Skin - Hifu (English spelling) skin

Japanese: 皮膚 - ひふ（英語表記）skin

It is a continuous membranous organ that covers the surface of the body and transitions into mucous membranes at openings such as the mouth and anus. It is a specialized organ that performs complex functions such as maintaining homeostasis of the internal environment of the body and reflecting abnormalities within the body.

[Taro Kawamura]

form

The outermost layer is a stratified epithelium called the epidermis, and the dermis underneath is mainly made up of tough connective tissue, which is why the skin does not tear easily when subjected to external forces. The subcutaneous tissue below the dermis is mainly made up of adipose tissue, and is easily affected by nutritional changes.

For your information, the total area of skin (body surface area) for Japanese adults is about 1.62 square meters for men and about 1.43 square meters for women, and the thickness of the skin excluding the subcutaneous tissue is thicker in men than in women, varying by part of the body at roughly 2 millimeters, of which the epidermis is 0.2 millimeters, the sole of the foot is the thickest, and the eyelids are the thinnest. The weight of the skin also accounts for about 8% of the body weight.

The morphology of the skin surface differs slightly between hairy and glabrous areas. On the surface of glabrous skin, that is, on the pads of the fingers and toes and on the palms and soles of the feet, ridges (skin ridges) and grooves (skin grooves) run parallel to each other to form patterns (fingerprints and palm prints). On the surface of all skin ridges, there are sweat pores into which the secretory ducts of sweat glands open. The stratum corneum (horny layer), the outermost layer of the epidermis, is thick and has a transparent layer (stratum lucidum) underneath. On the underside of the epidermis, there are ridges that run in line with the skin ridges and skin grooves. Between the attachment sites of the sweat ducts on the ridges on the underside of the skin ridges, there are Merkel cells (Merkel's tactile discs), which are distributed to sensory (tactile) nerves. The dermis contains Meissner's corpuscles and other sensory corpuscles. The rest of the structure is the same as in hairy skin.

Hairy skin is divided into areas with terminal hair, such as the scalp, and areas with fine hair, such as the hands and feet. The surface of these skin areas is divided into triangular, rhomboid, and other dermal areas by randomly running skin grooves. The stratum corneum of the epidermis is thinner than that of hairless areas, and there is no stratum lucidum. Below the stratum corneum are the stratum granulosum, stratum spinosum, and stratum basale. Cells in the stratum basale (stratum stratum lucidum) divide and increase in number, gradually differentiating and pushing up to form cells in the stratum spinosum and above. In the stratum corneum (and stratum lucidum), cells are keratinized and no nuclei are visible. The stratum corneum that forms the stratum corneum gradually peels off and becomes dandruff. The stratum corneum is covered with a lipid emulsion (skin surface lipids). The epithelial cells that form the epidermis are ultimately keratinized, so they are also called keratinocytes. There are also cells that are not keratinocytes as a minor component of the epidermis. That is, melanocytes in the basal layer are seen as light cells (clear cells) because they do not have epithelial fibers. They produce melanin and provide it to keratinocytes. Located slightly above the melanocytes, in the spinous cell layer, are Langerhans cells. These cells are said to be the most advanced immune surveillance mechanism in the skin.

The surface of the dermis has numerous papillary projections that fit into the depressions under the epidermis, so in cross section the boundary between the epidermis and dermis is wavy. Within the dermal papillae are hairpin-shaped capillaries, one end of which is connected to a small vein and the other end to an arteriole. The main components of the dermis are collagen fibers made of collagen and elastic fibers made of elastin, with the connective tissue matrix filling the gaps between them, in which skin appendages such as hair follicles and sweat glands are embedded, as well as blood vessels, lymphatic vessels, and nerves. The arteries and veins run roughly along the nerves.

Sweat glands (eccrine glands) are common to both hairless and hairy skin, and their secretory part is shaped like a rolled thread and is located in the deep dermis. Sweat is secreted through sweat ducts and sweat pores to the skin surface. In the skin of the armpits, the secretory ducts of apocrine glands open into hair follicles. Apocrine glands are similar to eccrine glands but are large, and their secretory fluid is sticky and is the source of body odor.

The hair follicle is oblique, and the sebaceous gland is attached to the side that forms an obtuse angle with the lower surface of the dermis. Sebaceous cells are filled with lipid particles, which gradually break down to become sebum. Sebum is discharged through the hair follicle and out of the pores, replenishing the lipids on the surface of the skin. Lipids produced when epidermal cells keratinize are also added to the lipids on the surface of the skin. Smooth muscles called arrector pili muscles run obliquely on the outside of the sebaceous gland and are attached to the hair follicle. Smooth muscles other than the arrector pili muscles can be seen in the scrotum and nipple, and striated muscles (facial muscles) can be seen on the face. Nerves are distributed around the hair follicle facing the sebaceous gland, making the hair follicle an important sensory organ. The epidermis in contact with the hair follicle also forms a special tactile organ (hair disk), in which many Merkel cells can be found. At the centre of the onion-shaped bulge at the very bottom of the hair follicle is a group of epithelial cells called the hair matrix, which divide and grow, and as they are pushed up, keratinise to become hair. The hair matrix also contains melanocytes, which supply melanin to the hair. Cell proliferation in the hair matrix fluctuates, and when growth, which is at its peak, stops, the hair leaves the hair matrix and travels up the hair follicle (catagen), eventually falling out. This is called the resting phase, and is followed by a new growth phase. This is called the hair cycle. Because the hair cycle of each hair follicle is different and not constant, there is almost no increase or decrease in the number of hairs.

In addition to the touch nerves, the skin also has pain nerves, cold and heat nerves, and autonomic nerves. Pain nerves are the most easily lost function by local anesthesia. Therefore, even if the area becomes completely painless, the sense of touch may be preserved. Autonomic nerves control the contraction and expansion of blood vessels, the secretion of sweat and sebum, and the contraction of the arrector pili muscles.

The stratum corneum of the epidermis is made of soft keratin, while nails and hair are made of hard keratin. Nails grow by the division and keratinization of epithelial cells in the area near the base of the nail (the nail bed).

[Taro Kawamura]

occurrence

Epithelial cells such as epidermal keratinocytes, hair follicles, and sebaceous glands arise from the fetal epidermis (derived from the ectoderm). The blood vessels and connective tissue of the dermis are derived from the mesenchyme. It is generally accepted that Langerhans cells also originate from the mesenchyme. Nerves and melanocytes arise from the neural crest, which is derived from the ectoderm.

The substances unique to skin are hard keratin and soft keratin, both of which are fibrous proteins containing large amounts of cystine, with long polypeptide chains connected horizontally by S-S bonds.

[Taro Kawamura]

Physiology

The physiological functions of the skin are broadly divided into two: protection against the external environment and sensory functions. The tissues that make up the human body are extremely delicate and cannot survive unless they are protected from the effects of the outside world by being covered by skin. In other words, the strong dermis resists mechanical forces, and the function of maintaining a constant body temperature against heat and cold is achieved by regulating the amount of sweat produced and by contracting and expanding the blood vessels in the skin. In addition, the epidermis, especially the stratum corneum, acts as a barrier to prevent various substances, including water, from entering or leaking out of the body. Melanin in the epidermis prevents the penetration of sunlight, especially ultraviolet rays. The lipid emulsion that covers the surface of the skin is weakly acidic and has the effect of preventing the growth of bacteria and fungi (self-cleaning effect).

Because various types of sensory nerves are distributed in the skin, some believe that the skin over the entire body is one large sensory organ. Sensation is also closely related to protecting the body. Most skin sensation is mediated through reflex pathways, and only a small portion of it reaches consciousness. For example, when you feel hot, your body is already protected by reflex movements. The dense distribution of Merkel cells and Meissner corpuscles in the fingertips suggests that the dexterous movements of the fingertips are unconsciously regulated by skin sensation.

Skin color is determined primarily by the amount of melanin and blood. The strength of melanin pigmentation among different races is due to differences in function, not the number, of melanocytes. Hair color is also determined by the amount of melanin. Red hair contains pheomelanin.

[Taro Kawamura]

Animal Skin

An organ that covers the outer surface of an animal's body, and in mammals it is generally the largest organ in the body. The skin of vertebrates consists of an ectodermal epidermis, a mesodermal dermis and subcutaneous tissue. The epidermis gives rise to appendages such as hair and nails in mammals, the horns of cattle, deer and rhinos, baleen in whales, feathers in birds, and scales in reptiles and fish, and generally forms a multi-layered epithelium. The lowest layer of the epidermis is called the germinal layer, in which cells divide little by little and gradually move to the surface, where they keratinize and fall off as dandruff. The dermis is made up of fibers such as collagen fibers and elastic fibers, stroma mainly made up of mucopolysaccharides, and cellular components such as fibroblasts and muscles, and is abundantly distributed with blood vessels, lymphatic vessels and sensory nerves. Sweat glands, sebaceous glands, mammary glands, and venom glands in amphibians are also found in the dermis, but these glands are formed by invagination of epidermal cells. Pigment cells are found in the dermis in fish, amphibians, and reptiles, but in birds and mammals, they are also found in the epidermis. The epidermis of cyclostomes and fish contains mucus cells. The subcutaneous tissue contains many fat cells, which help keep the body warm. The skin of invertebrates is generally called the integument, and consists of a single surface layer derived from the ectoderm and a cuticle covering that surface. The particularly thick cuticle is also called the exoskeleton, and must be shed periodically during growth, a process called molting. In aquatic animals such as jellyfish, sponges, trematode larvae, and flatworms, the skin develops cilia and serves as a locomotor organ. The skin of coelenterates contains stinging cells. The skin protects the internal parts of the body from the outside, maintains temperature, moisture, and other internal conditions, and has physiological functions such as breathing, excretion, and sensation.

[Hiroshi Ooka]

Skin structure
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Skin structure

Cross-section of hairless and hairy skin
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Cross-section of hairless and hairy skin

Epidermal appendage formation
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Formation of epidermal appendages

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

体表面を覆っている連続した膜状の器官で、口や肛門(こうもん)などの開口部で粘膜に移行する。身体の内部環境の恒常性を維持し、また体内の異常を反映させるなど、複雑な機能を営む特殊な器官である。

［川村太郎］

形態

最表層は表皮とよばれる層状の上皮であり、その下にある真皮は主としてじょうぶな結合組織からなり、そのために皮膚は外力によって容易にちぎれなくなっている。真皮の下の皮下組織は主として脂肪組織からなり、栄養による変動を受けやすい。

　なお、皮膚の総面積（体表面積）は日本人成人の場合、男性約1.62平方メートル、女性約1.43平方メートルで、皮下組織を除いた皮膚の厚さは女性より男性が厚く、部位によって異なるがだいたい2ミリメートル前後で、そのうち表皮は0.2ミリメートル、足底がもっとも厚く、眼瞼(がんけん)（まぶた）がもっとも薄い。また、重量は体重の約8％を占めている。

　皮膚表面の形態は、無毛部と有毛部で多少異なっている。無毛の皮膚、すなわち手足の指腹および掌蹠(しょうしょ)（手のひらと足の裏）の皮膚表面には、凸稜(とつりょう)（皮膚小稜・皮稜）と溝（皮膚小溝・皮溝）とが平行に走って紋理（指紋および掌紋）を形成している。すべての皮稜表面には汗孔があり、ここに汗腺(かんせん)の分泌管（汗管）が開いている。表皮の最外層の角層（角質層）は厚く、その下に透明層（淡明層）がある。表皮の下面には、皮稜と皮溝にそれぞれ一致して走る突稜がある。皮稜下面の突稜の、汗管の付着部位間にはメルケル細胞（メルケル触覚盤）があり、それに知覚（触覚）神経が分布している。真皮にはマイスネル小体その他の知覚小体がある。以上のほかの構造は、有毛皮膚の場合と同様である。

　有毛皮膚は、頭皮のように硬毛の生えている部位と、手足のようにうぶ毛の生えている部位とがある。これらの皮膚表面は、乱雑に走る皮溝によって三角形や菱(りょう)形などの皮野に区分されている。表皮は無毛部に比べて角層が薄く、透明層はない。角層の下には順次、顆粒(かりゅう)層、有棘(ゆうきょく)層、基底層がある。基底層（種子層）の細胞が分裂してその数を増し、しだいに分化しながら押し上げられて有棘層以上の細胞を形成する。角層（および透明層）では細胞が角化して核がみられない。角層を形成する角質板は徐々に剥離(はくり)して垢(あか)となる。角層は脂質のエマルジョン（皮表脂質）で覆われている。表皮を形成する上皮細胞は究極的には角化するから、角化細胞（ケラチノサイト）ともいわれる。表皮の少数成分としてケラチノサイトでない細胞もある。すなわち、基底層にあるメラノサイトは、上皮線維をもっていないので明るい細胞（澄明細胞）としてみられる。メラニンを産生して、これをケラチノサイトに与える。メラノサイトよりもすこし上方の位置、すなわち有棘細胞層内にランゲルハンス細胞がある。この細胞は、免疫監視機構の皮膚における最先端であるとされている。

　真皮の表面には多数の乳頭状の突起があり表皮の下面の陥凹にはまっているので、断面にしてみると表皮と真皮との境界は波打っている。真皮乳頭内にはへアピン状の毛細血管があって、その一端は小静脈に、他端は小動脈につながっている。真皮の主成分は、コラーゲンからなる膠原線維(こうげんせんい)およびエラスチンからなる弾力線維（弾性線維）、それらの間隙(かんげき)を満たす結合組織基質とから成り立っていて、その中に毛嚢(もうのう)や汗腺などの皮膚付属器官が埋められており、また血管やリンパ管、および神経が通っている。動静脈はほぼ神経に沿って走っている。

　汗腺（エクリン腺）は無毛皮膚と有毛皮膚とに共通して存在し、その分泌部は糸を丸めたような形をしていて真皮深層にあり、汗は汗管を通って汗孔から皮表に分泌される。わきの下などの皮膚では、アポクリン腺の分泌管が毛嚢に開いている。アポクリン腺はエクリン腺に似ているが大きく、その分泌液は粘り気があって体臭のもとになる。

　毛嚢は斜めになっていて、それが真皮下面と鈍角をなす側に脂腺が付着している。脂腺細胞は脂肪粒で満たされていて、しだいに壊れて皮脂となる。皮脂は毛嚢を通って毛孔から排出され、皮表脂質を補充している。表皮細胞が角化するときに生ずる脂質も、皮表脂質に加わっている。脂腺の外側には立毛筋（起毛筋）とよばれる平滑筋が斜めに走っていて、毛嚢に付着している。陰嚢および乳頭には立毛筋以外の平滑筋がみられ、顔面では横紋筋（表情筋）がみられる。毛嚢の脂腺に面するあたりに神経が分布しており、毛嚢は重要な知覚器官でもある。また、毛嚢に接する表皮が特別の触覚器官（毛盤）を形成し、そこに多数のメルケル細胞のみられる場合がある。毛嚢の最下端にはタマネギ状に膨らんだ部位の中心部に毛母とよばれる上皮細胞群があり、これが分裂して増殖し、押し上げられると同時に角化して毛になる。毛母にもメラノサイトがあって毛にメラニンを供給している。毛母の細胞増殖には消長があり、その最盛期である成長が止まると、毛は毛母を離れて毛嚢の中を上行し（退行期）、ついに抜けてしまう。これを休止期といい、続いて新しい成長期が始まる。以上を毛(もう)周期という。各毛嚢の毛周期がばらばらで一定しないため、毛の数にはほぼ増減がみられない。

　皮膚の神経には触覚神経のほか、痛覚神経、冷温覚神経、自律神経がある。痛覚神経は局所麻酔によってその機能をもっとも容易に失いやすい。したがって、まったく無痛になっても触覚が保たれることがある。自律神経は血管の収縮・拡張、汗および皮脂の分泌、立毛筋の収縮などを支配する。

　表皮の角層は軟ケラチンからなり、爪(つめ)と毛は硬ケラチンからなる。爪の下（爪床(そうしょう)）の根元に近い部分（爪母(そうぼ)）の上皮細胞の分裂および角化によって爪は伸びる。

［川村太郎］

発生

表皮ケラチノサイト、毛嚢、脂腺などの上皮細胞は、胎生期表皮（外胚葉(がいはいよう)由来）から生ずる。真皮の血管および結合組織は間葉に由来する。ランゲルハンス細胞も間葉に由来することが定説となっている。神経およびメラノサイトは、外胚葉由来の神経堤から生ずる。

　なお、皮膚に固有の物質は硬ケラチンおよび軟ケラチンであり、いずれも多量のシスチンを含有する線維タンパク質で、長いポリペプチド鎖がS‐S結合によって横につながっている。

［川村太郎］

生理

皮膚の生理作用は、外部環境に対する保護作用と知覚作用とに2大別される。人体を形成する組織はきわめて繊細であり、外界の作用に対して皮膚に覆われることによって保護されない限り生存できない。すなわち、強固な真皮は機械的外力に抵抗し、温熱や寒冷に対して体温を一定に保つ作用は、発汗量の調節と皮膚血管の収縮・拡張によって行われる。また水分をはじめとして、諸物質が体内に侵入もしくは体外に漏出することは、表皮とくに角層が障壁帯として作用することによって阻止される。表皮のメラニンは、日光とくに紫外線の侵入を阻止する。皮膚の表面を覆う脂質のエマルジョンは弱酸性であり、細菌や真菌の増殖を食い止める作用（自浄作用）がある。

　皮膚には諸種の知覚神経が分布しているところから、全身の皮膚は一つの大きな知覚器官であるという見方もある。知覚もまた体の保護と関係が深い。皮膚知覚の大部分は反射路に流れていて、意識に上る部分は少ない。たとえば、熱いと思ったときには、すでに反射運動で身を守っている。指先にメルケル細胞やマイスネル小体が密に配置されていることは、指先の巧緻(こうち)な運動が皮膚知覚によって無意識に調節されていることを暗示する。

　なお、皮膚の色は主としてメラニンの多少と血液とで決まる。人種によるメラニン色素の強弱は、メラノサイトの数の差ではなく、機能の差による。毛髪の色もまたメラニン量によって左右される。赤毛はフェオメラニンを含有している。

［川村太郎］

動物の皮膚

動物体の外表面を覆う器官で、哺乳(ほにゅう)類では一般に体中で最大の器官である。脊椎(せきつい)動物の皮膚は外胚葉(がいはいよう)性の表皮と、中胚葉性の真皮や皮下組織とからなる。表皮は哺乳類の毛やつめ、ウシ、シカ、サイの角(つの)、クジラ類のひげ、鳥類の羽毛、爬虫(はちゅう)類、魚類の鱗(うろこ)などの付属器官を生じ、一般に多層上皮を形成する。表皮の最下層は胚芽層といい、細胞がすこしずつ分裂してしだいに表層に移り、角化して垢(あか)となってはげ落ちる。真皮は、膠原繊維(こうげんせんい)、弾性繊維などの繊維とムコ多糖を主とする間質、繊維芽細胞や筋肉などの細胞成分からなり、血管、リンパ管、感覚神経が多く分布する。また汗腺、皮脂腺、乳腺、両生類の毒液腺などが真皮中にあるが、これらの腺は表皮細胞が陥入して形成されたものである。色素細胞は魚類、両生類、爬虫類では真皮に存在するが、鳥類、哺乳類では表皮にもある。円口類、魚類の表皮には粘液細胞がある。皮下組織には脂肪細胞が多く、保温に役だっている。無脊椎動物の皮膚は一般に外皮とよばれ、外胚葉に由来する1層の表層とその表面を覆う小皮（クチクラ）とからなる。特別に厚い小皮は外骨格ともよばれ、成長中に周期的に脱ぎ捨てねばならないが、これを脱皮という。クラゲ、海綿、吸虫類の幼生、ウズムシ類などの水生動物では皮膚に繊毛を生じて運動器官となっている。腔腸(こうちょう)動物の皮膚には刺細胞がある。皮膚は体内の部分を外から保護し、温度、水分そのほかの体内環境を保ち、呼吸、排出、感覚などの生理機能をもつ。

［大岡　宏］

[参照項目] | 汗腺 | 体表面積 | 爪 | 皮膚感覚 | 皮膚病 | 毛髪

皮膚の構造

無毛皮膚と有毛皮膚の断面図

表皮性付属器官の形成

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

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