引用本文
王有民, 解晓慧, 曹吉明, 李彦霖, 梁娜, 柳菁莹. 表皮内汗腺导管螺旋走行的形态学特征[J].刑事技术, 2020,45(3):270-273
WANG Youmin, XIE Xiaohui, CAO Jiming, LI Yanlin, LIANG Na, LIU Jingying. Morphological Observation into Sweat Gland Ducts Spirally Piercing through Epidermis[J]. Forensic Science and Technology,2020,45(3): 270-273  
doi: 10.16467/j.1008-3650.2020.03.012
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表皮内汗腺导管螺旋走行的形态学特征
王有民, 解晓慧, 曹吉明, 李彦霖, 梁娜, 柳菁莹
陕西警官职业学院信息技术系,西安 710021

第一作者简介：王有民,男,陕西渭南人,硕士,教授,研究方向为刑事技术、法医检验。E-mail：wym266@sina.com

基金资助: 陕西省教育厅专项科研计划项目(17JK0956); 陕西警官职业学院2018年院级重点科研项目(YJKY1801)
摘要

目的 研究外泌汗腺导管在表皮内螺旋走行的形态学特征,测量分析相关数据并探讨影响因素。方法 分别取福尔马林固定过的两名男性青壮年尸体左、右手的拇指、食指与中指末节指腹共6块检材,制作HE染色常规切片300余张,经光学显微镜筛选16张进行数码显微镜观察、测量分析导管螺旋走行的相关数据。结果 汗腺导管在表皮内的穿行方式均为不规则螺旋形,其螺旋的纵向总长度平均为613.50μm;螺旋平均直径为61.65μm,大多在51.15~71.45μm之间;螺旋圈数多在7~9圈之间;螺旋螺距的平均值为81.08μm,大多在65.33~96.07μm之间;汗腺导管的管径平均为16.20μm,大多在12.21~20.25μm之间。结论 表皮内汗腺导管螺旋走行有一定规律,其管径、螺长、螺径、圈数、螺距均在一定范围内变动,且在一定程度上影响着汗孔的位置与大小变化,继而影响着指纹三级特征的研究与鉴定的基础理论。

关键词: 指纹学; 汗腺导管; 螺旋; 表皮; 形态学; 特征
中图分类号:DF794.1 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2020)03-0270-04
Morphological Observation into Sweat Gland Ducts Spirally Piercing through Epidermis
WANG Youmin, XIE Xiaohui, CAO Jiming, LI Yanlin, LIANG Na, LIU Jingying
Department of Information Technology, Shaanxi Police College, Xi’an 710021, China
Abstract

Objective To observe the morphological features of sweat gland ducts on their spirals piercing through the epidermis with the relevant data being measured and analyzed plus the influencing factors discussed.Methods Six samples of finger pulp were respectively cut from the thumb, index or middle finger of the left and/or right hands of two young-or-middle-aged (uncertain of their exact age) male cadavers that were fixed with formalin solution. More than 300 HE-stained sections were made from the cut finger pulp, with 16 eligible ones selected through optical microscope for observation under digital microscope to measure those spiral-stretching sweat gland ducts and analysis of the obtained data.Results The passage of sweat gland ducts in epidermis is of the size-irregular spiral whose average measurement is of 613.50μm in length and the 61.65μm in diameter ranging mostly among 51.15~71.45μm. The spiral goes between 7~9 cycles, with averaging 81.08μm of its pitch ranging across 65.33~96.07μm. The average diameter of the sweat gland duct is 16.20μm, most falling into 12.2~20.25μm.Conclusions The spiral of sweat gland duct in epidermis stretches out with certain regularity, thereby resulting in its length, diameter, number of circles and pitch all changing within a certain range together with the duct’s diameter. To some extent, the characteristic spiral affects the relevant sweat pore on its position and size, potential to underlie the research and identification of the 3rd level characteristics of fingerprint.

Key words: fingerprint; sweat gland duct; spiral; epidermis; morphology; characteristic

汗腺是人体皮肤的附属器, 几乎遍布体表各处, 除唇红、阴茎头、包皮内表面、阴蒂、小阴唇缺乏汗腺外, 皮肤其他各处均有汗腺, 总量约200~500万个, 平均143~339个/cm2[1]。汗腺包括外泌汗腺（小汗腺, 即一般汗腺）和顶泌汗腺（大汗腺）, 外泌汗腺遍布于全身皮肤内, 以手掌和足底尤多。对于外泌汗腺的导管, 尽管已有大量的前期研究, 学界对其走行特征一般原则性地描述为导管直行穿过真皮, 并与表皮连续, 管腔在表皮内呈螺旋走行, 开口于皮肤表面的汗孔[1, 2, 3], 开口呈漏斗状, 但对于外泌汗腺导管在表皮内如何螺旋走行, 该螺旋的直径、螺距、汗腺导管直径的大小等问题, 由于和疾病关系不大, 医学范围内鲜有研究。本研究以福尔马林固定过的两具男性青壮年尸体手指末节指腹为检材, 常规石蜡切片、HE染色, 通过光学显微镜筛选、数码显微镜观察、测量分析, 研究外泌汗腺导管在手指指腹表皮内螺旋走行的基本特征, 并为汗孔位置、形态、大小与汗腺导管走行特征之间的关系研究奠定基础, 同时为指纹三级特征的研究、鉴定提供参考。

1 材料与方法
1.1 材料

福尔马林固定过的男性青壮年（年龄不详）尸体两具, 标记为1号、2号尸体, 分别选取1号尸体左手、2号尸体右手的拇指、食指与中指末节指腹为检材。取材时, 先以手术刀沿各指末指关节腹侧横切至指骨表面, 再由指尖沿冠状面紧贴指骨表面切至末指关节处, 使两切口会和, 取下各指指腹, 共6块检材, 对应两具尸体左手、右手的拇指、食指和中指分别标记为1-拇、1-食、1-中和2-拇、2-食、2-中。

1.2 方法

1.2.1 切片与染色

采取常规组织切片与HE染色。由于检材已经福尔马林固定处理, 直接进行脱水透明、浸蜡包埋, 采用Thermo HM325切片机进行切片, 切片厚度4 μ m。

切片方式有两种：1-拇、1-食、1-中3块检材均采取由腹侧向背侧垂直横切的方式进行切片; 2-拇、2-食、2-中3块检材均采取由腹侧向背侧垂直纵切的方式进行切片, 以真实展示不同组织断面下汗腺导管在表皮中的穿行特征。6块检材各切50张, 共切片300张。所有切片均经常规HE染色后封固。

1.2.2 光镜下观察选片

生物光学显微镜（OLYMPUS CX-31RTSF）下对切片进行初步观察、筛选, 选择组织结构完整、染色良好, 特别是表皮内能纵向切到整个螺旋走行汗腺导管螺旋中央的切片, 作为数码显微镜直接测量、分析相关数据的样本。经筛选, 挑选出表皮内螺旋形汗腺导管显示完整清晰、测量分析基础较好的切片共16张, 其中1-拇5张、1-食1张、1-中3张、2-拇5张、2-中2张。

1.2.3 测量分析

数码显微镜（KEYENCE VHX-S650E）下对筛选出的16张切片放大200倍, 拍照后进行基础的测量、统计与分析, 在可以清楚显示的范围之内, 测量表皮内汗腺导管管腔的直径（管径）、螺旋形汗腺导管的螺旋纵向总长度（螺长）、螺旋的直径（螺径）、螺旋的圈数（圈数）、每层螺旋之间的距离（螺距）, 统计分析其平均值与数据变动范围。因同一汗腺导管其管径、螺径、螺距并非一致, 故选择分界相对清晰的大、中、小三个测量区分别测量。

2 结果与讨论
2.1 结果

经光镜直接观察, 汗腺导管在手指指腹表皮层内的穿行具有以下基本特征：1）手指指纹乳突纹线（嵴线）的表皮层内均有从真皮而来的汗腺导管穿行, 且开口均位于乳突纹线的中央; 2）汗腺导管在表皮内的穿行方式均为不规则螺旋形, 偶有接近折线形走行的汗腺导管; 3）汗腺导管螺旋走行形态不一, 螺旋形状不规则, 螺旋圈数有差异, 螺距间隔不等; 4）汗腺导管由真皮穿出后逐渐呈现螺旋状, 穿行至表皮角质层后基本呈现形状相对稳定的螺旋形态, 同一汗腺导管螺旋直径基本接近; 5）越接近表皮角质层表面, 汗腺导管管腔的直径相对越小。

1）汗腺导管螺旋的纵向总长度 经测量, 16张切片中, 表皮内螺旋走行的汗腺导管纵向总长度（相当于表皮厚度）最大值为758.31 μ m, 最小值为437.81 μ m, 平均长度为613.50 μ m。

2）汗腺导管螺旋的直径 16张切片中, 表皮内螺旋走行的汗腺导管的螺旋直径最大值为91.93 μ m, 最小值为32.73 μ m, 平均直径为61.65 μ m, 大多数汗腺导管螺旋直径在51.15~71.45 μ m范围内变动。

3）汗腺导管螺旋的圈数 16张切片中, 表皮内螺旋走行的汗腺导管的螺旋圈数最大值为9圈, 最小值为7圈, 平均圈数接近8圈。

4）汗腺导管螺旋的螺距 16张切片中, 表皮内螺旋走行的汗腺导管的螺旋螺距最大值121.84 μ m, 最小值44.23 μ m, 平均螺距为81.08 μ m, 大多数汗腺导管螺旋螺距在65.33~96.07 μ m范围内变动。

5）汗腺导管的管腔直径 16张切片中, 汗腺导管的管腔直径最大值为29.77 μ m, 最小值为5.31 μ m, 平均直径为16.20 μ m, 大多数汗腺导管管腔直径在12.21~20.25 μ m范围内变动, 这与Holyoke等人10~20 μ m的研究结果基本一致[4]。

以上实验结果见补充材料表S1, 图S1。

表S1 各切片汗腺导管螺旋实验数据 Table S1 Spiral data of sweat gland ducts in each section

图S1 a：1-拇2切片汗腺导管螺旋纵向总长度; b：1-中2切片汗腺导管螺旋直径; c：1-拇3切片汗腺导管螺旋圈数; d：1-中2切片汗腺导管螺旋螺距; e：1-拇1切片汗腺导管直径Fig.S1 Data from sections (a. longitudinal total length of the spiral of sweat gland duct from the 1-thumb 2; b. spiral diameter of sweat gland duct from the 1-middle finger 2; c. cycle number of the spiral of sweat gland duct from the 1-thumb 3; d. pitch of the spiral of sweat gland duct from the 1-middle finger 2; e. diameter of the sweat gland duct from the 1-thumb 1)

2.2 讨论

2.2.1 汗腺的发源与指纹的形成

成人体表皮肤面积约1.6 m2, 由表皮和真皮构成, 各起源于胚胎发育期间的外胚层和中胚层, 毛发、指（趾）甲、皮脂腺和汗腺是皮肤的附属器, 均由表皮衍生而来[5]。人的皮肤表面有纹理, 个体间纹理皆不相同, 纹理特征由遗传决定[6], 手掌和足底特异性较强, 手纹、足纹在胚胎3~4个月时已经出现, 个体发育变大但纹理的形状格式不变。皮肤纹理的形态特征与种族、血型、遗传、疾病包括微量元素摄入都有一定关系[2]。

汗腺发生于胚胎第4~5个月, 由表皮细胞形成, 其始基与毛芽相同, 呈索状向内伸至真皮深部, 末端卷曲并逐渐形成内层腺细胞、外层肌上皮细胞的分泌部, 与相继形成的中空性排泄部相接成为汗腺[2]。汗腺在手掌和足底分布密度最大, 其次为上肢、下肢和躯干[7], 且几乎时刻都在分泌汗液[8], 汗液内含大量水分、钠、钾、氯、乳酸盐和尿素等代谢废物[9], 汗液浸渍皮肤表面特别是角质层形成薄膜, 此时手指接触其他物体时就会留下痕迹, 形成指纹[10]。不同个体因个体差异、皮肤疾病、心理状况、交感副交感神经兴奋性等的不同, 汗腺的分泌状况存在不同, 手指表皮乳突纹线的干湿程度因此会有差异, 直接影响指纹痕迹的形成质量与细节特征的显现。

2.2.2 研究的意义

本研究属于基础研究, 尽管临床意义不大, 但却具有丰富基础医学研究的重要意义。随着现代科技特别是医学大数据的发展, 基础的组织学、病理学等研究不能仅仅局限于基本形态的描述和宏观数据的获得, 在微观研究层面也需要更多的基础数据提供理论支撑, 汗腺导管的管径、螺旋走行的螺长、螺径、圈数、螺距等数据与研究成果为相关领域研究做出了贡献。随着指纹技术的发展, 特别是指纹三级特征研究的深入, 需要对汗孔的位置、形态、大小的生物学变化规律有更清楚的认识, 由于这种变化规律和汗腺导管在表皮内的走行特征存在紧密联系, 因此, 本研究的成果将为二者的关系研究奠定基础, 同时为指纹三级特征的研究、鉴定提供基础理论支持。

2.2.3 影响因素

尸体本身因素。因尸体具体年龄、职业未知, 其手指指腹表皮的角质层厚度会因此而存在差异; 因尸体死因未知, 特别是死后福尔马林固定前的存放时间与环境未知, 使检材会存在不同程度的自溶现象, 继而对研究结果产生影响。

切片断面位置。尽管做了测量前的筛选, 但切片时, 因不能保证切片刀能沿着螺旋走行的汗腺导管的螺旋中央纵向切下, 使组织切片所看到的螺旋断面不一定是螺旋的中央纵断面, 继而影响以螺径为主的数据测量结果。

表皮、真皮分离程度。因检材新鲜程度、固定时间以及切片操作技术的影响, 检材存在不同程度的表皮与真皮分离、表皮层内分离现象, 尽管做了预防性的数据处理, 但依然会影响以螺长为主的数据测量结果。

测量误差。数码显微镜下, 光标在图像上的移动、测量点和线的选取会有误差, 会对各个数据的测量结果产生影响。

2.2.4 局限性

性别、年龄与职业特点局限。检材样本来源只有男性, 没有女性, 性别覆盖不全; 检材样本来源为男性青壮年, 但具体年龄不详, 年龄段覆盖不全; 尸体样本生前职业不详, 手指指腹表皮的角质层厚度差异覆盖不全, 使得相关研究结果存在一定局限性。

样本数量。尽管有6块检材300余张切片, 但筛选后仅有16张满足基本的测量要求, 总体样本数量偏少, 同样使相关研究结果存在一定局限性。

2.2.5 后续研究

对基础医学而言, 表皮内汗腺导管的螺旋走行的成因与机理有待进一步研究, 因表皮内汗腺导管上皮与表皮细胞相移行[2], 目前可以初步解释为表皮更替时不同层次的细胞发生形变造成的细胞错位与位置变化所致, 是否正确有待进一步研究印证; 对于指纹三级特征研究及指纹鉴定而言, 表皮内汗腺导管的螺旋走行对汗孔开口的位置、形态和大小变化的影响规律是后续研究的重点, 这一变化规律在一定程度上影响着指纹三级特征的研究与鉴定结果。

3 结论

手指指纹乳突纹线（嵴线）的表皮层内均有从真皮而来的汗腺导管穿行, 且开口均位于乳突纹线的中央; 汗腺导管在表皮内的穿行方式均为不规则螺旋形, 偶有接近折线形走行的汗腺导管; 表皮内汗腺导管的螺旋走行有一定规律, 其管径、螺长、螺径、圈数、螺距均在一定范围内变动。其中, 螺旋的纵向总长度平均为613.50 μ m; 螺旋平均直径为61.65 μ m, 大多在51.15~71.45 μ m之间变动; 螺旋圈数多在7~9圈之间; 螺旋螺距的平均值为81.08 μ m, 大多在65.33~96.07 μ m之间变动; 汗腺导管的管径平均为16.20 μ m, 大多在12.21~20.25 μ m之间变动。汗腺导管的螺旋走形特征、相关特征的参数变化在一定程度上影响着汗孔的位置与大小, 继而影响着指纹三级特征的研究与鉴定的基础理论。

补充材料

本文补充材料文件详见：http://www.xsjs-cifs.com/CN/volumn/home.shtml。

参考文献
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