Структура волоса — часть 2 : Кортекс

Рисунок №1: Структура волос с кутикулой, кортикальными клетками, макрофибриллами, промежуточными филаментами, протофибриллами, протофиламентами и димерами.

Кортекс – это центральное ядро волос, которое покрыто кутикулой и занимает от 75 до 80% объема волос. Механически — это самая важная часть волос.  Функцией этих клеток является поддержание эластичности и прочности натяжения волос.

Кортикальные клетки. Кортекс состоит в основном из кортикальных клеток, которые представляют собой белковые клетки удлиненной формы, правильного и неправильного поперечного сечения. Диаметр этих клеток составляет от 2 до 5 (мкм), а длина — около 100 (мкм). Кортикальные  клетки имеют форму веретена, различных размеров и выровнены вдоль основной оси волокон.

Существует два типа кортикальных клеток: паракортикальные клетки и ортокортикальные клетки. Паракортикальные клетки обладают однородной формой веретена, в то время как ортокортикальные клетки имеют неоднородную форму, как показано на рисунке 2

 

Рисунок 2: Форма пара кортикальных и ортокортикальных клеток

Все кортикальные клетки отделены друг от друга, а их организацию в комплексы обеспечивает  корково-кортикальная клеточная мембрана, толщина которой составляет всего лишь  2  нанометра (нм).

 

 

 

 

 

 

 

Внутренний слой кутикулы и отдаленные внешние клетки коры склеены вместе с CMC кутикулы-коры. Также кортикальные клетки склеены вместе с корково-кортикальным СМС в твердую массу, как показано на рисунке 3.

 

Рисунок 3: Кортикальные клетки склеены с корково-кортикальными клетками CMC. Слои кутикулы охватывают клетки кортекса.

Прямые кавказские, восточные, монгольские и восточно-азиатские волосы, как правило, имеют паракортикальные клетки, которые более однородны по диаметру и форме. Следовательно, волосы имеют прямую форму и относительно однородный диаметр. Они содержат больше цистеина и более устойчивы к перепадам температур.

 

Рисунок 4: Прямые кавказские, восточные,  монголоидные и восточно-азиатские волосы со всеми паракортикальными клетками

Волосы у людей африканского происхождения состоят из значительного количества ортокортикальных клеток, которые по своей природе имеют неправильную форму и размер. Такие волосы имеют одинаковые ряды паракортикальных клеток и ортокортикальных клеток, как показано на рисунке 5, и именно поэтому волосы африканского происхождения как правило бывают вьющейся или спиральной формы, с огромным количеством изменений диаметра вдоль стержня волоса, который, обладает очень высоким коэффициентом сжатия. Наличие большего количества ортокортикальных клеток в  волосах африканского происхождения делает их более подверженным термическому повреждению и химическому воздействию, чем  волосы азиатского или европейского происхождения. Также на паракортикальной стороне общая толщина кутикулы будет выше, чем на орто-кортикальной стороне, где количество слоев кутикулы минимально (от одного до двух).

 

Рисунок 5: Вьющиеся или витые волосы африканского происхождения

Волосы смешанной расы имеют небольшую или умеренную кудрявость и более равномерный диаметр вдоль стержня волоса по сравнению с волосами африканского происхождения. Даже волосы смешанной расы с преимущественно паракортикальными клетками и узким рядом ортокортикальных клеток более устойчивы к химическим модификациям, таким как выпрямление волос и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6: Волнистые волосы с узким рядом орто-кортикальных клеток на одной стороне коры.

                   ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА КОРКОВЫХ КЛЕТОК

Кортикальные клетки состоят из макрофибрилл, которые содержат промежуточные нити (микрофибриллы). Промежуточная нить состоит из протофибрилл, которые в свою очередь состоят из протофиламентов. Каждый протофиламент состоит из димеров, представляющих собой две спиральные белковые цепи.

Макрофибриллы:

Макрофибриллы представляют собой стержнеобразные структуры, имеющие длину несколько микрон (мкм) и диаметр от 0,1 до 0,4 микрон (мкм). Макрофибрилла – это колония многих микрофибрилл, также известных как промежуточные филаменты (ПН). Кератинизированные макрофибрильные звенья ориентированы вдоль клеток в продольном направлении, обеспечивая тем самым очень прочный волокнисто-матричный композит, как показано на рисунке 7. В свою очередь, корковые клетки состоят из макрофибрилл, которые разделены между собой тонкой мембраной в кортикальной клетке. Эти мембраны также содержат пигмент волос, известный как меланин, который рассредоточен по всей  мембране. Макрофибриллы внедряются в клетки коры, а  затем  разделяются межмикрофибриллярным материалом или матрицей.

 

Рисунок 7: Кортикальная клетка содержит от 10 до 12 макрофибрилов.

Микрофибриллы и Промежуточные Нити (ПН). Макрофибрилла содержит много микрофибрилл, также известных как промежуточные нити. Как видно из электронного микроскопа, макрофибрилла состоит из длинных однородных нитей, известных как Промежуточные Нити (ПН), которые ориентированы параллельно оси волосяного волокна. Каждая ПН составляет около 8 нм или 0,008 мкм в диаметре и находится на расстоянии около 11 нм от другой ПН, во влажных волокнах (рис. 8). ПН содержат очень организованные спиральные белковые цепи, скрученные вместе, как веревка.

 

Рисунок 8: Промежуточные нити (ПН) (микрофибриллы), присутствующие в каждой макрофибрилл. В макрофибрилле содержится от 40 до 50 ПН.

Матрица: Микрофибриллы и Промежуточные Нити встроены в матрицу, состоящую из макрофибрилл и корковых клеток. Основная роль матрицы заключается в том, чтобы удерживать вместе микрофибриллы (промежуточные нити) в стационарном стабильном состоянии, с некоторой свободой движения, также известной как эластичность волосяных волокон. Степень потери прочности волос на растяжение при химической обработке соответствует степени повреждения матрицы. Если микрофибриллы и белковая матрица распадаются частично или полностью, волокно волоса относительно теряет свои механические свойства (прочность на разрыв и эластичность). Кора, содержащая Микрофибриллы и Промежуточные Нити, которые встроены в белковый матрикс, показана на рисунке 9.

 

Рисунок 9: Матрица — это пространство между корковыми клетками, макрофибриллами и промежуточными волокнами, содержащими богатые цистеином белки.

 Протофибриллы: одна микрофибрилла и промежуточная нить состоят из 8 протофибрилл, а каждая протофибрилла состоит из четырех протофиламентов. Структура протофибрилл показана на рисунке 10.

 

 

 

 

Рисунок 10: Восемь протофибрилл в промежуточной нити показаны в верхней части этой фигуры.

Протофиламенты: четыре протофиламента присутствуют в каждом протофибрилле и являются спиральными образованиями, образующими диммер. Затем два диммера объединяются в тетрамер. Тетрамер также известен как протофиламент. Диаметр протофиламента составляет 2,8 нм или 0,0028 мм. Структура протофиламента показана на рисунке 11.

 

 

 

 

 

Рисунок 11: Протофиламенты в промежуточной нити, также известной как тетрамер.

 Димеры: Протофиламент (тетрамер) состоит из двух димеров, и структура димера показана на рисунке 12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 12: Структура димера в протофиламенте.

Димер имеет две белковые цепи, скрученные вместе по особой спиральной схеме, как показано на рисунке 12. В микрофибриллах и промежуточных нитях (ПН) имеется 16 димеров. Комбинация этих элементов создает сложную структуру волосяного волокна, как показано на рисунке 13.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 13: Структура волос с кутикулой, кортикальными клетками, макрофибриллами, промежуточными филаментами, протофибриллами, протофиламентами и димерами.

В моей следующей статье я расскажу о третьем компоненте структуры волос, которым является Медулла.