Haare sind mehr als nur ein ästhetisches Merkmal; sie sind ein komplexes Gebilde, das aus verschiedenen Schichten besteht und eine einzigartige Struktur aufweist. Der Hauptbestandteil von Haaren, Nägeln und anderen festen Substanzen ist Keratin, auch als Hornsubstanz bekannt. Keratin ist ein faserbildendes Strukturprotein, das Intermediärfilamente bilden kann. Diese sind stabilisierende Strukturproteine in Zellen, die sich größenmäßig zwischen den Aktinfilamenten und den Mikrotubuli einordnen lassen.
Keratin beschreibt eine Gruppe von faserbildenden Strukturproteinen, die Intermediärfilamente bilden können. Durch diese Eigenschaft bieten Keratine mechanische Stabilität. Diese Strukturproteine bilden Teile des Zytoskeletts in allen Epithelgeweben. Außerdem dient Keratin als molekulare Bausubstanz von Nägeln, Haaren und der Hornhaut der Epidermis (Stratum corneum).
Haare bestehen zu etwa 80 Prozent aus Proteinen (Eiweißen), zu 10-15 Prozent aus Wasser sowie zu 5-10 Prozent aus Pigmenten, Mineralien und Lipiden (Fetten). Die Haarproteine enthalten als chemische Grundeinheit Aminosäuren, vor allem die schwefelhaltige Aminosäure Cystein. Aminosäuren sind die Bausteine der Proteine, die wie Perlen auf einer Schnur aneinandergereiht werden (Eiweißketten). Sie besitzen Seitenketten („Ärmchen“), die wesentlich für die Haarstruktur sind.
Der Haarfollikel: Das Organ des Haarwachstums
Der Haarfollikel ist das kleinste Organ im menschlichen Körper. Er ist nicht nur für das Haarwachstum verantwortlich, sondern auch an verschiedenen physiologischen Prozessen wie der Talgproduktion und der Regulierung der Hauttemperatur beteiligt. Funktion und Aufbau sind komplex und damit auch "fehleranfällig": Funktioniert das Organ nicht reibungslos, ist Haarausfall die Folge.
Der Begriff Follikel stammt vom lateinischen „folliculus“ ab und bedeutet im Deutschen „Bläschen“. Die anatomischen Strukturen, welche die Haarwurzeln bläschenförmig ummanteln und somit das Haar in der Haut verankern werden als Haarfollikel/ Haarbalg/ Folliculus pili bezeichnet. Der in der Haut liegende und somit für das menschliche Auge verborgene Teil des Haares wird als Haarwurzel/ Radix pili bezeichnet.
Entscheidend sind zudem die Zellen, die aus den Follikeln wachsen. Sie unterscheiden sich darin, wie die Keratinfilamente in ihnen angeordnet sind: Bei orthokortikalen Zellen sind die Fibrillen locker angeordnet und kreuzen sich, stehen also nicht parallel zur Faserachse.
Der Haarfollikel ist eine schräge Einstülpung in der Haut, in der das einzelne Haar verankert ist. Sie ist die Produktionsstätte des Haarschafts.
Aufbau des Haarfollikels
Die Haarwurzel ist komplett von Epithel umgeben und verdickt sich an ihrem proximalen Ende zur sogenannten Haarzwiebel/ Haarbulbus, in dem sich ein gut durchblutetes Bindegewebe, die dermale Papille/ Haarpapille befindet. Die dermale Papille ist das physiologische Steuerzentrum des Haarwachstums. Sie versorgt das Haar mit Nährstoffen und Sauerstoff und verursacht das eigentliche Haarwachstum des Haares durch ständige Zellteilung.
Pigmentbildende Melanozyten geben Melanin an die ebenfalls umliegenden Matrix-Keratinozyten ab, was dem jeweiligen Haar seine charakteristische Farbe Durch komplexe molekulare Interaktionen bilden Neuro-ektodermale Melanozyten, epitheliale Keratinozyten und mesenchymale Fibroblasten eine haarproduzierende Einheit, wobei sich die drei genannten Zelltypen durch jeweilige Stammzellreservoire speisen.
Am unteren Ende ist die Haarwurzel kugelig verdickt und wird deshalb an dieser Stelle Haarzwiebel genannt. In die Haarzwiebel reicht von unten die sogenannte Haarpapille hinein, ein gut durchblutetes Knötchen. In der Haarzwiebel werden ständig neue Zellen gebildet, die miteinander verkleben und dabei verhornen. Aus diesem Hornstrang setzt sich das gesamte Haar zusammen. Weil sich von unten immer neue verhornte Zellen an das Haar ankleben, schiebt es sich allmählich aus der Haut heraus. Ein Haar am Kopf wird auf diese Weise pro Monat etwa einen Zentimeter länger.
Am Haarfollikel enden auch viele Nervenfasern. Dadurch können wir Haarbewegungen wahrnehmen und selbst einen leichten Luftzug gut spüren.
Der Haarschaft: Der sichtbare Teil des Haares
Der Haarschaft ist der sichtbare Teil des Haares, der aus der Haut herausragt. Die Epidermis ist die äußerste Schicht der Haut, in die der Haarfollikel eingebettet ist. Die Dermis ist die mittlere Hautschicht, in der der Haarfollikel verankert ist.
Der Haarschaft ist der Teil des Haares, den wir von außen sehen und im Alltag als „Haar“ bezeichnen. Er besteht hauptsächlich aus Keratin, einem proteinhaltigen Material, das dem Haar Festigkeit verleiht. Der Haarschaft bleibt in seinem strukturellen Aufbau stabil und ist widerstandsfähig gegen äußere Einflüsse.
Das Haar als solches besteht aus Keratin, einem körpereigenen Protein. Dieses ist in seinem Verbund gedreht, sowie in Fibrillen (Bündel) angeordnet und bildet wiederum zusammengefasst im Haar den Cortex auch Haarrinde genannt. Diese lockern sich zum Querschnittzentrum hin auf. Diesen Bereich in der Mitte des Haares bezeichnet man dann als Medulla oder Markkanal. Die äußere Schicht, auch bekannt als Cuticula oder Schuppenschicht, bildet eine schützende Hülle aus abgestorbenen, verhornten Zellen.
Die Schuppenschicht, auch Cuticula genannt, bildet die äußere Schicht des Haars. Sie besteht aus tannenzapfenförmig angeordneten, flachen Hornzellen und ist ein Indikator für den Gesundheitszustand des Haars. Liegen die Hornzellen flach an, ist das Haarinnere gut gegen Einflüsse von außen geschützt. Zudem wird das Licht an dieser glatten Fläche perfekt reflektiert, das sorgt für Glanz. Ist die Schuppenschicht dagegen durch Stress von außen (Blondierung, Dauerwelle, häufiges heißes Föhnen) offen und rau, können Schadstoffe von außen ins Haarinnere eindringen. Der ganze Schopf sieht dann spröde, glanzlos und struppig aus.
Keratin: Das Protein des Haares
Haare bestehen zu über 90 Prozent aus α-helikalen Keratinfäden, die ineinander verschlungen sind und sich zu kleinen und dann größeren Bündeln zusammenlagern, den Mikro- und Makrofibrillen (Abbildung). Sie entstehen dadurch, dass sich Zellen aneinanderballen. Die Fibrillen bilden den Cortex des Haars, auch Rinde genannt. Umgeben ist er von der Cuticula aus flachen verhornten abgestorbenen Zellen, die dachziegelartig übereinandergeschichtet sind.
Keratine sind wasserunlösliche Proteine, die den Hauptbestandteil von Haut, Haaren und Nägeln bilden. Sie bestehen aus Aminosäureketten, die in Form von Fasern so miteinander verbunden sind, dass sie für ein hohes Maß an Stabilität sorgen. Haare und Nägel werden durch Keratine elastisch und belastbar.
Haarstruktur und chemische Prozesse
In der Rinde spielen sich alle im Friseursalon relevanten chemischen Prozesse ab. Das ist der Grund, warum feines Haar beispielsweise eine Dauerwelle schlechter annimmt als dickes Haar - bei feinen Haaren ist der Anteil des Cortex am Gesamtvolumen geringer. Bindungen zwischen den Aminosäuren im Keratin bestimmen Festigkeit und Struktur des Haars.
Cystein etwa knüpft mit Cysteinen benachbarter Keratinfäden kovalente Disulfidbrücken, sprich Cystin. Zudem formen sich zwischen Aminosäuren Ionenbindungen und Wasserstoffbrückenbindungen, beispielsweise zwischen dem Säurerest der Glutaminsäure einerseits und dem Ammoniumrest von Lysin andererseits.
Wer nach dem Waschen seine Haare auf Lockenwickler dreht oder zum Glätteisen greift, löst Ionen- sowie Wasserstoffbrückenbindungen und formt sie neu. Auch das führt zur Lockenpracht beziehungsweise zur glatten Matte. Feuchtigkeit bricht diese schwachen Bindungen allerdings schnell wieder - die Haare kehren zu ihrer ursprünglichen Form zurück. Wer die Haarstruktur dauerhaft, also über die nächste Haarwäsche hinaus verändern will, muss an die Disulfidbrücken im Haarkeratin ran.
Chemische Substanzen knacken Quervernetzungen im Keratin und verändern so die Haarstruktur in die gewollte Richtung. Nun stehen einige der Mittel im Verdacht, der Gesundheit zu schaden.
Auch das führt zur Lockenpracht beziehungsweise zur glatten Matte. Feuchtigkeit bricht diese schwachen Bindungen allerdings schnell wieder - die Haare kehren zu ihrer ursprünglichen Form zurück. Wer die Haarstruktur dauerhaft, also über die nächste Haarwäsche hinaus verändern will, muss an die Disulfidbrücken im Haarkeratin ran.
Die Talgdrüse: Natürlicher Glanzspender
Die Talgdrüsen spielen eine wichtige Rolle für die Haargesundheit. Sie produzieren Talg, eine ölige Substanz, die den Haarschaft mit Feuchtigkeit versorgt und ihm einen gesunden Glanz verleiht. Eine ausgewogene Talgproduktion trägt daher wesentlich zur Schönheit und Gesundheit unserer Haare bei.
Die Haarmenge ist abhängig von der Haarfarbe. Als fein gilt in Europa ein Haar, das einen Durchmesser von 0,04 bis 0.06 mm hat. Normal ist ein Haar zwischen 0,06 und 0,08 mm und als dick wird es zwischen 0,08 und 0,1 mm bezeichnet. Asiatisches Haar ist im Vergleich zu europäischem Haar deutlich dicker, der Durchschnitt in Asien liegt zwischen 0,08 und 0,12 mm.
Haarstrukturschäden und ihre Ursachen
Unsere Haare sind im Alltag verschiedenen Belastungen ausgesetzt, die ihre Struktur schädigen können. Diese Schäden äußern sich in sprödem, strohigem Haar, Spliss und Haarbruch. Sowohl Männer als auch Frauen können von Haarstrukturschäden betroffen sein. Physikalische Einflüsse: Übermäßige Hitzeeinwirkung durch Föhnen, intensive Sonnen- oder Solarieneinwirkung sowie UV-Bestrahlung können das Haar schädigen und seine Struktur schwächen.
Haarwachstum und Entwicklungsphasen
Die Haare auf dem Kopf befinden sich in unterschiedlichen Entwicklungsphasen. Der überwiegende Teil (rund 80 bis 90 Prozent) steckt in der Wachstumsphase (Anagenphase). Dabei bildet sich eine neue Haarwurzel und das Haar wächst. Diese Phase dauert zwischen zwei und sieben Jahre. Danach folgt eine kurze Übergangsphase (Katagenphase) von zwei bis drei Wochen, in der die Zellproduktion im Haarfollikel vorübergehend aufhört. Der Follikel verengt sich dadurch, das Haar fällt aus. Rund ein Prozent der Follikel befinden sich in dieser Übergangsphase. In der folgenden Ruhephase (Telogenphase) regeneriert sich der Haarfollikel wieder, die Zellteilung beginnt und ein neues Haar kann entstehen.
Insgesamt gibt es etwa 20 verschiedene Subtypen von Keratin, die neben ihren Unterschieden aber auch einige gemeinsame Merkmale aufweisen. Das Molekulargewicht befindet sich im Durchschnitt etwa zwischen 40.000 und 68.000 Dalton. Außerdem enthalten alle Typen viel Cystein, eine Aminosäure, die Schwefel in Thiolgruppen enthält. Darüber bilden sich zwischen zwei Cysteinmolekülen Disulfidbrücken aus, die für die charakteristische Stabilität sorgen. Der ultrastrukturelle Aufbau zählt ebenfalls zu den Gemeinsamkeiten. Jedes Keratinmolekül besteht zentral aus einer alpha-helikalen Domäne, die aus 300 bis 350 Aminosäuren gebildet wird, flankiert von einer nicht-helikalen Kopf- und Schwanzregion.
In der Haut übernehmen die Keratinozyten diese Aufgabe, wobei es sich um Keratin bildende Epithelzellen handelt. Je nach Differenzierungsgrad unterscheidet man fünf Schichten innerhalb der Epidermis. Die Keratinozyten starten basal und wandern Richtung Oberfläche (superficial). Die Basalzellschicht (Stratum basale) ist die unterste Schicht, die aus iso- bis hochprismatischen Zellen besteht. An sie schließt sich die Stachelzellschicht (Stratum spinosum) an, deren Zellen durch ihren polygonalen Zellleib leicht erkennbar sind. Die Körnerzellschicht (Stratum granulosum) bildet die dritte Schicht der Epidermis. Im Zytoplasma der spindelförmigen Zellen finden sich viele Keratohyalingranula, die Körnern ähneln. Keratohyalin beschreibt große Proteinkomplexe, die aus Keratinvorläuferproteinen und Profilaggrin bestehen. Profilagrin bewirkt die Vernetzung der Keratinfilamente über die Disulfidbrücken. Die Hornzellschicht (Stratum corneum) bildet den Abschluss der Epidermis. Diese Zellen sind komplett verhornt und avital und besitzen keinen Zellkern oder Zellorganellen.
Der Schritt von der dritten beziehungsweise vierten Schicht der Epidermis zur Hornzellschicht umfasst die Verhornung (Keratinisierung). Dabei wandeln sich Keratinozyten in tote und kernlose Hornzellen um, die nur noch aus Keratin bestehen und keinerlei Organellen mehr besitzen. Der Vorgang dient an der Haut als Schutzbarriere, wobei besondere Belastung oder UV-Strahlung die Verhornung fördern kann. Das erklärt Hornhaut an Händen und Füßen bei hoher mechanischer Belastung.
Für den ersten Schritt müssen sich die Keratinozyten ständig teilen, um für regelmäßigen Nachschub an Zellen zu sorgen. Dieser Vorgang der Mitose findet je nach Lokalisation in anderen Zellschichten statt. In der Haut vollzieht sich die Mitose im Stratum basale, während sie in Haaren und Nägeln in der Wurzelmatrix stattfindet. Anschließend erfolgt die Keratinsynthese ab der keratogenen Zone, die im Haar zwischen Wurzel und Schaft und im Nagel in der Lunula liegt. Die Lunula ist der Nagelhalbmond, der mit dem Auge sichtbar ist. Danach folgt die Migration der Zellen nach distal, wobei ihr Keratingehalt stetig steigt. Schließlich sterben die Zellen ab und ihr Zellkern und ihre Zellorganellen werden abgebaut.
Keratin in Pflegeprodukten
In vielen Pflegeprodukten ist Keratin vorhanden, das angeblich die Struktur stärken soll. Tatsächlich haben einige Studien gezeigt, dass eine Behandlung mit dem Keratin des Menschen zu weicherem und glänzenderem Haar führt. Um eine Wirkung zu erzielen, muss das Keratin aber entweder durch Hitze oder andere Chemikalien, wie Formaldehyd, aktiviert werden, sodass es mit der Haarstruktur interagieren kann.
Als Inhaltsstoff in Haarkosmetikprodukten helfen sie beispielsweise, die Haarstruktur zu festigen und wieder aufzubauen. Sie bewirken, dass das Haar leichter kämmbar, geschmeidig, weich und glänzend wird. Außerdem verleihen sie dem Haar mehr Volumen.
Auch temporäre oder semitemporäre Färbung genannt - die Pigmente gelangen meist nur bis in die Schuppenschicht des Haares. So besonders und wichtig unsere Haare auch sind, so gibt es Körperstellen, an denen eine Behaarung eher nicht erwünscht ist.
Ein einzelnes Haar kann mindestens 100 Gramm an Gewicht tragen, ohne zu reißen. Ein Haar bleibt sechs bis acht Jahre auf dem Kopf, dann fällt es aus. Das ist genetisch vorgegeben.
Die unterschiedlichen Haarfarben entstehen durch die Menge und Art der Pigmente, die in den Haarfollikeln produziert werden. Diese Pigmente, bekannt als Melanine, gibt es in zwei Haupttypen: Eumelanin, das für schwarze und braune Farbtöne verantwortlich ist, und Phäomelanin, das rote und gelbe Farbtöne erzeugt. Interessanterweise können sich die Haarfarben sogar bei der Körperbehaarung einer einzigen Person unterscheiden. Während das Kopfhaar eine bestimmte Farbe hat, können die Haare an anderen Körperstellen, wie Armen, Beinen oder im Gesicht, eine andere Farbnuance aufweisen. Dies liegt daran, dass die Produktion von Melanin in verschiedenen Körperregionen unterschiedlich reguliert wird.
Ein weiteres Beispiel für die Vielfalt der Haarfarben ist die Tatsache, dass Augenbrauen und Wimpern oft eine dunklere Farbe haben als das Kopfhaar. Dies geschieht, um die Augen besser zu schützen und die Ausdruckskraft des Gesichts zu betonen.
Das ist ja mal gefährliches Halbwissen!? - Olaplex vs Keratin
Haarfarben und Melanin
Die unterschiedlichen Haarfarben entstehen durch die Menge und Art der Pigmente, die in den Haarfollikeln produziert werden. Diese Pigmente, bekannt als Melanine, gibt es in zwei Haupttypen: Eumelanin, das für schwarze und braune Farbtöne verantwortlich ist, und Phäomelanin, das rote und gelbe Farbtöne erzeugt.
Interessanterweise können sich die Haarfarben sogar bei der Körperbehaarung einer einzigen Person unterscheiden. Während das Kopfhaar eine bestimmte Farbe hat, können die Haare an anderen Körperstellen, wie Armen, Beinen oder im Gesicht, eine andere Farbnuance aufweisen. Dies liegt daran, dass die Produktion von Melanin in verschiedenen Körperregionen unterschiedlich reguliert wird.
Ein weiteres Beispiel für die Vielfalt der Haarfarben ist die Tatsache, dass Augenbrauen und Wimpern oft eine dunklere Farbe haben als das Kopfhaar. Dies geschieht, um die Augen besser zu schützen und die Ausdruckskraft des Gesichts zu betonen.
Schuppen und Talgproduktion
Schuppen können auf einer trockenen aber auch auf einer fettigen Kopfhaut entstehen, wenn die Kopfhaut kleinste abgestorbene Hautzellen zu früh und in zu großen Mengen abstößt. Die Ursachen sind unterschiedlich: Stress, falsche Ernährung, hormonelle Schwankungen, aber auch trockene Heizungsluft, häufiges Föhnen oder aggressive Reinigungsmittel können zu Schuppen führen.
Wie fast überall auf der Haut sitzen auch auf der Kopfhaut Talgdrüsen. Sie produzieren Fette, die die Kopfhaut und damit auch das Haar vor dem Austrocknen schützen. Durch genetische Veranlagung, Stress oder hormonelle Veränderungen gerät die Talgproduktion manchmal aus dem Gleichgewicht. Das führt dann entweder zu besonders schnell fettendem Haar oder zu einer sehr trockenen Kopfhaut.
Zusammenfassung
Die Struktur des Haares ist komplex und basiert auf der Wechselwirkung von Proteinen, Pigmenten und Feuchtigkeit. Der Aufbau des Haares, von der Haarzwiebel über den Haarschaft bis hin zur Talgdrüse, ist von großer Bedeutung für die Gesundheit und das Aussehen unserer Haare. Schützen Sie Ihre Haarstruktur vor Schäden und verwöhnen Sie Ihre Haare mit einer liebevollen und schonenden Pflege, um ihr volles Potenzial zu entfalten.
Die hier bereitgestellten Informationen beruhen auf hochwertigen Studien und wurden von einem Team aus Medizin, Wissenschaft und Redaktion erstellt und von Expertinnen und Experten außerhalb des IQWiG begutachtet. Sie dienen dazu, ein besseres Verständnis für die Zusammensetzung und Funktionen des Haares zu entwickeln.
Die hier bereitgestellten Informationen dienen der allgemeinen Bildung und sollten nicht als Ersatz für professionelle medizinische Beratung angesehen werden. Bei spezifischen Fragen oder Bedenken bezüglich Ihrer Haargesundheit konsultieren Sie bitte einen qualifizierten Arzt oder Dermatologen.
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