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피부는 유해물질이 체내로 침투하는 것을 막아내면서 수분 교환의 균형을 조절하여 인체의 항상성 유지에 매우 중요한 역할을 하는 기관입니다. 피부 장벽은 피부가 체액의 손실을 막고 유해한 환경으로부터 인체를 보호하는 1차 방어선의 역할을 하는 것으로 특히 각질층은 피부의 수분 증발과 손실을 억제하는 역할을 합니다. 이러한 역할을 통해 표피의 건조화 현상을 막고 정상적인 생화학적 대사를 할 수 있는 환경을 제공합니다. 또한 물리적, 화학적 자극으로부터 피부를 보호하고 세균이나 바이러스의 침입을 막는 제1선의 인체 방어기전 역할을 하고 있습니다. 그 두께가 평균 0.05~0.1mm에 지나지 않는 각질층이 인체를 보호하기 위해서는 피부장벽이 매우 견고하게 구성되어야 합니다. 이러한 내용을 담고 있는 이론이 있습니다. '벽돌과 흰 반죽 모델' 이론은 단백질이 풍부한 각질세포와 다중층상 구조의 지방질이 연속적인 층을 이루고 있는 모양을 벽돌과 흰 반죽을 이용하여 튼튼한 담장을 쌓아 올리듯이 각질세포는 벽돌에, 각질세포 간 지질은 흰 반죽에 비유하여 설명한 이론입니다.
피부장벽의 주요 구성요소
피부의 장벽기능은 주로 피부의 가장 외곽에 위치하는 각질층에 의해 나타나게 됩니다. 장벽을 이루는 요소로는 각질세포 내에 위치한 천연보습인자와 각질세포 사이를 둘러싸는 각질세포간 지질, 각질세포를 연결 짓는 교소체에 의하여 이루어집니다. 각질층을 구성하는 요소들은 전 층에 동일하게 분포하는 것이 아니라 상부로 갈수록 지질성분이 점점 적어지고 교소체의 결합도 점점 약해져서 맨 위층에 위치한 각질이 떨어져 나가게 됩니다. 피부의 세포들이 수직이동하며 각 층을 형성하는 것을 감안한다면 이렇게 자연스러운 각질 박리가 끊임없이 이루어져야 합니다. 그래야지 인체는 늘 새롭고 튼튼한 피부 방어벽을 가질 수 있습니다.
1. 각질세포간 지질
피부 표면에는 다양한 종류의 지질히 존재합니다. 생성 기원에 따라 크게 지질세포 간 지질과 피지로 나눌 수 있습니다. 각질세포 간 지질은 피지선에서 분비되는 피지와는 달리 각질층 자체에서 생긴 지질로서 각질세포를 둘러싸고 있어 인체의 수분을 유지하는데 중요한 역할을 하고 있습니다. 각질세포 간 지질의 주성분은 세라미드, 콜레스테롤, 자유지방산 등으로 그 생성은 표피 과립층의 층판소체에서 유래됩니다. 층판소체에 위치한 세포 간 지질의 전구물질이 과립층과 각질층이 인접한 곳에서 과립세포막과 융합되면서 세포 밖으로 분비되는 세포의 유출작용을 통해서 분비됩니다. 이러한 유출과정에서 각 지질의 전구물질은 층판소체 내부 효소와의 작용과 세포 외 변환과정을 거치면서 각질세포 간 지질 성분으로 바뀌어 이중막의 총판구조를 형성하게 되는 것입니다. 생체막을 구성하고 있는 인지질과 세포 간 지질을 비교하면 인지질은 불포화지방산을 다량 함유한 친수성이 높은 지질로 구성되어 있는데 반해 세포 간 지질은 대부분 중성지질로 친수성이 크지 않고 물에 노출되어도 층상구조가 쉽게 손상되지 않습니다. 주성분인 세라미드는 각질세포 간 지질의 40% 이상을 구성하고 있는 가장 중요한 요소로 층상구조를 단단하게 결합시키는 고정핀 가은 역할을 합니다. 인지질과는 달리 포화지방산의 구성비율이 높아 유동성이 낮은 구조를 형성할 수 있습니다. 자유지방산은 인지질보다 긴 탄소분포를 나타내는 장쇄지방산으로 튼튼한 구조를 이루고 있습니다. 콜레스테롤은 관상 형태를 이루어 다른 지질과의 결합력을 높이면서 동시에 유연성을 감소시켜 견고한 층상구조를 형성하는 데 중요한 역할을 합니다.
2. 천연보습인자
천연보습인자는 각질층에 존재하는 수용성 보습인자의 총칭입니다. 필라그린의 분해산물인 아미노산과 그 대사물로 이루어져 있습니다. 필라그린은 필라멘트가 뭉쳐져 있는 단백질을 말합니다. 각질형성세포에서 2~3일 안에 아미노산으로 완전히 분해되어 천연보습인자를 형성하게 됩니다. 자체의 흡습성으로 수분을 흡수하여 피부 표면의 긴장완화, 보습 유지작용을 하며 각질의 정상적인 수분배출능력을 조절하기도 합니다. 함습작용은 매우 강해서 상대습도 60%에서도 수분을 유지시킬 수 있으며 결과적으로 각질층의 수분량이 일정하게 유지되는 것은 천연보습인자 떄문에 가능하다고 할 수 있습니다. 천연보습인자의 기능은 나이가 들고 노화가 진행됨에 따라 저하됩니다. 아토피 피부염이나 건선 등 피부장벽 이상질환도 천연보습인자를 감소시키게 됩니다. 또한 환경적 요인도 영향을 미치는데 냉, 난방이나 스트레스, 자외선 등은 천연보습인자를 감소시켜 피부 건조를 유발하게 됩니다.
3. 교소체
세포와 세포를 접착시켜주는 단백질 접착장치로서 각질층에서는 정상 각질세포의 탈락에도 필수적인 요소입니다. 피부 외에는 심근이나 뇌막 등의 세포막에도 존재하고 있습니다. 전자현미경으로 관찰되는 교소체의 형태는 세포질 내 판과 세포막과 세포막 사이의 코어로 이루어짐으로써 과도한 장력을 이겨내는데 적합한 구조입니다. 물리적 자극을 많이 받는 조직에 특히 많이 발달해 피부결합력을 높여줍니다. 교소체는 생성 후 영구적으로 변화하지 않는 안정적인 구조가 아니라 표피세포의 분화와 이동에 따라 판과 코어가 조립되거나 해체될 수 있는 유동적인 구조로 알려져 있습니다. 특히 표피세포의 분화에서는 칼슘이온이 중요한 역할을 하는데 교소체의 생성 역시 칼슘이온의 농도에 따라 조절된다고 알려져 있습니다. 세포 사이의 접착 역할뿐만 아니라 조직의 정상구조를 유지시켜 주는 역할도 합니다. 각질층 상부로 갈수록 그 숫자가 적어지고 형태도 퇴화되어서 교소체에 의한 각질세포 간의 결합력도 약해져 각질세포의 정상적인 박리가 이루어집니다. 그러나 여러 가지 원인으로 교소체의 분해가 제대로 일어나지 않으면 각질세포는 마르고 건조한 상태로 서로 결합하고 쌓이게 되어 부스러지기 쉽고 수분함량도 정상보다는 부족해져 피부 건조를 유발하게 됩니다. 이와 달리 교소체 자체에 이상이 생기게 되면 세포와 세포 사이의 접착이 풀어지는 현상이 나타납니다. 즉 극세포해리증이 일어나서 어린선 등 피부질환 발생의 원인이 됩니다.