Из чего состоит волос: строение, химический состав и ключевые компоненты

Волос – это роговое производное кожи, которое ежедневно привлекает наше внимание, но редко кто задумывается о его истинной природе. Когда мы пытаемся понять, почему одни волосы блестят и упруги, а другие ломаются от малейшего прикосновения, без знания базовой структуры не обойтись. Эта статья создана, чтобы дать вам чёткое представление о том, как устроен волос, какие вещества образуют его каркас и что происходит на молекулярном уровне, когда мы красим, сушим или выпрямляем причёску. Готовьтесь к порции конкретики без лишней воды.

Внешнее строение: три слоя, которые стоит знать в лицо

Если посмотреть на поперечный срез волоса под микроскопом, вы увидите три чётко выраженные зоны: кутикулу, кортекс и медулу. Кутикула – это внешний защитный слой, состоящий из 5–10 рядов плоских чешуек, наложенных друг на друга, как черепица крыши. Обычно эти чешуйки плотно прилегают, но под действием щелочей (например, в красках для волос) или высокой температуры они поднимаются, открывая доступ к внутренним слоям. Именно состояние кутикулы определяет, насколько волос выглядит гладким и отражает свет. Повреждённая кутикула – это прямой путь к тусклости и ломкости. Производители кондиционеров охотно используют эту информацию, создавая составы, заполняющие промежутки между чешуйками, но стоит помнить: полностью восстановить структуру кутикулы невозможно, ведь у неё нет собственной системы регенерации.

Второй слой – кортекс, или корковое вещество. Он занимает около 80–90% объёма волоса и является главным носителем прочности и эластичности. Именно в кортексе находятся фибриллы кератина, которые формируют длинные полипептидные цепи. Если проводить аналогию, кортекс – это стальная арматура в бетонной конструкции. В нём также расположены гранулы меланина, отвечающие за цвет. Когда мы химически завиваем или выпрямляем волосы, мы фактически вмешиваемся именно в структуру кортекса, разрывая и восстанавливая дисульфидные связи. Чем больше таких связей повреждено, тем слабее становится волос. Самое интересное: кортекс может частично восстанавливаться за счёт увлажнения и питания изнутри, но вернуть разрушенные связи без химии нереально.

Третий, центральный слой – медула. Он присутствует не во всех волосах: например, у тонкого пушкового волоса на теле медулы нет, а в толстом волосе на голове она иногда бывает прерывистой или вовсе отсутствует. Медула состоит из крупных клеток, которые содержат воздушные полости и небольшое количество жироподобных веществ. Её точная функция до сих пор вызывает споры среди исследователей, но наиболее вероятно, она участвует в терморегуляции. С практической точки зрения, именно медула отвечает за то, что седые волосы кажутся более жёсткими: когда исчезает пигмент, воздушные пространства начинают сильнее преломлять свет, меняя оптические свойства волоса. В целом знание о трёх слоях даёт вам ключ к пониманию того, как работают средства ухода – одни действуют на уровне кутикулы (много силиконов), другие проникают глубже (аминокислоты и кератин).

Химический состав: кератин, вода и липиды – главные игроки

Основой волоса является кератин – фибриллярный белок, который состоит из аминокислот, соединённых пептидными связями. Если быть точным, кератин составляет приблизительно 65–95% сухой массы волоса, в зависимости от индивидуальных особенностей и степени повреждения. Этот белок имеет уникальную структуру: он обогащён серосодержащими аминокислотами, прежде всего цистеином, который образует дисульфидные мостики – именно они придают волосу жёсткость и форму. Представьте себе ряд бусин (аминокислот), которые держатся вместе благодаря химическим “замкам”: чем больше таких замков, тем прочнее конструкция. Слабая химическая завивка или частое осветление целенаправленно разрушают эти замки, позволяя волосам изменить форму, но при этом ослабляя его.

Второй по значимости компонент – вода. Нормальный уровень влажности в здоровом волосе колеблется от 10 до 15%. Вода не просто заполняет промежутки между кератиновыми цепями – она участвует в поддержании эластичности. Когда волос намокает, водородные связи между аминокислотами частично разрушаются, и волос становится более податливым. Именно поэтому мокрые волосы легко растягиваются, а после высыхания возвращаются к прежней длине. Если волос теряет воду – например, из-за сухого воздуха или частого мытья агрессивными шампунями – он становится ломким, как старая ветка. Восстановление водного баланса с помощью увлажняющих средств – это не маркетинговый трюк, а реальная необходимость для поддержания упругости.

Нельзя оставить без внимания и липиды, которые составляют 1–9% массы волоса. Они представлены прежде всего холестерином, жирными кислотами и церамидами. Липиды выполняют роль естественной смазки, закрепляясь между клетками кутикулы и кортекса. Эта жировая плёнка защищает волос от пересыхания и вымывания водорастворимых веществ. Интересно, что с возрастом или под влиянием ультрафиолета липидный слой истончается, и волос теряет блеск. Производители косметики часто добавляют в кондиционеры жирные спирты и масла, чтобы искусственно восстановить липидную плёнку, хотя полноценно заменить утраченный природный состав невозможно. Список ключевых компонентов выглядит так:

• кератин (65–95% сухой массы) – основной структурный белок;
• вода (10–15%) – увлажнитель и пластификатор;
• липиды (1–9%) – защитный гидрофобный слой;
• пигменты (меланин) – определяют цвет;
• минералы (цинк, медь, железо, кремний) – катализаторы ферментативных процессов.

Интересный факт: один волос способен выдержать нагрузку до 100 граммов, а общая прочность всех волос на голове человека может достигать 10–12 тонн – это примерно вес двух африканских слонов. Разумеется, при условии, что волосы здоровые и не истончены химическими процедурами.

Аминокислотный профиль: строительные блоки кератина

Кератин волоса состоит из 18–20 аминокислот, но доминантными являются цистеин, серин, глутаминовая кислота, глицин и треонин. Цистеин занимает особое место – его содержание в волосе может достигать 18% от всех аминокислотных остатков. Именно благодаря цистеину образуются самые прочные дисульфидные связи, придающие волосу форму. Когда мы говорим о “кератиновых масках”, на самом деле имеем в виду добавление гидролизованного кератина с высоким содержанием цистеина – такие продукты могут временно заполнить повреждённые участки, но не восстанавливают природную пространственную структуру.

Серосодержащие аминокислоты – не единственная интересность. Глутаминовая кислота и аспарагиновая кислота придают волосу способность удерживать влагу, поскольку они имеют гидрофильные боковые группы. Именно поэтому натуральные кудрявые волосы часто бывают более сухими – их изогнутые формы способствуют испарению воды, а аминокислотный состав может иметь несколько меньший процент глутамина. Важно понимать, что мы не можем изменить аминокислотный набор волоса извне – тело использует только те аминокислоты, которые поступают с пищей. Следовательно, сбалансированное питание с достаточным количеством белка и серы влияет на качество новых волос, которые растут, а не на те, что уже вышли из фолликула.

Отсюда вытекает простой вывод: маркетинговые заявления о “встраивании аминокислот в структуру” – это преувеличение. Гидролизованные протеины в косметике способны образовывать плёнку на поверхности волоса и временно маскировать повреждения, но они не становятся частью кератинового каркаса навсегда. После нескольких мытьев волшебный эффект исчезает. Однако систематическое использование таких средств может предотвратить дальнейшее разрушение, если они правильно подобраны по размеру молекул. Для более глубокого действия нужны пептиды с низкой молекулярной массой, способные проникать в кортекс через повреждённую кутикулу.

Пигментация: меланин и игра цветовых оттенков

Окрашивание волоса – заслуга пигмента меланина, который вырабатывается в меланосомах специальных клеток – меланоцитов, находящихся в волосяном фолликуле. Существует два основных типа меланина: эумеланин (чёрно-коричневые тона) и феомеланин (красно-жёлтые). Соотношение и количество этих пигментов определяют уникальный цвет каждого человека. Чем больше эумеланина, тем темнее волосы; высокий уровень феомеланина при небольшом количестве эумеланина даёт рыжий цвет. Седые волосы – это не результат потери пигмента, а скорее прекращение его выработки из-за апоптоза стволовых клеток меланоцитов. Свет начинает проходить сквозь волос без поглощения, и мы видим прозрачный стержень, который на фоне других волос выглядит белым или серебристым.

Было бы ошибкой считать, что меланин – это просто цветовой краситель. На самом деле он выполняет фотозащитную функцию, поглощая ультрафиолетовые лучи и предотвращая разрушение белков кортекса. Тёмные волосы меньше подвержены фотостарению, чем светлые, поэтому обладательницы платинового блонда часто сталкиваются с ломкостью и сухостью под солнцем. Отсюда совет: если вы красите волосы в светлые тона, обязательно используйте средства с УФ-фильтрами. Искусственное окрашивание вовсе не увеличивает защитные свойства – наоборот, химические процессы осветления разрушают часть природного меланина, оставляя волос беззащитным. Это ещё одна причина, почему блондирование требует более тщательного ухода.

Интересно, что генетика влияет не только на цвет волос, но и на их текстуру. Ген MC1R отвечает за синтез феомеланина; его мутации приводят к рыжему цвету. Но сложность регуляции пигментации намного выше – учёные идентифицировали более 100 генов, влияющих на оттенок. Поэтому утверждения вроде “родители темноволосые, значит ребёнок не может быть светлым” – это упрощение. Иногда меланин может распределяться неравномерно по длине волоса, создавая естественные блики или полосы, которые мы называем “мелированием от природы”. Внутри кортекса гранулы меланина имеют размер от 0,2 до 0,8 мкм, и их форма тоже влияет на восприятие цвета – мелкие гранулы дают равномерный тон, крупные могут создавать зернистость.

Жизненный цикл: от рождения до выпадения

Каждый волос проходит три фазы: анаген (активный рост), катаген (переходный период) и телоген (покой и выпадение). Анаген длится от 2 до 7 лет в зависимости от генетики и гормонального фона – именно в этой фазе клетки волосяного фолликула активно делятся, выталкивая стержень наружу. Скорость роста в среднем составляет 1–1,5 см в месяц, хотя летом она может быть несколько выше. В течение жизни человека волосяные фолликулы проходят примерно 20–25 таких циклов. Когда ресурс исчерпывается, фолликул атрофируется, и наступает облысение – именно так действует мужской гормон дигидротестостерон на наследственно чувствительные фолликулы.

Катаген – короткая фаза продолжительностью 2–3 недели, во время которой волос отделяется от питающей его папиллы и перестаёт расти. В этот период клетки фолликула подвергаются апоптозу – запрограммированной гибели. Интересно, что волосы, выпавшие при расчёсывании, часто находятся именно в катагене или уже в телогене. Сама структура волоса в катагене не меняется – он просто ждёт отторжения. Продолжительность телогена составляет около 3–4 месяцев, после чего старый стержень выталкивается новым, который начинает расти из того же фолликула. В норме одновременно около 85–90% волос находится в анагене, 10–15% – в телогене и лишь 1–2% – в катагене.

Любое вмешательство в этот цикл сказывается на густоте и качестве волос. Например, беременность удлиняет фазу анагена из-за эстрогенов, поэтому волосы становятся гуще. После родов резкое снижение гормонов переводит большое количество волос в телоген, что вызывает “выпадение после родов” – это временное явление. Стресс, нехватка белка, железодефицит, недостаточность витаминов группы B – всё это сокращает продолжительность анагена. Поэтому, когда мы говорим об уходе, стоит учитывать: внешне невозможно повлиять на фазу роста, но создав благоприятные внутренние условия, можно максимально реализовать генетический потенциал.

Враги структуры: что разрушает волос извне и изнутри

Наиболее агрессивно на волос действуют термическая обработка и химические вещества. Температура свыше 150°C начинает разрушать водородные связи, а выше 200°C – дисульфидные мостики. Регулярное использование фена или утюжка без термозащиты приводит к необратимым изменениям: кутикула трескается, влага испаряется, кератин теряет упругость. Сюда же добавляются ультрафиолетовые лучи: они вызывают фотоокисление аминокислот, прежде всего триптофана, что ведёт к появлению тусклости и желтизны особенно на светлых волосах. К счастью, люди научились частично нивелировать эти эффекты с помощью силиконов, которые создают термозащитную плёнку, но это скорее паллиатив.

Химическая завивка и окрашивание целенаправленно разрывают дисульфидные связи. Отбеливание (осветление) окисляет меланин, одновременно разрушая и часть белковой матрицы. Чем больше вы осветляете, тем тоньше становится стержень волоса – вам это знакомо как “ватные” волосы после блондирования. Кроме того, щелочные составы красок поднимают чешуйки кутикулы, облегчая проникновение пигмента, но этот процесс всегда сопровождается потерей липидов. Поэтому между процедурами необходимы восстанавливающие маски с низким pH, которые закрывают кутикулу.

Внутренние факторы часто остаются недооценёнными. Дефицит железа является одной из самых распространённых причин замедления роста и ухудшения качества волос. Железо необходимо для фермента тирозиназы, которая запускает синтез меланина, поэтому анемия может сопровождаться поседением. Цинк участвует в репликации клеток фолликула, а его нехватка ведёт к нарушению кератинизации – волосы становятся тонкими, напоминают пушок. Не менее важен кремний, который входит в состав соединительнотканного матрикса фолликула; исследования показали, что добавки с кремнием улучшают толщину стержня. Всё это подчёркивает, что внешний блеск – лишь вершина айсберга, который держится на внутреннем ресурсе организма.

Подводя итог всему сказанному, можно выстроить логичную картину: волос – это сложная многокомпонентная система, в которой форма, цвет, прочность и эластичность определяются соотношением белков, липидов, воды и пигментов. Знание того, как устроен каждый слой и какие именно химические связи обеспечивают целостность, позволяет сознательно выбирать средства ухода, не поддаваясь на рекламные обещания. Невозможно отрастить абсолютно здоровые волосы, если вы ежедневно подвергаете их термической или химической нагрузке, не компенсируя потери влаги и липидов. И наоборот – понимание лимитов собственных волос помогает сохранить их красивыми на долгие годы, не тратя деньги на средства, которые физически не способны проникнуть в кортекс. Заботьтесь о том, что внутри, и внешнее не заставит себя ждать.

Об авторе

Безнога Настя

Editor

Просмотреть все записи