Волосяной фолликул что это
Строение волоса
Волосы — это просто или сложно? Просто только на первый взгляд. Строение волоса, его состав и фазы роста — это сложные, не до конца исследованные процессы.
Сегодня научные исследования достигли такой высоты, что стала возможной расшифровка генов, «ответственных» за облысение; есть разработки, касающиеся «перепрограммирования» генетической информации, ответственной за количество волос на голове, и так далее. Но для того, чтобы разобраться во всем этом, начать необходимо с минимальных знаний.
Как устроены наши волосы?
Волосяной фолликул — это корень волоса с окружающими его тканями, которые формируют наружное и внутреннее корневые влагалища и волосяно-железистый комплекс (сальная и потовая железы; мышца, поднимающая волос; кровеносные сосуды и нервные окончания).
Мы рождаемся на свет с определенным количеством таких фолликулов, величина эта генетически запрограммирована, и тут уже ничего изменить нельзя. Хотя, быть может, в недалеком будущем ученые смогут перепрограммировать эту наследственную информацию/ Cейчас для этого созданы все предпосылки.
В основании фолликула и дерме находится волосяной сосочек — соединительно-тканное образование, содержащее сосуды. Он обеспечивает питание и ростовую активность волосяного фолликула.
Каждый волосяной фолликул имеет собственную иннервацию и мускулатуру. Благодаря мышцам и нервным окончаниям волосяной фолликул обладает тактильной чувствительностью, позволяющей ему совершать едва заметные движения.
Каждый волос состоит из корня (это часть волоса, которая находится глубоко в коже) и стержня (его мы видим на поверхности и это именно то, что мы привыкли называть собственно волосами).
Строение волоса: корень
Каждый волосяной фолликул является независимым образованием со своим собственным ростовым циклом. В разных фолликулах циклы эти не синхронны, иначе у нас выпадали бы все волосы одновременно, тогда как этот процесс протекает постепенно и незаметно.
Волосы состоят в основном из кератина — белка, построенного из аминокислот. Некоторые из этих аминокислот (цистин, метионин) содержат атомы серы.
Примерный химический состав здорового волоса таков:
Если волосы подвергались химическим или физическим воздействиям или обнаруживаются те или иные заболевания, состав волос может изменяться. Например, при частом окрашивании и химической завивке, неграмотном подборе средств для ухода за волосами, злоупотреблении термическими методами укладки, волосы могут терять большой процент влаги. В этом случае необходимо подбирать качественные средства для ухода за волосами, которые восстанавливают нормальный уровень влажности.
Строение волоса: стержень
В стержне волоса различаются три концентрических слоя.
Структура и рост волос
Волосы вырастают примерно на 1-2 сантиметра за месяц. Рост нового волоса начинается от волосяного сосочка, который находится в основании волосяной луковицы.
Кожное сало, наряду с отшелушенными корнеоцитами эпидермиса и нормофлорой, является основной защитной мантией кожи. Кроме того, оно смазывает волосы, придавая им эластичность, гладкость и, в определенной степени, водоотталкивающую способность.
Жизненный цикл волоса
Срок жизни волоса колеблется от 2 до 5 лет, и этот жизненный цикл состоит из трех стадий. Каждый волосяной фолликул генетически запрограммирован на производство примерно 25-27 волос.
Каждый волос живет по своему «индивидуальному графику», а потому разные волосы в одно и то же время находятся на разных стадиях своего жизненного цикла:
Анаген — непрерывное деление клеток в матриксе волосяного фолликула, в результате которого новые клетки продвигаются к поверхности кожного покрова волосистой части головы. Это период активного роста продолжается в течение 2-5 лет.
Катаген — деление клеток матрицы замедляется и прекращается, волосяной фолликул «впадает в спячку». Волосяная луковица постепенно отсоединяется от волосяного сосочка. Эта фаза длится очень недолго — примерно 1-3 недели.
Телоген — обновление клеток прекращается приблизительно на 3 месяца (время, за которое восстанавливается связь между вновь синтезированной волосяной луковицей и волосяным сосочком, и новый волос входит в фазу анагена). Полностью отделившаяся от дермального сосочка телогеновая луковица приобретает вытянутую форму и начинает двигаться к поверхности кожного покрова волосистой части головы. В период телогена новый волос начинает расти, а старый выпадает.
Аминокислоты
Незаменимые аминокислоты и другие питательные вещества, необходимые для роста волос, поступают в наш организм с пищей. Они разносятся по всему телу кровотоком и по капиллярам достигают волосяного сосочка. Вот почему долгий путь к здоровым волосам и здоровой коже лежит через соблюдение правильного сбалансированного режима питания.
Поперечные связи между волокнами волоса
Дисульфидные связи (связи между двумя атомати серы) являются наиболее прочными, в основном и обуславливая природную прочность волос. На разрыве и последующем восстановлении определенного процента этих связей основан принцип химической завивки волос.
Водородные связи намного слабее дисульфидных, зато их гораздо больше по количеству. Они образуются благодаря взаимному притяжению атомов водорода, расположенных на соседних полипептидных цепях. Эти связи играют важную роль в обеспечении эластичности волос.
Мы рассмотрели только основную информацию о структуре, составе и фазах жизни волоса. Как видите, простым строение волоса не назовёшь.
Строение и рост волосяного фолликула
Если рассмотреть строение волоса и стадии его роста, то можно лучше понять, как воздействует на структуру волоса лазерный луч при процедуре эпиляции.
Волосяной фолликул и его строение
Волосяной мешочек
Слово «фолликул» в переводе с латинского означает «мешочек». Это особое углубление, в котором находится корень волоса. Его ещё называют корневым влагалищем. Волосяной мешочек книзу расширяется и образует волосяную луковицу.
Лазерный луч при эпиляции воздействует на стволовые клетки корня волоса в волосяной луковице, разрушая их и устраняя причину роста волос.
В самом низу фолликула имеется волосяной сосочек, состоящий из капилляров, соединительной ткани и нервных окончаний. Он выполняет питательную функцию, благодаря которой волосяные клетки получают все необходимые для роста волоса вещества.
Лазерная эпиляция и стадии активности фолликула
Волосяной фолликул с момента возникновения производит примерно 24-27 волос. Он проходит цикличные стадии активности и состояния покоя. От этих стадий зависят развитие и отмирание волоса.
Катаген – это стадия, во время которой жизнедеятельность фолликула постепенно замирает. Волосяная луковица в это время отторгается от волосяного сосочка.
Телоген – период, когда в волосяном корне прекращается деление клеток. Старый волос с отмершей волосяной луковицей выпадает.
Затем стадия телогена постепенно переходит к анагену, стадии активности.
Лазерная эпиляция воздействует на нежелательные волосы исключительно на стадии анагена, активного цикла развития волосяного корня, когда в фолликуле происходит деление и образование новых клеток. Поэтому для большей эффективности процедура по удалению волос лазером должна проводиться несколько раз, так как волосы растут неравномерно.
Зачастую количество волос на разных стадиях активности и покоя зависит от густоты и состояния волосяного покрова, а также возраста пациента. Для получения максимального эффекта лучше всего чётко придерживаться советов и графика повторных процедур, назначенных опытным специалистом.
Лазерная эпиляция даёт мгновенный и долговременный результат, проблема роста нежелательных волос устраняется, а кожа становится гладкой и бархатистой.
Новые подробности из жизни волосяного фолликула
Изучение механизмов роста волос — не только интересная биологическая проблема, но и актуальная задача для борьбы с облысением
Автор
Редакторы
Волосяной покров — отличительная черта млекопитающих, однако молекулярный механизм, лежащий в основе роста волос, остаётся мало изученным. Волосяной фолликул формируется эпителиальными стволовыми клетками под действием биохимических «стимулов» со стороны клеток волосяного сосочка (ВС-клеток), «населяющих» волосяную луковицу и управляющих процессами развития волоса. Недавнее исследование показало, что, будучи изъятыми из ткани и помещёнными на питательную 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 в клетках волосяного сосочка.
Клетки волосяного сосочка — пункт управления ростом волос
Практически все клетки в организме человека идентичны с генетической точки зрения, а характерные черты строения и функциональные особенности они приобретают за счет различной активности генов, которая и приводит к специализации клеток — «настройке» их на выполнение конкретной работы в составе определенной ткани и органа. Исключение — конечно, только подтверждающее правило, — составляют высокоспециализированные клетки, которые в процессе развития вообще утрачивают ядро со всем генетическим материалом, а заодно и некоторые другие органеллы. К ним относятся некоторые клетки крови (эритроциты, тромбоциты), а также ороговевшие клетки кожи — корнеоциты.
«Жизненный цикл» клетки, как правило, ограничен строго заданным числом клеточных делений, а способностью к неограниченному делению в здоровой ткани обладают лишь стволовые клетки, являющиеся неспециализированными предшественниками плеяды клеток-«специалистов». (Впрочем, стволовые клетки тоже обладают определенной специализацией — например, из стволовых гемопоэтических клеток могут получаться только различные клетки крови, а «последователи» эндотелиальных полипотентных клеток образуют ткани, выстилающие полости внутренних органов.) Дифференциация стволовых клеток, как и процесс эмбрионального развития, находится под сложнейшим контролем биохимического «фона» тех тканей, в которых эти клетки развиваются. Этот «фон» составляют многочисленные факторы роста и дифференцировки, имеющие, главным образом, белковую природу.
Рост волос, являющихся неотъемлемой частью покровов тела млекопитающих, во многом обязанных своим теплокровием именно строению кожи и ее способностью к оволосению, также является следствием дифференцировки стволовых клеток — полипотентных клеток кожи. Волосяной фолликул — «корень» волоса — образуется из эпителиальных стволовых клеток, дифференцировкой которых «руководят» клетки волосяного сосочка (ВС-клетки, Dermal papilla cells), выделяя в межклеточную среду определенные морфогенетические факторы. Считается, что ВС-клетки управляют стадиями развития фолликула и, следовательно, ростом и обновлением волос. Однако этот механизм весьма запутан, — ведь работа ВС-клеток тоже подчиняется управляющим воздействиям со стороны других клеток! Недавняя работа, выполненная в Лаборатории дифференцировки клеток млекопитающих Медицинского института имени Ховарда Хьюза в США, проливает немного света на этот сложный процесс [1].
Выделенные из ткани, клетки волосяного сосочка теряют уникальные качества
Клетки волосяного сосочка — это воистину сигнальный центр, координирующий работу эпителиальных и мезенхимальных клеток различных типов. Уникальные свойства ВС-клеток определяются активностью генов и биохимическими факторами, которые ВС-клетки выделяют в среду, «командуя парадом» роста волос и дифференцировки клеток кожи. В 2005 году та же группа ученых определила «профиль активности» генов в ВС-клетках и их биохимический «портрет», ориентируясь, главным образом, на синтезируемые ими факторы роста [2]. (Аналогичные «профили» были получены и для ряда других клеток волосяного фолликула.) Для такой высокоиндивидуальной характеристики исследователи использовали оригинальную методику, основанную на проточной цитометрии, позволяющую разделять различные типы клеток, «протекающие» в потоке жидкости через оптический детектор. Ведь быть уверенным, что тот или иной фактор роста выделяется определенным типом клеток, можно только в случае работы с однородным образцом!
Выяснилось, что среди 184 генов, составляющих «генетический профиль» ВС-клеток, восемь являются рецепторами и восемь — факторами роста, специфичными только для этого типа клеток, и еще примерно столько же оказались общими для ВС-клеток и некоторых других клеток волосяного фолликула. Однако если выделенные клетки волосяного сосочка перенести на питательную среду, чтобы они образовали культуру (рис. 1), через какое-то время они теряют свои уникальные качества: из среды исчезают выделяемые ими факторы роста и, будучи «пересаженными» обратно в кожу, эти клетки уже не могут запустить образование волосяного фолликула. Это означает, что активность «профильных» генов регулируется какими-то веществами, выделяемыми другими клетками, образующими волосяную луковицу.
Костный морфогенетический белок определяет «портрет» ВС-клеток
Рисунок 1. Клетки волосяного сосочка теряют уникальные свойства при переносе из своей «среды обитания» в культуру клеток. ВС-клетки выделяли из ткани с помощью методики, основанной на проточной цитометрии, и помещали на питательную среду, где они формировали культуру. Поочередно обрабатывая культуру факторами роста, характерными для тканевой «ниши» ВС-клеток, ученые выявили способность семейства костных морфогенетических белков (КМБ) поддерживать способность клеток волосяного сосочка индуцировать рост волос.
Источником ВС-клеток были волосяные луковицы трансгенной линии лабораторных мышей K14-H2B-GFP/Lef1-RFP, экспрессирующих зеленый и красный флуоресцентные белки (для определения активности клеток волосяного сосочка при индукции образования волосяного фолликула регистрировали флуоресценцию этих белков).
Обозначения: ДФ — дермальные фибробласты; Мц — меланоциты; ПМ — дифференцирующиеся клетки-предшественники тканевого матрикса; ВЭС — клетки внешнего эпителиального слоя волосяной луковицы; ВС — клетки волосяного сосочка.
Белком, во многом определяющим биохимический «портрет» клеток волосяного сосочка, оказался один из членов семейства костных морфогенетических белков (КМБ или BMP, “Bone morphogenic protein”) — цитокинов, главной функцией которых является регулировка развития костной и хрящевой ткани. Как выяснилось, кроме участия в формировании опорно-двигательной системы, эти белки играют роль в управлении дифференцировкой и пролиферацией эпителиальных стволовых клеток — как во взрослом организме, так и в эмбриогенезе.
Роль костного морфогенетического белка 6 (КМБ-6) была установлена в результате экспериментального сканирования активности 23 соединений, в норме присутствующих в тканевой «нише» волосяного фолликула (рис. 1). В качестве отличительной черты биохимического «портрета» ВС-клеток выбрали активность щелочной фосфатазы, которая сохранялась длительное время только под действием костных морфогенетических белков, но не любого другого из 23 протестированных. Аналогично КМБ-6 восстанавливает активность ряда других генов, также специфичных для ВС-клеток и прекращающих работать при переносе в культуру, в которой отсутствует направляющее воздействие, имеющееся в ткани.
Тонкость регуляции активности генов заставляет удивляться: при обработке костным морфогенетическим белком других клеток (например, дермальных фибробластов или остеобластов), также содержащих активную щелочную фосфатазу и другие «характерные» для ВС-клеток белки, активность этих генов практически не изменяется! Зато КМБ-6 в этих клетках «чувствуют» другие гены, не меняющие активности в ВС-клетках под действием этого фактора роста.
КМБ возвращает ВС-клеткам способность управлять ростом волос
Поддержание активности «профильных» генов в культуре — это, конечно, очень интересный результат. Однако насколько интереснее было бы проверить, действительно ли ВС-клетки, обработанные фактором дифференцировки КМБ-6, могут индуцировать образование волосяного фолликула — и, в конечном счете, запустить рост волос!
Проверку этого предположения проводили способом, от которого у защитников прав животных, наверное, зашевелились бы волосы. Суспензию, приготовленную из фрагмента кожи трансгенной мыши, кератиноциты которой производили зеленый флуоресцентный белок, «сдобренный» ВС-клетками другой мыши, переносили в вырезанные углубления на спине третьей мыши — абсолютно «голой» (безволосой) по причине генетической мутации. «Голая» мышь была выбрана по нескольким причинам. Во-первых, у нее нет волосяного покрова. А во-вторых, её отличает слабый иммунитет, из-за чего она практически не отторгает пересаженные ей органы и ткани. («Голая» мышь — распространенная лабораторная линия (nude), на которой исследуют рак, заболевания иммунитета и др.) Флуоресцентный белок в кератиноцитах, окрашивающий их изумрудным цветом под объективом флуоресцентного микроскопа, понадобился в данном случае, чтобы наблюдать за эффективностью «трансплантации» и за процессами, связанными с образованием волосяных фолликулов.
В случае если рану на спине «голой» мыши заполняли одними только кератиноцитами, она затягивалась, но роста волос не наблюдалось. Если к кератиноцитам добавляли клетки волосяного сосочка из культуры, на заросшей ранке начинали расти редкие волосы. Наконец, максимальный эффект с ростом густых волос достигался, если культуру ВС-клеток обрабатывали фактором роста КМБ-6, в полной мере сохранявшим способность клеток к индукции образования волосяного фолликула (рис. 2).
Рисунок 2. Обработка культуры клеток волосяного сосочка костным морфогенетическим белком усиливает их способность индуцировать рост волос. Кератиноциты (Кц), полученные из кожи трансгенных мышей и синтезирующие зеленый флуоресцентный белок (GFP), «пересаживали» на спину «голым» мышам. Кератиноциты сами по себе приводили только к заживлению ранки (слева), а при добавлении к ним клеток волосяного сосочка наблюдался рост волос. ВС-клетки, взятые из культуры, постепенно теряют способность индуцировать образование волосяных фолликулов (в центре), однако при обработке культуры морфогеном КМБ-6 это свойство не только сохраняется, но и заметно усиливается (справа).
Две верхние строчки — обычная фотография; 3 строка — фото флуоресцентного свечения, вызванного белком GFP, содержащемся в пересаженных кератиноцитах.
Но и на этом фантазия ученых не исчерпалась. Чтобы установить роль костного морфогенетического белка в росте волос еще более надежно, они получили мутантную линию мышей, в которых был удален ген рецептора Bmpr1, отвечающего за способность реагировать на КМБ-6. Вследствие потери рецептора ВС-клетки переставали «чувствовать» КМБ-6 и теряли способность индуцировать рост волос — что также было подтверждено в хитроумном трансплантационном эксперименте (рис. 3). Утрата рецептора, конечно, изменяла биохимический «портрет» клеток — синтез практически всех характерных белков останавливался — за исключением. самого КМБ-6, ген которого начинал экспрессироваться намного сильнее. Этот факт, скорее всего, свидетельствует о наличии отрицательной обратной связи в биохимии этого цитокина. А кроме того, это подтверждает, что роль КМБ-6 заключается не в прямой инициации роста волос, а в том, чтобы «подтолкнуть» ВС-клетки к запуску «строительства» — дифференцировке эпителиальных стволовых клеток с целью образования нового волосяного фолликула.
Рисунок 3. Направленная дезактивация рецепторов костного морфогенетического белка в клетках волосяного сосочка нарушает их способность индуцировать рост волос. Тонкие поперечные срезы кожи мышей в области, где была произведена «пересадка» кератиноцитов с ВС-клетками, иллюстрируют гистологические подробности роста волос. На «контрольных» срезах (слева) отчетливо видны волосяные фолликулы, характерные для кожи с нормальным оволосением. Для случая с «выключенными» рецепторами Bmpr1 в ВС-клетках (справа) видно, что образования фолликулов либо вообще не происходит, либо они развиваются очень слабо (отмечено стрелками).
«Нокаутные» ВС-клетки получали из специальной трансгенной линии мышей, ген Bmpr1 в которых «выключался» под действием гидрокситамоксифена, и уже через несколько дней после обработки культуры этим веществом рецептор полностью исчезал из ВС-клеток (а, следовательно, пропадала и чувствительность к КМБ-6). А — окраска гематоксилином/эозином. Б — фотографии под флуоресцентным микроскопом.
Объединив выводы, полученные в различных экспериментах, ученые смогли точно установить, что «чувствительность» ВС-клеток к морфогену КМБ-6 является необходимой для способности «дирижировать» процессом формирования волосяного фолликула и, значит, определять рост волос.
«То, что мы открыли, по-настоящему интересно, — говорит Майкл Рендл (Michael Rendl), первый автор публикации в Genes & Development [1], ученый из лаборатории Элейн Фукс (Elaine Fuchs), где проводилась работа. — Такое ощущение, что разные метаболические пути, комбинируясь между собой, регулируют работу разных наборов генов, придавая каждой клетке в составе волосяного фолликула неповторимые, свойственные только ей качества!»
Фукс добавляет к словам своего сотрудника: «Сложная схема с использованием КМБ-6, используемая клетками для обмена информацией и командами друг с другом, может оказаться частью молекулярного механизма, управляющего циклом развития волосяного фолликула. Если это и правда так, то мы оказались на один шаг ближе к пониманию секрета роста волос» [3].
Радикальный лосьон для роста волос?
Конечно, сейчас еще очень рано говорить о новом средстве против облысения — ведь пока результаты, полученные в исследовательских лабораториях, дойдут до стадии воплощения в медицинских препаратах, и пока эти препараты доберутся до рынка, пройдет не один год. Однако, скорее всего, настанет такой момент, когда с облысением будут бороться не с помощью пересадки собственных волосяных фолликулов с мест, где они содержатся в избытке, на облысевший участок головы, а с помощью какого-нибудь искусственно созданного фактора роста. Главное, чтобы после этого вместе с волосами не выросли и роговые пластины — так что лучше пока не торопиться!
Первоначально статья опубликована в журнале «Косметика и медицина» № 2 за 2008 г. [4].
Статьи
Фолликул представляет собой углубление кожи во внутрь. В нем как в мешочке находится волос. Фабрика «вмонтируется» в кожу еще за 5-6 месяцев до нашего рождения. Часть волоса, находящаяся внутри кожи называется-корень,а видимый участок-стержень. На теле человека насчитывается до 5 миллионов фолликулов, способных производить разные волосы.
Различают основные три вида:
На голове насчитывается от 80 до 120 тысяч терминальных волос, создающих нам прическу.
Итак, слаженная работа фолликула приводит к появлению над поверхностью кожи стержня- видимого участка волоса.
В стержне волоса не идет никаких жизненных процессов, это «мертвый» участок уже не имеет связи с организмом и все манипуляции с видимой его частью проходят абсолютно безболезненно для волосяного фолликула. Вопреки распространенному мнению, шампуни, средства укладки, фен, окрашивание и химическая завивка никогда не приводят к выпадению волос, а уж тем более к видимому облысению. Однако они могут нанести вред самому стержню, ухудшить его внешний вид и в серьезных случаях привести к обламыванию волос, что зачастую принимается за выпадение. Соответственно, любой видимый участок волоса когда-то находился внутри фолликула и являлся клетками корня. Условия, в которых происходило деление этих клеток, в дальнейшем находит отражение на структуре стержня. Существуют методы диагностики волос, позволяющие считывать эту информацию и определить «все ли в порядке на волосяном производстве».
Почему же человек ежедневно теряет волосы?
