Vývoj človeka sprevádza neustála výmena buniek – aby telo správne fungovalo, staré a opotrebované bunky umierajú a sú nahrádzané novými funkčnými bunkami. Telo dospelého človeka je tvorené približne 10^14 bunkami, z nich je každodenne nahradených viac než 10^12.

„Predtým“ – kľúčová molekula melanínu

Čo podmieňuje farbu vlasov? Prečo je niekto blond, niekto ryšavý a niekto tmavovlasý? Môže sa narodiť blonďavý černoch? Za všetko týkajúce sa farby vlasov je zodpovedný pigment melanín, zlúčenina odvodená od aminokyseliny tyrozínu. Melanínov je hneď niekoľko a nachádzajú sa u rastlín, živočíchov aj jednobunkových prvokov. Majú rôzne funkcie a jednou z nich je tzv. fotoprotekcia – ochrana pred nebezpečným UV žiarením. Toto žiarenie má totiž vysokú energiu a prispieva k tvorbe voľných radikálov. To sú atómy, molekuly alebo ióny s nespárovanými elektrónmi, ktoré „rady“ reagujú so všetkým naokolo a spôsobujú tým problémy. Napríklad rôzne typy rakoviny často vznikajú ako dôsledok poškodenia DNA vplyvom voľných radikálov. Melanín zabraňuje tvorbe voľných radikálov tým, že energiu UV fotónov premieňa na teplo s účinnosťou viac než 99,9 %.

Do kontaktu s UV žiarením prichádza najmä povrch tela a keďže melanín má farbu, vedľajším produktom jeho prítomnosti je sfarbenie pokožky, vlasov a očí. Melanín je produkovaný špeciálnymi bunkami, ktoré sa nazývajú melanocyty a nachádzajú sa rozptýlené v spodnej vrstve pokožky a koncentrované vo vlasovej cibuľke v spodnej časti vlasového folikulu. Melanocyty sú vo vlasovej cibuľke obkolesené tzv. keratinocytmi – bunkami, ktoré neskôr tvoria vlasové vlákno. To je samo o sebe bezfarebné a keďže odráža svetlo, javí sa ako biele. Farbu získa vďaka melanínu, ktorý sa tvorí vnútri melanocytov a hromadí sa v útvaroch, ktoré sa nazývajú melanozómy (môžeme si ich predstaviť ako vrecúška naplnené melanínom). Tieto „vrecúška“ sa musia dostať z melanocytov do keratinocytov – melanocyty ich uvoľnia a keratinocyty ich potom „zjedia“, čím získajú farbu. Farba vlasového vlákna zloženého z takýchto keratinocytov potom závisí od typu a množstva melanínu v melanozómoch. Celkovo nie je melanínu vo vlasoch veľmi veľa – aj tie najtmavšie vlasy ho obsahujú maximálne 1 %.

Farbu vlasov človeka podmieňujú dva základné typy melanínu s mierne odlišnou chemickou štruktúrou – hnedý alebo čierny eumelanín a červenohnedý feomelanín. Vysoká koncentrácia hnedého eumelanínu spôsobuje hnedú farbu vlasov, nízka koncentrácia blond farbu. Čierny eumelanín v závislosti od svojej koncentrácie vedie k rôznym odtieňom čiernej. Feomelanín farbí vlasy na červeno a podľa množstva eumelanínu červená farba viac či menej vynikne – ryšavé vlasy majú veľmi málo eumelanínu, zatiaľ čo gaštanové ho majú viac. Prítomnosť či neprítomnosť pigmentov je podmienená dvomi hlavnými génmi. Prvý spôsobuje tmavosť vlasov, pričom hnedé vlasy sú dominantné nad blond; druhý spôsobuje červenosť vlasov, keď nečervené vlasy sú dominantné nad červenými. Model pozostávajúci z týchto dvoch génov však nedokáže vysvetliť všetky možné odtiene hnedej, blond či ryšavej, preto je veľmi pravdepodobné, že konečná farba vlasov je ovplyvnená ešte ďalšími génmi s menej významnými účinkami.

Farbu vlasov môžu ovplyvniť aj ďalšie faktory – napríklad podvýživa znižuje tvorbu melanínov a vlasy sa preto zosvetlia. Správnou stravou vlasy opäť stmavnú na pôvodnú farbu. Syntéza melanínov je ovplyvnená aj pri niektorých genetických poruchách, najznámejšou z nich je albinizmus, keď sa melaníny netvoria vôbec, pretože napríklad chýba enzým, ktorý sa podieľa na premene tyrozínu na melanín. Albíni majú svetlú pokožku, takmer biele vlasy a chlpy a červené oči (kvôli presvitajúcim krvným kapiláram) a vyskytujú sa nielen u človeka, ale aj u zvierat. Ďalším faktorom ovplyvňujúcim farbu vlasov každého z nás, je vek. Malým svetlovlasým deťom vlasy často vekom stmavnú – vedcom sa tento jav ešte nepodarilo úplne objasniť. Druhá zmena súvisiaca s vekom je šedivenie. U niekoho sa prvé šedivé vlasy objavia už vo veku 10 rokov, niekto nemá takmer žiadne ešte v päťdesiatke. Belosi začínajú šedivieť priemerne vo veku 34 rokov, o 10 rokov skôr ako černosi. Šedivenie je zapríčinené stratou melanínu z vlasov a celý proces si hneď vysvetlíme.

„Potom“ – keď melanín zmizne

Veľmi zjednodušene sa bunky ľudského tela dajú rozdeliť na dva typy. Prvým sú diferencované bunky, ktoré majú špecifický tvar a sú prispôsobené na vykonávanie špecifickej funkcie, ako napríklad bunky pokožky, svalové bunky, bunky kostí a podobne. Druhým typom sú kmeňové bunky, ktorých funkciou je deliť sa – keď sa kmeňová bunka rozdelí, z jednej novej bunky sa stane opäť kmeňová bunka a druhá bunka sa špecializuje na vykonávanie určitej funkcie, čiže sa z nej stane diferencovaná bunka. Kmeňové bunky preto fungujú ako zásobáreň buniek. Poškodené alebo opotrebované bunky sú vo väčšine prípadov nahrádzané práve z tejto zásobárne, výnimočne sa však môžu deliť aj diferencované bunky, napríklad bunky pečene. Chirurgické odstránenie dvoch tretín pečene potkana spôsobí, že sa zvyšné bunky začnú deliť a za niekoľko dní je pečeň „ako nová“. U ľudí je regeneračná schopnosť pečene podobná – údajne len 25 % tkaniva stačí na obnovenie celej pečene. Zaujímavé tiež je, že keď bola pečeň paviána, ktorá je menšia ako ľudská, transplantovaná človeku, dorástla na ľudskú veľkosť.

Melanocyty sú jedným z typov diferencovaných buniek, ktoré sú nahrádzané z kmeňových buniek – keď melanocyt zahynie, kmeňová bunka sa rozdelí a vznikne nový. Život vlasového melanocytu je úzko spätý so životom vlasu, konkrétne vlasového folikulu, z ktorého vlas vyrastá. Vlas rastie zvyčajne 2 – 3 roky, výnimočne až 7 rokov, kým vypadne. Tým začína nový cyklus vlasového folikulu, keď rastie nový vlas a vytvoria sa nové melanocyty, ktoré ho zásobujú melanínom. Každý vlasový folikul má niekoľko „svojich“ kmeňových buniek, z ktorých sa zakaždým vytvoria nové melanocyty pre nový vlas. Ale prečo neustále potrebujeme nové melanocyty? To pravdepodobne súvisí s tým, že ich „povolanie“ je vysoko rizikové. Tvorba melanínu je totiž spojená s produkciou nebezpečných molekúl obsahujúcich kyslík, ako napríklad peroxidu vodíka, ktoré poškodzujú bunky, v tomto prípade melanocyty. Poškodené melanocyty už nie sú potom ďalej schopné vykonávať svoju funkciu a navyše hrozí, že by sa z nich mohli stať rakovinové bunky, preto sú odstraňované a nahrádzané novými.

Približne po 7 až 15 cykloch, čiže keď z jedného konkrétneho folikulu vypadne 7. až 15. vlas, nastáva problém. Ďalší vlas síce rásť začne, ale melanocytov sa už nevytvorí dostatok, a neskôr, v ďalších cykloch, sa ich už vytvorí minimum alebo vôbec žiadne. Menej melanocytov má za následok menej melanínu a neprítomnosť melanocytov neprítomnosť melanínu. Vlasu preto nemá čo dodať farbu a je preto biely – šedivý. Nové melanocyty sa prestanú tvoriť z jednoduchého dôvodu – vyčerpá sa zásoba kmeňových buniek. Vedcom sa zatiaľ nepodarilo objasniť, prečo to tak je. Dôvodov môže byť viac, napríklad že kmeňové bunky majú dĺžku života obmedzenú určitým počtom delení a potom sa buď diferencujú alebo zahynú, alebo že sa vekom zmenia chemické signály, ktoré „hovoria“ kmeňovým bunkám, čo majú robiť. Kto by teda chcel vynájsť liek na šedivenie, musel by najprv „presvedčiť“ kmeňové bunky, aby ostali funkčné vo vlasovom folikule počas celého života človeka – čiže dvojnásobne až trojnásobne dlhšie, ako sú funkčné za normálnych okolností.

Schéma vlasového folikulu 1

Lenka Veselovská

1 prevzaté z Sarin, K. Y., Artandi, S. E.: Aging, greying and loss of melanocyte stem cells. Stem Cell Rev (2007). 3 : 212 – 217.