Биология волос: как растут волосы и почему происходит их выпадение

Содержание

• Введение: значение волос
• Глоссарий терминов
• Строение и функция волосяных фолликулов
• Развитие волосяных фолликулов
• Цикл роста волос: анаген, катаген и телоген
• Гормональная и нервная регуляция роста волос
• Нарушения роста волос
• Современные методы лечения и перспективы
• Источник информации

Введение: значение волос

Волосы выполняют множество биологических функций, включая защиту от факторов окружающей среды и распределение секрета потовых желез. Помимо физиологической роли, волосы имеют важное психосоциальное значение. Пациенты, страдающие от выпадения волос (алопеции) или их избыточного роста, часто испытывают серьёзный эмоциональный дискомфорт.

Спрос на эффективные средства для роста волос породил многомиллиардную индустрию, однако действительно действенных препаратов по-прежнему мало. Новые достижения в изучении биологии и патологии волосяных фолликулов открывают путь к более эффективным методам лечения нарушений роста волос в будущем.

Глоссарий терминов

Для понимания состояний, связанных с волосами, важно знать следующие медицинские термины:

• Алопеция: Патологическое выпадение волос
• Андрогенетическая алопеция: Облысение по мужскому типу, вызванное уменьшением генетически предрасположенных фолликулов
• Гнездная алопеция: Очаговое выпадение волос, предположительно аутоиммунной природы
• Рубцовая алопеция: Выпадение волос из-за разрушения волосяных фолликулов
• Анаген: Фаза активного роста в цикле волоса
• Анагеновая алопеция: Внезапное выпадение волос из-за прекращения активного роста (например, при химиотерапии)
• Волосяная луковица: Нижняя часть фолликула, где находятся быстро делящиеся матричные клетки
• Бульбарная зона: Область, содержащая эпителиальные стволовые клетки, отвечающие за восстановление фолликулов
• Катаген: Фаза регрессии и инволюции
• Клубковый волос: Полностью ороговевший, мёртвый волос — результат телогеновой фазы
• Гирсутизм: Избыточный рост волос в андроген-зависимых зонах у женщин
• Гипертрихоз: Избыточный диффузный рост волос за пределами типичных зон
• Миниатюризация: Основной процесс при андрогенетической алопеции, превращающий крупные терминальные волосы в мелкие пушковые
• Телоген: Фаза покоя волосяного цикла
• Телогеновая алопеция: Избыточное выпадение волос из-за увеличения числа фолликулов, переходящих в телоген
• Терминальный волос: Крупные, пигментированные волосы на голове и теле
• Пушковый волос: Короткие, непигментированные волосы на лице и облысевшей коже головы

Строение и функция волосяных фолликулов

Волосяные фолликулы различаются по размеру и форме в зависимости от локализации, но имеют общее базовое строение. Быстро делящиеся матричные клетки в волосяной луковице производят стержень волоса, основную массу которого составляет кортекс — он состоит из специфичных для волос промежуточных филаментов и связанных с ними белков.

Меланоциты, расположенные среди матричных клеток, придают цвет стержню волоса. По мере дифференцировки и продвижения вверх матричные клетки формируются в окончательную структуру под влиянием жёсткого внутреннего корневого влагалища, чьи размеры во многом определяют форму волоса.

Дермальный сосочек, состоящий из специализированных фибробластов в основании фолликула, регулирует количество матричных клеток и, следовательно, размер волоса. Нормальное развитие и цикличность зависят от взаимодействия между фолликулярным эпителием и мезенхимальным дермальным сосочком.

Бульбарная зона содержит эпителиальные стволовые клетки — самые медленно обновляющиеся и долгоживущие клетки эпителия в волосяных фолликулах. Эти клетки также могут служить резервом для клеток эпидермиса и сальных желёз, мигрируя для восстановления кожи после повреждения.

Волосяные фолликулы включают множество типов клеток: меланоциты, клетки Лангерганса (дендритные антигенпрезентирующие клетки) и клетки Меркеля (специализированные нейросекреторные клетки). Фолликул действует как сенсорный орган и иммунный дозор, улавливая механические стимулы и поверхностные патогены.

Развитие волосяных фолликулов

Во внутриутробном развитии эпителий и подлежащая мезенхима взаимодействуют, формируя волосяные фолликулы. Точное распределение около 5 миллионов фолликулов по телу человека закладывается до рождения, определяя будущие характеристики волос.

После рождения новые фолликулы не образуются, хотя их размер может меняться под влиянием гормонов. Пространственное расположение и распределение задаются генами, экспрессируемыми на ранних стадиях морфогенеза, включая лимфоидный усилитель связывания 1, костный морфогенетический белок 4 и рецептор трансформирующего фактора роста β типа II.

Позже в развитии клетки, содержащие продукты генов гомеобокса, появляются точно в местах закладки фолликулов. Морфогены, такие как sonic hedgehog и wnt, вместе с внутриклеточными сигнальными молекулами, включая β-катенин и лимфоидный усилитель связывания 1, влияют на созревание новых волосяных фолликулов.

Цикл роста волос: анаген, катаген и телоген

Каждый волосяной фолликул постоянно проходит три фазы: рост (анаген), инволюция (катаген) и покой (телоген). Понимание сигналов, управляющих этими переходами, крайне важно для разработки методов лечения.

Фаза анагена (рост)

Начало анагена повторяет развитие волосяного фолликула, начиная с деления вторичных зародышевых клеток в бульбарной зоне. Ключевую роль играют взаимодействия между дермальным сосочком и покрывающим эпителием. Инсулиноподобный фактор роста 1 и фактор роста фибробластов 7, вырабатываемые дермальным сосочком, важны для поддержания роста фолликула.

Длина волоса пропорциональна продолжительности анагена. Фолликулы на голове остаются в анагене 2–8 лет, производя длинные волосы, тогда как фолликулы бровей — всего 2–3 месяца, формируя короткие волосы. Прекращение анагена регулируется фактором роста фибробластов 5, причём рецепторы эпидермального фактора роста также влияют на этот переход.

Фаза катагена (инволюция)

Во время катагена фолликулы подвергаются контролируемой инволюции, отражающей запрограммированную гибель клеток (апоптоз) в фолликулярных кератиноцитах. Фолликулярный меланогенез прекращается, и часть меланоцитов погибает. Дермальный сосочек уплотняется и поднимается, располагаясь под бульбарной зоной.

Если дермальный сосочек не достигает бульбарной зоны, фолликул перестаёт циклировать, как это происходит при мутациях гена hairless. Некоторые фолликулы разрушаются воспалительным клеточным инфильтратом в процессе «запрограммированного удаления органа», что может объяснять отдельные случаи рубцовой алопеции.

Фаза телогена (покой)

Во время телогена стержень волоса превращается в клубковый волос, который в итоге выпадает при расчёсывании или мытье. Большинство людей теряют от 50 до 150 волос на голове ежедневно. Телоген обычно длится 2–3 месяца, после чего фолликулы снова вступают в анаген.

Доля фолликулов в телогене варьирует в зависимости от области тела: на голове это 5–15%, а на туловище — 40–50%. Увеличение процента телогеновых фолликулов приводит к избыточному выпадению волос, поэтому средства, поддерживающие или снижающие этот показатель, ценны для лечения облысения.

Гормональная и нервная регуляция роста волос

Рост волос модулируется множеством гормонов, включая эстрогены, тиреоидные гормоны, глюкокортикоиды, ретиноиды, пролактин и гормон роста. Наиболее выраженное воздействие оказывают андрогены через андрогеновые рецепторы в дермальном сосочке.

Тестостерон и дигидротестостерон увеличивают размер фолликулов в андроген-зависимых зонах, таких как борода, в подростковом возрасте, но позднее вызывают уменьшение фолликулов на голове (андрогенетическая алопеция). Фолликулы в зонах облысения отличаются по метаболизму андрогенов, количеству андрогеновых рецепторов и секреторным ответам.

Клетки кожи содержат оба изофермента 5α-редуктазы (типы I и II), преобразующие тестостерон в более активный дигидротестостерон. Тип II обнаруживается в волосяных фолликулах, и его ингибирование финастеридом замедляет прогрессирование андрогенетической алопеции.

Волосяные фолликулы обильно иннервированы, с постоянным ремоделированием нервов на протяжении цикла. Бульбарная зона особенно богата нервными окончаниями и клетками Меркеля, которые могут регулировать proliferation фолликулов через нейротрофины и нейропептиды.

Нарушения роста волос

За исключением редких врождённых дефектов и рубцовых алопеций, большинство случаев выпадения и нежелательного роста волос отражают нарушения циклирования фолликулов и теоретически обратимы.

Телогеновая алопеция — временное выпадение волос, связанное с приёмом лекарств, лихорадкой, эндокринными нарушениями, родами, анемией и недостатком питания — возникает, когда увеличенное число фолликулов преждевременно переходит в телоген. Обычно начинается через 2–4 месяца после провоцирующего события и длится несколько месяцев, после чего рост волос восстанавливается.

Андрогенетическая алопеция involves прогрессирующее укорочение последовательных анагеновых циклов наряду с постепенным уменьшением генетически предрасположенных фолликулов под действием андрогенов. Крупные терминальные волосы заменяются едва заметными пушковыми, хотя фолликулы продолжают циклировать, что делает это состояние потенциально обратимым.

Гирсутизм и гипертрихоз возникают из-за удлинённой фазы анагена с патологическим увеличением фолликулов, преобразующих пушковые волосы в терминальные. Воспаление вокруг бульбарной зоны при таких состояниях, как реакция «трансплантат против хозяина» и андрогенетическая алопеция, может повреждать стволовые клетки фолликулов, снижая густоту волос.

Современные методы лечения и перспективы

Два одобренных FDA препарата лечат андрогенетическую алопецию: местный раствор миноксидила и пероральный финастерид. Миноксидил продлевает анаген, стимулирует рост покоящихся фолликулов и увеличивает их размер, хотя точный механизм остаётся неизвестным, а эффекты сильно варьируют у разных пациентов.

Финастерид блокирует 5α-редуктазу типа II, снижая концентрации дигидротестостерона в сыворотке и коже, чтобы抑制 андроген-зависимого уменьшения фолликулов. Однако простое удаление андрогенов обычно не обращает миниатюризацию, поэтому современные методы часто неэффективны в запущенных случаях.

Поскольку объём дермального сосочка определяет диаметр стержня волоса и, возможно, продолжительность анагена, нарушения здесь могут лежать в основе андрогенетической алопеции. Будущие методы лечения, нацеленные на эти фундаментальные механизмы, promise более эффективное восстановление волос.

Источник информации

Название оригинальной статьи: The Biology of Hair Follicles.
Авторы: Ralf Paus, M.D., и George Cotsarelis, M.D.
Публикация: The New England Journal of Medicine, Volume 341 Number 7, August 12, 2004
Примечание: Эта адаптированная для пациентов статья основана на рецензируемых исследованиях из Отдела дерматологии Университетской клиники Эппендорф (Гамбург, Германия) и Отдела дерматологии Медицинского центра Университета Пенсильвании (Филадельфия, США).