천연보습인자 표피 - cheon-yeonboseub-inja pyopi

표피(epidermis)는 그리스어로 '바깥'을 의미하는 '에피(epi)'와 '피부'를 뜻하는 '더미스(dermis)'가 합쳐진 단어로 피부의 바깥층인 '외피'라고도 한다.

표피는 외배엽(ectoderm)에서 유래하며 가장 얇은 층으로 외부의 유해한 물질로부터 방어 작용, 수분유지 작용을 한다. 표피는 구조적으로 혈관과 신경이 없고, 중층편평상피세포로 구성되어 있다.

표면으로부터 무핵층인 각질층(stratum corneum), 투명층(stratum lucidum), 과립층(stratum granulosum)과 유핵층(malpighian layer)인 유극층(stratum spinosum), 기저층(stratum basale)으로 구성되어 있다.

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표피의 구조

표피의 구성세포

표피의 세포는 각질형성세포(keratinocyte, 90%이상), 멜라닌형성세포(melanocyte, 5~10%), 랑게르한스세포(Langerhans cell, 15%), 머켈세포(Merkel cell)로 구성되어 있다. 각질형성세포는 기저층에서 형성되어 세포분열을 하면서 각질화과정인 표피의 위층으로 이동하여 피부표면에서 탈락한다. 각질형성세포는 각질을 만들어내며 멜라닌형성세포는 대부분 기저층에 위치하며, 문어발과 같은 수상돌기를 가진 세포로 주위의 각질형성세포 사이로 뻗어 있고 각질형성세포로 전달된 멜라닌은 윗부분으로 확산되면서 자외선을 흡수 또는 산란시켜 기저층의 세포손상을 막아주는 역할을 한다. 멜라닌이 함유된 각질형성세포는 각질층에서 최종적으로 탈락되며 피부표면에 가까워지면 산화되어 더 검게되고 멜라닌 세포의 수는 인종이나 피부색에 관계없이 일정하다. 피부색을 결정하는 것은 멜라닌형성세포가 생산하는 멜라닌의 양에 의해 결정된다. 랑게르한스세포는 별 모양의 세포돌기를 가진 수지상세포로 유극층에 분포하며 우리 몸의 면역체계 중 최외각에 있는 중요한 면역학적 반응과 알러지 반응에 관여한다. 즉, 이들 세포는 외부에서 들어온 이물질인 항원을 면역담당세포인 림프구로 전달해 주는 역할을 한다. 머켈세포는 주로 표피의 기저층 부위에 많이 분포하며 손∙발바닥과 입술 등의 털이 없는 피부에서 주로 발견된다. 촉각을 감지하는 촉각세포로 신경자극을 뇌에 전달한다.

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표피의 구성세포

피부의 각화과정

피부의 각화과정(keratinization)은 각질형성세포(keratinocyte)가 기저층에서 끊임없이 세포분열을 하면서 각질층에 도달하여 각질세포(corneocyte)가 되어 피부표면에서 탈락하는 현상을 말한다. 피부에서 각질이 떨어지고 새로 형성된 각질층이 올라오게 되는데 이렇게 반복되는 과정을 턴 오버(turn over)라 한다. 각화주기는 약 28일 정도이며 세포가 각질층 가까이 갈수록 수분이 빠져나가고 세포막이 점차 두꺼워지면서 세포의 모양이 납작해지고 딱딱해진다.

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1.1 기저층

기저층은 원추형의 세포가 단층으로 이어져 있으며, 살아있는 세포로 세포분열이 이루어진다. 각질형성세포와 멜라닌형성세포가 4:1~10:1 비율로 구성되어 있다. 멜라닌형성세포는 한 개당 평균 36개의 각질형성세포와 접해 있으며, 이러한 결합을 표피 멜라닌 단위(epidermal melanin unit)라고 한다. 멜라닌 세포의 수는 민족과 피부색에 상관없이 일정한데, 피부색을 결정하는 요인은 멜라닌 소체(melanosome)의 수, 크기, 멜라닌화 정도, 멜라닌 소체의 분포 및 각질형성세포 내에서의 멜라닌 소체 분해에 의해 결정된다. 기저층은 모세혈관으로부터 영양분과 산소 등을 공급받아 세포 분열을 통해 새로운 세포들을 생성한다.

1.2 유극층

유극층은 표피 중 가장 두꺼운 층으로 5~10개 층의 유핵세포로 구성되어 있다. 면역 기능을 담당하는 랑게르한스 세포가 존재한다. 세포간교에 림프액이 흐르고 있어 혈액순환이나 세포 사이의 물질교환을 용이하게 한다. 유극층은 70% 정도의 수분을 함유하고 있다.

1.3 과립층

과립층은 편평형이나 방추형의 2~5개의 세포층으로 수분저지막이 있어 이물질 침투에 대한 방어막 및 수분증발을 방지한다. 과립층은 각질화 과정이 시작되는 곳으로 케라틴 단백질이 뭉쳐져 만들어진 케라토히알린(keratohyalin)이 형성되면서 각질화된다. 과립층은 수분저지막이 있어서 이물질 침투에 대한 방어막 및 수분증발을 방지하며 30% 정도의 수분을 함유하고 있다. 골지체(Golgi complex)에서 형성된 층판소체(Lamella body, LB)는 이중막으로 둘러싸인 분비성 세포소기관으로 유극층 상부에서 처음으로 나타나지만 과립층에서 가장 많이 관찰된다. 층판소체에는 세포간지질의 전구체와 이러한 전구체에 다양한 효소가 작용하여 세포간지질의 구성성분을 배출한다.

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TIP. 수분저지막

수분저지막(수분증발저지막, 레인방어막, Barrier zone, Rein membrane)은 화학적 성질을 지닌 특수막으로 피부 외부로부터 이물질의 침입을 막고 피부 내부로의 수분손실을 막아주는 막을 말한다. 약물이나 화장품을 피부 깊숙이 침투시키기 위해서는 수분저지막을 일시적으로 제거해야 한다. 수분저지막을 중심으로 윗부분은 약산성을 띠며 10~20% 정도의 수분을 함유하며, 아랫부분은 약알칼리성을 띠며 70~80% 정도의 수분량을 함유한다.

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1.4 투명층

투명층은 각질층 바로 아래의 2~3층의 무핵층을 말한다. 엘라이딘(elaidin)이 존재하여 피부를 밝고 투명하게 보이게 하고, 빛을 굴절시켜 차단한다. 손∙발바닥에 주로 분포되어 있으며, 과다한 수분 침투를 막고 피부를 윤기있게 해 준다.

1.5 각질층

각질층은 표피의 최외층으로 20~25개의 층으로 되어 있으며, 무핵층으로 비듬이나 때가 떨어져 나가는 각화작용을 한다.

각질층의 주성분으로는 케라틴(keratin 58%), 천연보습인자(NMF, Natural Moisturizing Factor 38%), 세포간지질(intercellular lipid 11%)로 구성되어 있다. 천연보습인자는 각질층에 존재하고 있는 수용성 성분을 의미하며 각질층의 수분량을 결정한다. 천연보습인자는 아미노산(amino acid 40%), 무기염(18.5%), 피롤리돈 카르복시산(Pyrrolidone Carboxylic Acid, PCA 12%), 젖산염(12%), 요소(7%), 염소(6%), 나트륨(5%) 등으로 이루어져 있다. 각질층의 적당한 수분함량은 10~20%이며 10%이하는 피부가 거칠어지고 건조해진다[1].

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TIP. 천연보습인자

천연보습인자(NMF, Natural Moisturizing Factor)는 우리 피부의 각질층에 자연적으로 존재하는 보습 성분이다. 천연보습인자는 아미노산(amino acid 40%), 무기염(18.5%), 피롤리돈 카르복시산(Pyrrolidone Carboxylic Acid, PCA 12%), 젖산염(12%), 요소(7%), 염소(6%), 나트륨(5%) 등으로 이루어져 있다. 각질층의 적당한 수분함량은 10~20%이며 10%이하는 피부가 거칠어지고 건조해진다[1]. 천연보습인자의 주성분인 아미노산은 물과 잘 결합하므로 수분을 잘 머금을 수 있다. 천연보습인자에 존재하는 아미노산들은 ‘필라그린’이라는 단백질이 분해되어 만들어진 것이다.

천연보습인자를 감소시키는 요인은 나이와 과도한 각질 제거다. 25세를 전후해 우리 피부에서 분피되는 천연보습인자의 양은 줄어든다. 또한, 과도한 각질 제거는 각질층에 존재하는 천연보습인자를 파괴시킨다.

[1] Koh JS, Kang SJ, Kim HO, Koh HJ, Jang KJ, Lee HK, Yoon MS. Dermatology. Soomoonsa Publishing, Kyeonggi-do, pp14-18, 2010.

[1] Koh JS, Kang SJ, Kim HO, Koh HJ, Jang KJ, Lee HK, Yoon MS. Dermatology. Soomoonsa Publishing, Kyeonggi-do, pp14-18, 2010.

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각질층의 구조는 집을 지을 때 쓰이는 벽돌인 각질형성세포와 시멘트 역할을 하는 세포간지질로 구성되며 이러한 구조를 벽돌과 시멘트 모델(bricks and mortar model)이라 한다. 세포간지질은 세라마이드(ceramide 54%), 유리지방산(free fatty acid 21%), 콜레스테롤(cholesterol 16%)로 구성되어 있으며, 일정한 배열을 갖는 여러 겹의 층구조인 다중층상구조, 즉 라멜라 구조(lamellar structure)를 형성한다. 그러므로 우리 피부에 세포간지질이 부족하여 틈이 생기게 되면 알레르기 유발물질, 병원체, 화학물질 등이 피부 속으로 침투해 들어간다. 또한 피부 속 수분이 다량으로 빠져나가게 된다. 그 결과 피부가 건조해지고 푸석해지며 까칠해진다. 유분과 수분을 잃은 피부는 윤기가 없고, 주름이 생기며 급기야 가렵기까지하다.

각질층의 구조

각질층의 기능은 피부장벽(skin barrier) 기능의 중요한 역할을 수행하며, 체내 수분 및 전해질의 손실을 막고, 외부환경으로부터 인체를 보호하는 장벽기능을 수행한다[1]. 수분부족의 건조 피부는 각질층의 수분이 부족한 상태로 피부장벽에 이상이 생겨 경피수분손실량이 증가해 피부장벽 기능 중 가장 중요한 수분유지기능이 상실된 것이다[2]. 피부장벽은 외부로부터 피부를 보호해주고 체내의 수분이 소실되지 않도록 방어하는 역할을 하는데 각질형성세포의 분화과정이 비정상적으로 일어나게 되면 피부장벽기능에 이상이 발생한다.

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[1] Koh JS, Kang SJ, Kim HO, Koh HJ, Jang KJ, Lee HK, Yoon MS. Dermatology. Soomoonsa Publishing, Kyeonggi-do, pp14-18, 2010.

[2] Rudolph R, Kownatzki E. Corneometric, sebumetric and TEWL measurements following the cleaning of atopic skin with a urea emulsion versus a detergent cleanser. Contact Dermatitis , 50: 354-358, 2004

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