Структура волосся – частина 1: Кутикула

Рисунок №1: Структура волосся з кутикулою, кортикальними клітинами, макрофібрилами, проміжними філаментами, протофібрилами, протофіламентами та димерами.

У наш час щоденний догляд за волоссям – потреба. Щоб зберегти та покращити стан волосся, потрібно використовувати засоби для догляду за ними – кондиціонери для волосся, шампуні, засоби для укладання волосся, продукти для підтримки форми волосся тощо. При виборі треба враховувати два фактори.

Перше - для правильного вибору засобу для догляду за волоссям усім людям, починаючи від звичайних споживачів, закінчуючи перукарями та стилістами, що працюють у салонах краси, необхідно знати як влаштоване волосся. Друге – практично всі засоби викликають зміни у структурі волосся.

Почнемо з того, що волосся дуже складна структура, але якщо ґрунтуватися на базових поняттях, які були зібрані простим методом дослідження волосся, то його структура стає зрозумілою всім людям. Загалом предмет вивчення структури волосся дуже цікавий для вчених, і саме через це останніми роками було зроблено так багато відкриттів у цьому напрямі. Завдяки цим дослідженням можна зрозуміти, що жартувати зі здоров'ям волосся не можна, і потрібно відповідально підходити до догляду за ним, а також до його лікування (якщо воно потрібне), щоб уникнути пошкоджень у майбутньому. Одним із головних фактів, отриманих у результаті досліджень, який варто запам'ятати, це те, що у людей різних національностей структура волосся може кардинально відрізнятися. Наприклад, як у людей з Африканського континенту та з Азії.

Починаючи описувати структуру волосся, важливо сказати, що воно складається з водонерозчинного білка, відомого як кератин, який у свою чергу складається з безлічі амінокислот. По суті волосся має у своєму складі три частини: перша – кутикула, друга – кора, а третя – медулла. Всі ці три частини можна було б описати в одному блозі, але тоді він би вийшов нудним і дуже довгим, тому я розіб'ю їх опис на три частини. Отже, перший блог буде присвячений кутикулі.

Кутикула

Кутикула —  це захисний шар, що утворює зовнішню поверхню волосся. Вона складається з декількох шарів, переважно від 6 до 10, склеєних разом із клітинним мембранним комплексом (CMC). Однак на завитій частині волосся кутикула має лише два шари.

 Рисунок №2: Шари кутикулы

Діаметр волосяного волокна становить близько 80 мікронів (мкм). Щоб зрозуміти наскільки це мала одиниця виміру, достатньо дізнатися, що мікрон становить одну мільйонну частину метра в довжину. У всіх типів волосся буде власний діаметр. Так, наприклад, у дрібного волосся буде діаметр від 50 до 60 мікрон, середнє волосся має діаметр від 61 до 80 мкм, а грубе товсте волосся - діаметр від 81 до 100 мкм. На даний факт варто звернути особливу увагу, для кожного типу волосся підходять свої засоби для догляду за ними.

Кожен шар кутикули має довжину близько 60 мікрон (мкм) та товщину 0,5 мкм. Довжина області перекриття одного шару кутикули над іншим шаром кутикули становить близько 5 мкм. Занадто кучеряве волосся має різну кількість шарів кутикули вздовж протяжності волосся. На частинах, де волосся тонке або плоске, вздовж малої осі волосся знаходяться лише один або два шари, а вздовж великої осі, де товсте волосся, є від 6 до 10 шарів. Основна та мала вісь поперечного перерізу волосся узагальнюються підзаголовком «Еліптичність волокна». Кутикули також багаті амінокислотою, відомою як цистеїн та деякими жирними кислотами. Зовнішня частина кутикули волосся складається з жирної кислоти, званої 18-МЕА (18-метиликоносана кислота), також відомої як F-шар. Всі 18-МЕА знаходяться на верхній поверхні кутикули. Структуру F-шару представлено ​​на малюнку нижче.

Рисунок №3: Структура F — слоя

Мембранний комплекс клітин (CMC) кутикул: кожен шар кутикули приклеюється до наступного шару кутикули за допомогою матеріалу, званого міжклітинним цементом або клітинним мембранним комплексом (CMC) та його міжклітинними просторами.

Типи CMC: Існує три типи клітинних мембранних комплексів.

Перший тип CMC – знаходиться лише між кутикулами. Другий тип CMC знаходиться між внутрішнім шаром кутикули та кортикальними клітинами. Третій CMC знаходиться між кортикальними клітинами. Всі ці три СМС дещо відрізняються за своїми композиціями і пояснюються далі.

Істотна роль CMC між кутикулами - це зчеплення одного шару кутикули з іншим. Схематичне зображення CMC кутикули показано на рисунку 4.

Рисунок №4: Схематичне зображення CMC кутикули

Зовнішні бета-шари становлять 5 нанометрів (нм) та складаються з ліпідів. Центральний "Дельта" шар складає 15 нанометрів (нм).

Другий тип СМС – саме той, який забезпечує зчеплення між самим внутрішнім шаром кутикули та зовнішніми кортикальними клітинами кори. Ця CMC легко пошкоджується при обробці розчинниками, такими як вода або водовмісними миючими засобами, а також агресивними хімікатами. У порівнянні СМС «кутикула до кутикули» отримує практично таку саму шкоду, проте її не можна порівняти з малою шкодою, яку отримує СМС типу «кортико-кортикальна».

Третій тип CMC — це клітинний мембранний комплекс, який утримує клітини кори склеєними. СМС кортикально-кортикальной клітини легше ушкоджується з допомогою розчинників у порівнянні з CMC 1 типу і CMC 2 типу. Всі ці три СМС дещо відрізняються за своєю взаємодією з розчинниками.

Простір всередині CMC є кращим шляхом проникнення та дифузії багатьох речовин у кору волосся. Структура цих просторів у CMC поки що невідома. Реактивні хімічні речовини, такі як луги (гідроксиди натрію та гідроксиди гуанідину), відновники (тіогліколят амонію) та окислювальні агенти (перекис водню), нападають на ліпіди CMC. Деградація CMC між кутикулами може призвести до розриву шарів кутикули, швидко послабити її, і вона більше не зможе виконувати ефективну роль як захисний засіб для кори волосся.

Структура кутикули

Структура самої кутикули досить складна і далі поділяється на чотири частини, такі як Епікутикула, А-шар, Екзокутикула та Ендокутикула, як показано на рисунку 5.

Рисунок №5: Частини кутикули: Епікутикула, А-шар, Екзокутикула та Ендокутикула

Епікутикула — дуже тонка мембрана, що покриває кутикулу і є зовнішнім шаром, як показано на рисунку 4. Вона становить від 5 до 7 нанометрів (нм) завтовшки. Шар дуже гідрофобний за своєю природою, це означає, що шар не переносить воду. F-шар (18 - MEA) не дуже стійкий до лугів, окислювачів і протеолітичних агентів і за тривалого впливу, істотні хімічні зміни мають місце і в епікутикулярному шарі, тим самим роблячи волосяні волокна більш пористими, збільшуючи тертя між фібрилами волосся. Волокна африканського походження мають менше 18-МЕА на поверхні волосяних волокон у порівнянні з кавказьким необробленим волоссям. Ось і підтвердження прикладу, про відмінність структури волосся у людей різних національностей, наведеного мною на початку блогу.

A-шар: шар «A» існує нижче за шар епікутикули. Шар «A» та шар екзоцитилю утворюють близько двох третин масштабної структури кутикули. Вони дуже багаті на вміст цистеїну. У шарі "А" міститься близько 35% цистеїну. Шар «А» протистоїть фізичним впливам, таким як тертя під час розчісування, миття та сушіння; та хімічним впливам, таким як луги, відновники, окислювачі та протеолітичні ферменти, які в іншому випадку могли б зруйнувати цілісність волосяного волокна без кутикули.

Екзокутикула: підшар під шаром «А» називається екзокутикули та містить близько 15% вмісту цистину, як показано на малюнку 4. Екзокутикули не мають фібрилярної структури. Шар «А» насправді є частиною екзокутикули, яка поділяється на шар «А» та «В», саме шар «В» зазвичай називають екзокутикула.

Шар ендокутикули знаходиться поруч із шаром екзокутикули та містить низький вміст цистеїну – близько 3%. Це механічно найслабший компонент структури кутикули. Існує велика прогалина у вмісті цистеїну між ендокутикулою та «A-Шаром». Через дуже низьку присутність вмісту цистеїну в шарі ендотелію, він має дуже м'яку структуру, що піддається деформації, а також значно більше розбухає у воді, ніж шари екзокутикули. Явне виступання кутикули у вологому стані пов'язане з тим, що шар ендокутикули набухає при змочуванні водою. Переплетення волокон волосся набагато більше у вологому стані, і це пов'язано з надзвичайним набуханням ендокутикули. Шар ендокутикули може легко ушкоджуватися протеолітичними агентами та іншими реакційноздатними хімічними речовинами, наприклад лугами. Особливою перевагою шару ендокутикули може бути те, що він може забезпечити деякий захист, створюючи подушку під жорсткішим зовнішнім шаром екзокутикули з сил, що впливають на поверхню волосся. Тому передбачається, що роль кутикули полягає в тому, щоб протистояти проникненню реакційно здатних і не реакційно здатних хімічних речовин у кору волосся. Ця захисна роль кутикули є благословенням довготривалого життя волокон волосся. Кутикули волосяних волокон також протистоять вигину волосяного волокна на 74%, у тому числі 66% цього опору за екзокутикулою, а 8% — за эндокутикулою.