作为哺乳动物最大的器官,皮肤通过上皮、间充质、免疫、血管和神经等多种细胞类型之间的相互作用发挥多种功能[1]。它充当物理屏障、感觉界面和全身生理的调节器[2], [3], [4]。所有这些功能都依赖于密集的真皮血管网络,该网络支持屏障完整性、感觉和体温调节[1], [5]。
血液通过该网络按层级流动,依次经过动脉、小动脉、毛细血管、小静脉和静脉,以输送氧气和营养物质、清除废物,并将免疫细胞运入和运出组织[6], [7], [8]。在该层级之上叠加的是分层组织:浅表毛细血管袢丛、中间小动脉和小静脉丛,以及深层较大动脉和静脉丛,所有均由垂直走向的血管桥接[9], [10]。皮肤进一步分为有毛皮肤和无毛(无毛)皮肤。无毛皮肤,如人类手掌和脚底及小鼠足垫,缺乏毛囊并包含特化的动静脉吻合(AVAs,第1.2节);有毛皮肤覆盖身体其余部分,如图1所示。
血管功能既取决于细胞组成,也取决于结构。内皮细胞(ECs)是特化的鳞状细胞,形成衬在血管腔内表面的单层。在稳态下,ECs及其壁细胞伙伴调节血管张力和通透性,控制局部血流、体温调节和免疫监视[11], [12], [13]。ECs还建立组织特异性屏障特性:连续毛细血管在皮肤中占主导地位,形成选择性渗透的内皮屏障,而不同于肾脏和肠道等器官的有孔毛细血管[14]。皮肤血管系统在生理过程中也会动态重塑,以响应生长因子、细胞因子和基质衍生信号,包括体温调节期间的血管张力调整[15], [16]和毛发生长周期,后者主要在鼠类中进行了机制研究[17], [18], [19], [20]。损伤和疾病可诱导更广泛的血管出芽、退化和病理性重塑事件[21], [22], [23], [24]。
血管调节异常导致一系列皮肤病,包括皮肤肿瘤和银屑病等慢性炎症性疾病[25], [26], [27], [28]。对视网膜和脑血管的研究已确立了理解这些过程的有价值原则。皮肤提供了一个互补的环境,用于探索这些原则如何在分层血管网络中运作,该网络与附属器交织,响应体温调节需求,并与干细胞龛相互作用[29], [30], [31], [32]。其浅表位置有利于活体成像、活体动物重复观察和人体活检[9], [33], [34], [35]。组织学和其他二维(2D)分析为此工作提供了基础;三维(3D)成像可通过解析跨组织深度的血管连通性和空间关系来扩展这些观察(图2a)。
在本综述中,我们将皮肤血管解剖和发育与相互作用细胞、损伤反应和皮肤病中的调节异常相结合。我们的主题是哺乳动物皮肤的血液血管系统;淋巴管仅在其直接涉及血液血管生物学时才予以考虑,包括发育模式(第2.3节)和毛囊干细胞龛(第3.4节)。由于本综述中的大部分机制证据来自小鼠遗传学和成像研究,因此除非另有说明,结果均来自小鼠。如果结果来自人类、斑马鱼、鸟类、器官型皮肤或培养细胞,则会注明来源。缩写列于表3,血管组织术语在定义部分中定义。