Tvorba, struktura, výživa a pigmentace vlasu, keratin, kolagen
Struktura vlasu
Růst vlasů zajišťují buňky na dně vlasového váčku
Vlas roste do délky jen díky neustále se množícím buňkám na dně vlasového váčku. Tyto dělící se buňky obalují krevní kapiláry zasahující do vlasového váčku a vytváří vrstvu asi 8 až 10 kmenových buněk. Zvláštností těchto buněk je, že se neustále obnovují a mají schopnost se neomezeně dělit. Poskytují potomstvo, které se diferencuje na vlasové buňky a další, které zůstávají kmenovými buňkami. Tloušťka 10 buněk je přibližně vzdálenost, kdy je ještě zajištěna jejich plnohodnotná výživa zaručující dělení. Tato oblast ve vlasovém váčku se někdy označuje jako zóna dělení buněk.
Jak se buňky dělí, vytlačují již dříve vzniklé ze zóny dělení do míst, kde jsou buňky sice ještě vyživovány, ale přísun živin se s narůstající vzdáleností od krevních kapilár stále snižuje. Je to oblast, ve které buňky plnohodnotně metabolizují, dochází k jejich diferenciaci, ale již se nedělí. Jejich metabolismus je plně přizpůsoben tvorbě a zpevňování keratinových vláken. Přibližně v místech, kde se začíná vlasový váček zužovat (asi v místech, kde začíná mazová žláza), je přísun živin již tak malý, že buňky začínají měnit metabolismus a začínají odumírat. Postupně ztrácí jádra a také počet vnitřních organel se snižuje.
V okamžiku, kdy prodlužující se vlas opouští spodní vrstvu kůže a proniká do pokožky, jsou již vlasové buňky mrtvé bez jakékoliv metabolické aktivity, jsou zploštělé a prakticky obsahují téměř samý keratin. Na obrázku je vlákno nakresleno z důvodů větší názornosti výrazně silnější, než by odpovídalo v poměru k buňce.
Dělící se buňky rozhodují o kvalitě vlasu
Vlas denně povyroste o 0,35 až 0,5 mm, to znamená, že za měsíc se prodlouží o 1 až 1,5 cm. Rychlost růstu ovlivňuje především výživa. Ženské vlasy jsou silnější než mužské. V průřezu je vlas silný 42 až 95 μm, přičemž síla vlasu je dána především genetickými dispozicemi. Na lidském těle je asi 2,2 až 5 miliónů chlupových váčků, přičemž jen na hlavě je asi 200 000 váčků. Ne všechny jsou však aktivní, průměrně roste asi 100 000 až 120 000 vlasů, ostatní váčky jsou v klidovém stavu. Počet a druh váčku je dán geneticky již při narození a pak se již jen vyvíjí. Po dobu aktivity váčku se v něm vytvoří asi 12 vlasů, pak váček zanikne. Vlas obvykle začne růst z nejbližšího váčku, který byl v té chvíli v klidovém stavu. V určitém věku dojde ke stavu, kdy odumřelé váčky již není možné nahradit klidovými váčky a počet vlasů na hlavě se snižuje. Vlasy začínají řídnout. Životnost váčku je různá a hodně závisí na výživě a hlavně na kvalitě používané vlasové kosmetiky. Také nadměrné tepelné zatěžování kůže na hlavě zkracuje životnost váčku. Uvedené údaje se týkají průměrného středoevropana.
Vezme-li se v úvahu velikost buněk a průměr vlasu, je rychlost množení vlasových buněk mimořádně vysoká a buňky mají velice krátký život. Přesto musí za tuto dobu vytvořit strukturu, která je schopna odolávat značnému mechanickému zatížení. Období od chvíle, kdy se buňka zrodí v zóně dělení až do okamžiku jejího odumření, trvá 2 až 4 týdny a tato doba záleží na věku, kvalitě výživy a také na celkovém zdravotním stavu. Proto se také mohou nějaké prokazatelné výsledky (při zavedení určitých opatření směřujících ke zvýšení kvality vlasů) dostavit nejdříve po 6 týdnech až 3 měsících.
Aby bylo možné zvolit správný a hlavně účinný způsob péče o vlasy, je třeba pochopit, co se v buňkách odehrává do okamžiku, než zcela odumřou. Jedině v období jejich života lze totiž ovlivnit kvalitu rostoucího vlasu.
Základem je keratinová struktura
Již v procesu dělení buňky se v nově utvářené buňce formuje zvláštní systém vláken, která buňku zevnitř vyztužují, aby nemohlo dojít k jejímu poškození vlivem tlaku. Tlak působí jednak zevnitř, ale především zvenčí. Uvnitř buňky působí velká osmotická síla, a pokud by buňka tato vyztužující vlákna neměla, explodovala by stejně, jako když se přehustí například míč. Zvenčí působí naopak tlak okolní rostoucí tkáně a později i mechanická síla při úpravě účesu.
Tato vlákna se označují jako střední (intermediární) filamenta, někdy se jim hovorově říká keratinová vlákna. To proto, že jejich konečnou strukturu vytváří keratiny. Tato vlákna připomínají lana a jsou napříč natažena přes celou buňku všemi směry. Vytváří tak prostorovou síť, která je velice odolná proti mechanickému přetržení. Navíc jsou v ní ukotveny všechny buněčné organely.
Keratinová vlákna spojují buňky mezi sebou
Zvláštností těchto keratinových vláken je to, že se na určitých místech formují do silného svazku, který se přes buněčnou membránu spojuje se stejným svazkem vláken sousední buňky. Tento proces probíhá ve všech epiteliálních buňkách, ale ve vlasech a nehtech jsou tyto spoje výrazně silnější a četnější. To má pro vlasy zcela rozhodující význam, neboť právě tyto spoje zajistí, že po odumření buněk se vlas může stále prodlužovat do délky a struktura se nerozpadne.
Na rozdíl od jiných vláknitých struktur v buňce nepodléhají střední filamenta dynamické přestavbě, a jakmile se jednou vytvoří, nedochází k žádné následné úpravě. Jakákoliv odchylka ve výstavbě v době jejich utváření má velký význam pro celé následující období.
Hlavním úkolem vlasových buněk je tvořit keratinová vlákna
Buňky jsou naprogramovány tak, aby vytvořily co nejkvalitnější keratiny. Keratinů je totiž více druhů a jejich vzájemnou kombinací se dosahuje žádaných pevnostních parametrů. Z biochemického hlediska jsou však rozdíly v jejich stavbě nepatrné, všechny se vytváří z aminokyselin a rozdíl mezi nimi vzniká jen jako důsledek odlišného pořadí aminokyselin v peptidickém řetězci. Co má však mimořádný význam, je množství disulfidických můstků, které jednotlivé řetězce keratinů mezi sebou propojují.
Peptidický řetězec keratinů se tvoří spojováním aminokyselin za sebou pomocí peptidické vazby podobně, jako kdyby se na nit navlékaly různobarevné korálky. Každá barva by znamenala určitou aminokyselinu. Peptidickou vazbu si pak lze velice zjednodušeně představit jako nit, která se táhne od jednoho korálku ke druhému. Podle toho, které aminokyseliny jsou v peptidickém řetězci obsaženy a v jakém pořadí, se nakonec odvíjí mechanické vlastnosti keratinového vlákna.
Všechny ostatní organely obsažené v buňce provádí takové činnosti, aby zajistily výrobu energie nutné pro tvorbu keratinů, získávaly živiny a vyráběly si některé aminokyseliny, které pro tvorbu keratinů potřebují. Některé aminokyseliny si však vyrobit neumí a musí být přivedeny krví do vlasového váčku a odtud transportovány až do jednotlivých buněk.
Peptidické řetězce se stáčí do spirály
Aby bylo dosaženo požadované pevnosti keratinového vlákna, musí se vytvořit speciální struktura lana. Toho buňka dosahuje tím, že využívá vlastnosti tvořící se peptidické vazby mezi aminokyselinami. Tato vazba totiž způsobuje omezenou pohyblivost vznikajícího peptidického řetězce a stáčí ho do spirály. To je také důvod toho, proč se vlasy prodlouží při jejich namočení. Pokud se totiž i do mrtvé tkáně dostane voda, vazby ve spirále umožní její natažení. Po usušení se ale struktura vrací do původního tvaru.
Peptidický řetězec se prodlužuje do délky asi 48 nm, má průměr asi 0,5 nm a obsahuje přibližně 400 až 644 aminokyselin. Jsou v něm zastoupeny prakticky všechny základní aminokyseliny, přesto největší podíl tvoří nepolární aminokyseliny. Z hlediska pevnosti je nejdůležitější aminokyselina cystein, neboť tato je jediná, která může vytvářet tolik potřebné disulfidické můstky. Na obou koncích vytvořeného peptidického řetězce jsou zvláštní zakončení, která umožňují, aby se řetězce mohly spojovat za sebou a vytvářet tak dlouhá vlákna.
Buňka z peptidických řetězců vytváří vlákna
Peptidický řetězec je příliš tenký na to, aby byl schopen zvládnout mechanické zatížení, které je na buňku a následně celý vlas vyvíjeno. Proto buňka stáčí dva vytvořené peptidické řetězce kolem sebe a vytváří svitek a následně se dva svitky bočně spojí v tetramer. Zatímco ve svitku jsou oba peptidické řetězce situovány stejnými konci jedním směrem, při tvorbě tetrameru je to naopak. Tetramer je základní strukturou, ze které se pak spojováním za sebou tvoří dlouhé vlákno.
Vlákno by se nemohlo vytvořit, pokud by v peptidickém řetězci nebyla zabudována aminokyselina cystein. Tato aminokyselina vytváří již zmíněné disulfidické můstky mezi sousedícími řetězci ve svitku, také v tetrameru a co je důležité, jen díky těmto můstkům se mohou tetramery za sebou spojovat v dlouhá vlákna.
Vlákna vytváří keratinové lano
Ve finále buňka smotává 8 vláken do lana, jehož průměr je asi 10 nm a jeho délka umožňuje propojit protilehlé stěny buňky. Stabilizaci lana proti rozpletení opět zajišťují především disulfidické můstky, které vznikají v místech spojů tetramerů uvnitř lana. Naopak disulfidickými můstky v místě spojů tetramerů vně lana se na keratinové vlákno připojují různé buněčné organely a tím je zajištěna jejich určitá stabilizace a prostorové uspořádání uvnitř buňky. Předpokládá se také, že tyto spoje mohou být i místem propojování dvou různých keratinových lan, což strukturu ještě více zpevňuje.
Tato keratinová lana prochází přes buněčnou stěnu ve svazcích a spojují se s keratinovými lany vytvořenými sousední buňkou. Pokud jsou dělící se buňky ve vlasovém váčku dobře zásobeny všemi potřebnými živinami, může být dosaženo značné délky vlasu. Jakmile je však zásobení nějakým způsobem omezeno, nebo některé živiny jsou dodány v nedostatečném množství, dochází k tvorbě méně kvalitní struktury a později se tato část na vlasu stává místem snadnějšího lámání a třepení.
Jen pro zajímavost, pevnost keratinového lana je tak vysoká, že dokáže odolat síle v tahu, kterou vyvine závaží o hmotnosti přibližně 100 g. Ve svazku spojující buňky mezi sebou může být až několik desítek keratinových lan a předpokládá se, že sousední buňky jsou navzájem spojeny nejméně 10 až 20 svazky. Z uvedených údajů je patrné, jak vysoká síla udržuje vlasovou strukturu pohromadě i po odumření buněk.
Při odumírání buňky provedou ještě jeden důležitý úkon
Mohlo by se zdát, že vytvořením keratinových lan (středních filament) a jejich vzájemným propojením se sousední buňkou je úkol splněn a vlas může plnit svoji funkci. Pokud by se proces zastavil v tomto stádiu, vlasy by se brzy začaly rozpadat, zejména pokud by byly vystaveny účinku vlasové kosmetiky nebo teplu. Bylo by to podobné, jako kdyby lana byla ocelová. Po rozpadu buňky by se ocelová lana obnažila, byla by vystavena povětrnostním podmínkám, začala by rezavět a velice rychle by se začala rozpadat. Aby se proces destrukce co nejvíce zpomalil, ocelová lana se chrání nátěrem.
Podobně se zachová i odumírající buňka. Vysycháním odumřelé buňky se její organely a buněčná stěna nerozpadají, ale vytvoří povlak spolu s vyschlou extracelulární matrix (hmota obklopující buňku a vyplňující prostor mezi buňkami) na všech keratinových lanech, která jsou v buňce přítomna. Efekt je stejný, jako kdyby se ocelová lana potáhla plastem, který ho chrání před povětrnostními vlivy. Vysychání a odumírání buněk je dobře patrné na průřezu vlasu, kdy je názorně vidět, jak se buňky směrem od dna vlasového váčku zplošťují. Na povrchu vlasu jsou buňky dokonce tak tenké, že jejich shluky vytvářejí částečně se odchlipující šupinky. Proto povrch vlasu připomíná střešní tašky.
Při studiu struktury keratinu vlasů byl zaznamenán jeden poznatek, který má pro odolnost vlasů mimořádný význam. Zjistilo se totiž, že buňka při tvorbě středních filament dokáže do jejich struktury začlenit zvláštní molekuly, které v sobě obsahují křemík. Je však nutno zdůraznit, že to umí pouze s vodorozpustnou formou křemíku, který je obsažen jen v některých rostlinách. Takový vlas vykazuje významně zvýšenou odolnost a také lesk. Proto se v moderních přípravcích využívají rostlinné extrakty s obsahem křemíku. Tento vodorozpustný křemík byl i součástí některých vlasových vod, účinek takto aplikovaného křemíku je však podstatně menší, než pokud je přiveden krví do vlasového váčku (ostatně to platí pro všechny živiny).
Keratin není kolagen
V mnoha populárně odborných článcích se zmiňuje význam kolagenu pro výživu vlasů. Je třeba zdůraznit, že kolagen má zcela jinou strukturu a není schopen plnit požadavky kladené na mechanickou odolnost vlasů a nehtů. Navíc je kolagen obsažen především v extracelulární matrix. Buňky vlasu kolagen tvoří pouze v období dělení a rozmnožování a uvnitř odumírajících buněk je jen nepatrné množství kolagenu. Kolagen se sice tvoří uvnitř buněk, ale je ihned vylučován do prostoru mimo buňku. Čím více se zhoršuje zásobování buněk živinami, tím méně kolagenu buňky obsahují. Dokonce byly vysloveny hypotézy, že buněčný kolagen samy spotřebovávají pro zpevnění středních filament (keratinových vláken), ještě než zcela odumřou. Proto je kolagenu ve vlasech ve srovnání s keratinem tak málo. Po odumření buněk se kolagen obsažený v extracelulární matrix stane součástí vyschlé hmoty pokrývající keratinová vlákna. Kolagen je naopak významnou součástí kůže, ne však vlasů a nehtů.
Kolagen také snadněji podléhá destrukci. Při opakovaném mytí a aplikaci vlasové kosmetiky je jednou z prvních složek, která podléhá rozkladu (pokud například vlasová kosmetika obsahuje nějaké kyseliny). Zejména, pokud je kůže na hlavě zatížená zvýšeným množstvím baktérií a jiných mikroorganismů. Pro ně je totiž kolagen vítaným zpestřením jejich jídelníčku. Důkazem je tvorba lupů, protože kolagen je právě hojně obsažen v kůži. Pro objektivnost informace je třeba dodat, že bakterie jsou schopny kolagenní vlákna napadat a rozkládat jen u poškozené a odumřelé tkáně. Tato podmínka je u vlasů splněna, netýká se to však zdravé kůže (kůže musí být nějak poškozená, aby se mohly bakterie na kolagenní vlákna v kůži dostat).
Buňky kůže obsahují keratiny také ale jejich množství je nižší, než u buněk vlasů. Přesto i u nich dochází k tomu, že směrem k povrchu pokožky se buňky zplošťují, ztrácí jádra a snižují počet buněčných organel. Nakonec se natolik ztenčí, že vytváří šupinky, které se odírají a odlupují. Zbytkového kolagenu však zůstává více, a pokud dojde k poškození (i mikroskopickému) povrchu kůže, stává se kolagen terčem útoku baktérií osídlujících pokožku hlavy. Dochází k intenzívnějšímu odlupování kůže a zvýšené tvorbě lupů (lupy jsou vlastně odlupující se šupinky tvořené shluky odumřelých buněk kůže).
O barvě vlasu rozhodují melanocyty
Mezi buňkami vlasu se vyskytují zvláštní buňky (melanocyty), které se specializují na tvorbu melaninů, což jsou barviva vznikající z aminokyseliny tyrosinu. Melanocytů je několik druhů, rozdíl mezi nimi je pouze v tom, jaký melanin produkují (jakou barvu vyprodukovaný melanin má). Podle toho, v jakém poměru jsou tyto melanocyty ve vlasu zastoupeny, podle toho má vlas výslednou barvu.
Melanocyty vylučují barvivo mimo svoji buňku a toto barvivo proniká do buněk tvořících keratinová lana. Barvivo má schopnost se „nalepovat“ na tvořící se tetrametry a tím se nakonec stává součástí keratinových lan. Vazba na povrch tetrametrů je tak pevná, že ani po odumření vlasových buněk a opakovaném mytí vlasů se nedá z vlasu odstranit. Pouze po vystavení odmaštěných vlasů (po umytí) intenzívnímu slunečnímu záření dochází k rozkladu tohoto barviva, ale pouze ve vrchních vrstvách keratinových lan. Proto vlasy při dlouhém pobytu na slunci zesvětlají a ztrácí jasný vzhled. Zesvětlení vlasů vlivem slunečního záření se dá omezit aplikací oleje na vlasy nebo jiné látky, která odráží záření. Optimální je aplikace oleje s UV filtrem (pozor, olej by neměl obsahovat vícenenasycené mastné kyseliny, které pod vlivem slunečního záření vytváří reaktivní radikály, které narušují povrchovou vrstvu keratinových lan a urychlují destrukci vlasu).
Z popisu vyplývá, že o barvě vlasů se rozhoduje v období dělení a diferenciace buněk. V okamžiku odumírání buněk již nelze barvu vlasů žádným způsobem ovlivnit, pokud ovšem nevezmeme v úvahu barvení.
Které látky jsou pro výživu vlasů rozhodující?
Rozhodující látky pro výživu vlasů jsou jednoznačně aminokyseliny. Nejlepším zdrojem je vaječný bílek, je totiž i vynikajícím zdrojem sirných aminokyselin cysteinu a methioninu. Každý chovatel psa se setkal s tím, že pokud jej krmil vejci, bylo to velice brzy vidět na jeho srsti. U vlasů je to úplně stejné. Pokud je zajištěn příjem sirných aminokyselin z jiného zdroje (například vhodným doplňkem stravy), je výborným zdrojem ostatních potřebných aminokyselin každé maso a dále mléčné výrobky (tvrdý sýr, bílé jogurty, kysané mléko). Rostlinné bílkoviny jsou méně vhodné, mají totiž nízký obsah některých růstových aminokyselin, především lyzinu.
Limitující aminokyselinou je cystein. V doplňcích stravy se používá cystin (jsou to vlastně 2 molekuly cysteinu) a methionin. Z methioninu si lidské tělo cystein vyrábí a je vlastně dodavatelem sulfátové skupiny, bez které by tělo cystein vyrobit nedokázalo.
Pokud je zajištěn dostatečný příjem aminokyselin, je možné procesy výstavby peptidických řetězců stimulovat některými vitamíny a minerálními prvky. Na tomto místě je nutné zdůraznit, že všechny dále uvedené látky mohou mít pro tvorbu vlasů nějaký efekt pouze tehdy, když je splněna podmínka zajištění přísunu potřebného množství aminokyselin. Ty jsou tím stavebním materiálem, vše ostatní jsou jenom pomocné látky, které výstavbu ovlivňují. Pravdou ovšem je, že pokud by bylo aminokyselin dostatek a chyběly by určité látky, proces výstavby by se výrazně zpomalil a v krajním případě (při velkém deficitu) by byly vlasy nekvalitní a snadno by podléhaly destrukci.
Z vitamínů je to hlavně biotin a kyselina pantothenová. Z minerálních prvků je to především zinek (pozor, musí být zajištěna dodávka i vápníku a hořčíku, jinak je účinek zinku nedostatečný - poměr by měl být 10 Ca : 4 Mg : 1 Zn). Velkou předností je zajištění přísunu vodorozpustného křemíku.
Někdy se zdůrazňuje význam vitamínu C, železa a mědi pro výživu vlasů. Jedná se však o zavádějící informace, protože se to týká tvorby kolagenu. Vliv těchto látek na tvorbu keratinu je malý.
Také se doporučuje obohacovat stravu o kyselinu para-aminobenzoovou (PABA). Její účinek na zvýšení kvality vlasů nebyl zcela prokázán, ale je to látka, která je strukturní složkou kyseliny listové. Tento vitamín je naopak důležitý při přeměně některých aminokyselin. Podle získaných poznatků však buňky živočichů nedokážou PABA syntetizovat a musí být proto do těla přivedena potravou. Také nebyl podán přesvědčivý důkaz o tom, že se po podání PABA v těle dokáže kyselina listová vytvořit. Naopak, PABA ve svém působení podporuje účinek kyseliny pantothenové a právě z tohoto důvodu je některými odborníky doporučována.
Související články
Odkazy
Při zpracovávání textů a grafické stránky článků byly využity podklady z odborné literatury a internetu. Převzaté obrázky byly graficky upraveny pro potřeby tohoto webu. Kreslené obrázky podléhají autorským právům. Seznam použité literatury naleznete zde.