头发的结构和生理

1. 毛发的分类

毛发是皮肤的附属物,除手掌、脚掌、手指(趾)末节的侧背、嘴唇、乳头、阴蒂、小阴唇和大阴唇、龟头、包皮内表面外,身体其他部位均有毛发生长。
根据毛发的生长和质地,可分为胎毛、毳毛和终毛三种。
(1)胎毛:在胎儿时期生长,是无髓质和色素的细而软的毛发,一般在出生前4周左右脱落。
(2)毳毛:质地柔软,无髓质,偶有带色素,通常不超过2cm。
(3)终毛:长而粗,含髓质和色素,如头发、睫毛、眉毛、阴毛、腋毛等。

2. 头发的结构

毛发由毛囊和毛干组成。从解剖学角度看,毛囊由毛球、峡部和漏斗部组成。毛球从毛囊基部延伸至立毛肌附着处,包括茎部和毛球。茎部中含有特殊细胞的部分称为毛球部,毛囊干细胞存在于毛球部,是毛囊生殖细胞的来源。毛球内含有毛乳头和毛基质,毛乳头与诱导和维持毛发营养和生长有关。毛基质是毛囊和毛发的生长区域,内含黑色素细胞。峡部是从立毛肌附着处至皮脂腺开口处。漏斗部是从皮脂腺开口至毛囊开口处。毛发结构由外至内分为结缔组织鞘、外根鞘、内根鞘和毛干。结缔组织鞘起源于真皮,外根鞘在漏斗部内翻身并与表皮相接。在峡部末端,外根鞘细胞增生形成凸起,可作为毛囊损伤后再生的后备。内根鞘为正在生长的毛干提供坚硬的支撑,并在峡部水平与毛干分离。包裹的毛干与残留毛囊之间的滑动平面在外根鞘的成对层内。毛发是表皮向外生长的特殊部分,由角蛋白细胞构成,其中主要成分是角蛋白,占毛干总量的85%~95%。从内到外可分为内、中、外三层。内层位于毛发的中心,称为髓质(但有些毛发,如毳毛,没有髓质)。中间一层称为皮层,是毛发结构的主体部分。电子显微镜下可见皮层细胞有张力丝和纤维间基质。外层称为角蛋白,也叫毛小皮层,由6~10层扁平、长条鱼鳞状细胞相互重叠排列而成,是毛干的保护层。

3. 头发的形状

虽然不同人种之间在头发的组成成分上没有本质区别,但在头发的形态上却存在一定的差异,其中最明显的就是头发。 例如亚洲人的头发一般为黑色、直发,从发根到发梢都比较均匀,头发的横截面形状为圆形,直径较大;欧洲人的头发为银灰色、金色、棕黑色和黑色等,一般为直发或稍弯曲的发质,横截面形状较圆,头发较细;而非洲人的头发一般为黑色、卷曲的发质,横截面形状为椭圆形;黑人和白人混血儿的头发物理形态基本介于欧洲人和非洲人的头发形态之间。

4. 头发颜色

头发的颜色是由毛干中所含黑色素的数量、分布和种类决定的,可为黑色、棕色、金色、红色和白色。人类头发中的黑色素有两种:棕黑色真黑素和红色褐黑素。大部分红发的人黑色素1受体(MC1R)基因发生突变,金发的黑素体数量和黑色素化程度要低得多。白发的原因是黑色素干细胞耗竭,黑色素细胞数量减少。黑色素是头发和皮肤的颜色基础,是激光脱毛的靶组织。虽然黑色素细胞存在于毛囊的各个部位,但只有位于毛球上部和毛囊基质漏斗上部的黑色素细胞才能合成黑色素颗粒。毛球上部的黑色素细胞产生的黑色素颗粒会转移到正在生长的毛干上。漏斗部黑色素细胞的功能与其相应的表皮黑色素细胞相似,毛球外根鞘及毛囊中下部的黑色素细胞是典型的无色素细胞,但受损后可能被激活。

5. 头发生长周期

毛发的生长具有周期性,可分为生长期、退化期和休止期。不同部位毛囊的生长并不同步,都有各自的周期,其周期的长短与不同的生长周期时间有关。生长期的长短决定了毛干的长度。退化期相对恒定,而休止期在不同部位差异很大。如毛发的生长期可达3年,生长期一般为3周,休止期在3个月左右。眉毛和睫毛的生长期仅为2个月左右,腋毛和腿毛的生长期则为4个月左右。
不同周期毛发的组织化学变化不同。毛发的生长和着色只发生在生长期。毛发生长起源于表皮下隆起处的次级毛芽,随着生长期的继续,毛球向真皮深处移动,深度在不同部位不尽相同,最深可达脂肪层。生长期向退化期的过渡是毛发脱位过程中非常重要的一个步骤,它受多种生长因子(如β、转化生长因子和成纤维细胞生长因子5等)表达变化的调控。在退化期,毛基质退化,细胞分裂停止,毛细血管减少,毛乳头萎缩,毛球的黑色素细胞停止产生和运输黑色素,此阶段可持续数周。可控的毛发退化是由于下部毛囊上皮细胞的大量死亡所致。休止期,黑色素合成停止,毛囊内一部分黑素细胞凋亡,导致毛干近端毛杆内色素脱落,形成休止期无色素毛杆。同时,毛囊与毛乳头分离,毛发脱落。休止期具有增生期相对静止的特点。毛囊由休止期恢复活跃生长的机制尚不完全清楚,可能是在休止期接近尾声时,真皮乳头收缩并上移至膨出部,退化的上皮柱转变为次级毛芽。随着毛乳头未分化上皮细胞的重建,毛发开始进入生长期,形成新的毛基质和毛球,毛球内的黑色素细胞也恢复正常功能。该过程与次级毛芽、突起、毛乳头与不同信号分子的相互作用有关。
激光脱毛治疗时机与这些周期存在潜在的相关性,了解它们不仅可以帮助我们确定激光治疗的最佳周期,还可以决定激光永久脱毛的效果。目前认为,处于生长期初期的毛发对激光的破坏作用更为敏感,因为这时期毛发生长活跃,毛母细胞分裂迅速,黑色素最多,另外由于毛囊较小,生长部位较浅,激光可以穿透到足够的深度。生长期中、后期的毛囊最大、最深,刚离开休止期的毛囊毛球较浅,但毛干近端没有色素,不能很好地吸收激光能量。这些都会影响激光脱毛治疗的次数和时间。另一方面,毛球的深度也并不一定会对脱毛效果产生负面影响。由于脂肪比胶原蛋白具有更好的热绝缘性,位于脂肪组织深处的毛球在接受热量后,热损伤会更好地局限于毛囊内。毛球在退化期和休止期停止产生黑色素,激光没有明显效果。只有当毛发进入生长期,黑色素细胞恢复功能后,激光治疗才能起作用。由于毛发生长周期并不同步,毛发生长周期与激光脱毛效果之间的关系更为复杂。人们曾尝试将治疗目标聚焦在生长期的毛发上,希望提高脱毛效果,但最终失败了。该领域的许多结果相互矛盾,需要更深入的研究。从上述可以看出,激光脱毛需要多次治疗,是因为不同部位的毛发有不同的生长周期。如果某一部位生长期毛发比例较少,治疗次数就会相对多一些;反之,治疗次数可以减少。同时,激光治疗的间隔时间也有差异。一般激光脱毛的治疗周期为4至8周,不同部位对激光治疗的反应时间不同。例如唇部毛发的休止期相对较短,因此治疗间隔可短至1个月;躯干及四肢毛发的休止期相对较长,因此治疗间隔最好为2个月左右。另外,毛发的深度与激光的选择有关,如果深度较深,必须采用波长较长的激光进行治疗;反之,则可用波长较短的激光进行治疗。