Кератин

Кератин — фибриллярный белок, который обладает высокой механической прочностью и входит в состав рогового слоя кожи, волос и ногтей. В организме кератин вырабатывается из аминокислот. В его синтезе принимают участие метионин, глицин, изолейцин, аланин, лизин, гистидин, серин и ряд других соединений¹. 

Типы кератина

По химической структуре выделяют кислотные и щелочные (I и II) типы кератина. Фибриллярные белки первого типа образуют спиральные волокна, а второго — обеспечивают прочность соединения, скрепляя кислотные кератины между собой. В коже находится 17 разных видов кератинов I типа и 19 видов кератинов II типа, в волосах  — 11 видов белка I типа и 6 видов белка II типа³.

По строению также выделяют альфа- и бета-кератины. Альфа-кератины являются основным структурным компонентом покровных тканей всех позвоночных. В организме человека они формируют основу волос, ногтей и рогового слоя кожи, отличаются высокой пластичностью и относительной мягкостью. Бета-кератины имеют более прочную и твердую структуру. Однако у человека и других позвоночных они отсутствуют, а встречаются в основном в организме членистоногих⁴. 

Особенности синтеза

Синтез кератина происходит с участием большого количества самых разных химических соединений. Для образования фибриллярного белка необходимы не только аминокислоты, но и кислород, водород, углерод, сера, азот, железо, витамины А, С и группы В. Рост и развитие кератиновых волокон также требуют питания, которое обеспечивается поступлением в организм кремния, селена, железа, кальция, магния, цинка и других минералов³.

Несмотря на то, что выработка кератина в коже, волосах и ногтях осуществляется в разных клетках, принцип образования его фибрилл одинаков для всех тканей, так как заложен на генетическом уровне. По мере образования и накопления кератина в клетках происходит процесс кератинизации (ороговения). Ороговевающие клетки поверхностных слоев кожи превращаются в чешуйки, которые образуют роговой слой эпидермиса. Он обладает значительной упругостью и плохой теплопроводностью, что обеспечивает защиту нижележащих слоев кожи от высыхания, механических повреждений и проникновения бактерий. По такому же принципу происходит кератинизация волос и ногтей³.

В коже кератин формируется в клетках эпителия — кератоцитах, в ногтях — в клетках матрикса онихобластах, а в волосах — волосяных фолликулах. Новые клетки образуются путем деления, затем они постепенно вытесняются в верхние слои, где полностью преобразуются в кератин и становятся роговыми³.

Биологическая роль

Фибриллярные белки широко представлены в организме человека и выполняют в нем преимущественно структурные функции. Коллаген и эластин являются основными белками внеклеточного матрикса соединительной ткани, обеспечивают ее целостность, прочность и эластичность, фибрин — основной компонент тромба — является критически важным белком гемостаза, кератин входит в состав рогового слоя эпидермиса, предохраняет кожу от механических повреждений, формирует водонепроницаемый слой эпителия для защиты от внешних воздействий, обеспечивает прочность и эластичность волос и ногтей².

Роль кератина для здоровья кожи

В коже мономеры кератина собираются в пучки, образуя нитевидные структуры — промежуточные филаменты, основная функция которых состоит в повышении способности клеток эпидермиса противостоять травме. Частичная или полная утрата этой функции, например, в результате генетических мутаций, является причиной редких наследственных патологий, при которых клетки эпидермиса становятся хрупкими и теряют способность выдерживать механические нагрузки⁵.

В ходе недавних научных исследований также были обнаружены немеханические функции кератиновых белков. Так, было установлено, что они участвуют в регуляции роста и деления клеток в базальном слое и сальных железах, способствуют синтезу белков, находящихся вблизи раны, могут влиять на распределение меланина и пигментацию кожи, а также играют важную роль в ориентировке внешних мембранных белков и реакциях на стресс⁵.

Влияние кератина на состояние волос

Поверхностный слой каждого волоска покрыт ороговевшими клетками, образованными кератином, расположение которых напоминает черепичный кровельный материал. Такая чешуйчатая структура помогает им выполнять свою главную функцию, заключающуюся в защите волос от негативных факторов окружающей среды.

Когда кератиноциты плотно прилегают друг к другу, они надежно защищают волоски от любых повреждений. В результате локоны имеют гладкую ровную структуру и естественный блеск. Если ороговевшие клетки повреждаются, например, при химической завивке или частой сушке при высоких температурах, волоски истончаются, тускнеют, начинают путаться и ломаться. При этом дальнейшее разрушение структуры протеиновых молекул может привести к необратимому повреждению всего волосяного стержня. В этом случае для восстановления здоровой структуры и профилактики разрушения волос применяются биологически активные добавки для приема внутрь и наружные средства с кератином.

Роль кератина для здоровья ногтей

В ногтевых пластинах содержится твердый кератин. Он составляет основную массу образующих ноготь клеток и отличается повышенной прочностью, благодаря большому содержанию цистеина и дисульфидных связей. Содержание кератина в ногтях и его состав, который определяют по содержанию углерода, азота и серы, различается в зависимости от пола и возраста. Содержание серы выше в ногтях у женщин, чем у мужчин, а относительно азота ситуация противоположная. Содержание углерода примерно одинаково у обоих полов⁶.

Количество серы в кератине влияет на прочность ногтевой пластины. Дело в том, что содержащиеся атомы серы образуют так называемые серные мосты (дисульфидные связи), и именно их количество определяет прочность и твердость ногтя. Неблагоприятные факторы окружающей среды, щелочи и кислоты могут изменять количество дисульфидных связей и уменьшать содержание серы, что приводит к снижению прочности ногтя, делая его более хрупким и ломким⁶.

Применение кератина

Кератин широко применяется в шампунях, масках, бальзамах и других средствах по уходу за волосами. Кератин и другие фибриллярные белки в составе таких средств способствуют восстановлению структуры и укреплению волос, улучшению их качества и сохранению блеска. Однако чтобы получить стойкий и долговременный эффект, только лишь наружных средств может быть недостаточно, поэтому дополнительно рекомендуется принимать добавки с кератином, которые могут оказывать положительное воздействие не только на волосы, но также на кожу и ногти. 

1 Милевски И. Кератины промежуточных филаментов // Электронный ресурс meduniver.com. Дата обновления публикации: 18.03.2021. https://meduniver.com/Medical/genetika/keratini_promegutochnix_filamentov.html

2 Тиморшина С. Н., Попова Е. А., Галиакберова А. А. И соавт. Протеолитические ферменты микромицетов рода Aspergillus, гидролизующие фибриллярные белки, для биомедицины и биотехнологических процессов // Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. — 2022. — Том 77, № 3. — С. 195‒200. https://cyberleninka.ru/article/n/proteoliticheskie-fermenty-mikromitsetov-roda-aspergillus-gidrolizuyuschie-fibrillyarnye-belki-dlya-biomeditsiny-i

3 Кератин для волос: что это такое, для чего нужен и каким волосам подходит // Электронный ресурс https://venalia.ru/blog/post/keratyn-dlia-volos-chto-eto-takoe

4 Биохимия доступным языком. Фибриллярные белки // Ростовский Государственный медицинский университет. Электронный ресурс studfile.ne. Дата публикации: 04.02.2024. https://studfile.net/preview/21458962/page:4/

5 Функции кератина в эпидермисе и коже в целом // Электронный ресурс https://medicalplanet.su/dermatology/funkcii_keratina.html

6 Чечнева Н. Чек-лист «Строение ногтя» // Nano Professional. Дата публикации: 26.02.2021. https://nano-prof.ru/media/press/news/2021/02/26/Чек-лист_Строение ногтя_1.pdf