Морфология и биология волос: правильный выбор ингредиентов

Волос под микроскопом

Биологическая функция волос – это защита головы от перегревания, охлаждения, механических повреждений. Примерный химический состав здорового волоса таков: 3–15% воды, 6% липидов,1% пигмента,78–90% белка (кератина). Основными элементами в составе волос являются углерод (49,6%), кислород (23,2%), азот (16,8%), водород (6,4%), сера (4%). Кроме того, в состав волоса входят магний, мышьяк, железо, фосфор, хром, медь, цинк, марганец, золото.

Рисунок 1. Строение волоса

С точки зрения физиологии, волос – это «мертвое» образование. Волосы не снабжаются кровью, к ним не подходят нервные волокна и не присоединяются мышцы. Поэтому при стрижке мы не чувствуем боли, волосы не кровоточат, при их натяжении не растягивается ни одна мышца. Но, если волос – это мертвое образование, то почему волосы растут и почему, когда мы выщипываем волосы, нам больно?

Волосяной фолликул – это корень волоса с окружающими его тканями и волосяно-железистый комплекс (сальная и потовая железы; мышца, поднимающая волос; кровеносные сосуды и нервные окончания) (рис.1). Мы рождаемся на свет с определенным количеством таких фолликулов, величина эта генетически запрограммирована, и изменить здесь что-либо на данный момент времени невозможно.

Количество волосяных фолликулов разное у людей с разным цветом волос. В среднем, общее количество волос на голове у блондинов – 140 тыс., у шатенов – 109 тыс., у брюнетов – 102 тыс., а у рыжих – 88 тыс.. Скорость деления клеток волосяного фолликула занимает в организме человека второе место после скорости деления клеток в костном мозге. Благодаря этому волосы вырастают примерно на 1–2 сантиметра за месяц.

Каждый волосяной фолликул имеет собственную иннервацию и мускулатуру. Благодаря нервным окончаниям, волосяной фолликул обладает тактильной чувствительностью. Мышцы, примыкающие к фолликулу, сокращаясь от страха или под влиянием холода, приподнимают волосы и сжимают кожу, в результате на коже образуются «мурашки».

В устье волосяного фолликула открывается проток сальной железы. Эта железа вырабатывает кожное сало, которое, выделяясь в устье волосяного фолликула, смазывает растущий волос и поверхность кожи волосистой части головы. Кожное сало создает на волосах пленку, придавая им эластичность, гладкость и водоотталкивающую способность.

Химический состав

Существует примерный состав человеческого обычного волоса, не поврежденного окрашиванием или негативными условиями окружающий среды. Эти данные были получены в результате исследований (количество в %):

  • количество кератина (белковая основа) – до 90;
  • липидов (жирные кислоты) – 6;
  • воды – до 15.

Также в составе любых волос присутствуют вещества, отвечающие за их цвет, – пигменты. Их количество невелико: всего около 1%. В обязательном порядке структуру волос необходимо поддерживать и защищать от повреждений, именно поэтому рекомендуется использовать специальные косметологические средства и препараты.

Дополнительно химический состав волос включает в себя такие компоненты, как:

  • углерод – определяет силу и является основной структурной единицей (около 50%);
  • кислород – порядка 23%;
  • азот – около 17%;
  • водород – около 6,5%;
  • сера – порядка 3,8%.

В составе волос в микроскопическом количестве (прослеживается «следами», то есть сотые доли от 1%) имеются и другие компоненты, в том числе:

  • магний (определяет силу и блеск волос);
  • мышьяк;
  • железо (влияет на силу);
  • фосфор;
  • хром;
  • медь;
  • цинк.

В структуре локонов находятся также марганец и золото. В целом на все эти компоненты приходится менее 1% химических элементов в локоне.

Химические составляющие локонов

Химические составляющие локонов

Волосяной фолликул – «фабрика» по производству волос

Итак, волос «зарождается» в фолликуле (рис.2). Рост нового волоса начинается от волосяного (дермального) сосочка – соединительнотканного образования, находящегося в основании фолликула (волосяной луковицы). Волосяной сосочек содержит в себе кровеносные сосуды, снабжающие клетки луковицы кислородом и питательными веществами, необходимыми для размножения клеток и роста волос.

Если гибнет сосочек – погибает и волос. Клетки фолликула делятся и размножаются в зоне, прилегающий непосредственно к волосяному сосочку. По мере продвижения к поверхности кожи головы фолликулярные кератиноциты постепенно теряют свои ядра, уплощаются и ороговевают, заполняясь твердым кератином. Среди клеток волосяной луковицы представлены и меланоциты, которые обуславливают интенсивность цвета волос.

Чем больше меланоцитов – тем темнее волос. С возрастом активность меланоцитов падает, в результате чего волосы седеют. Оттенок волос определяется генетическими факторами и зависит от соотношения содержания двух основных пигментов: эумеланина и феомеланина (рыжие волосы). Таким образом, цвет волос зависит от комбинации двух факторов: соотношения пигментов и количества синтезирующих пигмент клеток.

Рисунок 2. Строение корня волоса

Каждый фолликул является независимым образованием со своим собственным жизненным циклом (рис.3). Жизненный цикл волоса состоит из трех стадий, его продолжительность колеблется от 2 до 5 лет. Каждый волосяной фолликул генетически запрограммирован на производство примерно 25–27 волос.

Рисунок 3. Жизненный цикл волос

Первая фаза жизненного цикла волос –анаген, когда фолликул производит тонкое волосяное волокно, которое постепенно растет и становится толстым и пигментированным. Анаген продолжается от двух до пяти лет. Следующая фаза – катаген – фаза покоя. Деление клеток фолликула замедляется и прекращается, волосяной фолликул «впадает в спячку».

Морфология и биология волос: правильный выбор ингредиентов

Волосяная луковица постепенно отсоединяется от волосяного сосочка. Эта фаза длится очень недолго – от одной недели до трех недель. И последняя фаза, завершающая жизненный путь волоса – телоген. В период телогена новый волос начинает расти, а старый выпадает. 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).

Каждый волос живет по своему «индивидуальному графику», потому разные волосы в одно и то же время находятся на разных стадиях своего жизненного цикла: 85% волос находятся в фазе анагена, 1% в фазе катагена и 14% – в стадии телогена. Когда соотношение между волосами, находящимися в фазах анагена и телогена, нарушается и в стадии выпадения оказываются более 14–15% волос, можно говорить о развитии облысения или алопеции. В норме в день мы теряем в среднем 70–80 волос в день.

Строение

Стержень – непосредственно видимый при визуальном осмотре элемент. Он выступает над поверхностью кожи на голове и способен к увеличению в размерах (именно поэтому волосы могут иметь разнообразную длину). Важно помнить, что стержень волоса нуждается в защите от негативного воздействия окружающей среды, насыщения витаминами и полезными микроэлементами.

Корни также называются фолликулы – это скрытая часть волос, располагается она внутри кожного покрова. К ним примыкают сальные и потовые железы (поэтому волосы подразделяются на несколько типов: сухие, нормальные или жирные). Также имеется особый тип, который взял немного от каждого предыдущего – смешанный.

Дополнительными элементами комплекса рядом с корнями являются:

  • мышцы (поднимают волосы);
  • сосуды (по ним циркулирует кровь);
  • нервные окончания.

Именно поэтому люди ощущают боль, если волос подвергнется физическому воздействию.

Необходимо знать особенности строения волоса, чтобы правильно подбирать процедуры косметологического воздействия, компоненты для ухода или окрашивания, средства гигиены и восстановления в случае повреждения.

Стержень любого локона, в свою очередь, состоит из:

  • кератина (видимый белковый компонент);
  • меддулы (центральный элемент);
  • кутикулы (защитные чешуйки, образующие верхний слой).

Следующий составной элемент стержня – кортекс. Важная особенность внешнего элемента локонов состоит в том, что к нему не поступает кровь, так как сосуды в этой части полностью отсутствуют.

Основная функция и главная задача, которую выполняет кутикула, – комплексная защита. Она защищает кортекс от возможного повреждения, а также от излишнего влияния на него влаги, солнца и различных химических компонентов.

Структура стержня локона (схема)

Структура стержня локона (схема)

В обычном состоянии структура волос такова, что при взаимодействии с мылом (щелочью) чешуйки кутикула раскрываются. В том случае, если на них воздействует кислота, они закрываются. Такая реакция должна быть учтена во время проведения косметологических процедур, в том числе в домашних условиях.

В свою очередь, кортекс сформирован из клеток кератина, который соединяется со склеенными ороговевшими клетками, внешне напоминающими веретено. Кортекс составляет до 85% от общего объема волос человека.

Рассматривая строение стержня волоса, нужно учитывать, что кератин состоит из целого ряда аминокислот, которые, соединяясь, образуют достаточно прочные нити. Они соединяются, образуя следующие составляющие:

  • протофибриллы;
  • микрофибриллы;
  • макрофибриллы.

Макрофибриллы затем скрепляются клетками – это и есть кортекс, составляющий 85% структуры стержня волоса.

Основная функция, которую выполняет кортекс, – придание волосам формы, а также сохранение природной (заданной биологически) эластичности и прочности волоса. Подобная особенность и заложенное генетически строение определяют, какими внешне будут локоны: прямыми или кудрявыми.

Медулла – основная часть волосяного стержня. Она образована «крепкими» ороговевшими клетками. Благодаря им, заполняются пустоты, образующиеся со временем. Этот элемент присутствует не во всех типах волос – она отсутствует у младенцев. Клетки содержат гликоген и в небольшом количестве меланосомы. Основная функция – обеспечение теплопроводности, защитить от физического, механического или химического воздействия этот элемент не может.

Располагаясь под кожей, корень волоса, обеспечивает крепость локонов и пышность шевелюры. Именно поэтому их нужно максимально укреплять, защищать и подпитывать витаминно-минеральными составами.

Основное структурирование (строение) корня представляет собой последовательное расположение нескольких оболочек:

  • наружной;
  • внутренней;
  • луковицы (отвечает за рост волос и их силу);
  • сальной железы (содержатся вещества, смазывающие волосы человека).

Далее у каждого корня располагается мышца, поднимающая волос при воздействии на него.

Корень – сила волос

Корень – сила волос

Стержень волоса

Стержень волоса имеет сложную конструкцию. В центре его находится мозговое вещество, окруженное кортексом, то есть корковым слоем (около 80–90% всего объема волоса). Снаружи волоса находится кутикула, которая покрывает кортекс, будто черепицей.

Медуллярный слой (центральное мозговое вещество) – это центральная часть волосяного стержня, которая представлена у человека не во всех видах волос. Например, в пушковых волосах медулла отсутствует. Мозговое вещество заполняют пузырьки воздуха – благодаря этому волос обладает определенной теплопроводностью. Медулла не играет никакой роли в изменении как химических, так и физических свойств волоса.

Корковый слой, или кортекс – это основное вещество волоса, которое составляет от 80 до 85% его объема.Кортекс состоит из рогового вещества кератина, образованного склеенными ороговевшими веретеновидными клетками. Как и любой другой белок, кератин состоит из аминокислот, которые формируют полипептидные цепи.

Эти цепи переплетаются между собой, образуя нити. Эти нити, в свою очередь, навиваясь друг на друга, создают суперспирализованную структуру: объединяясь по несколько штук, они формируют сначала протофибриллы волоса, затем – микрофибриллы и, наконец, самые крупные волокна – макрофибриллы. Обвиваясь друг вокруг друга, макрофибриллы формируют основные волокна коркового слоя (рис.4).

Фибриллы ориентированы параллельно оси волоса и параллельно друг другу. Они связываются между собой водородными и дисульфидными связями, которые образуют поперечные мостики между фибриллами. Если бы не дисульфидные мостики между остатками цистеина соседних белковых цепей, то цепи разошлись бы, и волокно распалось.

Именно поперечные дисульфидные связи между остатками цистеина придают кератину его уникальные качества: прочность и эластичность. Но дисульфидные связи не очень прочные. В водном растворе дисульфидные мостики могут разъединяться и соединяться в новом положении. Например, если волос намочить и накрутить на бигуди, то перегруппировка дисульфидных связей приведет к тому, что высохший волос на какое-то время будет сохранять форму бигуди, – образуется завиток.

На разрушении дисульфидных связей и формировании новых основан принцип химической завивки волос. Так как кортекс волоса, который главным образом обеспечивает прочность волоса, весь держится на дисульфидных связях, ему нужна дополнительная защита, в частности от воды. Функцию защиты волос от воды и механических воздействий выполняет барьерный слой – кутикула, которая также состоит из кератина, только более прочного.

Морфология и биология волос: правильный выбор ингредиентов

Рисунок 4. Строение стержня волоса. Условные обозначения: 1-кутикула; 2- кортекс; 3- медуллярный слой

Кутикула представляет собой шесть-десять перекрывающихся слоев прозрачных черепицеобразно наложенных друг на друга плоских ороговевших клеток (кератиновых чешуек), содержащих в основном аморфный кератин. В кератине кутикулы очень много цистеина. Пространство между чешуйками кутикулы и между кутикулой и кортексом заполнено липидными пластами, напоминающими липидные пласты рогового слоя.

Однако в волосе эта прослойка организована иначе. Если в роговом слое главную роль играют церамиды, то в волосах на первый план выступают жирные кислоты. В основном это разветвленная 18-углеродная метилэйкозаноевая кислота, которая связывается с цистеином тиоэфирной связью. Так как цистеина в кутикуле много, метилэйкозаноевая и другие жирные кислоты покрывают чешуйки кутикулы сплошным слоем (F-слой, или слой жирных кислот – fatty acid layer).

Анализ липидного состава волос показывает, 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% гликофинголипидов, 30% сульфата холестерина.

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

Среди средств, которые наносятся на волосы, присутствует много веществ, которые либо разрушают липидный слой (например, поверхностно–активные вещества шампуней), либо дезорганизуют дисульфидные связи. Это приводит к ослаблению связи между чешуйками кутикулы. В результате чешуйки кутикулы приподнимаются, зазубриваются и приходят в беспорядок.

Особенности локонов

Для того чтобы сохранить определенное количество волос на голове, заложенное природой, нужно знать, какие особенности они имеют на уровне анатомии и генетики. Каждый человек уже при рождении имеет заложенное и сформированное количество фолликулов. Их количество заложено в индивидуальных особенностях, поэтому у некоторых людей можно наблюдать голову с пышной шевелюрой или достаточно редкими волосами.

Также необходимо принимать во внимание, что количество волосяных фолликулов, то есть собственно волос, отличается у людей с разным цветом или оттенком шевелюры. В результате исследований специалистам удалось подсчитать среднее количество волос на голове. Получилась такая схема:

  • блондины обладают 140 тысячами волос;
  • шатены – имеют в среднем 109 тысяч;
  • брюнеты могут рассчитывать на 100-102 тысячи;
  • рыжие – 88 тысяч.

Такая классификация позволяет разрабатывать специализированные средства по уходу, подходящие не только по типу, но и по цвету волос. Они начинают расти в волосяных фолликулах, поэтому защита в этой части крайне важна. Скорость роста занимает в организме второе место, опережает его только показатель деления клеток в костном мозге. Благодаря этому волосы вырастают у большинства людей на 1-2 см за месяц.

На этапы роста можно воздействовать специализированными средствами. Также фазы роста волос у каждого человека протекают в индивидуальном порядке, именно поэтому у некоторых локоны увеличиваются в длине быстро, а у других – медленно.

Так как локоны образуются из нескольких компонентов, то их рисунок, если рассматривать их под микроскопом, различается. Во многом его определяет кутикула волоса, так как чешуйки могут «открываться» и «закрываться» под воздействием ряда факторов. Для укрепления корней рекомендуется сделать специальные процедуры: маски или обработку маслами для питания и защиты. Эти компоненты также являются смазкой, предотвращающей пересыхание.

Необходимо знать, как определить степень повреждения и вид проблемы, чтобы остановить возможное облысение, которое возникает на фоне генетической предрасположенности или имеющих место заболеваний. Для качественного определения нужно обратиться к специалисту или врачу. Они смогут определить фазы роста волос, а также стадии роста волос, назначат программу восстановления или профилактики, которая будет наиболее эффективной в каждом конкретном случае.

Строение шевелюры под увеличением

Строение шевелюры под увеличением

Таким образом, каждый человек, заботящейся о красоте своего образа, должен знать основные функции волос, а также то, из каких компонентов они состоят. Любые образующиеся повреждения должны быть незамедлительно устранены. Для этой цели используются специальные вещества и компоненты, маски, шампуни. Собственные вещества не всегда вырабатываются в нужном количестве, поэтому смазывает волосы не только вырабатываемое сало, но и вещества, содержащиеся в косметологических продуктах.

Здоровые локоны разного цвета

Здоровые локоны разного цвета

Таким образом, природное строение волос у каждого человека индивидуально. В случае необходимости использования искусственных волос (париков) необходимо подбирать наиболее подходящий вариант, близкий к заданному генетически. В изображении локонов при рассматривании картинок и фотографий специалист сможет определить возможные повреждения шевелюры.

Заключение

Рассмотрев строение волоса, мы можем ответить на многие вопросы, относительно правильного выбора ингредиентов для средств по уходу за волосами, руководствуясь основным правилом – «не навреди». Следует учитывать, что волосы довольно активно реагируют на внешние воздействия. Например, при частом окрашивании и химической завивке, злоупотреблении термическими методами укладки волосы могут терять большой процент влаги и липидов.

Морфология и биология волос: правильный выбор ингредиентов

Наиболее разрушительно на структуру волос воздействует УФ – излучение, способствуя вымыванию из кутикулы цистеин-содержащего белка, который обеспечивает сцепление чешуек кутикулы, и разрушая липидную прослойку волос. Это означает, что для защиты волос необходимо использовать УФ – фильтры и антиоксиданты. Чтобы при мытье головы волосы не теряли необходимые для них липиды, следует выбирать мягкие системы ПАВ.

Поврежденные волосы нельзя «починить», но можно улучшить их внешний вид и предохранить от дальнейшего повреждения, используя кондиционирующие добавки, которые приглаживают чешуйки кутикулы. В качестве таких добавок можно использовать белки (кератин, протеины шелка, пшеницы и т.п.), липиды (церамиды), полисахариды (хитозан, гиалуриновая кислота), а также любые другие макромолекулы, способные закрепляться на волосах, не утяжеляя их.

Для того чтобы кутикула вновь отрастающих волос была крепче и устойчивее к вредным воздействиям, используют масла, восстанавливающие липидный барьер волос – масла авокадо, репейное, аргановое, жожоба и др. Кондиционирующие добавки также эффективны для укрепления волос. При выборе добавок для борьбы с выпадением волос, следует учитывать, что основной мишенью в этом случае являются клетки волосяных фолликулов, а также сальные железы и кожа волосистой части головы.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Портал женской красоты