Волосы не растут — их вытягивают из кожи. Что на самом деле происходит внутри кожи головы

Процесс роста человеческих волос казался изученным: в основании волосяной луковицы делятся клетки, создают давление и буквально выталкивают стержень волоса наружу. Долгое время наука придерживалась именно этой версии: «модель толкания». Вроде бы логично, что новая ткань просто вытесняет старую.

Однако свежее исследование, опубликованное в Nature Communications доказывает: волос не просто выталкивается снизу. Его активно тянет вверх внешняя оболочка фолликула.

Рассмотрим, как физика этого процесса работает на самом деле.

Как заглянуть внутрь живого фолликула?

Главная проблема изучения человеческих волос — невозможность наблюдать за ними в динамике внутри организма с высоким разрешением. Модели, построенные на изучении мышей хороши, но человеческий волос имеет уникальные циклы и структуру.

Авторы работы пошли другим путем. Они использовали образцы кожи, полученные после пластических операций (подтяжки лица), и выделили из них живые волосяные фолликулы. Их поместили в специальную среду, поддерживающую жизнедеятельность, и наблюдали за ними с помощью мультифотонной микроскопии.

Этот метод позволяет видеть сквозь ткани на глубину, недоступную обычным микроскопам, не повреждая живые клетки. Ученые создали 3D-карту движения каждой отдельной клетки в реальном времени.

Куда на самом деле движутся клетки?

Анатомия волоса сложнее, чем кажется. Есть стержень (то, что мы видим), внутренняя оболочка и внешняя оболочка.

Предполагалось, что все эти слои должны двигаться вверх, к поверхности кожи. Но покадровый анализ показал обратное. Клетки внешней оболочки в верхней части луковицы движутся вниз, в глубину кожи. Более того, они делают это не по прямой, а по спирали, совершая вращательные движения вокруг оси волоса.

В то же время внутренние слои (кортекс и внутренняя оболочка) движутся вверх.

Возникает парадокс: внешняя труба скользит вниз, а содержимое этой трубы поднимается вверх. Именно на границе этих двух встречных потоков рождается сила, заставляющая волос расти.

Кто создает силу: деление или тяга?

Чтобы выяснить, что именно заставляет волос удлиняться, исследователи провели серию показательных экспериментов. Они выключали разные физиологические процессы по очереди.

Гипотеза 1: Рост идет за счет давления от деления клеток. Ученые добавили вещество колцемид, которое блокирует митоз (деление клеток). Если старая теория верна, рост должен был остановиться мгновенно. Результат: Скорость роста волоса упала, но всего на 24%. Волос продолжал расти, даже когда новые клетки перестали появляться.

Гипотеза 2: Рост обеспечивает нижняя часть луковицы. Хирургическим путем у фолликула отрезали саму луковицу — зону, где происходит зарождение клеток. Результат: Оставшаяся часть волоса продолжала двигаться вверх. Это окончательно доказало, что двигатель находится не внизу.

Гипотеза 3: Рост — это результат тяги. Ученые применили Латрункулин Б — токсин, разрушающий актиновые филаменты. Актин — это белок цитоскелета, который позволяет клеткам менять форму и двигаться (сокращаться). Результат: Рост волоса остановился практически полностью (падение скорости на 82%).

Как работает механизм вытягивания?

Собрав данные воедино, авторы построили новую биомеханическую модель.

Клетки внешней оболочки активно мигрируют вниз. Они связаны с внутренними слоями через специальный промежуточный слой — слой-компаньон. Эти слои сцеплены между собой молекулярными мостиками (десмосомами).

Когда внешние клетки ползут вниз, они создают натяжение. Но поскольку внешняя оболочка закреплена в окружающих тканях, а сам волос свободен, возникает сила реакции. Активные сокращения актинового цитоскелета во внешней оболочке создают сдвигающее усилие.

Проще говоря, внешние клетки работают как множество микроскопических рук, которые перебирают «веревку» (внутренние слои волоса), подтягивая ее вверх, пока сами скользят вниз.

Зачем нам это знать?

Это исследование дополняет наше понимание механики тканей.

1. Биоинженерия: мы привыкли думать, что для выращивания органов нужно просто обеспечить деление клеток. Теперь ясно, что без правильной механики и сил натяжения нормальная структура может не сформироваться.
2. Лечение алопеции: большинство средств от облысения пытаются стимулировать деление клеток (митоз). Но если, как показало исследование, митоз дает лишь часть скорости роста, а основную работу делает механизм тяги, возможно, стоит искать препараты, влияющие на актиновый скелет клеток и их подвижность, а не только на пролиферацию.

Источник: Nature Communications