Перекись в бороду

Волосы седеют от накопления перекиси водорода

Волосы седеют благодаря той же перекиси водорода, которой их обесцвечивают ненатуральные блондинки. Как выяснилось, пероксид наносит двойной удар: разрушает пигмент в стержне волоса и повреждает фермент, благодаря которому пигмент синтезируется в луковице.

Перекись, или пероксид водорода, H₂O₂

простейший представитель пероксидов. Бесцветная жидкость с «металлическим» вкусом, неограниченно растворимая в воде, спирте и эфире. Концентрированные водные растворы взрывоопасны. Пероксид водорода является хорошим растворителем. Из воды выделяется в виде неустойчивого кристаллогидрата H₂O₂*2 H₂O. следствие несимметричности молекула H2O2 сильно полярна (μ = 0,7•10-29 Кл•м). Относительно высокая вязкость жидкого перокcида водорода обусловлена развитой системой водородных связей. Поскольку атомы кислорода имеют неподелённые электронные пары, молекула H2O2 также способна образовывать донорно-акцепторные связи.

Чистый пероксид водорода очень сильно отличается от знакомого всем 3%-ного раствора Н2О2, который стоит в домашней аптечке. Прежде всего, он почти в полтора раза тяжелее воды (плотность при +20°С равна 1,45 грамм на куб.см). Замерзает при температурой немного меньшей, чем температура замерзания воды, при –0,41°С, но если быстро охладить чистую жидкость, она обычно не замерзает, а переохлаждается, превращаясь в прозрачную стеклообразную массу. Растворы замерзают при значительно более низкой температуре: 30%-ный раствор – при –30° С, а 60%-ный – при –53° С. Кипит при температуре более высокой, чем обычная вода, – при +150,2° С. На коже чистый пероксид водорода и его концентрированные растворы оставляют белые пятна и вызывают ощущение жгучей боли из-за сильного химического ожога.

Перекись водорода относится к реактивным формам кислорода и при повышенном образовании в клетке вызывает оксидативный стресс. Некоторые ферменты, например глюкозоксидаза, образуют в ходе окислительно-восстановительной реакции пероксид водорода, который может играть защитную роль в качестве бактерицидного агента. В клетках млекопитающих нет ферментов, которые бы восстанавливали кислород до перекиси водорода. Однако несколько ферментных систем (ксантиноксидаза, НАД(Ф)H-оксидаза, циклоксигеназа и др.) продуцируют супероксид, который спонтанно или под действием супероксиддисмутазы превращается в перекись водорода.

Вот уже полтора века одной из лучших подруг модниц всего мира остаётся перекись водорода. Именно с неё начинаются все попытки радикального изменения цвета волос: чтобы придать шевелюре нужный оттенок, её прежде лишают своего, естественного. И не важно, что в XXI веке обесцвечивание чаще происходит в салонах красоты, а не по домам, как в Советском Союзе XX века, или в химических лабораториях, как во Франции века XIX. Перекись, или пероксид водорода, H₂O₂, за какими бы словами её не прятали, ещё долго останется главным средством превращения в искусственных блондинок.

Но, как выясняется, «химическая» перекись имеет куда более естественное отношение к цвету волос, чем «натуральные» хна и басма. По данным учёных из Великобритании и Германии под руководством Карин Шалльройтер из Университета Бредфорда,

именно перекись водорода ответственна за потерю цвета волос с возрастом.

Сначала седые, а потом и белые волосы – результат накопления H₂O₂ в волосяных луковицах, и именно перекись является основным агентом окислительного стресса, который приводит к гибели клеток-меланоцитов, придающих нашим волосам цвет. Работа биохимиков и дерматологов опубликована в журнале Федерации американских обществ экспериментальной биологии (FASEB).

Что седина – это не окрашивание волос в белый цвет, а потеря их естественного тёмного оттенка, люди поняли ещё в далёкой древности. Со временем стало ясно также, что седина не является исключительно человеческим приобретением и многие лохматые млекопитающие также седеют с возрастом – просто в естественных условиях дикие звери до такого возраста редко доживают. Собственно, на этом прогресс в познании процесса поседения прекратился на века.

Качественно новое понимание седины пришло лишь с появлением клеточной биологии и пониманием строения и роста волос на клеточном уровне. С помощью микроскопа учёные разглядели, что луковица, из которой растёт волос, состоит в основном из клеток двух типов – кератиноцитов и меланоцитов. Задача первых – выстроить структуру волоса, то есть стать частью его очередного нижнего слоя, синтезировать как можно больше белка кератина и умереть, оставив кератин в волосах и позволив выполнить работу новым кератиноцитам из очередного нижнего слоя.

Назначение вторых – производить крохотные пузырьки пигмента – чёрно-бурого (эумеланина) или жёлто-рыжего (феомеланина), комбинация которых определяет все оттенки цвета волос (равно как и кожи и глаз). Эти пузырьки затем передаются в структурные клетки и остаются в вырастающем из луковицы волосе. Собственно, седеют волосы от того, что меланоциты перестают выполнять свою работу – либо их становится слишком мало, либо они перестают синтезировать пузырьки пигмента, либо производят они его там, где не надо.

В 2002 году японка Эми Нисимура, занимавшаяся исследованиями меланомы – формы рака кожи, вызванного бесконтрольным ростом тех самых меланоцитов, открыла в волосяных луковицах стволовые клетки, которые со временем превращаются в меланоциты. Через пару лет учёные показали, что с возрастом этих стволовых клеток в луковицах становится меньше, а в меланоциты они зачастую дифференцируются совсем не там, где надо – в далёкой от кератиноцитов и фокуса роста волос клеточной нише, где нет никакой возможности впрыснуть красочные пузырьки в растущий волос.

Нисимура и её научный руководитель Дэвид Фишер тогда даже нашли косвенные указания на то, что меланоциты со временем отмирают «по своей воле», в процессе апоптоза: стоило выключить гены, ограничивающие апоптоз, как мыши стали седеть гораздо быстрее. Однако непонятным оставалось, что является первопричиной гибели – внешние сигналы от «рецепторов смерти» на поверхности клеток, результаты каких-то внутренних проверок целостности ДНК и других жизненно важных элементов клетки или что-то ещё.

Как показали Шалльройтер и её коллеги, исследуя людские волосяные луковицы, причина всё-таки в накоплении перекиси водорода.

С помощью рамановской спектроскопии волос на головах живых людей учёные проследили за изменением концентрации разных веществ в стержнях и луковицах волос. К старости количество Н₂O₂ в каждом волосе может измеряться миллиграммами – то есть составлять ощутимую долю массы волоса.

По мнению учёных, накопление пероксида начинается тогда, когда фермент каталаза перестаёт справляться с её разложением (кстати, именно этой реакции и выделяющемуся при ней кислороду мы обязаны антисептическим свойствам перекиси). Как результат, большое количество перекиси, во-первых, обесцвечивает волосы, а во-вторых, повреждает клетки – без разбора.

Однако присутствует и третий, специфический эффект на клетки, в которых производится пигмент. Одновременно с каталазой падает и количество двух ферментов – A- и B-редуктаз сульфоксида метионина, «высвобождающих» эту аминокислоту для использования в строительстве других белков. В частности, используется она в одном из активных центров тирозиназы – фермента, играющего ключевую роль в образовании пигментов.

Таким образом, перекись наносит двойной удар: с одной стороны, разрушает уже готовый фермент, а с другой – мешает его синтезу.

Учёные даже проверили – правда, только in vitro, «в пробирке», что искусственное введение L-метионина останавливает процессы, связанные с поседением волос. В отличие от черноволосой Нисимуры, которую интересовала только неожиданно вскрывшаяся связь между меланомой и старческой сединой, блондинка Шалльройтер надеется на практическое применение своего открытия.