人體皮膚中生物組分的含量及變化規(guī)律綜述人體皮膚中含有大量的水分。這些水不僅為皮膚自身的生理活動(dòng)提供穩(wěn)定的環(huán)境，同時(shí)也參與人體全身的水調(diào)節(jié)。P.J.Caspers等人運(yùn)用體內(nèi)共聚焦拉曼光譜技術(shù)和共聚焦顯微鏡，對(duì)人體不同部位皮膚的水含量進(jìn)行檢測(cè)[1]。結(jié)果顯示，在不同部位的角質(zhì)層中，只有手掌處的角質(zhì)層水含量穩(wěn)定，其變化發(fā)生在角質(zhì)層與活表皮交界處，越過(guò)該交界處后，水濃度大大增加。圖8水含量變化曲線圖8水含量變化曲線[1]實(shí)驗(yàn)證明，NMF只存在于角質(zhì)層。由下圖我們可以看到，在皮下深度約145μm處，濃度急劇下降。該處同時(shí)也是角質(zhì)層與活表皮的交界處（圖9），而含量再次發(fā)生驟變的原因符合其生成的原理，也就是活表皮的含水量遠(yuǎn)大于角質(zhì)層（圖10）。在含水量高的地方，絲聚蛋白的水解將被抑制2，合成所必須的氨基酸及其衍生物無(wú)法生成，因此在含水量高的活表皮中，含量低于含水量低的角質(zhì)層。圖9含量變化曲線[1]除了可以構(gòu)成天然保濕因子，氨基酸也可以構(gòu)成皮膚中另一種重要的成分——蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是一種由氨基酸經(jīng)過(guò)脫水縮合后經(jīng)肽鍵連接的大生物分子，不同的氨基酸元與空間折疊結(jié)構(gòu)可以體現(xiàn)出不同的性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)不同的功能。在表皮層的角質(zhì)層中，就存在著許多細(xì)胞角化后形成的角蛋白。細(xì)胞角化是指表皮層中的基層細(xì)胞不斷分化、向上移動(dòng)穿過(guò)棘層與顆粒層，最終抵達(dá)角質(zhì)層的過(guò)程。角化后的細(xì)胞沒有細(xì)胞核與細(xì)胞器，細(xì)胞內(nèi)只有有蛋白質(zhì)組成的細(xì)胞質(zhì)。這些蛋白質(zhì)在角質(zhì)層中有80%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。角蛋白主要由半胱氨酸（分子式如上）合成，其主要交聯(lián)結(jié)構(gòu)與半胱氨酸相同，皮膚中的角蛋白隸屬于圖9含量變化曲線[1]角質(zhì)層中還含有一定量的黑色素。黑色素是一種氨基酸衍生物，除了因基因信息產(chǎn)生并存在于皮膚基底層影響膚色的黑色素外，照射刺激基底層的酪氨酸酶和由色素母細(xì)胞產(chǎn)生的麥拉寧色素形成肌膚對(duì)紫外線的保護(hù)。由此可見，長(zhǎng)期的日照可能會(huì)影響皮膚中黑色素的含量。ZHIWEIHUANG和他的團(tuán)隊(duì)在2004年對(duì)非洲志愿者前臂皮膚使用快速拉曼檢測(cè)8，并與烏賊體內(nèi)的真黑色素進(jìn)行對(duì)比，可以看到兩者的特征譜峰基本相同。需要注意的是，黑色素在皮膚中的含量可能因人種（基因）的不同而不同，且易受到外界影響，因此通常不作為可供參考的定標(biāo)物質(zhì)。脂質(zhì)也是角質(zhì)層中較多的生物組分。角質(zhì)層中含有的脂質(zhì)包括神經(jīng)酰胺和膽固醇等，其中神經(jīng)酰胺（分子式如下）含量占角質(zhì)層脂質(zhì)的40%-50%，是細(xì)胞間基質(zhì)的主要構(gòu)成成分。在后續(xù)結(jié)合拉曼光譜對(duì)人體皮膚的分析中10，我們可以通過(guò)對(duì)比看到神經(jīng)酰胺在角質(zhì)層的豐富含量對(duì)角質(zhì)層拉曼譜線的影響。廣東化工的碩士研究生粟雨桑與其導(dǎo)師采用高效液色相譜法對(duì)人臉部皮膚中的神經(jīng)酰胺含量進(jìn)行測(cè)定[9]，得到志愿者的臉部皮膚神經(jīng)酰胺含量為3.601μg/cm2。真皮層中的主要生物組分為兩種蛋白，分別是膠原蛋白與彈性蛋白，其中膠原蛋白的占比高達(dá)90%，是真皮拉曼光譜中能顯現(xiàn)出的最主要的成分。真皮中的蛋白質(zhì)多呈α-螺旋狀排列，這是一種緊密度相對(duì)較低的結(jié)構(gòu)，方便蛋白質(zhì)與周圍的環(huán)境發(fā)生維持生命活動(dòng)必須的生理化學(xué)作用。膠原蛋白水解得到的主要氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸和谷氨酸等，其中甘氨酸的含量最為豐富，約為30%。脯氨酸和羥脯氨酸則是膠原蛋白中特有的兩種氨基酸，含量均約為14%。膠原蛋白分子含有三條α多肽鏈，每一條鏈都由不斷重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元（Gly-x-y）組成[25]，其中有35%的x與y為脯氨酸和羥脯氨酸。該重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元如下所示：可以看到，x與y的成分取決于與-CH相連的R基團(tuán)。（gly為甘氨酸（分子式如左），pro為脯氨酸（分子式如右），hyp為羥脯氨酸。）透明質(zhì)酸也是真皮層中存在的一種粘多糖，和天然保濕因子類似，具有保濕吸水的效果。真皮層中還有汗管這一人體散熱的重要結(jié)構(gòu)，汗管中的汗液主要由乳酸和尿素組成。尿素是一種簡(jiǎn)單有機(jī)化合物，乳酸則是一種含有α-羥基的羧酸。需要注意的是，汗液只是在皮膚表層有較高的濃度，作為人體散熱的一環(huán)為維持人體內(nèi)部的體溫恒定做出貢獻(xiàn)，表層以下則難以檢測(cè)到汗液的存在，以皮膚表層為邊界，汗液的濃度急劇下降。真皮層中的皮脂腺分泌的皮脂也是該層次含有的主要生物組分。皮脂腺分泌的脂質(zhì)包括角鯊烯、甘油三酯、蠟酯和膽固醇、棕櫚酸等，其中棕櫚酸為皮脂細(xì)胞的主要成分之一。從整體上看，皮膚中的生物成分還包括糖類與色素等。皮膚中存在葡萄糖、糖原、黏多糖等糖類物質(zhì)，其中濃度最高的是葡萄糖，約為血糖濃度的2/3。人體皮膚中還含有重要的、與抗氧化息息相關(guān)的色素——類胡蘿卜素。此外也有研究表明，皮膚的拉曼光譜基本一致，從不同人種的志愿者身上提取到的皮膚樣品的拉曼譜基本沒有很大的差別，其中含有較多色素的皮膚（黑種人與黃種人）的拉曼光譜中因?yàn)樯氐某练e會(huì)出現(xiàn)熒光背景的增強(qiáng)。綜上所述，我們可以以表格的形式對(duì)人體皮膚內(nèi)存在的物質(zhì)及其濃度和濃度的變化規(guī)律進(jìn)行列舉總結(jié)：表1皮膚層次含有的物質(zhì)物質(zhì)濃度&變化規(guī)律表皮-角質(zhì)層水濃度在手掌角質(zhì)層種恒定，在手臂上隨深度增加而增加角蛋白占角質(zhì)層干重80%神經(jīng)酰胺角質(zhì)層中脂質(zhì)的40-50%為神經(jīng)酰胺天然保濕因子在角質(zhì)層含量豐富，角質(zhì)層與活表皮交界處含量急劇下降活表皮（除角質(zhì)層外表皮層其余幾層）水水含量約為70%黑色素可能受基因或紫外線刺激基底層生成真皮層膠原蛋白（甘氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸）、彈性蛋白膠原蛋白占真皮層總蛋白質(zhì)含量90%（甘氨酸占膠原蛋白總構(gòu)成30%，脯氨酸與羥脯氨酸各占14%）皮脂（角鯊烯、棕櫚酸、膽固醇）角鯊烯含量約為5%，