скачать книгу бесплатно
Обратим ли процесс поседения? Изучение возможности сохранения естественного цвета волос с возрастом
Леонид Прохоров
Приводятся фактические и расчетные данные о процессах восстановления пигментации волос в начальный период поседения и далее при старении. Показано, что в волосяных фолликулах, в которых при старении начинали расти седые волосы, может восстановиться окрашивание новых волос, начинающих расти после удаления старых. Вновь начинающие расти волосы в этих фолликулах, окрашиваются в естественный первоначальный цвет, свойственный до момента поседения.
Обратим ли процесс поседения?
Изучение возможности сохранения естественного цвета волос с возрастом
Леонид Прохоров
© Леонид Прохоров, 2023
ISBN 978-5-0060-3607-9
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
Прохоров Л. Ю. Обратим ли процесс поседения? Изучение возможности сохранения естественного цвета волос с возрастом / Москва/Екатеринбург. ООО «Издательские решения по лицензии «Ridero».
Показано, что в волосяных фолликулах, в которых при старении начинали расти седые волосы, может восстановиться выработка пигмента меланина и процесс его транспортировки в другие волосы, начинающие расти в этих фолликулах после того, как из них удаляются седые волосы. Вновь начинающие расти волосы в этих фолликулах начинают окрашиваться в свой естественный первоначальный цвет, свойственный до момента поседения. Приводятся фактические и расчетные данные о процессах восстановления пигментации волос в начальный период поседения и далее при старении. Установлено, что процесс восстановления может занимать от нескольких дней, до нескольких месяцев. Восстановленный процесс окрашивания сохраняется в течение 1—5 лет. Затем в этих фолликулах пропадает процесс окрашивания и волосы снова начинают расти седыми. После повторного удаления седых волос процесс пигментации снова восстанавливается и другой начинающий расти волос окрашивается в свой естественный цвет. Это может повторяться в 3-й, 4-й, 5-й раз и т. д. в течение 20 лет и, вероятно, дольше.
Ключевые слова: седина, фолликул, пигмент, меланин, оможение, старение.
Для обложки использовано фото из интернета
© Прохоров Л. Ю. 2023
Введение
Одним из самых наглядных признаков старения является поседение волос. В среднем седина начинает появляться в возрасте 34±9.6 лет у европейцев, в 43.9±10,3 лет у афроамериканцев (Sarin, Artandi, 2007), в 42 г. у азиатов, к 70 годам у индейцев. В одном возрасте у мужчин значительно больше седых волос, чем у женщин. Возраст начала поседения и скорость образования седых волос, по-видимому, четко связаны с этническим и географическим происхождением. У лиц азиатского и африканского происхождения в сопоставимом возрасте меньше седых волос, чем у лиц кавказского происхождения (Panhard et al., 2012).
Окраска волос определяется наличием процесса пигментации растущего волоса. При старении этот процесс нарушается. Эти нарушения проявляются в каждом отдельном фолликуле. Поэтому, чтобы попытаться устранить поседение, надо понять суть механизма поседения на уровне каждого фолликула.
Волосы окрашиваются специальным пигментом меланином, который вырабатывается особыми клетками меланоцитами, находящимися в каждом волосяном фолликуле, где растут сами волосы. Считается, что популяция меланоцитов поддерживается за счет наличия некоторого количества стволовых клеток в основании волосяного сосочка (Nishimura et al., 2002). Соответственно, старческие изменения в пуле этих клеток могут приводить к уменьшению числа меланоцитов, производящих пигменты меланины. По нашему мнению, свой вклад может вносить нарушение транспортных путей движения меланина от меланоцитов к частям растущего волоса.
Хотя седина прямо не влияет на продолжительность жизни, но имеется хорошая корреляция с возрастом (Keogh, 1965). Большинство людей стремится предотвратить процесс поседения волос, особенно тогда, когда этот процесс только начинается. Это пытались сделать еще в древнем Египте и в античных государствах. В средние века в Европе для скрытия седины использовали парики. Все же считается, что седина является признаком умудренности жизненным опытом и поэтому седой человек достоин повышенного уважения. Такие люди заслуживают особого почтения и молодые прислушиваются к их мнению. Об уважении к старости, признаком которой считается седина, призывают тексты многих древних трактатов, включая библию.
Поскольку пока не открыт до конца механизм поседения и не найден способ устранения седины, поэтому среди людей существуют некоторые гипотезы на этот счет, вызывающие сомнения в их реальности. Например, очень распространенное суждение, что после удаления седого волоса снова вырастает седой волос или даже два. Также люди думают, что после удаления седого волоса новый вообще может не вырасти. Вывод – избавиться от седины, если она появилась, уже невозможно.
В связи с этим автор заинтересовался вопросом, действительно ли верно утверждение, что после удаления седого волоса снова вырастает седой волос? Может это не так и в фолликуле новый волос будет расти пигментированный? Ниже будут приведены фактические данные, опубликованные в нескольких научных статьях и книгах автора, подтверждающие именно это развитие событий (Прохоров, 2015, 2016, 2017, 2020, 2021, 2022).
Основным способом устранения седины, в настоящее время, является окрашивание волос разными способами.
Присутствует мнение, что ранняя седина может быть связана с нарушением обмена веществ и дефицитом витаминов группы В и, в первую очередь, с недостатком витамина В5 – пантотеновой кислоты. Для компенсации этого процесса предлагается включать в свой рацион продукты с большим содержанием пантотеновой кислоты, такие как мясо, жирную морскую рыбу, орехи, бобовые, пряную зелень, пивные дрожжи. Вероятно, это может оказаться эффективным для отдельных людей.
Однако, основная задача заключается в том, чтобы выявить возможность восстановления пигментации волос в тех волосяных фолликулах, где она прекратилась, и в которых растущие волосы стали расти седыми.
Если присмотреться к волосам взрослого человека, у которого начинается процесс поседения, то можно увидеть, что большинство волос окрашены в свой естественный первоначальный цвет, а часть волос – седые (белые). При этом, внимательное рассмотрение седых волос приведет нас к заключению, что все они седые целиком. Чрезвычайно редко можно найти какой-нибудь волос седой частично. Все седые волосы – седые (белые) полностью от корня до самого кончика. На седом волосе нет участка с окрашенной поверхностью. Очень редко можно найти волос седой снизу от корня и пигментированный сверху, что говорило бы о постепенном начале поседения. За 20 лет наблюдений обнаружено только несколько подобных волос, которые были частично седые от корня и пигментированные сверху.
Кажется очевидным и логичным, что когда волос начинает седеть, то он перестает окрашиваться в фолликуле во время роста, а уже окрашенная часть будет перемещаться вверх. Поэтому волос должен седеть от корня, т.е. вначале у основания он должен быть седой, а в конце – пигментированный. Однако этого не наблюдается. Отсюда возникает вопрос: как седеет волос? То ли он седеет одновременно по всей длине или все же волос сразу растет от корня седой после выпадения предыдущего? После анализа литературных данных и результатов собственных исследований процесса поседения было сформулировано несколько гипотез, которые могли бы объяснить это явление: 1) окрашенный волос выпадает естественным образом и из новой образовавшейся луковицы с самого начала начинает расти седой волос; 2) волос седеет целиком и сразу под влиянием появления какого-то фактора, синтезируемого в волосяном фолликуле, и разрушающего пигмент меланин; 3) волос седеет целиком и сразу в результате утери какого-то фактора, сохраняющего меланин.
Мы предполагаем, что седой волос появляется в новой сформировавшейся луковице в фазе анагена, после выпадения старого волоса в фазе телоген. Как показали наши исследования, результаты которых приведены ниже, при принудительном удалении седого волоса в фазе анагена, из оставшейся части фолликула и из волосяного сосочка начинает расти новый волос, но уже окрашенный меланином в результате восстановления процесса пигментации.
Краткая характеристика волос
Волос по своему строению делится на ствол – видимая над поверхностью кожи часть волоса (Рис. 1) и корень – часть волоса, расположенная в дерме, в корневом влагалище (Рис. 2). Корень и корневое влагалище вместе образуют волосяной фолликул (Рис. 2, 3).
Внутри ствола волоса находится мозговое вещество медула и среднее корковое вещество кортекс, а снаружи имеется внешняя оболочка – кутикула (Рис. 1).
Мозговое вещество или медула представляет собой не до конца ороговевшие клетки.
Среднее корковое вещество кортекс занимает основной объем волоса – это ороговевшие веретенообразные эпителиальные клетки, которые обеспечивают упругие и эластичные свойства волоса. Здесь находятся пигменты меланины, отвечающие за цвет волос. Также присутствует вода и липиды. Название меланина происходит от греческого слова melas или melanos – темный. Сам меланин имеет разновидности эумеланин, феомеланин и нейромеланин. Нейромеланин обнаруживается в головном мозге и к волосам не имеет отношения.
Эумеланин отвечает за черно-коричневый цвет, а феомеланин за желто-красный. Считается, что в разном соотношении эти пигменты придают волосам определенный цвет: коричневый, черный, блонд, рыжий, пепельный, а также их различные оттенки.
Эумеланин находится в волосах в виде сине-красных крупных удлиненных гранул, а феомеланин – в виде красно-желтых мелких гранул круглой или овальной формы. Темные волосы содержат больше эумеланина, а в светлых (блонд) преобладает феомеланин. При большой концентрации феомеланина волосы выглядят рыжими, имеют медный оттенок. Сочетание круглых, овальных и удлиненных гранул придает волосам рыже-коричневый цвет. В кератиноцитах меланин действует подобно фильтру и поглощает ультрафиолетовое излучение.
Кутикула представляет собой несколько слоев (до 8—10) плоских прозрачных клеток, напоминающих чешуйки, направленные от корня волоса.
Что касается волосяного фолликула (его еще называют луковицей), то это наиболее важная часть волоса, так как именно в корне волоса находятся клетки кератиноциты, которые, усиленно делясь, образуют сам волос (Рис. 2, 3). Рядом находятся кровеносные сосуды, обеспечивающие питание волоса. К луковице примыкает волосяной сосочек (папилла), который содержит в себе кровеносные сосуды и отвечает за контроль состояния и роста волоса. Волосяной сосочек крайне важен во всей волосяной системе, так как без него волос погибает (при этом если сосочек остается даже при вырывании волоса с корнем, то он обеспечит рост нового волоса). В нем находятся стволовые клетки, обеспечивающие рост волоса (эпителиальные или кератиноциты) и его окраску (меланоциты) (Рис. 3). К волосяному фолликулу кроме сосочка, примыкают также сальная железа, потовая железа, а также поднимающая мышца. В волосяном фолликуле содержится множество нервных волокон, которые тянутся от луковицы до эпидермиса.
Состав волоса следующий: 78% кератин, 15% вода, 6% жир (липиды), 1% пигменты.
На рис. 4 показана клетка меланоцит, а также процесс образования и миграции гранул меланина через отростки меланоцита наружу в кортекс растущего ствола волоса. Большую роль в онтогенезе волоса играют стволовые клетки, которые находятся в зоне боковой выпуклости фолликула, а также в самой нижней его части. Из них могут появится сальная железа и некоторые части эпидермиса. В стадии анагена они производят новую волосяную луковицу и стержень волоса.
В зрелых волосяных фолликулах линия меланоцитов состоит из трех анатомически и функционально различных компонентов: стволовых клеток меланоцитов, клеток-предшественников меланоцитов и терминально дифференцированных меланоцитов. Стволовые клетки меланоцита – это покоящиеся клетки, которые находятся в нижней части волосяного фолликула, в специализированной нише, называемой выпуклостью. С инициацией нового анагена, активной фазы цикла волосяного фолликула, стволовые клетки меланоцитов пролиферируют и дают начало клеткам-предшественникам меланоцитов. Эти переходные амплифицирующие клетки являются пролиферативными клетками-предшественниками, присутствующими во внешней оболочке корня. Как стволовые клетки меланоцитов, так и клетки-предшественники экспрессируют меланогенные ферменты Dct и TRP1, но им не хватает тирозиназы, фермента, регулирующего скорость синтеза меланина, и поэтому они не способны продуцировать пигмент.
Предшественники меланоцитов дифференцируются с образованием зрелых меланоцитов, которые расположены в луковице волосяного фолликула и которые экспрессируют все основные меланогенные ферменты TRP-1, Dct, а также тирозиназу. Обнаружение выработки меланина дифференцированными меланоцитами и прямой перенос пигмента в меланосомах по отросткам меланоцитов к соседним кератиноцитам является существенным прорывом в этой области исследования (Slominski et al., 2005; Sarin, Artandi, 2007).
Также считается, что изначально меланин вырабатывается в бесцветной, окисленной форме и приобретает цвет, когда попадает в луковицу волоса и взаимодействует с ферментом каталаза. Из луковицы, уже окрашенный меланин направляется во внутреннюю полость волоса, придавая ему черный или коричневый оттенок (Wood et al., 2009).
Каждый волос существует от нескольких месяцев до 4—6 и даже 8 лет, затем выпадает и заменяется новым. Цикл волосяного фолликула состоит из нескольких фаз: нескольких стадий анагена, катагена и телогена (Рис. 5). В ранней стадии анагена новый волос начинает расти тогда, когда старый волос еще не выпал и еще остается в волосяной сумке. При этом в любой стадии волоса волосяной сосочек остается неповрежденным. Он может перемещаться в коже по глубине. В катагене деление клеток прекращается, пигмент не образуется, фолликул сокращается, основание фолликула перемещается по направлению к эпидермису. Длительность фазы 2—3 недели. В стадии телогена волос находится в фазе покоя. Старый волос выпадает в этой фазе или в следующей ранней стадии анагена, фолликул практически изчезает, а сосочек передвигается ближе к эпидермису. Сам волос (ствол) может выпасть в это время или выпадает уже в следующей наступающей ранней стадии анагена. Длительность телогена 1—3 месяца. Установлено, что у здоровых людей 80—90% волос находятся в стадии анагена, 1—2% – в стадии катагена, и 10—15% – в стадии телогена (Paus, Foitzik, 2004).
Поседение представляет собой обесцвечивание волос в результате утраты пигмента, а по последним данным —утраты цветного пигмента и заполнение волос пузырьками воздуха. Поседение может быть частичным и общим, врожденным и приобретенным. Врожденное поседение – стойкая непрогрессирующая депигментация отдельной пряди или пучка волос. Приобретенное поседение может быть старческим (сенильным) и преждевременным. Старческое поседение развивается после 40—50 лет и сопровождается возрастными изменениями кожи – снижением эластичности, сухостью, истончением, появлением морщин. Преждевременное поседение может возникнуть в 20—30 лет и ранее, в ряде случаев носит наследственный характер, но может быть обусловлено функциональным расстройством нервной и эндокринной систем, длительными истощающими заболеваниями, хронической интоксикацией и др. Преждевременное появление седых волос начинается в возрасте до 20 лет у европеоидов, в возрасте до 25 лет у азиатов и в возрасте до 30 лет у африканцев. Некоторые типы преждевременного поседения волос обратимы. Например, дефицит питательных веществ, витамина В12, железа и меди, а также тяжелая белковая недостаточность связаны со слабым пигментированием волос. Другие факторы риска, в значительной степени связанные с преждевременной сединой, являются следствием вегетарианской диеты и атопии (унаследованная способность синтезировать IgE, аллергические антитела в ответ на контакт с некоторыми веществами) (Yale et al., 2020).
В 40—50 лет в среднем начинается возрастное поседение. У мужчин вначале седеют борода и усы. В 50—60 лет седеют виски потом волосы верхней части головы и позже затылок, в 60—80 лет – брови. У женщин седина развивается по краям волосистой части головы и продвигается к макушке. После 60 лет рост волос замедляется. Седина обычно начинается в середине 30-летнего возраста у европеоидов, к концу 30 лет у азиатов и в середине 40-лет у африканцев. (Большая медицинская энциклопедия, 1976, т.4, т. 20; Blume-Peytavi et al., 2008; Yale et al., 2020).
При старении уменьшается диаметр волоса и размер кутикулярных чешуек, становится меньше липидов, увеличивается интервал, разделяющий потерю волоса в телогене и появление нового волоса в анагене. Возрастает длительность фазы катагена и уменьшается период активного роста волоса (Courtois et al., 1995). Старые седые волосы отличаются по механическим свойствам, в том числе устойчивости, поглощении влаги, они более сухие и менее эластичные (Hollfelder et al., 1995; Kaplan et al., 2011; Robbins, 2012). В седых волосах подавлены несколько лизосомальных белков (PLD3, CTSD, HEXB, LAMP1) и белков, связанных с внеклеточной секрецией, с трансмембранным транспортом кальция в митохондриях и с 6 видами кератинов (Rosenberg et al., 2020).
Сам по себе волос не содержит живых клеток, но при удалении его вместе с луковицей, клетки, генерирующие кератин, остаются в фолликуле, точнее в волосяном сосочке. Именно поэтому удаленный с корнем волос со временем может отрасти.
Причины поседения
Некоторые ученые приходят к выводу, что поседение волос вызвано нарушением самоподдержания стволовых клеток меланоцитов. Это показали с использованием трансгенных мышей с помеченными меланоцитами и при изучении стареющих волосяных фолликул человека. Процесс резко ускоряется при дефиците регулятора митохондриального пути апоптоза белка Bcl 2, что вызывает селективный апоптоз стволовых клеток меланоцитов, но не дифференцированных меланоцитов, при их переходе в состояние покоя (Nishimura et al., 2005; Sun et al., 2023).
S. Commo и другие (Commo et.al, 2004) показали, что в фолликулах с седыми волосами резко сокращено число меланоцитов, как в самой луковице, так и во внешней корневой оболочке, соответственно мало и самих гранул меланина.
В результате частого стресса, несбалансированного питания, а также естественных возрастных изменений, ферменты, придающие цвет меланину, перестают вырабатываться в необходимом количестве. Их становится недостаточно, чтобы придать цвет меланину, который по-прежнему производится клетками меланоцитами.
Остатки пигмента в волосах постепенно заменяются бесцветным «предшественником» меланина и пузырьками воздуха, что вскоре приводит к обесцвечиванию волос и появлению седины. С помощью метода инфракрасной спектроскопии Фурье-Рамановского установили, что в луковицах седых волос имеется повышенная концентрация перекиси водорода. Отсюда ученые сделали вывод, что причиной поседения является повышенное содержания перекиси водорода в луковицах седых волос. Перекись водорода окисляет пигмент меланин и превращает его в бесцветную форму (Wood et al., 2009).
Синтез меланина также зависит от некоторых меланоцитостимулирующих гормонов, таких как ?-МСГ, ?-МСГ, ?-МСГ. Сам синтез происходит в органеллах меланосомах. Тирозин необходим для образования меланина. Биосинтез начинается на внутренней мембране меланосом. Вначале под действием тирозиназы (тирозингидролазы) окисляется аминокислота тирозин и образуется аминокислота дигидроксифениланин L-ДОФА-хинон, затем образуется ДОФА-хром с индольным кольцом (ДОФА – дигидроксифенилаланин). После этого при участии фермента ДОФА-хром-таутомеразы и DHICA-оксидазы (DHICA – 5.6-дигидроксиндол-2-карбоновая кислота) ДОФА-хром преобразется в карбоновую кислоту DHICA, которая после полимеризации образует пигмент меланин (эумеланин) из 100—1000 мономеров DHICA. Считается, что переключение между эумеланиновыми и феомеланиновыми путями зависит от присутствия цистеина. При отсутствии цистеина образуется эумеланин. ДОФА-хром может превращаться в 5,6- дигидроксиндол (DHI). После его полимеризации образуется черный или коричневый DHI-меланин или эумеланин. Цистеин взаимодействует с ДОФА до цистеин- ДОФА, который является предшественником феомеланина (Marmol, Beermann, 1996; Guyonneau et al., 2004; Wood et al., 2009; Seiberg, 2013).
Как указывалось в предыдущем разделе, получены данные о том, что меланоциты производят изначально пигмент меланин в бесцветной форме, а когда он транспортируется в растущий волос, по пути обрабатывается ферментом каталаза, который преобразует его из бесцветной формы в цветную с разными оттенками. Исследователи считают, что когда происходит поседение, то оно является следствием уменьшение числа или концентрации фермента каталазы. Т.е. синтез меланина еще не прекратился, но пигмент не преобразуется из бесцветной формы в окрашенную и в таком бесцветном состоянии поступает в растущий волос. Бесцветный пигмент не в состоянии окрасить растущий волос и он выглядит обесцвеченным, т.е. седым. В это время сам фермент каталаза подвергается разрушению под действием эндогенной перекиси водорода. Дополнительно, волос заполняется пузырьками воздуха, что усиливает обесцвечивание волоса. Далее уже цветной меланин также может преобразовываться или разрушаться под действием повышенной концентрации перекиси водорода в волосяных луковицах (Wood et al., 2009).
Фермент каталаза может эффективно разлагать перекись водорода. Установлено, что одна молекула каталазы разлагает за 1 секунду до 50 000 молекул пероксида водорода. Поэтому, когда уменьшается концентрация каталазы, этот фермент не успевает разрушить все молекулы перокиси водорода и перекись препятствует созданию цветной формы меланина. Перекись может также разрушать клетки меланоциты, молекулы ДНК и другие молекулы и вызывать апоптоз клеток.
К тому же перекись окисляет аминокислоту метионин до метионинсульфоксида. А метионин – это компонент активного центра фермента тирозиназы, который принимает участие в синтезе самого пигмента меланина. Если прекращается синтез тирозиназы, то выработка меланина прекращается и волосы перестают окрашиваться.
Таким образом, получается, что основным пусковым механизмом к поседению является уменьшение количества фермента каталазы, который перестает деактивировать постоянно производящуюся в различных биохимических реакциях перекись водорода.
