Строение волос

Волос делится на ствол (стержень) и корень. Стержень волоса— это видимая часть, расположенная над поверхностью кожи. Корень волоса находится в толще кожи (дерме) и залегает в ней на различной глубине (примерно 2-2,5мм).

Волосяной фолликул (лат.folliculus pili, также волосяная луковица) — корень волоса вместе с окружающим его корневым влагалищем (корневой сумкой). К фолликулу прикреплены сальные железы, а также иногда потовая железа. Мы рождаемся на свет с определенным количеством таких фолликулов, величина которых генетически запрограммирована.

В нижней части фолликула находится волосяной сосочек, который связывает корень волоса с соединительной тканью (дермой). К волосяному сосочку подходят кровеносные сосуды, обеспечивающие снабжение клеток питательными веществами и кислородом. Сосочек контролирует и обеспечивает питание и ростовую активность волосяного фолликула. Если гибнет сосочек, то погибает и волос. Но если погибает волос (например, вырывается с корнем), а сосочек сохраняется, то на этом месте вырастает новый волос. Клетки волосяного сосочка, воспринимая влияние различных биохимических факторов, выделяемых тканевой «нишей» фолликула, приобретают способность индуцировать образование нового фолликула, запуская дифференцировку эпидермальных стволовых клеток, расположенных в зоне Bulge.

Матрикс

Сосочек волоса окружает зона роста (матрикс). Это область активно растущих клеток (кератиноциты, меланоциты). Отличительная черта волос состоит в том, что скорость деления их клеток занимает в организме человека второе место после скорости пролиферации клеток в костном мозге.

Зона Bulge

Молекулярный механизм, лежащий воснове роста волос, остаётся мало изученным. Волосяной фолликул формируется эпителиальными стволовыми клетками, расположенными в зоне bulge под действием биохимических «стимулов» состороны клеток волосяного сосочка (ВС-клеток), «населяющих» волосяную луковицу иуправляющих процессами развития волоса. Недавнее исследование показало, что, будучи изъятыми изткани ипомещёнными напитательную среду, ВС-клетки теряют способность индуцировать образование фолликула. Оказалось, эту способность ВС-клеткам придают костные морфогенетические белки (в частности, КМБ-6), управляя экспрессией «профильных» генов вклетках волосяного сосочка.

Воронкообразное углубление кожи в месте, где корень волоса переходит в стержень. В волосяную воронку открываются протоки сальных желез.

Мышца, поднимающая волос

Чуть ниже сальной железы к фолликулу прикреплена мышца, поднимающая волос, состоящая из гладкой мускулатуры. Под влиянием некоторых психологических факторов, таких как ярость или возбуждение, а также на холоде, эта мышца поднимает волосы, отчего и пошло выражение «волосы дыбом встали».

Корневое влагалище состоит из трёх слоев: внешнего, среднего и кутикулы. Клетки внутреннего корневого влагалища участвуют в образовании и росте волоса.

Другими компонентами волосяного фолликула являются сальные (их обычно 2-3) и потовые железы, которые образуют на поверхности кожи защитную плёнку.

По мере размножения и роста кератиноцитов, они выталкивают ранее сформированные клетки вверх. Продвигаясь к поверхности кожи головы фолликулярные кератиноциты постепенно умирают и ороговевают, заполняясь твердым кератином (кератинизируются). В более удаленных от волосяной луковицы участках клетки погибают и превращаются в роговые чешуйки.

Продвигаясь по направлению к коже они начинают изменяться, и выстраиваются в шесть цилиндрических слоев, один внутри другого. Внутренние три слоя клеток формируют стержень волоса. Внешние три слоя образуют внутреннюю оболочку корня.

Видимая глазу часть волоса, расположенная над кожей, – это стержень, трехслойная конструкция. В центре его – мозговое вещество, или медуллярный слой. Основной объем волоса – кортекс состоит из коркового вещества (плотно спрессованных вытянутых клеток. Снаружи волос покрыт кутикулой – плоскими ороговевшими клетками. Они уложены как черепица, то есть каждая покрывает часть площади соседней.
Таким образом, волосяной стержень — это кератиновые мультифибриллы (кортекс), завернутые в несколько слоев прозрачных кератиновых чешуек (кутикула).

Кутикулаявляется той частью волоса, которая вызывает у нас наибольший интерес и беспокойство. Кутикула непосредственно прилежит к корковому веществу и образует вокруг него плотную оболочку. Когда волос только появляется на поверхности кожи головы, его кутикула имеет от 6 до 10 слоев. Кутикула образована ороговевшими клетками (чешуйками). Эти чешуйки содержат твердый кератин, но прозрачные, т.к. полностью лишены пигмента. Каждая чешуйка имеет толщину 0,3мкм и длину до 100мкм. Свободные концы клеток накладываются друг на друга по типу черепицы и направлены к кончику волоса по всей его длине. Роговые чешуйки связаны между собой как многочисленными поперечными связями, так и липидными прослойками (кожным салом).

На поперечном разрезе волоса можно увидеть несколько разных слоев кутикулы: эпикутикула, А-слой, экзокутикула и эндокутикула.

Эпикутикула состоит из белкового слоя, покрытого ковалентно связанными липидами. Липиды имеют в своем составе жирные кислоты (пальмитиновую, стеариновую и олеиновую) и восковые эфиры, которые могут разрушаться под воздействием различных физико-химических факторов (ультрафиолетовые лучи, кислородные радикалы, нагревание и др).

Эпикутикула играет важнейшую роль в определении поверхностных свойств волос, как физических, так и химических. Она не только помогает уменьшить трение между волосами, но и выступает в качестве полупроницаемой мембраны, которая служит неким фильтром для того, что может проникнуть в кортекс, а что нет.

А-слой состоит из протеинов, богатых серой (например, цистина, который составляет около 30% этого слоя) и считается очень прочным и устойчивым к воздействию. Он защищает клетки кутикулы от механического и химического повреждения. В экзокутикуле находится около 15% богатых серой белков. Эти слои – стабильная основа для чешуек кутикулы.

Эндокутикула впитывает воду и выступает в роли амортизатора, защищающего волосы от механического повреждения. Считается, что именно эндокутикула является причиной того, что чешуйки приподнимаются под воздействием воды – она разбухает и выталкивает чешуйки, отчего они на некоторое время взъерошиваются. (И именно по этой причине не рекомендуется расчесывать мокрые волосы и подвергать их прочим видам механического воздействия – вы же не хотите, чтобы эти маленькие чешуйки оторвались!)

Пространство между чешуйками кутикулы и между кутикулой и кортексом заполнено липидными пластами. Благодаря липидной прослойке и наличию дисульфидных связей чешуйки кутикулы волоса плотно прилегают друг к другу и к поверхности волоса. Так как все они располагаются в одной плоскости, луч света, падающий на волос, равномерно отражается от его поверхности — волос блестит. Поэтому блеск — обязательный признак здоровых волос. Если физические свойства волоса зависят от коркового вещества, то оптические – от кутикулы. Сияние волос определяется тем, как отражается свет от их поверхности – волнистые и кудрявые волосы не будут блестеть так же сильно, как прямые – и присутствием 18-метилэйкозеновой кислоты (18-МЭК находится в секрете сальной железы). Блеск или его отсутствие могут рассказать о состоянии волос: если они тусклые, то возможно на них накопились соли или другие активы, а может быть вам не подходит ваш шампунь или кондиционер. С другой стороны, очень пушистые и кудрявые волосы могут быть здоровыми, но не иметь блеска ввиду своей структуры.

Функции кутикулы:

Защита внутреннего более мягкого коркового слоя, поддержание водного баланса в волосяном стержне, придание блеска волосам.

Специфическая форма кутикулы (в виде черепицы) имеет определенную дополнительную функцию — возможно, самую важную, — это удержание волоса в фолликуле. Волосы должны быть заперты в волосяном фолликуле, чтобы препятствовать их удалению. Без “замка” потеря волос, вероятно, оказалась бы фатальной для большинства млекопитающих.

Волосяной фолликул выстлан кутикулой, направление клеток которой, противоположно направлению клеток кутикулы стержня волоса. Точные сцепления этих двух кутикул, препятствуют возможности вытащить волосок, не отрывая при этом внутренние оболочки фолликула. Но не волнуйтесь, если это произойдет, немедленно начинается восстановление поврежденного фолликула и запускается новый цикл роста волос. Пока волос растет внутри фолликула, параллельно со стержнем растут и продвигаются вверх клетки волосяной сумки. Прежде, чем волос должен появиться на поверхности кожи, кутикула волосяного фолликула переваривается специальными ферментами и волос легко выскальзывает на поверхность.

Слева: клетки кутикулы, которые выстилают внутренний слой волосяного фолликула, сцепляются с кутикулой на волосяном стержне. Справа: если отделить (развернуть) оболочку от стержня, то видно, как идеально кутикула, выстилающая волосяную сумку, совпадает с кутикулой стержня волоса.

Кортекс (волокнистый слой)

Кортекс — основное вещество волоса (составляет от 80 до 85 процентов его объема). Состоит из миллионов ороговевших веретенообразных клеток, заполненных кератиновыми волокнами, пигментированных и скрепленных между собой межклеточным веществом. Кератиновые волокна образуются из аминокислот и других питательных веществ, которые поступают в наш организм с пищей. Они разносятся по всему телу кровотоком и по капиллярам достигают волосяного сосочка. Большое количество аминокислот, соединяясь между собой, образуют длинную полипептидную (белковую) цепь. По некоторым данным, волос состоит из 40 миллионов таких элементарных волокон. Одна цепочка аминокислот является элементарным (простейшим) волокном, которое постепенно формируется внутри клеток, исходящих из зародышевого слоя.
Цепочка аминокислот не прямолинейна, она закручивается по спирали.

Спиралевидная структура (так называемая альфа-структура) цепочки уравновешивается многочисленными водородными связями, которые образуются благодаря взаимному притяжению атомов водорода, расположенных на соседних полипептидных цепях. Это относительно слабые связи, которые легко разрываются в присутствии воды. Так, увлажнение волос приводит к разрыву водородных мостиков и «вытягиванию» альфа-структуры (бета-структура), что в свою очередь ведет к удлинению волоса. Во время сушки волос водородные связи формируются заново, и кератин вновь принимает свою структуру спирали.

Например, если волос намочить и накрутить на бигуди, то перегруппировка водородных связей приведет к тому, что высохший волос на какое-то время будет сохранять форму бигуди, образуется завиток.

Три аминокислотные спирали переплетаясь между собой и навиваясь друг на друга формируют суперспирализованную протофибриллу волоса, которая, таким образом, представляет собой трехжильный витой «шнур». По некоторым данным, волос состоит из 40 миллионов таких элементарных волокон.

Сцепление трех соседних элементарных волокон (альфа-спиралей) обеспечивается поперечными, а именно, дисульфидными связями (или дисульфидными мостами), которые являются отличительной чертой роговидных структур. Это ковалентные связи через атом серы (– S – S -). Это самые прочные связи, которые могут устанавливаться между полипептидными цепочками.

Дисульфидные мостики в волосе образует серосодержащая аминокислота цистеин. Чем больше цистеина в белке, тем более прочные конструкции получаются из белковых молекул (восстановленные S-S связи (дисульфидные мостики)). На разрыве и последующем восстановлении определенного процента этих связей основан принцип химической завивки волос.

11 протофибрилл свиваясь образуют микрофибриллы, которые сплетаются во все более и более толстые шнуры, называемые макрофибриллами. Каждая макрофибрилла состоит из тысяч микрофибрилл (до 1 миллиона в одном волосе!), скрепленных межфибриллярным веществом (матриксом). Обвиваясь друг вокруг друга, макрофибриллы формируют основные волокна коркового слоя. Кортекс не разваливается на отдельные фибриллы благодаря тому, что среди аминокислот, входящих в состав кератина, содержится цистеин.

Кератиновые микро- и макрофибриллы кортекса состоят из малосернистых кератинов (мягкий кератин). Они скрепляются массой богатых серой белков матрицы. Матрично- волоконная конструкция состоит на 40% из матричного белка и на 60% из спирального (фибриллярного) белка. Такое строение обеспечивает сопротивление волоса растяжению, скручивающим и поперечным напряжениям, подобно железобетонным элементам, применяющимся в строительстве. Между волокнами кератина просачивается протеиновое «цементирующее» вещество, которое придает монолитность всей структуре (выход белка из стержня волоса).

Внутри данной конструкции существует много поперечных связей.

Длинные полипептидные цепи, расположенные в волокнах коркового слоя волоса параллельно друг другу, связываются между собой, образуя поперечные мостики. Если бы не эти связи, то цепи разошлись бы, и волокно распалось. Именно эти поперечные связи придают кератину его уникальные качества: прочность и эластичность.

Кортекс также содержит гранулы пигмента меланина. Гранулы имеют два типа: гладкие, темные гранулы, которые имеют тенденцию регулярно помещаться в пределах коры, и более легкие гранулы, которые беспорядочно рассеяны по всей коре (цвет волос).

Медулла (мозговой или воздушный канал)

Этот слой влияет на оттенок и блеск светлых волос посредством больших межклеточных и внутриклеточных пространств. Мозговой слой отсутствует в пушковых волосах и на концах длинных волос головы. Медулла как правило присутствует только в волосах с диаметром не менее 60 микрон.

Мозговое вещество заполняют пузырьки воздуха — благодаря этому волос обладает определенной теплопроводностью. У животных мозговой слой служит для регуляции температуры. Предполагается, что наличие таких пустот в волосе у человека является эволюционным “пережитком” с тех времен, когда требовалась большая теплозащита.

Большие внутри- и межклеточные воздушные пространства в сердцевине до некоторой степени определяют блеск и оттенок волос. Именно поэтому мы видим различия в цвете волос, когда на них падают лучи солнца.

Химический состав стержня волоса

Здоровый волос на 80-90% состоит из кератиновой массы, произведенной фолликулом волоса за несколько лет. 8-14% — это естественная влага, которая позволяет волосам выглядеть живыми и блестящими. 5% достаются липидам, закрепляющим чешуйки верхнего слоя волоса между собой. 2% отвечают за пигментацию волос. Также обнаруживаются редкие (следовые) элементы (минералы).

Кератин

Кератин — прочный эластичный белок состоит из молекул, представляющих собой сцепление очень большого количества аминокислот посредством прочных ковалентных пептидных связей. Из 20 аминокислот, существующих в природе, в кератине представлены 18, значительную часть которых составляют серосодержащие аминокислоты (цистин и метионин). Кератин составляет основу рогового слоя кожи, волос, ногтей и способствующий ороговению клеток. Кератин — отвечает за основные физические и химические свойства волоса (эластичность, прочность, электростатичность, способность впитывать влагу, кислотно-щелочной баланс) (выход белка из стержня волоса).

Что касается минералов (цинк, медь и др.), то они лишь незначительно представлены в структуре волоса.
Различают мягкий и твердый кератин. Волос относится к структурам, содержащим твердый кератин, но некоторые компоненты волоса продуцируют мягкий кератин.
Существуют различные виды кератина:

• кератин, из которого состоят роговые клетки эпидермиса, является «мягким» кератином, он отслаивается в виде чешуек и легко увлажняется;
• кератин ногтей и волос является «твердым» кератином, это плотный, прочный кератин, не имеющий тенденции к отслоению.

Все виды кератина имеют общие свойства:

• это волокнистые протеины, располагающиеся исключительно внутри клеток, в отличие от эластина и коллагена, которые располагаются вне клеток, в межклеточном веществе;
• они невероятно устойчивы к воздействию различных активных физических и химических веществ;
• они не растворяются в воде.

Чем больше цистеина в белке, тем более прочные конструкции получаются из белковых молекул. От воды и механических повреждений кортекс защищен кутикулой, которая также состоит из кератина, только гораздо более прочного.

В кератине кутикулы очень много цистеина. Так же, как и в кортексе, он формирует дисульфидные мостики между отдельными молекулами кератина, которые здесь образуют плоские чешуйки. Но помимо этого, цистеин кутикулы играет и другую роль. Дело в том, что между кератиновыми чешуйками кутикулы волоса расположена липидная прослойка, аналогичной той, которая имеется между чешуйками корнеоцитов рогового слоя кожи. Однако в волосе эта прослойка организована несколько иначе. Если в роговом слое главную роль играют церамиды, то в волосах на первый план выступают жирные кислоты. В основном эта разветвленная 18-углеродная метилэйкозаноевая кислота (18 МЭК), которая связывается с цистеином через атом серы. Так как цистеина в кутикуле много, метилэйкозаноевая и другие жирные кислоты покрывают чешуйки кутикулы сплошным слоем. Пространство между чешуйками кутикулы и между кутикулой и кортексом заполнено липидными пластами, напоминающими липидные пласты рогового слоя.

Анализ липидного состава волос показал, что в состав интегральных (ковалентно связанных с цистеином) липидов входит примерно 50% жирных кислот (из них
40% метилэйкозаноевой кислоты), 40% сульфата холестерина, 7% холестерина и 3% жирных спиртов. В составе полярных липидов (формирующих межклеточные липидные пласты) обнаружено около 60% церамидов, 7-10% гликосфинголипидов, 30% сульфата холестерина.

Благодаря липидной прослойке и наличию дисульфидных связей чешуйки кутикулы волоса плотно прилегают друг к другу.

Сальные железы секретируют жировой секрет — кожное сало для смазки волос и кожи. Общее количество сальных желез у человека достигает 200 000, а за сутки суммарное количество вырабатываемого кожного сала достигает 50 гр. Активность сальных желез зависит от пола, возраста, от состояния нервной и эндокринных систем, а также от структуры питания.

Cтроение

Сальная железа состоит из клеток – адипоцитов. Стволовые клетки из зоны BULGE поступают в сальную железу и под действием определенных сигналов начинают дифференцироваться в адипоциты.

Основной функцией сальной железы является смазка волоса кожным салом и образование на поверхности кожи эмульсионном пленки (водно-липидная пленка, водно-липидная мантия), выполняющей защитную функцию.

Эмульсионная пленка имеет слабокислую среду (в пределах рН 4,5-6,5), препятствуют размножению микроорганизмов на поверхности кожи, «размоканию» кожи, предотвращает ее чрезмерное высыхание. Еще одной важной функцией эмульсионной пленки является защита кожи и волос от ультрафиолетовых лучей. Секрет, выделяемый сальными железами, смазывает волос и придает эластичность поверхности кожи. Он может также способствовать удалению с волос отмирающих клеток волосяного корня. В целом, кожное сало придает волосам блеск и красоту, смягчает волосы, предохраняя от высыхания.

Проток сальной железы открывается в устье волосяного фолликула. Себум (жир, секрет сальной железы) выделяется через клетки жировой железы и затем через волосяной мешочек и его устье выходит на поверхность кожи. Он равномерно смазывает кожу и волосы по всей длине.
Себум состоит из маслянистой субстанции (около 60—65%), воды (30%) и некоторых других компонентов. В состав маслянистой субстанции входят: связанные и свободные кислотные жиры, холестерин, воск, жирорастворимые витамины и пр. Состав жира изменяется в зависимости от различных физиологических факторов и болезней человека.

Сальные железы производят одинаковое количество жира, не зависимо от длины волос. Так как очень короткие волосы имеют меньшую область, по которой может распространиться жир, сальность становится особенно неприятной на коротких волосах.

В зависимости от активности сальной железы фолликула, волосы условно можно разделить на 4 типа:

Жирные волосы

Волосы бывают жирными из-за слишком активной деятельности сальных желез. Жирные волосы отличаются повышенным блеском, слипаются в отдельные пряди, уже через несколько часов после мытья могут выглядеть неопрятно, часто сопутствующей проблемой бывает жирная перхоть.

При уходе за жирными волосами необходимо:

• пользоваться специальными средствами, нормализующими деятельность сальных желез (Ривиджен шампунь антисебо, шампунь ирисовый, хинная вода)
• в случае, если нарушение сальной железы имеет андрогенный характер, необходимо принимать растительные антиандрогены (трикоксен капсулы муж/жен, Триковэл мусс-наружно)
• следует тщательно следить за питанием, сократить употребление сладкого, кофе, алкоголя, жирных продуктов, копченостей.

Так как при нарушении работы сальной железы может меняться состав продуцируемого ими кожного сала, оно может стать менее текучим и не смазывать эффективно волос по всей длине. В этом случае, особенно если волосы длинные, они могут быть жирными у поверхности кожи головы и сухими на кончиках. В этом случае на кончики волос необходимо наносить специальные средства (Масло жожоба, медовая маска).

Нормальные волосы.

В волосах нормального типа хорошо поддерживается водно-жировой баланс. Они имеют хороший здоровый блеск. Кончики могут быть несколько повреждены, пересушены, но обычно с такими волосами не возникает особых проблем. Если вы правильно подберете средства по уходу за волосами (Как сохранить здоровье волос и предотвратить их повреждение, Определение выхода белка из стержня волоса), то они с легкостью отрастут до большой длины и сохранят при этом все параметры, характерные для здоровых волос.

Сухие волосы

Волосы сухого типа ломкие, тусклые, постепенно теряют свой цвет и упругость. Часто при сухих волосах появляется перхоть. Сухие волосы необходимо систематически подравнивать, чтобы удалить секущиеся концы, в противном случае, они рассекаются дальше, приобретая нездоровый вид. Растут медленно, а при большой длине становятся непривлекательными. Именно про них говорят, что они растут до определенной длины. Даже нормальные волосы могут стать сухими после легкой окраски, если вы неправильно подобрали средства для ухода за волосами. Для этого типа волос обязательно нужно провести анализ поопределению выхода белки из стержня волоса и подбирать средства по уходу исходя из полученных результатов.

Когда кожа и волосы сухие, рекомендуется использовать масло жожоба и медовую маску. Масло покрывает всю поверхность кожи и волос, не допуская испарения воды, и тем самым восстанавливает естественную влажность. Сухие волосы необходимо защищать от солнца головным убором, так как от ультрафиолетовых лучей они становятся ломкими и теряют свой цвет (шампуни обязятельно должны включать в состав УФ фильтры). Необходимо использовать специальные шампуни и бальзамы для ослабленных волос (ривиджен шампунь, гранатовый шампунь, ривиджен бальзам, содержащий масло жожоба, гранатовый бальзам, триковэл бальзам).

Смешанный тип волос

Это не отдельный тип волос, а скорее характерное свойство любых волос средней и большой длины, проявляющееся при их загрязнении.

Волосы смешанного типа – это, как правило, длинные волосы, имеющие жирные корни и сухие кончики, вследствие того, что они недостаточно смазываются жиром по всей длине. После мытья они держатся 2-3 дня, затем, ближе к коже салятся и загрязняются, в то время как кончики еще выглядят чистыми. При неправильном уходе, неправильном подборе средств, которые могут приводить к вымыванию белка из стержня волоса (выход белка из стержня волоса) кончики, не защищенные липидной мантией, сильно секутся и разрушаются. Это, пожалуй, самый распространенный тип волос.