Zamotaná veda

Rozlúštenie hádaniek

Chemicky sú vlasy väčšinou tvorené proteínovým keratínom. Akýkoľvek proteín je reťazec menších článkov – aminokyselín, z ktorých každá je zapísaná v genóme tromi „písmenami“ DNA. Ale jednoduchá sekvencia aminokyselín držaných pohromade peptidovými väzbami je len primárna štruktúra. Proteíny sú komplexnejšie. Na druhej úrovni sa reťaz stáča do dlhej špirály, medzi zákrutami ktorej existuje niekoľko typov interakcií. Medzi nimi sú vodíkové väzby, ktoré sú slabé, ale početné. Voda ich ľahko zničí, no potom sa opäť vytvoria. Preto si po navlhčení vlasov môžete všimnúť, že sa predĺžili, a ak mokré vlasy naviniete na natáčky alebo ich zapletiete do vrkoča, v čase, keď zaschnú, sa vodíkové väzby zreformujú inak a získame požadované vlny alebo kučery. (hoci sú krehké).

Ale späť k veveričkám, ešte tu zostalo veľa zaujímavých vecí. Na úrovni terciárnej štruktúry sa špirála zmršťuje do gule (globulárne proteíny) alebo sa skrúca do vlákna (fibrilárne proteíny). Viaceré typy chemických väzieb pomáhajú udržiavať terciárnu štruktúru, hlavne slabé iónové väzby, ktoré sa lámu vplyvom kyselín a zásad, a disulfidové mostíky – kovalentné väzby medzi dvoma atómami síry v zložení aminokyseliny cysteín. Mimochodom, toto sú najsilnejšie väzby v polypeptidových reťazcoch. Disulfidové mostíky sú považované za hlavných vinníkov ľudskej kučeravosti – preto na ne nezabúdajte, stále sa nám budú hodiť.

Keratín vo vlasoch je fibrilárny proteín. Štyri tenké pramene terciárnej štruktúry sú spolu spletené a vytvárajú skrútenú šnúru – alfa vlákno (alebo protofibrilu). Asi tucet protofibríl pozostáva z hrubšej šnúry – mikrofibrily. Tisíce mikrofibríl sú votkané do makrofibríl, ako tenké vlákna do lana, vypĺňajúceho priestory vo vláskových bunkách. Všetky tieto procesy prebiehajú vo vlasovom folikule, kde sa stále živé bunky skrývajú pred krutým svetom, delia sa a rastú.

Dlaždice, farba a vnútorné jadro

Po odchode von vlasy postupne odumierajú, začínajúc od vonkajšieho krytu – kutikuly. Táto ochranná škrupina vlasu je tvorená 6-10 vrstvami buniek, keratinizovaných (čiže odumretých a tiež naplnených keratínom), plochých a prekrývajúcich sa ako dlaždice. A dosky tejto dlaždice sú tiež držané pohromade vodíkovými väzbami. To vysvetľuje odporúčanie nečesať si vlasy, kým sú mokré. Keď sa kutikula namočí, väzby sa prerušia a jej šupiny sa otvoria, čo znamená, že bude horšie chrániť vlasy. Ak kutikula pevne priľne k vnútorným vrstvám a je dobre premastená výlučkami mazových žliaz, vlasy vyzerajú silné a zdravé, inak sa stávajú krehkými a suchými. Mimochodom, kučeravé vlasy sú zvyčajne suché, čiastočne z mechanických dôvodov: kučery zabraňujú šíreniu mazu po celej dĺžke.

Vláknitá vrstva vlasu, v ktorej sú fibrily, sa nazýva kôra. V bunkách kôry možno nájsť molekuly a granule melanínových pigmentových odrôd, ktoré dodávajú vlasom farbu. U ryšavých je to červeno-oranžový feomelanín, u brunetiek eumelanín, u hnedovlasých a svetlovlasých je to zmes oboch v rôznych pomeroch. Súčasne sa eumelanín ukladá vo forme hladkých, zaoblených granúl a feomelanín netvorí granule, ale je distribuovaný difúzne cez vlasy v samostatných molekulách. Feomelanín horšie chráni pred ultrafialovým žiarením a ľahšie sa ničí, takže u ryšavých a svetlovlasých sa vlasy na slnku viac vypaľujú. Preto je logické, že eumelanín sa vo veľkom množstve syntetizuje vo vlasoch a pokožke tých, ktorých predkovia žili v horúcom podnebí.

Nakoniec, v hĺbke je vlasový driek, je to tiež dreň. Bunky v jadre vlasu sú kvádrovité, nie predĺžené, s malým množstvom keratínu a s dostatkom priestoru medzi nimi. Je to potrebné, aby sa tam zhromažďoval vzduch a poskytoval tepelnú izoláciu. Je pravda, že v našej dobe sa v tejto veci menej spoliehame na vlasy a potreba drene sa postupne vytráca, takže pre mnohých ľudí sa stáva prerušovanou alebo dokonca zmizne.

Steklovata na hlave

Kučeravé vlasy (ako farba vlasov) sú podmienené geneticky. Niektorí ľudia s touto dedičnou črtou majú obzvlášť smolu – a to takú, že ich vlasy sa nedajú ľahšie upraviť ako sklenená vata. Problém sa dokonca podľa toho nazýva – zvlákňované sklenené vlasy a vedeckejšia verzia – „syndróm nerozčesateľných vlasov“. Článok v časopise International Journal of Dermatology popisuje prípad 14-ročného dievčaťa, ktorému nepomohli žiadne procedúry: vlasy mala strapaté a veľmi suché – a hneď po vyčesaní sa zamotali do uzla. Vedci skúmali jej vlasy pod polarizačným mikroskopom a zistili, že každý jednotlivý vlas je skrútený okolo svojej osi a pozdĺž nej je pozdĺžna brázda.

Táto forma je výsledkom nerovnomerného rastu vlasov vo vlasovom folikule a jej vzhľad je spojený s mutáciami v génoch PADI3, TGM3 a TCHH (nezabudnite, budeme to potrebovať neskôr). Dnes však pre takýchto ľudí neexistuje účinná liečba, pretože tento stav nie je nebezpečný a lekári majú spravidla dôležitejšie problémy. Ale je tu dobrá správa: zvyčajne sa v procese dospievania vlasy menia a časom syndróm zmizne sám. Mimochodom, existoval dokonca aj známy vedec, ktorého trichológovia (ako sa nazývajú vlasoví špecialisti) označujú za potenciálnych majiteľov vlasov zo sklenenej vlny. Hádaj kto? Tým vedcom bol Albert Einstein.

Koreň všetkých problémov

Prierezový tvar vlasov je však nezvyčajný nielen u nositeľov mutácie, ktorí sa sťažujú na vážne problémy s česaním. U väčšiny ľudí sú folikuly okrúhle, ako na obrázku vyššie, a vlasový kmeň vyrastá spod kože v pravom uhle. U majiteľov jemných vlnitých kučier je však tvar folikulu oválny a samotné vlasy rastú mierne pod uhlom. U kučeravých ľudí vlasy pred dosiahnutím povrchu opisujú oblúk a na strihu vyzerajú ako veľmi sploštený ovál, ako písmeno D, alebo dokonca polmesiac (ak sú kučery úplne africké, hovoria o takýchto ľuďoch „ako skrútené na ihle“). Čím je tento ovál plochejší, tým výraznejšie budú kučery.

Vlasový folikul je v skutočnosti oveľa viac ako cibuľa, než by ste si mysleli. Má sedem vrstiev špeciálnych epiteliálnych buniek uložených v sústredných kruhoch a to všetko spočíva na kožnej papile, ktorá pozostáva z buniek spojivového tkaniva. Táto papila poskytuje našej cibuľke výživu – a napodiv závisí aj od toho, ako je otočená, kučeravosť. Vo vlasovom folikule je zóna delenia, kde sa bunky rýchlo množia, a zóna diferenciácie, kde sa určuje ich ďalší osud a tvar, a keratín sa syntetizuje a správne ukladá vo vnútri.

Samotný tvar folikulu (a následne aj vlas v priereze) je ovplyvnený aj proteínmi „vaku“ obklopujúceho vlasový folikul. Gén TCHH kóduje trichohyalínový proteín, ktorý ovplyvňuje tvrdnutie keratínu. Práve on je podľa článku v International Journal of Cosmetic Science zodpovedný za to, že väčšina potomkov belochov nezdedila kučery. Variant trichohyalínového génu sa rozšíril cez našu populáciu predkov, čím sa zvýšila pravdepodobnosť, že vlasy nosičov budú rovné. Potomkovia východoázijských národov však zvyčajne nemusia čakať na kučery u svojich detí z iného dôvodu: v ich populácii sa pred 10 000 rokmi výrazne rozmnožili majitelia génového variantu EDAR kódujúceho receptor ektodiplázínu A. Tento receptor vykonáva dôležitú prácu v mnohých kožných bunkách, čím im pomáhate rozvíjať sa a určovať váš osud.

Vlasová pamäť a proteín z lepkavca

Nie nadarmo autori článku z roku 2007 v časopise International Journal of Dermatology nazvali kučery „materiálom s tvarovou pamäťou“. Organizácia makrofibríl vo vnútri bunky kortikálnej vrstvy vlasu určuje tvar tejto bunky – či bude jednoducho vretenovitá (v angličtine sa takýmto bunkám hovorí parakortikálna), alebo predĺžená, no kľukatá (ortokortikálna). Stredná možnosť sa nazýva mezokortikálna, ale hrá menej dôležitú úlohu. U majiteľov kučeravých vlasov sú bunky v tvare vretienka zvyčajne umiestnené na vonkajšej, konvexnej strane kučery a bunky nepravidelného tvaru sú na konkávnej strane. U tých, ktorí sú od prírody obdarení rovnými vlasmi, sú oba typy buniek vo vlasoch rozmiestnené náhodne a vo všeobecnosti je menej „krivých“ buniek.

Poskytovaním fluorescenčných (svetelných) značiek keratínu, čo je nerovnomerná tvorba disulfidových mostíkov, v ktorých je zodpovedný za tvar kortikálnych buniek, vedci zistili, že vo vlasovom folikule je tento proteín častejší v bunkách zo strany, kde konvexná časť kučery bude rásť. Rôzne formy kortikálnych buniek sa objavujú v závislosti od toho, ako je keratín distribuovaný vo vlasovom folikule – a dokonca aj tá časť vlasu, ktorá sa narodila dávno, si „pamätá“ podmienky svojho „zrodu“.

Kučery sa však nedajú vysvetliť samotnou keratínovou leprou: aby sa dosiahol jednostranný ohyb (ako pri mihalniciach) a obojstranný ohyb (ako pri malých „afrických“ kučerách), samotné bunky v folikul a jeho membrány – aj „vrecko“ sa musí deliť asymetricky. Ako uviedli autori iného článku, podieľa sa na ňom proteín IGFBP-5 (Insulin-like growth factor-binding protein 5, ktorý sa prekladá ako „proteín, ktorý sa viaže na rastový faktor podobný inzulínu“ a rastový faktor podporuje delenie buniek). v tomto. Vo vlasovom folikule, odkiaľ rastú rovné vlasy, je IGFBP-5 málo a je rovnomerne rozložený, a keď bolo proteínu viac a bol sústredený na jednej strane osi „predlžovania“ folikulu, objavila sa asymetria pri delení buniek a na tejto strane sa vytvoril ohyb. Navyše tento vzor pretrváva aspoň niekoľko cyklov vzhľadu, rastu a vypadávania vlasov. Je to sranda, ale tento proteín majú aj lipne, hoci sa nepoužíva na rast vlasov, ale na prispôsobenie sa slanosti vody (ak vás zrazu zaujíma, čo na to ešte lipne majú, môžete si prečítať článok z Molekulárnej ekológie).

Vajcia, kuracie mäso a súbor

Ale celá táto, úprimne povedané, už aj tak komplikovaná schéma vyvoláva otázku – nie o sliepke a vajci, ale o cibuli a bielkovinách. Je ohýbanie folikulu spôsobené napätím spôsobeným keratínovými makrofibrilami rastúcimi v bunkách alebo je asymetrické usporiadanie proteínov spôsobené tým, že sa mení tvar folikulu? Túto otázku si kladú autori recenzie z roku 2017 uverejnenej v časopise Experimental Dermatology, no okamžite rozpoznajú dlaň pre výskumníkov kvality vlny, pre ktorých sa ukázalo, že táto téma prinajmenšom nie je nečinná.

Ale remeselníci z vlny nikdy nenašli odpovede. Ale autori článku zvažovali päť údajných mechanizmov:

1. Asymetrická distribúcia štrukturálnych keratínových molekúl v kortexe. Na túto úlohu je zatiaľ vhodný len keratín hHa8 (alias K38) – len vedci ho zachytili pri nerovnomernej produkcii v celom folikule. Hoci sa keratín hHb1 (K82) môže objaviť aj neskôr na konvexnej strane vlasovej cibuľky stočených vlasov. Je však možné, že to je zodpovedné za zakrivenie vlasu, nie však za otáčanie okolo jeho osi, keďže vo folikuloch zakrivených, ale nie kučeravých rias sú oba tieto keratíny tiež nerovnomerne rozmiestnené.

2. Rôzny tvar buniek kôry. Čo závisí od toho, ako sú keratínové makrofibrily v nich orientované vzhľadom na os rastu vlasov. Sú umiestnené husto v keratinizovanej bunke, takmer v kryštalickom stave, a disulfidové mostíky sú práve dôležité na podporu takejto štruktúry. Ak sú makrofibrily zarovnané na dĺžku, bunka sa jednoducho predĺži, a ak nie, bude mať svoj vlastný „gyrus“.

3. Nerovnomerné delenie buniek vlasového korienka. Množstvo štúdií ukazuje, že proteín Ki67 – jasný znak zvýšeného delenia buniek – je nerovnomerne distribuovaný vo folikuloch kučeravých vlasov a mihalníc. Tu je na vine proteín IGFBP-5, keďže rastový faktor podobný inzulínu spôsobuje množenie buniek. Ak deliaca zóna „migruje“ pozdĺž osi folikulu, keď vlasy rastú, môže to vytvoriť dodatočnú silu krútenia. Bohužiaľ, ani to nevieme.

4. Vlastnosti vnútornej škrupiny vlasového folikulu. Táto škrupina je rozdelená do troch vrstiev, z ktorých dve sú pomenované podľa vedcov – „Darwinov buldog“ Thomas Henry Huxley a známy fyziológ a anatóm Friedrich Gustav Jacob Henle (objavil aj Henleho slučku v obličkách). Tretia vrstva (je pre nás menej zaujímavá, ale zrazu) sa nazýva kutikula a rastie spolu s vlasovou kutikulou, ale bunky v Huxleyho vrstve produkujú keratíny, ktoré interagujú s trichohyalínom a vo vrstve Henle – keratíny, ktoré tvrdnú. a najskôr keratinizovať. Možno to ovplyvňuje tvar folikulu. Potom náš reťazec génov zodpovedných za to začne s PADI3 a TGM3, ktoré sú spôsobené mutáciami, ku ktorým môžu viesť „vlasy zo sklenenej vlny“.

5. Rozdiely v dermálnych papilách. Vlasová (aka dermálna alebo dermálna) papila je malá „invaginácia“ dermy do vrstvy epidermis, vďaka ktorej sa krvné cievy približujú k folikulu a vyživujú ho. Možno sú bunky vlasového folikulu rozdelené nerovnomerne v dôsledku nerovnakej výživy a tvaru práve tejto kožnej papily.

Všetok tento súbor bunkových procesov, ktoré ovplyvňujú tvar folikulu a ďalšie predpoklady pre vznik kučier, riadia proteíny a za ich koncentráciu, ktorá sa mení zapínaním a vypínaním génov, zodpovedá epigenetika. Ak teda niekomu po skrátení vlasov zrazu narástli kučery, neobviňujte kaderníka ani žiletku: vyskúšali sa tu genetické spínače a v ďalších cykloch rastu vlasov hrali bielkoviny vo folikuloch úplne iné noty.

V ďalšom článku vám prezradíme, ako si ľudia robia vlasy na dlhú dobu kučeravé a tiež, čo ešte môžete s vlasmi urobiť, aby vyzerali dobre.