皮膚呼吸

皮膚 呼吸とは

皮膚呼吸とは、生物が体表を通じて行うガス交換のことです。このメカニズムは、体の表面が酸素を通過させる能力を持つことによって可能になります。多くの生物が、この皮膚呼吸を何らかの形で利用しています。

皮膚 呼吸のみで生きる生物

酸素に依存する生物が出現する以前から、無酸素状態で生命は誕生しました。しかし、現在では多くの生物が酸素を必要とします。特別な呼吸器官を持たない生物は、皮膚呼吸に頼らざるを得ません。例えば、ミミズやヒルなどの環形動物、ホウキムシやコケムシなどの触手動物がそうです。これらの小型生物は、皮膚呼吸のみで十分なガス交換が可能です。

両生類の中にも、肺を持たず皮膚呼吸のみで生きる種がいます。例えば、プレソドン科のムハイサラマンダーなどがその例です。

哺乳類では、皮膚呼吸のみで生きる種は非常に珍しいです。1999年に、ジュリアクリークダンナートの新生児が、生まれた直後に肺が未発達のため、完全に皮膚呼吸だけで生きていることが報告されました。成長とともに肺呼吸へと移行します。

呼吸器官と皮膚 呼吸を併用する生物

呼吸器官を持つ生物でも、皮膚呼吸を併用するものは少なくありません。脊椎動物では、両生類や爬虫類が肺呼吸と並行して皮膚や粘膜を利用した皮膚呼吸を行っています。これらの生物は、咽喉部や総排泄腔の内壁にある毛細血管の豊富な部位でガス交換を行っています。

両生類の中には、プレソドン科やBarbourula kalimantanensisのように肺を持たない種も存在します。

全呼吸に占める皮膚呼吸の割合は、生物の種類や温度条件によって変動します。例えば、ウナギは低温下では皮膚呼吸の割合が高まり、10℃以下では酸素摂取量の60%以上を皮膚呼吸に頼ります。これにより、夜間に陸に上がることも可能です。カエルの場合、冬眠中には皮膚呼吸の割合が70%にも達します。一方、鳥類や哺乳類では、皮膚呼吸の割合は非常に低く、ハトやヒトでは1%以下です。

ヒトにおける皮膚 呼吸

1851年に、ゲルラッハは人間の皮膚が空気から酸素を取り込むことを発見しました。ヒトの皮膚呼吸は、呼吸全体への寄与はわずかですが、酸素が皮膚から取り込まれることは明らかです。成人では、皮膚の表面から0.25-0.4mmの深さまでが、主に空気から酸素供給を受けています。

70kgの運動選手の場合、肺のガス交換に必要な表面積は70m2にもなりますが、皮膚の表面積は1.4m2しかありません。このため、皮膚呼吸だけで肺呼吸を代替することは不可能です。しかし、早産の新生児では皮膚呼吸の割合が高く、全酸素摂取量の13%を皮膚から得ていると推定されています。

19世紀初頭からの研究では、皮膚呼吸は皮膚自体が必要とするガス交換のみを指すべきという議論がありましたが、現在では皮膚表面を通過するガス交換全般を指すようになりました。1930年代には、皮膚からの酸素吸収率は約1%、二酸化炭素損失は約2.7%と明確になりました。また、皮膚からの二酸化炭素排出は温度上昇によって増加するという報告がありましたが、その後の研究で議論の対象となっています。

1990年代には、マックス・プランク研究所の研究者らが酸素流量測定装置を開発し、皮膚の一部分の酸素吸収量が測定できるようになりました。この装置により、皮膚の表面から0.25-0.4mmの深さまでは、血液からの酸素供給がわずかで、ほぼ空気中から酸素が供給されていることが示されました。

皮膚科学と皮膚 呼吸

2015年の研究では、皮膚を二酸化炭素にさらすことで血管拡張が起こり、慢性創傷の治療に役立つ可能性が示唆されました。また、通気性の良い化粧品素材は、皮膚呼吸を妨げる可能性が少ないとされています。一方、通気性の悪い素材を長時間肌に接触させると、炎症反応を引き起こすことがあります。

「皮膚 呼吸を妨げると命に関わる」という俗説

「皮膚呼吸を妨げると命に関わる」という俗説が存在しますが、医学的には否定されています。この説は、全身に漆を塗ると皮膚呼吸が止まり死ぬという古い記述や、映画『007 ゴールドフィンガー』のシーンなどから広まったと考えられています。しかし、皮膚呼吸だけで死に至ることはありません。

全身にコールタールを塗った人が死亡した例がありますが、これは皮膚呼吸が原因ではなく、体温調節ができなくなったことによる熱中症が原因と考えられています。

歴史における皮膚 呼吸の認識

古代ギリシャの哲学者プラトンは、口からの呼吸と皮膚からの空気の出入りを関連付けて考えていました。

結論

皮膚呼吸は、多くの生物にとって重要なガス交換の手段です。特に、小型の生物や、肺が未発達な生物にとって不可欠です。ヒトではその割合は低いものの、皮膚の健康や通気性の良い素材の重要性を考える上で、皮膚呼吸は重要な要素です。

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