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물샐틈없는 철벽방어벽, 피부의 비밀
조회 182 2021.07.16 신고





피부의 가장 바깥쪽인 표피를 구성하는 세포는 약 한 달의 주기로 전체가 교체됩니다. 우리는 한 달에 한 번씩 피부를 갈아입는 셈이죠. 사람의 표피는 보통 0.1mm 내외로 종이 한 장 정도로 아주 얇지만 5개의 층으로 되어있습니다. 


표피를 구성하는 세포 중 가장 많이 분포하는 것은 각질형성세포입니다. 가장 깊은 기저층에서 생성되는 각질형성세포는 이전에 만들어진 세포들을 점점 위로 밀어내면서 표피 표면으로 이동하고 각질이 되어 떨어져 나갑니다. 이런 과정은 어떻게 이루어질까요?


각질형성세포는 기저층에서 생성된 후 표피 중 가장 두꺼운 층인 유극층(가시층)으로 이동합니다. 거기서 나사 역할을 하는 데스모좀(desmosome)을 통해 다른 각질형성세포들과 연결되어 마치 그물처럼 촘촘하게 엮입니다. 피부장벽의 기초를 형성하는 것이죠. 


과립층에 올라서면 세포는 내부에 담고 있던 지방 성분을 분비합니다. 지방 성분은 피부의 미세한 틈새들을 막고 방수 기능을 부여해 피부장벽을 그야말로 물샐틈 없도록 보강합니다.


마지막으로 각질형성세포는 서로 단단히 맞물린 채 핵을 토해내고 죽어 단단한 각질판을 이룹니다. 각질의 기능은 신체 보호이기에  물리적 자극을 많이 받는 곳은 각질도 두꺼워집니다.  표피의 두께는 보통 0.1mm 정도지만 손바닥은 1mm, 발바닥은 1.5mm에 달합니다. 


손발에 생기는 굳은살은 과다한 자극으로 인해 각질층이 두꺼워진 것입니다. 각질은 외부 자극이 가해질 때마다 조금씩 떨어져 나가지만, 그만큼 아래에서 밀려 올라온 새로운 세포에 의해 대체되어 피부를 정상적으로 유지합니다.


사람의 피부는 하루에 100만개의 각질세포가 떨어져 나가고 그만큼 보충됩니다. 각질세포는 늘 물 흐르듯 움직이면서도 동시에 물샐틈 없이 안정적인 구조를 유지해야 합니다. 공간을 빈틈없이 채우면서도 표면적이 가장 작은 형태여야 한다는 것이죠. 


비밀의 실마리를 제공한 이는 절대 온도 개념으로 유명한 수리물리학자 켈빈(Kelvin) 경이었습니다. 그는 1887년 계산을 통해 한 공간을 동일 부피로 채우면서도 표면적이 가장 작은 형태로 14면체를 제시했습니다. 이 추상적인 형태는 그로부터  1세기가 지난 후 우리 피부에서 실제로 발견됩니다.


2016년 과학자들은 더욱 성능 좋은 현미경의 도움으로 각질형성세포가 맨 바깥 표면으로 올라오기 전 과립층을 형성할 때 바로 이 14면체 형태가 된다는 것을 발견합니다. 

우리 몸을 지켜주는 탄탄한 장벽, 인간의 피부세포는 수학적으로도 생물학적으로도 최적의 구조였던 것입니다.





참고문헌
? [피부는 과학이다], 몬티 라이먼 지음/제호영 옮김, 2020, 브론스타인
? [물리적 인자에 의한 피부손상] , 이정덕, J Korean Med Assoc 2019 April; 62(4):197-201
? [표피분화와 피부장벽], 오정숙, 장현희, Kor. J. Aesthet. Cosmetol., Vol. 13 No. 6, 713-720, December 2015
? [피부가 새지 않는 이유는?]. 심재율 기자, 사이언스타임즈 2016.12.09
? [Epidermal cell turnover across tight junctions based on Kelvin's tetrakaidecahedron cell shape], Mariko Yokouchi et al. eLife 2016;5:e19593. DOI: 10.7554/eLife.19593
? 대한피부과학회(
https://www.derma.or.kr/) 자료실

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