超級防護罩——胎兒皮脂的形成與功能

責任編輯/呂咏芯

核稿編輯/林翊庭

圖說美編/陳怡潔


難度:★★★☆☆

應備知識:不需要!

連結大學:胚胎學


蛤?胎兒皮脂是什麼?

  嚶嚶嚶!小嬰兒呱呱墜地,原本預期看到的會是皮膚透紅發亮的小天使,沒料到映入眼簾的孩兒卻全身包裹著白色黏液。這層黏液就是胎兒皮脂(Vernix caseosa)——一般俗稱胎脂,是一層多功能的生物膜。它像乳白色的起司般覆蓋在胎兒皮膚上[1],從還在媽媽肚子裡時就守衛著胎兒,更在孩子初入這個世界時提供初級防護,讓我們都可以慢慢適應環境、健康長大。

在我們對胎兒皮脂還一知半解的時代中,許多家長會要求護理師把孩子身上的這層「汙垢」清洗乾淨,殊不知所謂的「汙垢」竟然是能保護小寶貝的最佳防護罩!雖然胎兒皮脂僅僅是層原始表皮的殘留物,但可千萬別小看它呀!無論防水、保濕、抗菌抑或傷口修復,似乎都難不倒它。也難怪在對胎兒皮脂有更深的認識後,醫師們都會強烈建議不要太早替小嬰兒洗澡。今天,就讓我們一起破解胎兒皮脂的神奇檔案吧!

現身吧!防護罩——表皮發育與胎兒皮脂的形成

  認識胎兒皮脂的首要步驟,當然得從它們如何生成開始說起,而胎脂的形成又與胚胎學中表皮的形成息息相關。在胎齡(Gestational age)2周時,皮膚可分為內外兩層:外層是薄薄的周皮層(Periderm),內層則是基底層(Basal layer)。最外層的周皮雖然扁扁的,但它們在胚胎時期可是肩負保護內部細胞的重任,當胎齡漸漸增加,周皮這層「暫時皮膚」也會逐漸消失,取而代之的則是下面層層遞進的細胞!這些細胞源自於生長層(Stratum germinativum),生長層由基底層轉變而來,它們就像表皮的後援軍,負責增生分化出上層的細胞!而越靠近外層,就越容易遇到危險。就像在《進擊的巨人》中,巨人可以「硬質化」而變得刀槍不入,表皮發育時也有類似的功能「角質化(Keratinization)」!越外側的細胞角質化程度越大,到了最外層就成了角質細胞(Keratinocyte),這裡就像鎧之巨人[註1]的皮膚般堅韌,充滿富有彈性的角蛋白(Keratin),抵抗外來碰撞摩擦 [2] 。所以由內到外,表皮共能分出四層,最內側就是剛剛提到的後援軍——生長層;往外一層是棘狀層(stratum spinosum ),細胞間彼此藉由橋粒(desmosome)[註2]連結,外觀突起就如棘刺一般;再往外則是顆粒層(Stratum granulosum);最外面一層是堅韌的角質層(Stratum corneum)。搭配(圖一)會更有畫面!

  另一方面,皮脂腺也在胎齡約14周時開始發育了。部分基底層的細胞漸漸形成原始毛囊(Primordial hair follicle),並在毛囊側邊生長出皮脂腺。當皮脂腺開始分泌皮脂到皮膚表面,融合著因為角質化而脫落的細胞,胎兒皮脂就形成了!事實上,表皮要到孕期30周時功能才算完善,但在約20周時就形成胎兒皮脂,代替表皮保護著胚胎。我們已經知道胎兒皮脂形成和胚胎中的表皮向上遞補與脫落有關,接著就來看看它裡面究竟含有什麼物質吧!

看透這層防護罩——胎兒皮脂成分與功能

  上一段提到胎兒皮脂部分由脫落的角質細胞形成,這些角質細胞內部充滿水,佔了所有成分的80%!另外還有10%的蛋白質,包括各種具有抗菌、保濕功能的蛋白;最後10%是脂質。雖然胎脂中的脂質比例極低,但因為脂質多分布在角質細胞外,把充滿水分和蛋白的角質細胞包起來,造就了胎兒皮脂的疏水性。[4]

既然「水」是胎兒皮脂中最主要成分,我們就先來介紹胎脂中的水分子!胎脂中含有大量水分的關鍵,在於角質細胞中的天然保濕因子(Natural Moisturizing Factor, 以下稱NMF),他們不是一種物質的名稱哦!而是好多種不同的分子,都對水有非常高的結合力,以保持皮膚濕度。看到這裡你可能會很好奇:這麼多的NMF究竟是從哪裡來的呢?雖然NMF的來源不只一種,但今天我們先認識其中一種最常見的途徑。剛剛提到表皮分層中,由外數來的第二層是顆粒層,這裡存在許多絲聚蛋白原(Profilaggrin),當生長層細胞繼續增生向上推擠,也就是顆粒層的細胞晉升到最外側的角質層時,這些絲聚蛋白原就行脫磷作用(Dephosphorylation),脫去了身上的磷酸根,變成有活性的絲聚蛋白(Filaggrin)。絲聚蛋白就像橡皮筋一樣,聚集角質細胞中角蛋白,把纖維狀的角蛋白綑成一束束的,穩固角質細胞的結構。除了穩固細胞這個職務,絲聚蛋白也是保濕的幕後功臣!在乾燥環境中[註3],絲聚蛋白就會被水解成游離胺基酸(Free amino acids),也就是NMF的最主要成分(圖二)。研究顯示,如果細胞中含有NMF,NMF就可以在任何濕度下抓住水分子;如果缺少NMF,那麼細胞就只能在環境濕度100%下才有機會吸收水分[5]!

說完了胎兒皮脂讓小寶寶維持「水水的」秘密,就輪到佔有10%的蛋白質啦!雖然只佔少少的量,蛋白質卻肩負保水、抗菌、修復三大功能。除了上一段提到的保濕因子NMF屬於蛋白質外,胎兒皮脂中還含有一些能抗菌的溶菌酶、抗菌胜肽等[6]。抗菌方法百百種,難以一言道盡,其中的鈣衛蛋白(Calprotectin)就像小偷,搶走細菌生存所需的鋅離子,使細菌無法存活;另外,胎兒皮脂中主要的抗菌蛋白UGRP-1則像檢舉達人,可以揪出細菌、與細菌結合並把細菌送至巨噬細胞來「審判」[7]。

現在我們知道胎兒皮脂中的蛋白可以保濕、抗菌,難道就這樣而已嗎?不!有些成分還可以幫助傷口修復!例如麩醯胺酸(Glutamine)這種胺基酸能加快葡萄糖代謝,讓傷口處的細胞獲得能量,進而加速修復[1]。胎兒皮脂中的蛋白質讓小寶寶初入這個比媽媽肚子裡乾燥千萬倍的世界時,仍能鎖住皮膚的水分;在面臨新世界中細菌病毒攻擊時,擁有初級的盾牌防護;在從懷胎到生產過程中寶寶不小心摩擦破皮時,得以迅速修復療傷。僅僅佔有10%的蛋白地位也是挺大的呢!

胎兒皮脂內的水分幫忙保濕、蛋白質協助捕捉水分、抗菌和修復,最後就輪到了脂質!雖然胎兒皮脂中有80%都是水,但僅佔了10%的脂質造就胎兒皮脂的疏水特性,形成一層脂質薄膜屏障包裹在細胞外。胎兒皮脂中三種最主要的脂質分別是膽固醇(Cholesterol)、游離脂肪酸(Free fatty acid)和神經醯胺(Ceramide)[8]。這些脂質部分來自於皮脂腺,部分來自角質細胞,它們像防水凝膠般形成一層屏障,幫忙阻擋過多水分由外滲入,也防止水份從內散失。除此之外,油油的脂質也是很好的潤滑劑,減少胎兒和產道間的摩擦,讓媽媽在生產時更順暢!

不是只能保護寶寶——胎兒皮脂應用

  看完了這層神奇的防護罩的介紹,我們都讚嘆著胎兒皮脂廣大而全面的功效,懷疑背後是否有什麼黑魔法操弄著……當然沒有!從媽媽肚子裡安逸的生活,轉換到處處充滿危險的環境中,勢必需要一層幫助胎兒適應的防護罩。可惜的是在胎兒出生後,胎脂就會慢慢被吸收而消失。即便美好的事物總是消失得特別快,人們還是從中汲取一些大自然的智慧!在文章的最後,我們就來看看胎兒皮脂還能如何應用吧!

在傷口照護方面,胎兒皮脂可能是燒燙傷患者的一大救星!過去曾有關於胎脂應用於燒燙傷的研究,如果能模擬胎脂的成分應用在燒燙傷的敷料製作,就能在表皮功能不彰的情況下,形成一層保護膜,利用其中的NMF來保濕、蛋白質來抗菌與加速細胞修復、脂質來防水[1];現在也有研究顯示使用胎兒皮脂配方的塗料治療皮膚傷害,可以藉由調節皮膚脂質的產生來促進表皮屏障的重新建立[9]。雖然目前實際應用不多,但這確實是未來能努力的方向!

而另一項應用就是各位水水/帥帥的一大福音了!還記得胎兒皮脂中含有喜歡與水結合的NMF與疏水性的脂類,能幫助皮膚保溼嗎?如果你常常在藥妝櫃台遊蕩,或是常常網購保養品,甚至只是喜歡學廣告詞,你可能對以下台詞不陌生:「高效三重神經醯胺,提升肌膚鎖水力!」或是「添加天然保濕因子,改善乾燥缺水膚質。」神經醯胺和NMF的確可以製作成保養品,協助肌膚保水,過去也有實驗將胎兒皮脂塗抹在成人皮膚上,確實增加了皮膚的水分含量[8]。若能模擬胎兒皮脂中的成份來製作保養品,或許真的能達到不錯的功效!然而,有些廣告詞過份誇大、膨脹這些成分的效用,又是另一回事了……。

防護罩的下台一鞠躬

  這篇電子報從胚胎表皮的層層發育說起,基底層和周皮分別發展成可以不斷製造細胞的後援軍——生長層,與「角質化」後具保護作用的角質層(像硬質化的巨人皮膚!),在生長層不斷向上增生遞補下,最外層細胞脫落,混合著皮脂腺的分泌物,形成了今天的主角——胎兒皮脂。從還在媽媽肚子裡到出生,都是因為有這層皮脂覆蓋,替你保濕和防水,屏蔽了病菌、也幫助傷口的修復。這全都歸功於胎兒皮脂中富含的充沛水份、蛋白質和脂質!雖然你已不再是小寶寶,胎兒皮脂已不復存在,但它對於保養品和皮膚修復的應用卻還是存在你我生活中。希望看完這篇電子報後的你,能對這層「寶寶防護罩」有更深一層認識!

看完文章後,你應該會知道:

  1. 胎兒的表皮發育過程,與胎兒皮脂如何形成。

  2. 胎兒皮脂成分主要含水、蛋白質與脂質,具有保溼防水、皮膚修復、抗菌與潤滑的功效。

  3. 胎兒皮脂能應用於傷口修復塗料和保養品上。

參考資料:

[1] Haubrich, K. A. (2003). Role of Vernix caseosa in the neonate: potential application in the adult population. AACN Advanced Critical Care, 14(4), 457-464.

[2] King, A., Balaji, S., & Keswani, S. G. (2013). Biology and function of fetal and pediatric skin. Facial plastic surgery clinics of North America, 21(1), 1–6.

[3] Pansky, B. Development of the integumentary system: Ectodermal derivatives. Review of medical embryology.

[4] Visscher, M., & Narendran, V. (2014). Vernix caseosa: Formation and functions. Newborn and Infant Nursing Reviews, 14(4), 142-146.

[5] Harding, C. R., & Rawlings, A. V. (2000). 18 Effects of Natural Moisturizing Factor and Lactic Acid Isomers on Skin Function. Dry skin and moisturizers, 187.

[6] Jha, A. K., Baliga, S., Kumar, H. H., Rangnekar, A., & Baliga, B. S. (2015). Is there a preventive role for vernix caseosa?: An invitro study. Journal of clinical and diagnostic research: JCDR, 9(11), SC13.

[7] Tollin, M., Bergsson, G., Kai-Larsen, Y., Lengqvist, J., Sjövall, J., Griffiths, W., ... & Agerberth, B. (2005). Vernix caseosa as a multi-component defence system based on polypeptides, lipids and their interactions. Cellular and Molecular Life Sciences CMLS, 62(19-20), 2390-2399.

[8] Hoeger, P. H., Schreiner, V., Klaassen, I. A., Enzmann, C. C., Friedrichs, K., & Bleck, O. (2002). Epidermal barrier lipids in human vernix caseosa: corresponding ceramide pattern in vernix and fetal skin. British Journal of Dermatology, 146(2), 194-201.

[9] Boiten, W. A., Berkers, T., Absalah, S., van Smeden, J., Lavrijsen, A. P., & Bouwstra, J. A. (2018). Applying a vernix caseosa based formulation accelerates skin barrier repair by modulating lipid biosynthesis. Journal of lipid research, 59(2), 250-260.


[註1] 鎧之巨人是《進擊的巨人》中的角色,有著堅硬的皮膚保護身體不易受傷害。此處將表皮最外層的角質層比喻為鎧之巨人的皮膚,因為此處具有相較皮膚其他層更為堅韌的結構。(但要做到刀槍不入,當然太誇張啦!)

[註2] 橋粒是一種位於細胞間的蛋白質,他們的工作是緊緊地把細胞黏在一起,以穩固細胞的結構。

[註3] 在胎兒發育的過程中都是浸泡在濕潤羊水裡,所以這裡的乾燥環境是指胎兒出生後接觸的環境!研究顯示當你還在媽媽肚子裡的時候,絲聚蛋白幾乎不會水解成NMF,但誕生幾個小時後,絲聚蛋白就開始水解,產生NMF來保持皮膚水分 [5] !


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