角质层的微观结构包括：细胞、蛋白质、脂质和角质桥粒。角质层细胞（即角质细胞），大多是相对扁平无核的结构（厚度小于1微米）。成分包括基础的角蛋白、酶和一些小分子物质，即天然保湿因子（natural moisturizing factor，NMF）。天然保湿因子结合水，从而促进皮肤内水分从里面（约70%）逐步转运到外层（约10%）。角质蛋白除了有结合水的活性，还提供角质层所需要的机械强度。
角质桥粒（corneodesmosome，CD）是连接相邻细胞的微小蛋白“铆钉”。角质桥粒的分解为皮肤外层脱落所需，在水和一些酶的完美协作调控下实现。这对细胞正常剥落或脱屑和维持皮肤健康的外观绝对必要：脱落要准时，不要太早（允许皮肤屏障渗透的增强）或是太晚（导致细胞积聚，产生干燥皮肤的鳞屑外观和粗糙纹理）。
角质桥粒跨越脂质层连接相邻细胞，高度组织化结构、紧密堆叠的脂质分子负责提供一个有效的皮肤屏障（Rawling et al.，1994）。脂质层由一些独特的脂质种类组成，其结构高度有序、各组分比例平衡：神经酰胺（50%）、胆固醇（30%）和游离脂肪酸（20%）。分析和测量脂质方法的进步，增加了我们对其复杂结构的理解，以及他们如何排列，堆叠成层状的结构，这种结构是保持皮肤水分的关键所在。
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