Волосяные фолликулы. Строение волосяных фолликулов.
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 21.12.2024
Волосяные фолликулы. Строение волосяных фолликулов.
Волосяные фолликулы формируются на третьем месяце эмбриогенеза за счет врастания тяжей клеток эпидермиса в подлежащую дерму. Они первоначально образуются в зоне бровей, подбородка, верхней губы, а затем на всех участках тела, покрытых тонкой кожей. Эпи-дермальные выросты в дальнейшем становятcя волосяными фолликулами, в которых образуются сначала первичные волоски — эмбриона, а затем они сменяются пушковыми волосами, при этом после рождения у человека волосяные фолликулы не образуются. Грубые волосы волосистой части головы, бровей и те, которые развиваются во время полового созревания, называются терминальными.
В волосяных фолликулах и волосах имеются два типа кератина — мягкий и твердый, различимые гистологическими методами, так как обладают разными физическими и химическими свойствами. Мягкий кератин покрывает всю поверхность кожи, а твер ый встр чается только в некоторых волосяных фолликулах (в ногтях, кутикуле и корковом веществе волос). Синтез твердого кератина не проявляется образованием гранул кератогиалина в цитоплазме клеток эпидермиса, он формируется за счет постепенного превращения этих клеток в кератин.
Строение волосяных фолликулов
Самая глубокая часть эпителиального тяжа превращается в зародышевую матрицу волосяного фолликула, которая располагается над соединительнотканым волосяным сосочком, где благодаря наличию капилляров имеется источник образования тканевой жидкости для матрицы. В эпидермальном тяже, соединяющем зародышевую матрицу с поверхностью, появляется просвет — формируется наружное корневое влагалище волосяного фолликула, около поверхности кожи в нем различают те же слои, что и в эпидермисе, а снаружи оно покрыто в этой зоне мягким кератином. В глубине фолликула наружное корневое влагалище становится более тонким, в нем не выявляются некоторые из поверхностных слоев клеток эпидермиса. На дне волосяного фолликула наружное корневое влагалище окружает волосяную матрицу и переходит в нее, в этом участке оно состоит только из клеток базального слоя эпидермиса.
Клетки матрицы волосяного фолликула, обеспечивающие рост волос, пролиферируют, потом они выталкиваются наверх и, чем дальше отодвигаются от соединительнотканного волосяного сосочка, тем больше они превращаются в твердый кератин. Эта зона превращения и называется кератогенной зоной. Пролиферирующие клетки матрицы образуют также оболочку из клеток в виде трубочки, которая, располагаясь вокруг волоса, отделяет его от наружного корневого влагалища и называется внутренним корневым влагалищем. Внутреннее корневое влагалище распространяется лишь на часть длины фолликула, оно образовано мягким кератином, поэтому по мере ороговения клеток в них выявляются гранулы кератогиалина, которые в этом участке называют трихогиалиновыми, они окрашиваются в ярко-красный цвет.
Меланин является основным пигментом волос. Меланоциты располагаются среди клеток матрицы волосяного фолликула вблизи сосочка, по цитоплазматическим отросткам меланин достигает эпителиальных клеток, далее эти клет ки претерпевают ороговение и превращаются в корковое и мозговое вещество волоса. Мела нин включается в кератин волоса, в основном, в корковое его вещество, придавая ему окраску. Седина — отсутствие пигмента в волосах, ее появление связывают с утратой меланоцита-ми способности синтезировать тирозиназу.
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.
Строение волос
Обывателя может совершенно не интересовать, как устроены его волосы, каков принцип их роста и естественного выпадения. Но все это до тех пор, пока человек не сталкивается с проблемой облысения. Поэтому любому, кто столкнулся с этой проблемой, будет полезно узнать, какова структура волос и для чего они даны человеку.
Именно изучая строение волос, можно лишний раз убедиться в том, что природа ничто не создает просто так, без причины. Волосы даны человеку не только для красоты, но и для выполнения довольно важных функций. В первую очередь, волосы обеспечивают защиту от негативного воздействия внешней среды - от высоких и низких температур, ультрафиолета.
Волосы несут и выделительную функцию, выводя из организма тяжелые металлы, токсины, обеспечивают рецепторные функции (чихательный рефлекс, мигательный рефлекс). И кроме этого, фолликул волоса является источником стволовых клеток - депо, концентрирующим зачатки новых фолликулов и даже клеток кожи.
Как устроены волосы. Строение волос человека
Вы, вероятно, когда-нибудь уже слышали, что волос - это мертвая субстанция. Так ли это? И так, и не так!
С точки зрения физиологии, стержень волоса, который мы видим - субстанция, которую нельзя по праву назвать живой. Он не снабжается кровью, к нему не подходят нервные волокна и не присоединяются мышцы. Когда нам стригут волосы, мы не чувствуем никакой боли, волосы не кровоточат, при их натяжении не растягивается ни одна мышца.
И все же. волосы - живая субстанция, способная к самовоспроизведению. Живые клетки, которые размножаются с огромной скоростью, находятся в корне волоса, залегающем глубоко в дерме.
Волосяной фолликул - это корень волоса с окружающими его тканями, которые формируют наружное и внутреннее корневые влагалища и волосяно-железистый комплекс (сальная и потовая железы; мышца, поднимающая волос; кровеносные сосуды и нервные окончания). Мы рождаемся на свет с определенным количеством таких фолликулов, величина эта генетически запрограммирована, и тут уже ничего изменить нельзя. Хотя, быть может, в недалеком будущем ученые смогут перепрограммировать эту наследственную информацию, - сейчас для этого созданы все предпосылки.
В основании фолликула, и дерме, находится волосяной сосочек - соединительно-тканное образование, содержащее сосуды. Он обеспечивает питание и ростовую активность волосяного фолликула.
Каждый волосяной фолликул имеет собственную иннервацию и мускулатуру. Благодаря мышцам и нервным окончаниям волосяной фолликул обладает тактильной чувствительностью, позволяющей ему совершать едва заметные движения.
Когда соответствующий мускул - мышца, поднимающая волос, - сокращается от страха или под влиянием холода, волосы приподнимаются и сжимают кожу, образуя на ней пупырышки или так называемую "гусиную кожу". Кровеносные сосуды, окружающие волосяной фолликул и волосяной сосочек, снабжают их всеми веществами, необходимыми для размножения клеток и роста волос.
Еще одна отличительная черта волос состоит в том, что скорость деления их клеток занимает в организме человека второе место после скорости пролиферации клеток в костном мозге.
Каждый волосяной фолликул является независимым образованием со своим собственным ростовым циклом. В разных фолликулах циклы эти не синхронны, иначе у нас выпадали бы все волосы одновременно, тогда как этот процесс протекает постепенно и незаметно.
Видимая часть фолликула волоса - стержень, или волосяное волокно
Если сделать поперечный разрез волосяного стержня и рассмотреть его в микроскоп, то можно увидеть 3 основных слоя: мозговой, корковый и кутикулу (изнутри кнаружи). Мозговое вещество – это сердцевина волоса, представленная роговыми чешуйками, пузырьками воздуха и пигментом - меланином. С возрастом количество пигмента в мозговом веществе уменьшается, а пузырьков воздуха увеличивается.
Основной слой волоса, который обеспечивает его прочность, эластичность - корковый слой, или кора. Он составляет 85-95% от массы волоса и представлен множеством волокон, состоящих из белка кератина. Волокна закручены между собой и удерживаются в таком суперспирализованном положении химическими связями. Кортекс волоса обеспечивает его прочность. Основные связи стержня волоса - дисульфидные, именно на разрыв данных связей направлено химическое воздействие при перманентной завивке и выпрямлении волос.
Третий, наружный слой - кутикула. Этот тонкий слой клеток, расположенных черепицеобразно друг к другу. Свет, отражаясь от кутикулы волоса, придает волосу блеск. Чешуйки кутикулы удерживаются между собой прослойками липидов и при применении щелочных средств эти прослойки вымываются, чешуйки приподнимаются, а волос становится более тусклым. Кутикула выполняет защитную, барьерную функцию. Кутикула препятствует механическим и физическим воздействиям на волос.
Стержень волоса является непостоянным образованием волосяного фолликула, смена волоса зависит от фаз роста. Следует помнить, что стержень волоса состоит из мертвых клеток, поэтому механическое, и химическое воздействие, оказываемое на стержень, не повлияет на рост волос.
Примерный химический состав здорового волоса таков:
- 15% воды,
- 6% линидов,
- 1% пигмента,
- 78% белка.
Если волосы подвергались химическим или физическим воздействиям, если обнаруживаются те или иные заболевания, состав волос может изменяться. Например, при частом окрашивании и химической завивке, неграмотном подборе средств для ухода за волосами, злоупотреблении термическими методами укладки волосы могут терять большой процент влаги. В этом случае необходимо подбирать качественные средства для ухода за волосами, которые восстанавливают нормальный уровень влажности.
Жизненный цикл волос
Жизненный цикл волоса состоит из трех стадий, его продолжительность колеблется от 2 до 5 лет. Каждый волосяной фолликул генетически запрограммирован на производство примерно 25-27 волос. Каждый волос живет по своему "индивидуальному графику", а потому разные волосы в одно и то же время находятся на разных стадиях своего жизненного цикла: 85% волос находятся в фазе активного роста (анагена), 1% в фазе покоя (катагена) и 14 % - в стадии выпадения (телогена).
Волосяной сосочек снабжен кровеносными сосудами, по которым к непрерывно делящимся клеткам фолликула поступают питательные вещества и кислород. Но этот процесс происходит лишь на стадии анагена.
При фазе катагена нарушается питание, а сам волос движется вверх, становясь дальше от сосочка. Таким образом последний постепенно атрофируется, а клетки луковицы ороговевают.
Наконец, на стадии телогена волосяной стержень крепится на поверхности кожи и через некоторое время выпадает. Клетки внутри волосяного мешочка начинают размножаться заново, что приводит к утолщению и росту волосяного мешочка. Материнские клетки волосяной луковицы создают новый эпителий, и в ней зарождается новый волосок.
На протяжении жизни этот сложный с точки зрения физиологии процесс повторяется многократно, причем каждый цикл сопровождается тем, что волосяной сосочек становится все ближе к поверхности кожи. То есть с годами новые волосы крепятся не так глубоко в коже, как раньше. Кроме того, сами волосяные стержни становятся тоньше и теряют пигмент (так появляется седина).
На волосистой части головы каждого человека расположено в среднем от 100 до 150 тысяч волосяных фолликулов, в которых волосы образуются, растут и из которых затем выпадают. Зная процентное соотношения волос в разных фазах, можно подсчитать величину, характеризующую нормальное выпадение волос. В норме в день мы теряем в среднем 70-80 волос.
Строение волос очень хорошо изучено, и при возникновении каких-либо проблем с ними, рекомендуем обратиться к профессионалам, которые смогут помочь и сохранить вашу шевелюру красивой, а кожу головы здоровой.
СТРОЕНИЕ ВОЛОС
Ежедневная потеря волос-процесс совершенно нормальный. Взамен старым, поврежденным, отслужившим свой срок растут новые. Откуда же наши волосы берутся? Глубоко в коже расположен волосяной фолликул - фабрика по производству волос. В нем как на настоящем производстве есть сырье и оборудование, руководство и работники, службы обеспечения и контроля. Задача этой фабрики - плетение волосяного волокна. Давайте туда заглянем.
Фолликул представляет собой углубление кожи во внутрь. В нем как в мешочке находится волос. Фабрика «вмонтируется» в кожу еще за 5-6 месяцев до нашего рождения. Часть волоса, находящаяся внутри кожи называется-корень,а видимый участок-стержень. На теле человека насчитывается до 5 миллионов фолликулов, способных производить разные волосы.
Различают основные три вида:
- длинные или терминальные (волосы скальпа, бороды, усов, подмышечных впадин и лобка)
- щетинистые (брови, ресницы и волосы ноздрей)
- пушковые (покрывают почти всю оставшуюся поверхность тела )
На голове насчитывается от 80 до 120 тысяч терминальных волос, создающих нам прическу.
На дне фолликула находится волосяной сосочек. Это очень важная структура, контролирующая и координирующая деятельность фабрики, по сути управляющая всей работой. В сосочке проходят мельчайшие кровеносные сосуды, через которые клетки волоса получают все необходимое питание. Рост волоса происходит за счет деления матрицы. Это зона молодых, только что родившихся клеток, они располагаются вокруг сосочка, затем поднимаются вверх, образуя расширение - луковицу, а смещаясь еще выше принимают характерную форму волоса. По мере продвижения клеток к поверхности кожи, они теряют свою жизнеспособность и постепенно затвердевают, выходя над кожей уже в виде готового продукта - крепкого эластичного волокна, называемого стержень. Среди растущих клеток волоса, там, в глубине фолликула, трудятся меланоциты. Их задача - выработка меланина - пигмента, придающего окраску. И молодые клетки волоса поглощают этот пигмент, как бы «пачкаются в краске». Процесс поседения волос связан с прекращением работы меланоцитов. То есть в определенный момент происходит остановка «цеха по окраске» ,а в остальном волосяная фабрика продолжает исправно работать . К сожалению точного ответа на вопрос» Почему некоторые седеют?»-до сих пор не найдено. Основное значение по прежнему придают наследственности, имеется также связь с состоянием нервной и эндокринной системы, содержанием некоторых аминокислот, микроэлементов и витаминов. На сегодняшний момент не существует препаратов способных остановить или повернуть вспять этот процесс. Единственный способ-использование искусственных красителей, закрашивающих седину. Каждый волосяной фолликул снабжен большим количеством нервных волокон и имеет свою мышцу, поднимающую волос. Когда нам холодно или страшно, происходит сокращение мышцы, и стержень приподнимается над кожей. Между волосками создается воздушная прослойка, хорошо удерживающая тепло. (когда волосы «встают дыбом» или появляется «гусиная кожа» - это сокращается мышца пушковых волос).Конечно у человека такой способ согревания потерял актуальность, но для животных он имеет огромное значение. Для нас же с вами волосы перестали быть необходимым условием выживания, однако играют огромную роль с эстетической точки зрения, являются украшением и составляющей нашего имиджа. К фолликулам примыкает сальная железа. Железы похожи на мешочки, имеют округлую форму и выводной проток - трубку, по которой осуществляется отток их содержимого. Кожное сало создает на коже защитную пленочку, служит смазкой для волос и является водоотталкивающим агентом.
Итак, слаженная работа фолликула приводит к появлению над поверхностью кожи стержня- видимого участка волоса.
В нем хорошо различимы три слоя. Самый внутренний - мозговой или медулярный с практической точки зрения интереса не представляет. Средний слой- корковый- основной и выполняет все присущие волосу функции. Он представляет собой крепкий канат, сплетенный из отдельных белковых нитей. Именно белок кератин является важнейшим строй материалом для волос. Единство волосяного каната обеспечивается химическими связями между отдельными нитями. Наиболее крепкие из них-дисульфидные или трансцистеиновые, образующиеся между аминокислотами-отдельными участками белковой цепочки. Разрушение этих связей имеет ключевую роль в процессах повреждения при окраске и химической завивке. Кутикула -внешняя оболочка представляет из себя прозрачные чешуйки, заходящие друг на друга по подобию чешуи у рыбы. Пространство между ними заполнено жировыми прослойками ( липидами), которые обеспечивают плотное прилегание к друг другу, формируя крепкий слой, защищающий от различных неблагоприятных воздействий.
В стержне волоса не идет никаких жизненных процессов, это «мертвый» участок уже не имеет связи с организмом и все манипуляции с видимой его частью проходят абсолютно безболезненно для волосяного фолликула. Вопреки распространенному мнению, шампуни, средства укладки, фен, окрашивание и химическая завивка никогда не приводят к выпадению волос, а уж тем более к видимому облысению. Однако они могут нанести вред самому стержню, ухудшить его внешний вид и в серьезных случаях привести к обламыванию волос, что зачастую принимается за выпадение. Соответственно, любой видимый участок волоса когда-то находился внутри фолликула и являлся клетками корня. Условия, в которых происходило деление этих клеток, в дальнейшем находит отражение на структуре стержня. Существуют методы диагностики волос, позволяющие считывать эту информацию и определить «все ли в порядке на волосяном производстве».
Почему же человек ежедневно теряет волосы?
Потому что волосяной фолликул не всю жизнь находится в состоянии активной работы. Работает он циклами. Когда на фабрике идет отлаженная работа - то волос растет. По научному-это фаза анагена, ее длительность генетически запрограммирована и длится для волос на голове несколько лет. Чем дольше ее продолжительность ,тем соответственно длиннее отрастает волос. Скорость роста волос в среднем 1-1.5 см в месяц. В норме в анагене находится 90% всех фолликулов. В среднем волосяной фолликул проходит эту фазу 20-30 раз в жизни. Но вот фабрика устала, ее работники состарились, и нужно отправлять их на заслуженный отдых. Это переходная фаза катагена, длящаяся около двух недель. Луковица постепенно отделяется от волосяного сосочка, теряет связь с питанием, ороговевает и превращается в колбу. Волос в этой короткой фазе не много, около 1%.
И вот уже ни чем не связанная колба старого волоса, постепенно покидает волосяную фабрику и смещается вверх к поверхности кожи. Идет фаза телогена. Вы, вероятно, сами удалите этот волос при мытье или расчесывании (посмотрите их на свет, и вы увидете белесоватую капельку - это и есть колба). Такие вот выпадающие волосы составляют до 10% от общего количества.
Но фабрика не бездельничает долго, и не успел еще старый волос выпасть, а в глубине фолликула уже начинается плетение нового волокна. Соотношение работающих(анаген) и отдыхающих(телоген) фолликулов должно быть постоянным 90/10 и может быть подсчитано при помощи методов диагностики волос. Волосяные фолликулы функционируют в мозаичном порядке, переходя в фазы асинхронно, независимо друг от друга, поэтому смена волос происходит для нас незаметно, в норме сколько волос выпадает столько и вырастает. Если же в организме есть факторы нарушающие их работу, то это может привести к уменьшению количества работающих фолликулов и увеличению процента волос в фазе выпадения. Также может измениться качество волос, они заметно истончаются, теряют окраску, становятся тусклыми и безжизненными. О том какие могут быть причины ухудшения волос и что возможно предпринять в вашем случае вы узнаете на очном консультации у трихолога.
Строение и рост волосяного фолликула
От количества фолликулов зависит густота волос на коже. Когда возникает чрезмерная густота волосяного покрова, избавиться от нежелательных волос поможет лазерная эпиляция - распространённая и востребованная процедура в косметологии. Удаление волос с помощью лазерной эпиляции считается самым радикальным и безопасным методом решения проблемы нежелательных волос. Стоит отметить, что лазерная эпиляция безболезненна и надёжна. Суть процедуры заключается в том, что вещество меланин, содержащийся в фолликуле, подвергается нагреву лазером, стволовые клетки волосяного мешочка нежелательных волос разрушаются, и эти волосы перестают расти. Импульса лазерного луча хватает на мгновенный нагрев, он действует избирательно, чтобы повлиять на структуру волосяных луковиц, не задевая близлежащие ткани. Поэтому лазерной эпиляции могут подвергаться такие чувствительные участки кожи, как зона лица, подмышек и бикини.
Если рассмотреть строение волоса и стадии его роста, то можно лучше понять, как воздействует на структуру волоса лазерный луч при процедуре эпиляции.
Волосяной фолликул и его строение
Волос состоит из стержня, который находится над кожей, и фолликула - невидимой части корня волоса, располагающейся в дерме, под поверхностным слоем кожи эпидермисом.
Волосяная воронка
Стержень волоса является продолжением волосяного корня. Он растёт из волосяной воронки - впадинки на коже. Ниже этой воронки стержень переходит в фолликул, состоящий из волосяного корня и прилегающих к нему тканей.
Волосяной мешочек
Слово «фолликул» в переводе с латинского означает «мешочек». Это особое углубление, в котором находится корень волоса. Его ещё называют корневым влагалищем. Волосяной мешочек книзу расширяется и образует волосяную луковицу.
Лазерный луч при эпиляции воздействует на стволовые клетки корня волоса в волосяной луковице, разрушая их и устраняя причину роста волос.
Другие структуры фолликула
К волосяному мешочку прилегают сальные и потовые железы, а чуть ниже - мышца волоса. Она приводит в движение волос под влиянием холода или эмоционального состояния человека, например, стресса или страха.
В самом низу фолликула имеется волосяной сосочек, состоящий из капилляров, соединительной ткани и нервных окончаний. Он выполняет питательную функцию, благодаря которой волосяные клетки получают все необходимые для роста волоса вещества.
Лазерная эпиляция и стадии активности фолликула
Волосяной фолликул с момента возникновения производит примерно 24-27 волос. Он проходит цикличные стадии активности и состояния покоя. От этих стадий зависят развитие и отмирание волоса.
Анаген - стадия наибольшей активности фолликула. В период анагена в волосяном корне происходит деление клеток. В результате появления новых клеток волос растёт. Этот период активного роста волос на голове длится от двух до пяти лет. Волосы бровей и ресниц растут от четырёх до семи месяцев. Около 85% волос находится в состоянии активного роста.
Катаген – это стадия, во время которой жизнедеятельность фолликула постепенно замирает. Волосяная луковица в это время отторгается от волосяного сосочка.
Телоген – период, когда в волосяном корне прекращается деление клеток. Старый волос с отмершей волосяной луковицей выпадает.
Затем стадия телогена постепенно переходит к анагену, стадии активности.
Лазерная эпиляция воздействует на нежелательные волосы исключительно на стадии анагена, активного цикла развития волосяного корня, когда в фолликуле происходит деление и образование новых клеток. Поэтому для большей эффективности процедура по удалению волос лазером должна проводиться несколько раз, так как волосы растут неравномерно.
Зачастую количество волос на разных стадиях активности и покоя зависит от густоты и состояния волосяного покрова, а также возраста пациента. Для получения максимального эффекта лучше всего чётко придерживаться советов и графика повторных процедур, назначенных опытным специалистом.
Лазерная эпиляция даёт мгновенный и долговременный результат, проблема роста нежелательных волос устраняется, а кожа становится гладкой и бархатистой.
Волосяные фолликулы
На фото — волосяные фолликулы живой мыши (длина масштабного отрезка — 50 мкм). Зеленым флуоресцентным белком окрашены ядра эпителиальных клеток, красным — мезенхимальные клетки, в том числе волосяные, или дермальные, сосочки (в нижней части каждого из трех фолликулов). Фолликулы находятся в состоянии покоя, но готовы приступить к формированию нового волоса.
Волосяной сосочек (dermal papilla) богат кровеносными сосудами, за счет которых осуществляется питание клеток растущего волосяного фолликула, а также регенерация волоса — образование нового фолликула вместо утраченного. Если сосочек погиб, то волос больше не вырастет. Вокруг волосяного сосочка размещаются меланоциты — эпидермальные клетки, синтезирующие пигмент меланин, отвечающий за цвет волоса. Еще одна важная часть фолликула — так называемый бугорок (bulge) — участок между устьем сальной железы и местом прикрепления мышцы, поднимающей волос. В области бугорка находятся стволовые клетки.
Слева: cхема волосяного фолликула, который находится в активной фазе роста. Матрикс представляет собой эпителиальные клетки, которые окружают дермальный сосочек; это самая глубокая часть фолликула. Изображение © Bob Crimi из статьи R. M. Hoffman, 2000. The hair follicle as a gene therapy target. Справа: схема волосяного фолликула в фазе покоя; зародыш волоса — это клетки-потомки стволовых клеток. Изображение из статьи P. Rompolas et al., 2012. Live imaging of stem cell and progeny behaviour in physiological hair-follicle regeneration
Волосяные фолликулы — удобная модель для изучения стволовых клеток и их роли в процессе регенерации. В одном фолликуле за время его жизни последовательно формируется множество волос, при этом каждый раз фолликул проходит через процесс восстановления своей структуры после регрессии. Методика прижизненной микроскопии позволяет отслеживать перемещение и пролиферацию разных типов клеток (в первую очередь, стволовых) в процессе регенерации фолликулов. Эти исследования важны для исследования поведения стволовых клеток при регенерации тканей, а кроме того, они помогают в разработке методов трансплантации волос при их утрате.
Анестезированная мышь во время микроскопирования волосяных фолликулов. На увеличенном изображении видно, как ухо располагается на предметном столике микроскопа, слегка придавленное покровным стеклом. Фото из статьи C. M. Pineda et al., 2015. Intravital imaging of hair follicle regeneration in the mouse
Для наблюдения за поведением клеток идеально подходят волосяные фолликулы на тыльной стороне уха мышей. Кожа здесь достаточно тонкая, фолликулы расположены неглубоко и под большим углом к поверхности кожи, что делает их удобными для микроскопирования. Кроме того, фолликулы здесь расположены достаточно плотно и имеют циклы развития с достаточно коротким периодом покоя перед фазой регенерации.
Для получения изображений оптических срезов кожи используют двухфотонный лазерный сканирующий микроскоп (TPLSM, two-photon laser scanning microscope). Благодаря неинвазивной технике микроскопирования можно наблюдать отдельные волосяные фолликулы в режиме реального времени. Ухо животного удобно каждый раз одинаково располагать на предметном столике TPLSM. При этом нужный участок кожи исследователи находят, ориентируясь на рисунок сосудистой сети на ухе и на точечные татуировки, которые делают на коже.
Благодаря использованию TPLSM есть возможность наблюдать за процессом естественной регенерации одних и тех же волосяных фолликулов мыши in vivo. a — тыльная сторона уха мыши сразу после депиляции (слева) и 10 дней спустя (справа). Волосы удаляли не только для стимуляции выхода фолликулов из стадии покоя, но и для того, чтобы повысить качество изображения при микроскопировании. Пунктирная линия отмечает границу между волосяными фолликулами в стадии покоя и в стадии активного роста. Imaging region — микроскопируемая область. Длина масштабного отрезка — 5 мм. b — точечная татуировка на ухе (показана стрелкой) помогает отыскать при повторном микроскопировании тот же самый участок кожи, что и в предыдущий раз. Длина масштабного отрезка — 5 мм. c — схема расположения фолликулов в области микроскопирования (вверху слева) и серия снимков одного и того же участка кожи, показывающая волосяной фолликул на разных стадиях цикла развития (начало телогена — вверху справа, анаген — внизу слева, телоген — внизу справа). Длина масштабного отрезка — 0,5 мм. В рамке — один и тот же фолликул, d — его увеличенное изображение на разных стадиях цикла. Длина масштабного отрезка — 20 мкм. Изображение из статьи C. M. Pineda et al., 2015. Intravital imaging of hair follicle regeneration in the mouse
Волосяной фолликул в своем развитии последовательно проходит несколько стадий: анаген, катаген и телоген. Анаген — стадия активного роста волосяного фолликула, когда за счет интенсивного деления стволовых клеток формируется и растет стержень волоса. После анагена наступает катаген — стадия регрессии фолликула. Это промежуточный этап, во время которого рост волосяного стержня прекращается, на его нижнем конце формируется округлое уплотнение, а клетки фолликула между волосяным стержнем и дермальным сосочком отмирают. При этом волос лишается притока крови от дермального сосочка и полностью ороговевает, после чего фолликул переходит в стадию покоя (телоген). Ороговевший волос постепенно смещается вверх, к поверхности кожи и со временем выпадает, а в волосяном фолликуле после периода покоя начинается регенерация и образование нового волоса.
При механическом удалении волоса фолликул сразу переходит из катагена в анаген, поэтому когда исследователи сбривали волосы на ухе мыши (с дополнительным нанесением депиляционного крема), это стимулировало начало регенерации в покоящихся фолликулах. Продолжительность той или иной стадии развития фолликула зависит от вида животного, а также от местоположения фолликула на теле. Например, стадия телогена волосяных фолликулов головы человека длится около 3 месяцев, фолликулов бровей — 8–9 месяцев, а фолликулов ушей мыши — 2–3 недели.
Цикл регенерации волосяного фолликула включает в себя несколько последовательных стадий: анаген (стадия активного роста), катаген (стадия регрессии) и телоген (стадия покоя). Все фотографии выполнены с помощью TPLSM. В зеленой рамке — увеличенный участок оптического среза волосяного фолликула в фазе роста, видна его многослойная структура. Длина масштабного отрезка — 20 мкм. Изображение из статьи C. M. Pineda et al., 2015. Intravital imaging of hair follicle regeneration in the mouse
Регенерация волосяного фолликула происходит за счет «резерва» стволовых клеток, которые сохраняются в фолликуле на протяжении всех стадий его развития. Как мы уже упоминали, стволовые клетки находятся в области бугорка. К концу анагена часть клеток бугорка перемещается ближе к основанию фолликула и начинает интенсивно делиться, оставаясь недифференцированными. Во время катагена группа таких клеток — так называемые клетки-потомки стволовых клеток бугорка — располагается в нижней части волосяного фолликула на границе с дермальным сосочком и образует «зародыш волоса» (hair germ). Эти клетки сохраняются во время телогена, и именно за счет них происходит дальнейшая регенерация волосяного фолликула и образование нового волоса в следующем цикле.
Слева — микрофотография волосяного фолликула, hair follicle stem cells — стволовые клетки, красный бугорок — мезенхимальный дермальный сосочек. Справа — схема волосяного фолликула со стволовыми клетками и их потомками. 1) неактивные стволовые клетки в области бугорка; 2) интенсивно делящиеся недифференцированные клетки; 3) дифференцированные клетки-потомки стволовых клеток. Изображение с сайта med.upenn.edu
Исследования показали, что рост нового волоса инициируют клетки дермального сосочка. Они подают сигнал своим соседям — потомкам стволовых клеток бугорка, которые начинают усиленно делиться. Клетки сосочка способны вызывать рост волосяного фолликула de novo при трансплантации волос.
Лазерная абляция мезенхимального дермального сосочка (DP ablation, DP — dermal papilla) останавливает регенерацию волосяного фолликула. Серия фотографий, полученная с помощью TPLSM до абляции, непосредственно после абляции и через неделю после абляции. Фолликулы, в которых мезенхимальные клетки (mesenchyme) были удачно разрушены, показаны желтыми стрелками. Фолликул, в котором дермальный сосочек уцелел, за неделю увеличился в размерах (правая фотография, внизу слева), эпителиальные клетки фолликула плотно охватывают мезенхимальный дермальный сосочек. Длина масштабного отрезка — 50 мкм. Изображение из статьи P. Rompolas et al., 2012. Live imaging of stem cell and progeny behaviour in physiological hair-follicle regeneration
Благодаря неинвазивной технике микроскопирования удалось проследить в режиме реального времени развитие волосяных фолликулов с неповрежденным дермальным сосочком и без него. Исследователи проводили лазерную абляцию — разрушали клетки дермального сосочка с помощью лазера в самом начале стадии анагена, при этом стволовые клетки и их потомки оставались неповрежденными. В фолликулах с разрушенным мезенхимальным дермальным сосочком регенерация останавливается, что подтверждает необходимость этой структуры фолликула для его регенерации.
Видео разных этапов регенерации волосяных фолликулов мыши в режиме реального времени можно посмотреть здесь.
Фото из статьи C. Sedwick, 2014. Valentina Greco: Got hair? Длина масштабного отрезка — 50 мкм.
Читайте также: