피부 표피의 생리 각질화 과정

표피의 각질화란 각질형성세포의 분화과정입니다. 주변 환경과 접촉함으로써 표피의 가장 바깥쪽 세포들은 닳아지고 외부로 빠르게 떨어져 나가게 됩니다. 이것을 피부박리 현상이라 합니다. 일반적으로 이것은 눈으로 감지되지 않는데 분리된 세포들이 두서너 개의 미세한 세포덩어리로 떨이지기 때문입니다. 우리는 여름휴가가 지난 후 햇빛에 의해 두꺼워지고 그을려진 각질층이 한꺼번에 뭉쳐서 떨어질 때는 각질의 박리를 눈으로 확인할 수 있습니다. 이와 같은 지속적인 탈락을 보충하기 위해서 표피는 영구히 재생되어야 합니다. 이처럼, 하나의 각질세포가 표피에서 제거될 때마다 기저세포층에서 세포분열이 일어나 그 세포는 즉시 대체됩니다. 그럼 표피 각질화의 과정에 대해서 조금 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.

표피층의 구조

표피 각질화의 과정

표피의 각질화는 동시에 발생하는 2가지 현상을 내포하고 있습니다. 하나는 기저세포분열에서 태어난 세포들의 수직이동이고 또 하나는 그 세포들이 상승하는 동안에 일어나는 세포분화인데, 이는 각질층을 형성하기 위한 것입니다. 맹리 10% 정도의 각질세포가 떨어져 나갈 때마다 기저세포는 분열하여 새로운 세포를 만들게 됩니다. 새로 분열한 세포는 유극층으로 이동하게 되며 결과적으로 모든 세포가 위로 이동하여 떨어져 나가는 각질세포를 채우게 됩니다. 표피의 각질화 과정은 이동-분화과정을 거치게 됩니다. 표피를 벽에 비유할 수도 있는데, 벽의 벽돌은 매 순간 제거되고 정확히 같은 모양의 벽돌로 대체됩니다. 멀리서 보면 벽돌은 매 순간 제거되고 정확히 같은 모양의 다른 벽돌로 대체됩니다. 멀리서 보면 벽돌은 조금도 동요하지 않는 것처럼 보입니다. 이것이 표피에서 일어나는 현상입니다. 현미경으로 보면 표피의 각각 다른 층은 서로 매우 다르며, 질서 정연합니다. 각 층은 한 단계씩 진행되는 분화과정을 보여줍니다. 평균 28일로 표피의 재생기간이기도 하며 70세까지 산다고 가정할 경우 1,200회의 표피재생을 하는 셈입니다. 세포들이 상승하는 동안 이동하는 세포는 분화되는데, 기저세포를 각질세포로 지속적으로 바꾸는 형태학적, 생화학적 변화를 겪는 것입니다. 세포의 형태와 구조는 크게 변화됩니다. 기저세포층에서는 장방형이었던 각질형성세포는 유극층에서는 편평해집니다. 그 위의 과립층에서, 세포는 더욱 편평해지고 새로운 구조가 타나 난다. 목적지에 도달하면 각질층에서는 핵과 세포질 소기관들이 사라집니다. 이렇게 해서 분화의 목적이 달성되게 됩니다. 부피가 큰 기저세포는 각질세포가 되고 각질이 가득 찬, 납작한 죽은 세포가 되는 것이다. 죽은 세포는 불필요한 것처럼 보이나 실상은 이 죽은 세포가 각질화된 울타리라는 기본적인 요소이므로 필수불가결하다. 외부의 공격에 대항하도록 되어 있는 이 세포는 차례가 되면 박리되고 각질화된 층은 지속적으로 회복되어야 하며, 그 손실은 기저층의 끊임없는 활동에 의해 보완됩니다. 각질은 황을 다량 함유한 아미노산이 많이 모여 형성되는데 이는 기다란 나선의 꼬인 사슬 모형을 이룹니다. 여러 개의 폴리펩티드 사슬들이 밧줄처럼 땋아지면서 펼쳐지는데 이것이 각질 섬유를 구성합니다. 각질 분자들 간의 응집력은 황 원자들 사이의 결합과 수소연결에 의해 보완되어 매우 강합니다. 이는 마치 사다리의 단들처럼 아미노산 고리를 유지하고 있습니다. 이러한 단백질들과 매우 유사한 분자구조는 결국 모든 동물들의 외피에 존재합니다. 그러나 그 차이는 동물들 간에 뿐만 아니라 사람 안에서도 상당히 큽니다. 표피를 구성하는 각질과 손톱과 체모를 구성하는 각질은 다르므로 표피 각질과 체모 각질 그리고 손발톱의 각질로 구별됩니다. 표피에서 각질은 피부 표면과 평행하게 배열된 섬유 다발의 형태로 나타납니다. 이것을 우리는 이른바 연성각질이라고 합니다. 이 각질은 비늘처럼 쉽게 박리되며 수화되기 때문입니다. 반면에 손발톱같이 딱딱한 각질은 경성각질이라고 합니다. 

표피의 각질화를 변화시키는 요인

각질화 과정은 다음과 같은 여러 요인들에 의하여 촉진되거나 중단될 수 있습니다. 표피는 태양광선의 영향으로 두꺼워지고 기저층의 각질형성세포들은 표피 그리고 특히 각질층 전체를 두껍게 만들면서 좀 더 많아지게 됩니다. 간단한 피부 마사지는 기저세포의 활동을 촉진시킬 수 있습니다. 건선은 단축된 표피 교체 시간을 특징으로 하는 피부병입니다. 상처 이후 피부재생은 복합적인 방식으로 각질화 과정을 촉진합니다.

표피세포의 3단계 분화과정

1단계 (단백질 합성기)	모든 표피층에서는 장원세섬유를, 과립층에서는 케라토하이알린 과립과 오들란드소체 형성
2단계 (이행기)	핵산 미토콘드리아 등 세포 소기관들의 분해로 인한 변화 오들란드소체의 내용물들이 세포간 공간으로 분비될 때, 이러한 분해가 세포 내에서 생겨납니다. 이것이 바로 유극층에서 합성되고 오들라드소체에 의해 분비되는 지질입니다. 이와 같은 다양한 생성물들은 지질성질을 갖고 있으며 세포간 아교를 형성하게 됩니다. 이와 같은 변화는 과립세포에서 각질세포로 갑작스럽게 이행하는 것과 더불어 갑작스럽게 진행되는데, 이러한 변화는 이행세포에도 해당될 수 있습니다.
3단계 (종결기)	케라토하이알린 과립을 기원으로 하는 섬유간 아교에 붙어 있는 케라틴 섬유로 구성된 '복합체'가 각질세포에 형성됩니다. 이들 모든 구성물질들은 두껍고 단단한 막에 싸여 있습니다.

케라토하이알린 과립의 역할

과립에는 두 종류가 있습니다.

1. 시스틴이 풍부한 단백질로 구성되어 있으며 각질층 형성에 참여하는 케라토하이 알린
2. 첫 번째 각질층에서 발견되며, 히스티딘이 풍무한 인-단백질인 프로필라그린으로 구성된 더 많은 수의 케라토하이 알린

각질층의 중간층에서, 프로필라그린은 필라그린으로 변화됩니다. 필라그린은 활성물질로 세포소기관들의 변화물과 함께 섬유 간 아교를 구성하여 각질새섬유를 붙이는 역할을 합니다. 필라그린은 각질층의 최외층에 자연보습인자 구성에 관여하는 물질들을 방출하고 효소를 통해 분해됩니다. 자연보습인자는 각질층의 수화작용 유지에 관여합니다.

오들란드소체의 역할

오들 란드소체는 세포 간 공간에 다음과 같은 자신의 내용물들을 유출합니다. 각질세포의 세포 간 아교를 형성하는 데 관여한느 지질들, 박리에 관여하는 효소입니다. 오들란드소체는 비타민 D의 합성장소이기도 합니다.