Чтение онлайн

Кутикула является барьером для сорбции больших молекул, таких, как красители, и защищает кору от физического повреждения (Feughelman, 1997). Кутикула имеет чешуйчатую структуру, в которой клетки кутикулы прикреплены к концу корня и направлены к кончику волосяного волокна, как черепица на крыше. Каждая клетка кутикулы состоит из ряда субламеллярных слоёв. Это:

• Эпикутикула.

• А-слой.

• Экзокутикула.

• Эндокутикула.

• СМС.

Иллюстрация №6: Нарисовано (с) Кувватов А.С.

Иллюстрация №7: (с) Кувватов А.С.

Наружный слой (эпикутикула) покрыт тонким слоем ковалентно связанных липидов (жирные кислоты), преимущественно 18-метил эйкозановой кислотой (18-MEA). Этот слой представляет собой внешний ?-слой клеточного мембранного комплекса (СМС), который выступает в качестве смазки и отвечает за снижение трения чешуек и увеличения гидрофобности (Bhushan, 2010).

А-слой был впервые обнаружен и назван Роджерсом в 1959 г. (Rogers GE (1959) Electron microscope studies of hair and wool. Ann N Y Acad Sci 83:378–399). Он расположен непосредственно под клеточной мембраной эпикутикулы. Он имеет относительно однородную толщину (~ 110 нм). А-слой представляет собой наиболее сильно сшитую область волосяного волокна, сшитую как цистиновыми (дисульфидными) связями, так и изопептидными (амидными) группами, образованными между глутамином и лизином ферментом трансглутаминазой. За счёт химического состава и своего строения имеет наивысшую степень устойчивости к механическим и химическим воздействиям, а также наименьшую степень разбухания в воде.

Экзокутикула, которая прилегает непосредственно к А-слою, также имеет высокое содержание цистина (около 15–20 %). Экзокутикула была описана Swift JA как варьирующаяся от 100 до 300 нм в пределах одной и той же кутикулярной клетки и в среднем имеет толщину около 200 нм.

Самое низкое содержание цистина (около 3 %) находится в эндокутикуле (внутренняя часть чешуйки). Swift JA (Swift JA (1999) Human hair cuticle: biologically conspired to the owner’s advantage. J Cosmet Sci 50:23–47) показал, что эндокутикула человеческого волоса имеет неправильную форму, её толщина колеблется от 50 до 300 нм и в среднем составляет около 175 нм. Наименьшая степень сцепления в кутикуле находится в промежутке между наружным слоем ?-слоя и ?-слоем СМС. И именно повреждения данного слоя приводят к расслоению кутикулы, удаляя чешуйки слоя и открывая следующий слой. Эндокутикула набухает в воде значительно сильнее, чем экзокутикула, из-за разного содержания в них цистина и, следовательно, соответствующей перекрёстной связи белковой структуры (Feughelman, 1997).

Края чешуек кутикулы на только что сформировавшейся части волоса гладкие и неповреждённые. По мере того, как волос отрастает всё дальше от кожи, оболочка может повреждаться и ломаться. Такой процесс повреждения является результатом воздействия окружающей среды или средств по уходу за волосами.

Клеточно-мембранный комплекс (CMC), также известный как межклеточное вещество или неороговевшая область, представляет собой клейкий материал, удерживающий вместе все компоненты волоса, такие как: перекрывающиеся клетки кутикулы, клетки кутикулы и кортекса, а также соседние клетки кортекса. Он состоит из клеточной мембраны и адгезивного белкового материала. Доля СМС оценивается примерно в 3 % (Bradbury, 1973). Считается, что клеточно-мембранный комплекс является основным путём диффузии химических агентов (Robbins, 2002).

Сам СМС имеет пластинчатую структуру, которая состоит из центрального полисахаридного ?-слоя, известного как «межклеточный цемент», окружённого двумя богатыми липидами ?-слоями. Внешний ?-слой отделяет клетки кутикулы друг от друга, однако слабо связан с ?-слоем (Bhushan, 2010). СМС в основном представляет собой неороговевший белок с низким содержанием цистина (< 2 %), но с высоким содержанием полярных серосодержащих аминокислот (цистеин, тиоцистеин). Важным липидным компонентом СМС является 18-метилэйкозановая кислота (18-МЭА), которая также появляется на внешней поверхности каждой кутикулы (верхний слой) и ковалентно связана с белковыми структурами эпикутикулы.

Общее количество липидов, экстрагируемых из волос, обычно составляет 1–9 % от веса волос (Robbins C (2002).

Кроме того, СМС также присутствует в кортексе, но с переменной толщиной ?-слоя. Также нужно отметить, что химический состав СМС кортекса и кутикулы значительно различается и требует различных типов восстановления, что подробно описано у Clarence R. Robbins (2012 г.).

Jones LN, Rivett DE (1995) представили доказательства того, что СМС кутикулы содержит 18-метилэйкозановую кислоту (18-МЭА) в своём верхнем бета-слое. Однако в СМС кортекса 18-MEA не был найден. Факты убедительно свидетельствуют о том, что СМС кутикулы имеет монослойные липиды, которые присоединены ковалентными связями (преимущественно тиоэфирными) (Negri A, Cornell H, Rivett D (1993) с некоторыми сложноэфирными или амидными связями (Evans DJ, Lanczki M (1997) к белкам клеточных мембран на одном конце, и силы притяжения Ван-дер-Ваальса – к белкам дельта-слоя на гидрофобном конце жирных кислот. Имеющиеся данные показывают, что CMC между клетками кортекса состоит из липидных бислоев, которые не связаны ковалентной связью с белковыми слоями. Липидные бислои кортекса связаны солевыми связями и полярными связями с белками клеточной мембраны кортекса на одной стороне и аналогичным образом прикреплены к дельта-слою на другой стороне бислоя.

Существует по крайней мере четыре различных, но значимых классификаций липидов волос:

• свободные (или связанные липиды);

• эндогенные (или экзогенные липиды);

• внутренние (или поверхностные липиды);

• липиды, различаемые по химической функциональной группе или химическому типу.

Связанные липиды – это те, которые нельзя удалить путём экстрагирования волос липидными растворителями, поскольку они ковалентно связаны с белками волос. Например, 18-МЭА присоединяется к белкам тиоэфирными связями, в то время как свободные липиды извлекаются из волос с помощью липидных растворителей, поскольку они удерживаются более слабыми силами связи, такими как силы притяжения Ван-дер-Ваальса, а иногда и водородными связями или даже солевыми связями. 18-МЭА является частью липидного монослоя, окружающего каждую клетку кутикулы. 18-МЭА связан с верхушкой каждой клетки кутикулы (и частью края чешуи) через тиоэфирные связи (Negri AP, Cornell HJ, Rivett DE (1993). 18-MEA образует внешний поверхностный слой поверхности девственных волос, а также верхний слой каждой клетки кутикулы. Нижняя часть каждой клетки кутикулы и часть каждого края чешуи покрыты в основном жирными кислотами с прямой цепью, которые в основном представляют собой пальмитиновую, стеариновую и другие жирные кислоты, включая некоторое количество олеиновой кислоты. Все другие липиды, которые были описаны в литературе, считаются свободными липидами, то есть липидами, которые не связаны ковалентно с белками волос, и они существуют на кутикуле, коре головного мозга и в них.

Эндогенные липиды – это липиды волос, которые образуются в результате биосинтеза в клетках матрикса волос в волосяных фолликулах, тогда как те липиды волос, которые обычно синтезируются в сальных железах, иногда называют экзогенными или внешними источниками.

Внутренние липиды – это те, которые либо проникли в волосы, либо были включены внутрь волосяного волокна (в отличие от поверхностных липидов).

Химические группы, обычно используемые для этого типа классификации, аналогичны группам, описанным в пунктах ниже.

Кортекс или корковое вещество – средняя, самая большая, часть волоса, которая занимает до 90 % объёма волоса. Кортекс отвечает за прочность и цвет волоса и состоит из тысяч кератиновых волокон, которые связаны между собой клеточно-мембранным комплексом.

Удлинённые, веретенообразные кортикальные клетки обычно имеют толщину от 1 до 6 мкм, длину примерно 100 мкм и проходят продольно параллельно оси волокна.

Полипептидные цепи переплетаются между собой, образуя нити, которые в свою очередь, навиваясь друг на друга, образуют суперспирализованную структуру – протофибриллы, а затем – микрофибриллы волоса. Микрофибриллы, объединяясь, образуют уже самые крупные волокна – макрофибриллы.