бета кератиновые чешуйки что это

Что такое кератин? Строение волоса, кератин в составе волоса. Гидролизат кератина и косметика с ним. Личный опыт кератинового ухода. Кератин и питание

На тему наличия в уходе продуктов с кератином уже давно ведутся жаркие споры волосоманьяков. Кератин стал настоящей панацеей, его можно найти повсюду — в шампунях, масках, кондиционерах, кремах для волос, ампулах, концентратах и серумах… А какие обещания дают производители!

«Кератин делает волосы блестящими, дарит им упругость и плотность, облегчает расчёсывание, увлажняет и питает волосы, восстанавливает повреждения, придает волосам объём, склеивает сечёные кончики.

Кому-то кератинсодержащие продукты спровоцировали сильную ломкость, чьим-то волосам, наоборот, подарили плотность и упругость, третьи вообще никакого эффекта от средств с кератином на своих волосах не увидели. Так кто же прав, и вообще нужна ли волосам дополнительная порция кератина?

Запаситесь горячим кофе , устройтесь поудобнее, и давайте разбираться вместе. Информации много, половина (вместе с фото) убрана в спойлеры дабы не перегрузить мозг информацией

фото с сайта pxhere.com

Чтобы иметь полное представление о том, что такое кератин и какова его роль в составе волоса, нужно рассмотреть физическое и химическое строение волоса. Рассматривать начнём с физической точки зрения.

Структура волоса состоит из 3 основных частей:

(под спойлерами подробная информация о строении каждой структурной единицы)

Кутикула — защитный слой, состоящий из β-кератина об этом поговорим чуть ниже и образующий внешнюю поверхность волоса. Кутикула защищает кору от повреждений, выступая в качестве барьера. Она состоит из нескольких (чаще всего из 6-10) слоёв чешуек, каждый толщиной около 0,5 мкм, склеенных вместе с клеточным мембранным комплексом. Очень вьющиеся волосы имеют разное количество слоёв кутикулы на разных участках.

Клеточный мембранный комплекс легко повреждается водой, водосодержащими моющими средствами и агрессивными химикатами. Деградация этого слоя может привести к разрыву слоёв кутикулы, после чего она перестаёт выполнять свою защитную роль.

фото с сайта seabeautyintl.com

Кутикула состоит из 4 слоёв:

1. Эпикутикула — очень тонкая мембрана (5-7 нанометров толщиной). Гидрофобна, неустойчива к щелочам, окислителям и протеолитическим агентам, при длительном воздействии которых волосяные волокна становится пористыми, увеличивается трение между фибриллами волос. Эпикутикула выступает в качестве полупроницаемой мембраны, которая служит неким фильтром для того, что может проникнуть в кортекс, а что нет.

2. А-слой — очень богат цистеином (

35%), противостоит физическим воздействиям (трение во время расчёсывания, мытья и сушки) и химическим воздействиям (щелочи, восстановители, окислители, протеолитические ферменты).

3. Экзокутикула — вторая часть А-слоя, содержит

4. Эндокутикула — самый слабый слой кутикулы, содержит

3% цистина. Имеет очень мягкую и легко поддающуюся деформации структуру, сильно набухает в воде. Легко повреждается химическими веществами. Однако он может обеспечить некоторую защиту, создавая «подушку» под более жёстким внешним слоем экзокутикулы.

«Изучение повреждения поверхности волос под воздействием ультрафиолетового излучения (UVB и UVA излучения). Кутикулы волос всех трех групп (азиатские, кавказские, африканские) имели неповрежденные и плотно перекрывающиеся чешуйки кутикулы. По мере увеличения энергии облучения поверхности образцов из всех трех групп становились все более поврежденными. UVB-излучение приводило к более серьезным повреждениям, чем UVA-облучение, и по сравнению с образцами из других групп африканские волосы демонстрировали относительно худшие повреждения.»

«Все образцы волос по группам имели неповрежденные кутикулы более шести слоев. По мере увеличения энергии облучения во всех группах наблюдались отверстия различного размера, расщепление вдоль эндокутикулы и отслоение кутикулы.»

(информация взята из данной статьи)

Кортекс, или кора — центральный слой, занимающий от 75 до 80% объёма волоса. Кора состоит в основном из кортикальных клеток, которые представляют собой белковые клетки удлиненной формы, диаметром от 2 до 5 (мкм), а длиной – около 100 (мкм). Кортикальные клетки имеют форму веретена, они различных размеров и выровнены вдоль основной оси волокон.

Существует два типа кортикальных клеток: паракортикальные клетки (обладают однородной формой веретена, более насыщены цистеином) и ортокортикальные клетки (имеют неоднородную форму).

Прямой волос в поперечном разрезе содержит только паракортикальные клетки.

У вьющегося волоса паракортикальные клетки располагаются на вогнутой стороне завитка, а ортокортикальные клетки — на выпуклой, причём на паракортикальной стороне вьющегося волоса общая толщина кутикулы будет выше, чем на ортокортикальной стороне, где количество слоев кутикулы минимально (от одного до двух). Было доказано, что сила закручивания волос зависит от степени неоднородности внутренней структуры волоса, и не зависит от этнического происхождения.

фото с сайта slideshare.net

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

Кортикальные клетки состоят из макрофибрилл, которые представляют собой стержнеобразные структуры, имеющие длину несколько микрон (мкм) и диаметр от 0,1 до 0,4 микрон (мкм). Кератинизированные макрофибрильные звенья ориентированы вдоль клеток в продольном направлении, обеспечивая тем самым очень прочный волокнисто-матричный композит.

Если взглянуть через электронный микроскоп на повреждённые участки волос, то в местах разрыва мы как раз увидим нити макрофибрилл:

фото с сайта seabeautyintl.com

Макрофибриллы 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, затем разделяются мартицей (межмикрофибриллярным материалом).

Основная роль матрицы заключается в том, чтобы удерживать вместе микрофибриллы и промежуточные нити в стационарном стабильном состоянии, с некоторой свободой движения (эластичность волосяных волокон). Если микрофибриллы и белковая матрица распадаются частично или полностью, волокно волоса относительно теряет свои механические свойства (прочность на разрыв и эластичность).

Макрофибрилла содержит много микрофибрилл (промежуточных нитей), которые ориентированы параллельно оси волосяного волокна. Каждая микрофибрилла составляет около 8 нм в диаметре и содержит 8 протофибрилл.

Каждая протофибрилла состоит из четырех протофиламентов, который, в свою очередь, состоит из двух димеров. Димер имеет две белковые цепи кератина, скрученные вместе по особой спиральной схеме (схема строения находится после спойлеров).

Что же получаем в итоге? Если кратко, то большая часть волосяных волокон находится в коре, которая отвечает за прочность волос на разрыв. Кора состоит из длинных нитей, упакованных вместе, называемых микрофибриллами, которые содержат организованные α-спиральные стержни кератина:

фото с сайта ncbi.nlm.nih.gov

Не забудем сказать «Спасибо» ортокортикальным клеткам, благодаря которым мои Завитушки никогда, ни после каких бы то ни было ухищрений, не будут выглядеть так, как прямые от природы волосы только как ооочень повреждённые прямые волосы

Из 54 находящихся в человеческом организме кератинов по крайней мере 26 находятся в волосяном фолликуле. Они отличаются от эпителиальных кератинов значительно более высоким содержанием серы и остатков цистеина. Это обеспечивает возможность поперечной сшивки молекул белка, придавая волосу дополнительную прочность.

Примерный химический состав здорового волоса таков: 3–15% воды, 6% липидов*, 1% пигмента, 78–90% кератинового белка.

Кератин — нерастворимая в воде белковая молекула, имеющая нитевидное (фибриллярное) строение.

Кератины волос включают 11 из 28 кератинов типа I (кислый) (характеризуются большим количеством цистеина, а также остатков пролина. К31, кислый кератин типа I, является основным белком кератинового комплекса волос человека и необходим для поддержания прочности волос на растяжение) и 6 из 26 кератинов типа II (основной). Уникальной особенностью кератинов является их спаривание, т.е. обязательное образование гетеродимеров между одним кератином типа I и одним кератином типа II. Это происходит путем объединения соответствующих стержневых доменов в конформацию спиральной α-спирали.

В кератине цементирующего вещества (матрикс) преобладают основные (щелочные) аминокислотные остатки, в кератине фибрилл — кислотные. Поэтому между кератином фибрилл и цементирующего вещества возможно ионное взаимодействие и даже образование более прочных связей. Кератин микрофибрилл более инертен по отношению к влаге, в то время как кератин цементирующего вещества способен энергично сорбировать влагу.

α- и β-структуры кератина

фото с сайта keratinbrasil.com

α-кератин представляет собой спирали с витками вокруг оси молекулы.
β-кератины не имеют поперечных дисульфидных связей между соседними полипептидными цепями. β-кератины не растворимы в воде, устойчивы к действию органических растворителей, кислот и щелочей; их волокна более гибки, чем у α-кератинов, но в отличие от последних не эластичны.

Возможны переходы от α-структур к β-структурам и обратно вследствие перестройки водородных связей. Вместо регулярных межпептидных водородных связей вдоль цепи (благодаря им полипептидная цепь скручивается в спираль) происходит раскручивание спирализованных участков и замыкание водородных связей между вытянутыми фрагментами полипептидных цепей.

Увлажнение волос приводит к разрыву водородных мостиков и «вытягиванию» α-структуры, что в свою очередь ведет к удлинению волоса (вьющиеся волосы распрямляются). Во время сушки волос водородные связи формируются заново, и кератин вновь принимает свою структуру спирали. Например, если волос намочить и накрутить на бигуди, то перегруппировка водородных связей приведет к тому, что высохший волос на какое-то время будет сохранять форму бигуди, образуется завиток .

Основными поперечными связями внутри волоса являются: водородные, ионные (солевые) и дисульфидные.

Водородная связь является очень слабой физической поперечной связью, которая легко разрушается водой и температурой. И хотя по отдельности водородные связи очень слабые, но их в волосах так много, что на их долю приходиться около одной трети от общей численности связей в волосах. Водородные связи легко разрушаются при намокании волос. Это позволяет волосам легко растягиваться. При высыхании волоса водородные связи восстанавливаются и фиксируют форму волос в том положении, в котором волосы оказались.

Ионные (солевые) связи так же являются слабыми физическими связями, образующимися поперек волоса между соседними белковыми цепочками. Ионные связи зависят от pH на волосах, поэтому они легко разрушаются сильными щелочными и кислыми растворами. Но их в волосах так же много, поэтому они оказывают значительное влияние на структуру и свойства волос.

Дисульфидная связь — это сильная химическая связь, которая очень отличается от физических водородной и ионной. Образование внутри- и межмолекулярных дисульфидных связей во многом объясняет прочность и механическую прочность волос. Она соединяет атомы серы двух соседних аминокислот цистеина, что бы создать одну — цистин. Цистин объединяет две белковые цепочки в единое целое.

Хотя самих дисульфидных связей гораздо меньше, чем водородных и ионных, но они очень сильные и не разрушаются водой. Разорвать дисульфидную связь можно с помощью препаратов для химической завивки и выпрямления. Нормальное температурное воздействие, как, например, при термоукладке, не разрушают дисульфидных связей. Однако очень сильные воздействия температуры, как при воздействии кипятка и некоторых высокотемпературных инструментов для укладки, нарушают эти связи. Яркий пример такого сильного воздействия — утюжки для выпрямления волос. Напротив, образование максимального числа дисульфидных связей в кератинах путем воздействия окислителей создает прочную пространственную структуру.

Когда химия волос изменяется, некоторые из естественных свойств волос подвергаются риску. Несколько механизмов могут вызвать повреждение волосяного волокна. Например, стрессы окружающей среды и ультрафиолетовое излучение фотоокисляют белки. Фотоокисление белков приводит к расщеплению дисульфидных связей и разрыву тиоэфирных связей, что приводит к высвобождению связанных липидов на поверхности и потере структуры волоса. Эти реакции приводят к ухудшению свойств волос: плохая укладка, сухость и ломкость, потеря блеска, снижение прочности волос.

Метионин и цистеин

В состав кератина входят 2 аминокислоты, содержащие серу – метионин и цистеин. Эти аминокислоты метаболически тесно связаны между собой.

Метионин – «стартовая» аминокислота при синтезе всех без исключения белков на рибосомах. Метионин является источником серы при биосинтезе цистеина, который также участвует в синтезе кератина. Он не синтезируется в организме человека, поэтому метионин должен постоянно поступать в организм вместе с пищей.

Цистин (Цистеин-дипептид цистина) — аминокислота, обеспечивающая очень прочное и подвижное скрепление структуры белковых молекул по всему волосу, которое разрывается только при очень агрессивном воздействии. Это заменимая аминокислота, которая может синтезироваться в организме человека из серина с участием метионина как источника серы, а также АТФ и витамина В6. Чем выше содержание цистина в α-кератине, тем крепче и жестче его структура (напр., в панцире черепахи 18% цистина).

Теперь можно остановиться на пару минут и выдохнуть Ещё не устали? Тогда продолжим, впереди всё самое интересное

Научно доказано, что только кератин с низким молекулярно-массовым распределением (предпочтительным является кератин с молекулярной массой от 3000 до 30000 Дальтон, наиболее предпочтительно от 5000 до 15000 Дальтон), может проникать в волосы. Поэтому, если в составе средства, заявленного как кератинсодержащее, указано только «Keratin«, без «Hydrolyzed» — никакого эффекта от такого средства ждать не стоит . Также гидролизат кератина в составе косметических средств может скрываться под такими названиями, как Cocodimonium Hydroxypropyl Hydrolyzed Hair Keratin, Cocodimonium Hydroxypropyl Hydrolyzed Keratin, Hydroxypropyltrimonium Hydrolyzed Keratin, Laurdimonium Hydroxypropyl Hydrolyzed Keratin.

Примерная концентрация гидролизата кератина в косметике:

— маски для восстановления поврежденных волос — 8-10%;
— питательные/восстанавливающие сыворотки для волос — 5%;
— шампуни для укрепления корней волос — 2-4%;
— кондиционеры и бальзамы для волос — 5-6%.

В настоящее время кератиновые гидролизаты обычно получают из кератинсодержащих частей животных (перья, рога, копыта, волосы и шерсть). Большинство этих гидролизатов получают химическим гидролизом и гидротермальными методами. Кератиновые белки также могут быть извлечены из шерсти без гидролиза пептидных связей, что позволяет этим белкам сохранять форму и функцию, аналогичные натуральным кератинам человеческого волоса.

Однако не все способы получения гидролизата кератина сохраняют его эффективность. Полностью разрушенный белок, распавшись на отдельные фрагменты, теряет свою биоактивность. «Осколки» белка не могут эффективно связываться с волосами и восстанавливать поврежденную кутикулу.

Некоторые отрасли промышленности разработали комплекс из 18 свободных аминокислот, полученных из белков пшеницы, кукурузы и сои, чтобы имитировать естественный состав кератина. Содержание серы в аминокислотах сои сходно с содержанием серы в волосах человека. Однако разумеется им не хватает полной идентичности, поэтому они менее эффективны, чем кератин человеческих волос.

Было проведено немало научных исследований влияния гидролизата кератина на волосы. Посмотрим, какие результаты получили учёные?

«Полученный из перьев гидролизат кератина наносили на 5 групп волос (неповреждённые волосы, окрашенные волосы, окрашенные волосы с осветлением, окрашенные волосы с релаксором, осветлённые волосы), по-разному вымытые и высушенные.»

A — волосы промыты лауретсульфатом натрия и высушены естественным образом.
B — волосы промывают шампунем с использованием ополаскивателя, содержащим гидролизат кератина, и высушены выпрямителем при 180ºC.
C — волосы промывают шампунем с использованием ополаскивателя, содержащим гидролизат кератина, и высушены естественным образом.
D — контрольные волосы (вымытые шампунем с использованием ополаскивателя без гидролизатов), высушенные с помощью выпрямителя при 180ºC.
Е — контрольные волосы (вымытые шампунем с использованием ополаскивателя без гидролизатов), высушенные естественным путем.

В результате этого исследования было выявлено, что:

— тепло необходимо для полной герметизации кутикулы;
— гидролизаты кератина лучше прилипали к ранее окрашенным и выпрямленным волосяным волокнам;
— применение гидролизата кератина с нагревом способствовало герметизации кутикулы, но края её чешуек оставались сломанными;
— применение гидролизатов кератина значительно увеличили яркость и мягкость волос;
— проникновение гидролизата кератина более глубокое при более длительной выдержке;
— добавление белковых гидролизатов в спреи и тонеры для окрашивания волос позволяет волосам более равномерно впитывать красители.

«Пучки волос были повреждены осветлителем, затем волосы промывали водой и сушили естественным путём. В качестве контрольной группы использовали неосветлённые волосы. Очищенный кислый кератин K31 наносили на все группы волос. Один из пучков кудрявых волосков промыли щёлочью, распрямили с помощью расчёски и поместили в раствор К31 на 1 час с последующим промыванием раствором уксусной кислоты.»

В результате этого исследования было выявлено, что:

— обработка волос кератином K31 эффективно выпрямила вьющиеся волосы за 1 час;
— после обработки кератином диаметр осветлённых волос увеличился в среднем на 49%;
— обработка волос кератином K31 значительно улучшила гладкость кутикулы;
— после однократной обработки кератином K31 механическая прочность обесцвеченных волос увеличилась почти в 2 раза.

Результаты впечатляют, не так ли? Но не стоит забывать, что в обоих случаях был использован чистый, лабораторно выделенный гидролизат кератина, без дополнительных примесей. К тому же результаты, полученные в лабораторных условиях, очень редко соответствуют полученным в реальных условиях.

К сожалению, кератин, используемый в большинстве косметических марок, имеет больший молекулярный вес, чем нужно. Поэтому эти молекулы кератина не могут проникать в волосы . Они работают на внешней поверхности волоса, где заполняют пустоты.

В одном из интервью глава компании Global Keratin Ван Тиболли заявил, что, по их данным, гидролизат кератина в восстановлении волос малоэффективен (эффективность восстановления достигает всего 7%).

Но самое неприятное даже не в том, что молекула кератина в большинстве косметических средств слишком большая для проникновения в структуру волоса — по факту кератина вообще может не быть в составе (несмотря на наличие в списке ингредиентов на упаковке средства):

Большинство продуктов для волос, которые рекламируют преимущества кератина, на самом деле не содержат его и даже не нацелены на белок. В результате ClassAction.com подал иск о ложной рекламе против Matrix и L’Oreal, утверждая, что их продукты не содержат кератина и, следовательно, не могут обеспечить преимущества, которые они рекламируют.

Обращать внимание на кератинсодержащие средства я начала лишь в сентябре 2018-го. В тот период мой «кудрявый» уход был ещё на стадии формирования, да и потребности своих волос я тогда в должной мере не осознавала, поэтому частым гостем на моих волосам стало переувлажнение.

Важный факт, который я должна упомянуть. Почему-то во многих источниках в том числе блогах, фигурирует информация о том, что гидролизированный кератин увлажняет. Я с этим утверждением категорически не согласна . Кератин может уплотнить волос, сделать его более гладким и послушным за счёт выравнивания кутикулы, может запереть влагу внутри волоса, но увлажнять он не может в принципе.

Кератин склонен накапливаться на поверхности волоса, особенно на повреждённых или пористых от природы волосах (и фото исследований, приведенных выше, это наглядно показывают). После долгого использования исключительно кератинсодержащих средств волосы становятся жёсткими, сухими и ломкими (чем выше пористость волоса — тем сильнее риск). Однако, по логике данных источников, должен быть обратный эффект — в виде переувлажнения.

Более опытные девушки-кудряшки для устранения переувлажнения посоветовали ввести в уход средства с кератином/протеинами, которых на тот момент в моём уходе не было и понеслась душа в рай. В тот период отчаяния от постоянного получаемого переувлажнения я скупала средства, не особо вчитываясь в состав. На упаковке написано «кератин»? Берём! а что там, в составе, дело десятое. Разумеется, в результате такого бездумного подхода к выбору средств удачных покупок практически не было.

Опытным а потому небыстрым путём я выявила, что средства, содержащие в своём составе помимо гидролизата кератина ещё и протеины и/или коллаген, подходят моим волосам лучше всего — появляется блеск и упругость завитка, кудри очерчены, при этом не пересушены.

Однако, если брать в расчёт кератинсодержащие маски, то после 2-3 применений подряд становится заметно, что волосам не хватает влаги. Если шампуни с кератином я могу применять каждый раз, то маски с гидролизатом кератина мне приходится чередовать с увлажняющими.

Приведу примеры средств, которые мне подошли/не подошли/создали спорное впечатление. С подавляющим большинством из них я познакомилась уже после перехода на метод, поэтому их состав подходит для cgm (если не подходит, около средства будет стоять значок ).

Подошедшие мне средства, в составе которых есть гидролизат кератина:

Средства с кератином, отношение к которым у меня довольно спорное:

Неподошедшие мне средства с гидролизатом кератина:

Можно укрепить/восстановить волосы, используя кератинсодержащие средства. Но еще лучше — восполнить недостаток кератина изнутри жаль, для повреждённой длины это не поможет. Определенные питательные вещества в пище стимулируют выработку кератина:

Белок

Он может помочь уменьшить выпадение волос и укрепить волосы. В исследовании, проведенном на 96 женщинах в пременопаузе из кавказских, азиатских и латиноамериканских этнических групп, те, кто принимал пищевую добавку на основе морского белка, испытали значительное снижение выпадения волос в течение трех-шести месяцев.

Где содержится: рыба, морепродукты и водоросли, яйца, постное мясо, орехи, творог.

Биотин

Исследования показывают, что биотин может помочь при синдроме ломкости ногтей и выпадении волос. Диета, богатая биотином, может также улучшить гликемический контроль и работу мозга. Это питательное вещество особенно важно во время беременности, поскольку почти половина будущих мам имеет низкий уровень биотина.

Омега-3 жирные кислоты

Незаменимые жирные кислоты регулируют практически все процессы в вашем организме, включая выработку кератина. Эти питательные вещества также служат источником энергии и помогают формированию клеток. Кроме того, они компенсируют негативное воздействие стресса на волосы и кожу.

Где содержится: лосось, скумбрия, тунец, орехи.

Метионин

Выше я писала, что данная аминокислота необходима для синтеза любых белков в человеческом организме, в том числе и кератина. Метионин не вырабатывается в организме, а потому должен поступать с продуктами питания.

Где содержится: яичный порошок, красная икра, сыры (особенно Пармезан), соя, молоко, кунжут, рыба, мясо.

Цинк

Малейший недостаток цинка может привести к выпадению волос, сухости кожи, ломкости ногтей и усталости. В клинических испытаниях было обнаружено, что добавки цинка значительно снижают выпадение волос у 62% пациентов с очаговой алопецией.

Где содержится: устрицы (одна порция устриц дает 493% от рекомендуемой суточной нормы потребления цинка), говядина, фасоль, крабы, обогащенные злаки, орех кешью, миндаль, овсянка.

Кроме вышеперечисленных питательных веществ, на здоровье волос также влияют витамин B6, витамин A, витамин C, селен, кремний, железо и кальций, поэтому стоит добавить в рацион продукты, богатые этими веществами.

Наконец-то можно выдохнуть) Я старалась объять необъятное охватить как можно больше подтем, связанных с кератином, при этом не сделать пост слишком скучным, и не повториться с той информацией, которая уже есть на сайте. Надеюсь, у меня это получилось, и вы узнали для себя что-то новое

Желаю всем красивых, здоровых, густых и длинных волос!

С уважением,

Источник