴茹, 李利, 陈伟. 可见光的皮肤损伤及防护[J]. 实用皮肤病学杂志, 2018, 11(2): 90-93. [9] 张书婷, 杨春俊, 杨森. 皮肤屏障影响因素的研究进展[J].中国美容医学, 2016, 25(12): 110-112. [10] Khadhr M, Bousta D, Hanane EH, et al. HPLC and GC-MS analysis of tunisian peganum harmala seeds oil and evaluation of some biological activities[J]. Am J Ther, 2017, 24(6):e706-e712. [11] Uitto J, Richard G, McGrath JA. Diseases of epidermal keratins and their linker proteins[J]. Exp Cell Res, 2007, [12] 王茜，陈园园，宋丽雅，何聪芬，皮肤微生态与化妆品研发[J],日用化学工业，第47卷第3期，2017年3月
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