Biologie für Hauptfach II

Die Epidermis besteht aus verhorntem, geschichtetem Plattenepithel. Sie besteht aus vier oder fünf Schichten von Epithelzellen, je nach ihrer Lage im Körper. Sie hat keine Blutgefäße in ihrem Inneren (d. h., sie ist avaskulär). Haut, die aus vier Zellschichten besteht, wird als dünne Haut“ bezeichnet. Von tief nach oberflächlich sind diese Schichten das Stratum basale, das Stratum spinosum, das Stratum granulosum und das Stratum corneum. Der größte Teil der Haut kann als dünne Haut eingestuft werden. Die „dicke Haut“ findet sich nur an den Handflächen und Fußsohlen. Sie hat eine fünfte Schicht, das so genannte Stratum lucidum, das zwischen dem Stratum corneum und dem Stratum granulosum liegt (Abbildung 1).

Abbildung 1. Diese Dias zeigen Querschnitte der Epidermis und Dermis von (a) dünner und (b) dicker Haut. Man beachte den signifikanten Unterschied in der Dicke der Epithelschicht der dicken Haut. Von oben, LM × 40, LM × 40. (Micrographs provided by the Regents of University of Michigan Medical School © 2012)

Die Zellen in allen Schichten außer dem Stratum basale werden Keratinozyten genannt. Ein Keratinozyt ist eine Zelle, die das Protein Keratin herstellt und speichert. Keratin ist ein intrazelluläres Faserprotein, das Haaren, Nägeln und Haut ihre Härte und wasserabweisenden Eigenschaften verleiht. Die Keratinozyten im Stratum corneum sind abgestorben und schälen sich regelmäßig ab, wobei sie durch Zellen aus den tieferen Schichten ersetzt werden (Abbildung 2).

Abbildung 2. Die Epidermis ist ein Epithel, das aus mehreren Zellschichten besteht. Die Basalschicht besteht aus quaderförmigen Zellen, während die äußeren Schichten aus verhornten Plattenepithelzellen bestehen, so dass das gesamte Epithel oft als verhorntes, geschichtetes Plattenepithel bezeichnet wird. LM × 40. (Mikroskopische Aufnahme, zur Verfügung gestellt von den Regents of University of Michigan Medical School © 2012)

Stratum Basale

Das Stratum basale (auch Stratum germinativum genannt) ist die tiefste epidermale Schicht und verbindet die Epidermis mit der Basallamina, unter der die Schichten der Dermis liegen. Die Zellen im Stratum basale sind über ineinander verschlungene Kollagenfasern, die so genannte Basalmembran, mit der Dermis verbunden. Im oberflächlichen Teil der Dermis befindet sich ein fingerartiger Vorsprung oder eine Falte, die als dermale Papille (Plural = dermale Papillen) bezeichnet wird. Dermale Papillen erhöhen die Festigkeit der Verbindung zwischen Epidermis und Dermis; je größer die Faltung, desto stärker die hergestellten Verbindungen (Abbildung 3).

Abbildung 3. Die Epidermis der dicken Haut besteht aus fünf Schichten: Stratum basale, Stratum spinosum, Stratum granulosum, Stratum lucidum und Stratum corneum.

Das Stratum basale ist eine einzelne Schicht von Zellen, die hauptsächlich aus Basalzellen besteht. Eine Basalzelle ist eine quaderförmige Stammzelle, die ein Vorläufer der Keratinozyten der Epidermis ist. Alle Keratinozyten werden aus dieser einzigen Zellschicht gebildet, die ständig Mitosen durchläuft, um neue Zellen zu produzieren. Bei der Bildung neuer Zellen werden die vorhandenen Zellen oberflächlich vom Stratum basale weggeschoben. Zwei weitere Zelltypen befinden sich verstreut zwischen den Basalzellen im Stratum basale. Die erste ist eine Merkel-Zelle, die als Rezeptor fungiert und für die Stimulierung von Sinnesnerven verantwortlich ist, die das Gehirn als Berührung wahrnimmt. Diese Zellen sind besonders häufig an den Oberflächen der Hände und Füße zu finden. Die zweite ist ein Melanozyt, eine Zelle, die das Pigment Melanin produziert. Melanin verleiht Haaren und Haut ihre Farbe und trägt außerdem dazu bei, die lebenden Zellen der Epidermis vor Schäden durch ultraviolette Strahlung (UV) zu schützen.

Bei einem wachsenden Fötus bilden sich Fingerabdrücke dort, wo die Zellen des Stratum basale auf die Papillen der darunter liegenden Hautschicht (Papillarschicht) treffen, was zur Bildung der Rillen auf Ihren Fingern führt, die Sie als Fingerabdrücke erkennen. Fingerabdrücke sind bei jedem Individuum einzigartig und werden für forensische Analysen verwendet, da sich die Muster mit dem Wachstums- und Alterungsprozess nicht verändern.

Stratum Spinosum

Wie der Name schon sagt, hat das Stratum Spinosum ein stacheliges Aussehen aufgrund der hervorstehenden Zellfortsätze, die die Zellen über eine Struktur namens Desmosom verbinden. Die Desmosomen verzahnen sich miteinander und verstärken die Verbindung zwischen den Zellen. Interessanterweise ist der „stachelige“ Charakter dieser Schicht ein Artefakt des Färbeverfahrens. Ungefärbte Epidermisproben weisen dieses charakteristische Aussehen nicht auf. Das Stratum spinosum besteht aus acht bis 10 Schichten von Keratinozyten, die durch Zellteilung im Stratum basale entstanden sind (Abbildung 4). Zwischen den Keratinozyten dieser Schicht befindet sich eine Art dendritischer Zelle, die Langerhans-Zelle, die als Makrophage fungiert, indem sie Bakterien, Fremdpartikel und beschädigte Zellen, die in dieser Schicht vorkommen, verschlingt.

Abbildung 4. Die Zellen in den verschiedenen Schichten der Epidermis stammen von Basalzellen im Stratum basale ab, aber die Zellen jeder Schicht sind deutlich unterschiedlich. EM × 2700. (Micrograph provided by the Regents of University of Michigan Medical School © 2012)

Die Keratinozyten im Stratum spinosum beginnen mit der Keratinsynthese und setzen ein wasserabweisendes Glykolipid frei, das dazu beiträgt, den Wasserverlust des Körpers zu verhindern und die Haut relativ wasserdicht zu machen. Während oben im Stratum basale neue Keratinozyten gebildet werden, werden die Keratinozyten des Stratum spinosum in das Stratum granulosum geschoben.

Stratum Granulosum

Das Stratum granulosum hat ein körniges Aussehen, da sich die Keratinozyten weiter verändern, wenn sie aus dem Stratum spinosum geschoben werden. Die Zellen (drei bis fünf Schichten tief) werden flacher, ihre Zellmembranen verdicken sich, und sie bilden große Mengen der Proteine Keratin, das faserig ist, und Keratohyalin, das sich als lamellare Granula in den Zellen ansammelt (siehe Abbildung 3). Diese beiden Proteine machen den Großteil der Keratinozytenmasse im Stratum granulosum aus und verleihen der Schicht ihr körniges Aussehen. Die Zellkerne und andere Zellorganellen zerfallen beim Absterben der Zellen und hinterlassen Keratin, Keratohyalin und Zellmembranen, die das Stratum lucidum, das Stratum corneum und die akzessorischen Strukturen von Haaren und Nägeln bilden.

Stratum lucidum

Das Stratum lucidum ist eine glatte, scheinbar durchscheinende Schicht der Epidermis, die sich direkt über dem Stratum granulosum und unter dem Stratum corneum befindet. Diese dünne Zellschicht findet sich nur in der dicken Haut der Handflächen, Fußsohlen und Zehen. Die Keratinozyten, aus denen das Stratum lucidum besteht, sind abgestorben und abgeflacht (siehe Abbildung 3). Diese Zellen sind dicht mit Eleiden gepackt, einem klaren, lipidreichen Protein, das sich von Keratohyalin ableitet, das diesen Zellen ihr transparentes (d. h. luzides) Aussehen verleiht und eine Barriere für Wasser bildet.

Stratum Corneum

Das Stratum corneum ist die oberflächlichste Schicht der Epidermis und ist die Schicht, die der äußeren Umgebung ausgesetzt ist (siehe Abbildung 3). Die verstärkte Keratinisierung (auch Verhornung genannt) der Zellen in dieser Schicht gibt ihr ihren Namen. Normalerweise besteht das Stratum corneum aus 15 bis 30 Zellschichten. Diese trockene, abgestorbene Schicht trägt dazu bei, das Eindringen von Mikroben und das Austrocknen des darunter liegenden Gewebes zu verhindern, und bietet den darunter liegenden, empfindlicheren Schichten einen mechanischen Schutz gegen Abrieb. Die Zellen dieser Schicht werden in regelmäßigen Abständen abgestoßen und durch Zellen ersetzt, die aus dem Stratum granulosum (oder Stratum lucidum im Falle der Handflächen und Fußsohlen) nach oben gedrückt werden. Die gesamte Schicht wird in einem Zeitraum von etwa 4 Wochen ersetzt. Kosmetische Verfahren wie die Mikrodermabrasion tragen dazu bei, einen Teil der trockenen oberen Schicht zu entfernen und die Haut „frisch“ und gesund aussehen zu lassen.

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