Циклы жизни волосяного фолликула

Жизненный цикл волосяного фолликула делится на три основные фазы: анаген, катаген и телоген. В любой момент времени большинство фолликулов находятся в фазе анагена, остальные же пребывают либо в фазе катагена (2 % времени), либо в фазе телогена (10–15 % времени). Некоторые выделяют еще одну фазу — экзоген.

Поговорим о каждой из этих фаз подробнее.

Анаген

Волосы начинают свой жизненный путь в фазе анагена — это фаза активного деления клеток. В нижней части волоса клетки быстро делятся, и из волосяного фолликула растет новый стержень волоса. Эта фаза самая продолжительная, она длится от 2 до 6–7 лет. В любой момент времени около 90 % общего количества волос человека находится именно в анагене. В зависимости от того, в какой области тела растут волосы, фаза их роста будет длиться дольше или меньше, например, фаза роста волос на голове составляет несколько лет, поэтому они могут вырасти до метра в длину. Особенно короткой фаза анагена бывает у ресниц, бровей, волос в носу и ушах: они растут всего 100–150 дней, поэтому и не вырастают такими длинными.

В начале фазы анагена дермальный сосочек посылает сигнал эпителиальным стволовым клеткам в выпуклости. После стимуляции они мигрируют к основанию фолликула, и нижний его сегмент образует луковицу вокруг дермального сосочка. После этого он может сигнализировать клеткам матрикса о том, что они должны усиленно делиться, дифференцироваться и расти вверх, образуя новый волос.

Катаген

Фаза катагена — это короткий переходный период, инволюция или регресс. Она самая короткая из всех фаз и длится от двух до четырех недель. Деление клеток в матриксе прекращается, и нижний сегмент волосяного фолликула начинает регрессировать за счет запрограммированной гибели кератиноцитов матрикса. Стержень волоса отделяется от сосочка, а нижний волосяной фолликул превращается в эпителиальную нить, в результате чего дермальный сосочек перемещается вверх, чтобы снова войти в контакт с выпуклостью. Во время этого процесса образуется клубный волос с твердым белым узлом на конце.

Телоген

Фазу телогена можно назвать стадией покоя. Она длится около трех месяцев, и в это время не происходит значительного деления клеток или их гибели. Когда волосы полностью отделяются от сосочка, приток крови прекращается. Клубные мертвые волосы остаются на голове обычно около 100 дней. Они постепенно выталкиваются из кожи и со временем выпадают. После этого происходит процесс формирования нового волоса: у основания «пустого» волосяного фолликула начинают размножаться новые волосковые клетки, чтобы сформировать новый волос, и весь процесс начинается заново.

С каждым новым циклом продолжительность телогена увеличивается, поэтому длительность этого периода волосяных фолликулов влияет и на формирование волос: у стареющих животных этот процесс значительно замедляется. У людей синхронный жизненный цикл фолликула плода становится асинхронным вскоре после рождения, когда каждый волосяной фолликул начинает функционировать со своей собственной периодичностью.

В течение всей жизни фолликул реконструируется, поскольку рост волос не останавливается. Это особенно заметно при рассмотрении реакции волосяных фолликулов на андрогены: они вызывают увеличение волосяных фолликулов бороды у мальчиков-подростков и миниатюризацию волосяных фолликулов кожи головы у мужчин с андрогенной алопецией.

Волосы растут примерно на 1 см в месяц. Поскольку они постоянно переходят в фазу покоя, а затем выпадают, мы постоянно их теряем. У здорового взрослого человека за день может выпасть от 70 до 100 волос на голове, но при этом новые волосы постоянно растут и приходят на замену старым. Скорость выпадения может заметно увеличиться, если корни повредятся во время фазы роста или если много волос одновременно перейдут в фазу покоя. В том случае, если на какой-то области кожи новые волосы перестают расти и не заменяют старые, она станет лысой. Такой тип облысения называется алопецией. При некоторых типах алопеции волосы могут снова начать расти, но, к сожалению, облысение может быть и постоянным. Типичным примером является постепенное выпадение волос с возрастом у мужчин [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK546248/ // «— А это помещение почему у вас пустует? — спрашивает Калдымов. // — Здесь стояли быки, — отвечает Орлов, — но мы их вывели сейчас отсюда. Крыша течет, углы промерзли, да и балки прогнили, небезопасно оставлять скот. Будем капитально ремонтировать. // — Не стоит на такую рухлядь гробить средства. Лучше пустите под барак для женщин… // — Что вы, товарищ директор! Ведь даже быки не выдержали, хворать здесь стали. // — Так то — быки! Быками, конечно, рисковать не будем» (Гинзбург 2021, 451). // Даже «падёж» (степень дегуманизации, предполагающая, что подвергшийся расчеловечиванию не может даже умереть, а может только околеть) — центральная метафора одноименной повести Сорокина — как образ как будто заимствован из «Крутого маршрута». Это наводит на мысль о том, что «искра совести» подверглась порче не только в мире рассказа «толстой-4», но и в нашем так называемом реальном мире.] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK470321/] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7432488/] [https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(08)01626-6?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0960982208016266%3Fshowall%3Dtrue] [https://www.jidonline.org/article/S0022-202X(15)41553-2/fulltext].

Волосы в эмбриональном периоде

Примерно на девятой неделе беременности эпидермис плода дает начало маленьким зачаткам специализированных клеток, которые образуют волосяной фолликул и связанные с ним придатки. Клетки будущей дермы подают сигнал эпидермальным клеткам о пролиферации и миграции вниз, к дерме. В ответ эпидермис дает указание нижележащим дермальным клеткам сбиваться в кучку и образовывать дермальный сосочек.

Первым признаком развития волосяного фолликула является формирование волосяной плакоды: по мере того как развивающийся фолликул расширяется вниз и обволакивает дермальный сосочек, клетки в его основании поддерживают высокую скорость деления. Во время созревания фолликула эти пролиферирующие (матричные) клетки начинают дифференцироваться во внутреннюю корневую оболочку (IRS), из которой потом развивается будущий стержень волоса. Внешний слой клеток становится внешней корневой оболочкой (ORS), которая прилегает к эпидермису и окружена снаружи базальной мембраной.

После этого активное деление клеток в матриксе прекращается, и нижние две трети волосяного фолликула быстро отмирают (в стадии катагена). Эпителиальная нить, окруженная базальной мембраной, тянет дермальный сосочек вверх, и он останавливается чуть ниже основания выпуклости (в стадии телогена). В первом цикле роста волос телоген длится примерно один день, однако в дальнейшем эта фаза становится все более длительной. Новый цикл регенерации волос (анаген) начинается с появления пролиферирующего зародыша волос, и его развитие с образованием зрелого фолликула имеет значительное сходство с развитием фолликулов у эмбриона.

После завершения процесса формирования фолликулов у плода имеется волосяной фолликул, содержащий матрикс (полученный из эктодермы) и нижележащий дермальный сосочек (полученный из мезодермы). Кроме того, вокруг каждого фолликула находятся арректорная мышца и сальная железа.

Когда формируется волосяной фолликул, у плода начинают расти волосы лануго. Они очень тонкие и короткие. В конечном итоге на сроке беременности примерно от 36 до 40 недель волосы лануго заменяются пушковыми волосами, покрывающими большую часть тела. Между тем на некоторых участках тела, например, на коже головы, бровях и ресницах, уже можно найти и более густые терминальные волоски.

После рождения человека новые волосяные фолликулы у него, увы, больше не образуются, а вот их размер меняться как раз может [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK470321/] [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2405915/]. Циклы роста и дегенерации волос сменяют друг друга на протяжении всей жизни, что подтверждает существование стволовых клеток, поддерживающих эти процессы.

Гены циркадных ритмов и циклы роста волос

Наши суточные ритмы (время отхода ко сну, время пробуждения и максимальной работоспособности) регулируются не только внешними стимулами в виде смены дня и ночи. У всех видов живых организмов, имеющих суточные (циркадные) ритмы, включая животных, растения, грибы и даже цианобактерии, внутри имеется своеобразный биохимический «маятник»: белки, вступающие друг с другом в циклические реакции с периодичностью примерно одни сутки.

Биохимический «маятник» человека состоит из факторов транскрипции CLOCK и BMAL1 и генов-мишеней: трех генов с говорящим названием Periods (Per 1, 2 и 3) и двух криптохромов — Cryptochromes (Cry 1 и 2). Следует отметить, что криптохромы — это очень древние и эволюционно консервативные белки. Они присутствуют не только у животных, но и у растений, где выполняют функцию сенсоров света и тьмы и таким образом регулируют также циркадные ритмы [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/labs/pmc/articles/PMC1175950/].

CLOCK и BMAL1 активируют PER и CRY, а те в свою очередь ингибируют транскрипционную активность BMAL1-CLOCK, формируя петлю отрицательной обратной связи. Это приводит к ритмической экспрессии комплекса BMAL1-CLOCK с периодичностью 24 часа, и этот комплекс служит своеобразным биохимическим маятником.

Рисунок 5.1. Работа комплекса CLOCK/BMAL1 лежит в основе механизма циркадных ритмов млекопитающих. Он активирует несколько генов, среди которых Per 1, 2, 3 и Cry 1, 2. Белки — продукты этих генов — перемещаются в ядро, где ингибируют транскрипционную активность комплекса CLOCK/BMAL1. REV-ERBα — еще один ген, контролируемый комплексом CLOCK/BMAL1, белковым продуктом которого является отрицательный регулятор экспрессии Bmal1. Кроме того, REV-ERBα подавляет экспрессию ингибитора клеточного цикла — p21. В отсутствие BMAL1 подавление REV-ERBα приводит к высокой экспрессии p21 и задержке зародышевых клеток волос в фазе G1, что останавливает анаген.

Рисунок 5.2. Обозначения: APM — мышца arrector pili, Bu — выпуклость, CH — клубный волос, CTS — соединительнотканная оболочка, DP — дермальный сосочек, EM — эпителиальная мембрана, HS — стержень волоса, IRS — внутреннее корневое влагалище, Ma — матрица, ORS — внешняя корневая оболочка, SB — сальная железа, SHG — вторичный росток волос [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2871241/].