ANDROGENETICKÁ ALOPECIE PŘÍSPĚVEK K ETIOPATOGENEZI A LÉČBĚ. MUDr. Renata Kučerová. Školitel: Doc. MUDr. Milan Buček, CSc.

Transkript

1 Dizertační práce ANDROGENETICKÁ ALOPECIE - PŘÍSPĚVEK K ETIOPATOGENEZI A LÉČBĚ MUDr. Renata Kučerová Školitel: Doc. MUDr. Milan Buček, CSc. Lékařská fakulta Masarykovy univerzity, Brno Obor: Dermatovenerologie Číslo oboru:

2 OBSAH: strana ÚVOD HISTORICKÝ A SPOLEČENSKÝ ASPEKT TEORETICKÁ VÝCHODISKA KLINICKÉ TRICHOLOGIE PILOSEBACEÓZNÍ JEDNOTKA A JEJÍ TYPY Terminální pilosebaceózní jednotka Apo-pilosebaceózní jednotka Velusová pilosebaceózní jednotka Sebaceózní pilosebaceózní jednotka EMBRYOLOGIE VLASOVÉHO FOLIKULU Morfologické aspekty embryogeneze vlasového folikulu Regulační mechanismy ZÁKLADY MORFOLOGIE VLASOVÉHO FOLIKULU Složení folikulu a vlasu Mikrostruktura folikulu a vlasu Cévní zásobení folikulu Inervace folikulu Keratinizace vlasu Pigmentace vlasu BIOLOGIE VLASOVÉHO FOLIKULU Makroskopické variace vlasů Vlasový cyklus Mechanismus výměny vlasů REGULACE RŮSTU VLASŮ Vliv inervace a vaskularizace Adhezní molekuly, cytokiny a růstové faktory Hormonální regulace...26 ANDROGENETICKÁ ALOPECIE ETIOPATOGENEZE ANDROGENETICKÉ ALOPECIE HORMONÁLNÍ VLIVY Androgeny a ztráta vlasů Nejdůležitější faktory v metabolismu androgenů Steroidogenní enzymy ve vlasovém folikulu Interakce DHT s androgenovým receptorem a androgen-responzivní elementy Androgeny a AGA u žen GENETICKÉ FAKTORY ZÁNĚTLIVÉ FENOMÉNY - MIKROINFLAMACE VLASOVÉHO FOLIKULU ZMĚNY VLASOVÉHO CYKLU U ANDROGENETICKÉ ALOPECIE FOLIKULÁRNÍ MINIATURIZACE MODELOVÉ SYSTÉMY PRO STUDIUM AGA Animální modely Kultivace tkání a buněk vlasového folikulu KLINICKÉ ASPEKTY AGA VÝSKYT KLINICKÝ OBRAZ Rozdíly v klinickém obraze u mužů a u žen KLASIFIKACE AGA Klasifikace AGA u mužů (Hamilton-Norwood) Klasifikace AGA u žen (Ludwig) PSYCHOLOGICKÉ ASPEKTY ZTRÁTY VLASŮ DIAGNOSTIKA ANDROGENETICKÉ ALOPECIE KLINICKÉ VYŠETŘENÍ A DIFERENCIÁLNÍ DIAGNÓZA AGA SPECIÁLNÍ VYŠETŘOVACÍ METODY Trakční test (Hair pull test)...64 MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 2

3 5.2.2 Trichogram (test vytržených vlasů) Počet vlasů stanovený pomocí počítače (Computer-assisted hair count - CAHC) Computer-assisted anagen hair count (phototrichogramm) = fototrichogram (FTG) Contrast enhaced phototrichogram (CE-PTG) Vážení vlasů Laboratorní vyšetření-krevní testy Histopatologické vyšetření LÉČBA ANDROGENETICKÉ ALOPECIE LÉČBA AGA U MUŽŮ Léky pro zevní použití Léky pro systémové užití, interferující s metabolismem androgenů nebo s androgenovým receptorem LÉČBA AGA U ŽEN Léky pro zevní použití Léky pro systémové užití, interferující s metabolismem androgenů nebo s androgenovým receptorem OSTATNÍ POSTUPY V LÉČBĚ AGA U MUŽŮ A ŽEN Podpůrná léčba Chirurgická léčba AGA Psychoterapie Kosmetická korekce Genová terapie...77 CÍLE PRÁCE...78 MATERIÁL A METODIKA KLINICKÁ ČÁST OVĚŘENÍ KLINICKÉ ÚČINNOSTI A BEZPEČNOSTI KOSMETICKÉHO PREPARÁTU S OBSAHEM FLURIDILU U MUŽŮ S ANDROGENETICKOU ALOPECIÍ Testovaná látka Plán a průběh studie OVĚŘENÍ KLINICKÉ ÚČINNOSTI A BEZPEČNOSTI KOSMETICKÉHO PREPARÁTU S OBSAHEM FLURIDILU U ŽEN S ANDROGENETICKOU ALOPECIÍ Testovaná látka Plán a průběh studie EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST SOUBOR PROBANDŮ PŘÍPRAVA TKÁNĚ HODNOCENÍ SLEDOVANÝCH PARAMETRŮ Stupeň infiltrace CD1+ buňkami Stupeň infiltrace lymfocyty Exprese sledovaných proteinů...87 VÝSLEDKY VÝSLEDKY KLINICKÝCH STUDIÍ S FLURIDILEM STUDIE AGA MUŽI Vliv fluridilu na biochemické, hematologické a hormonální parametry Vyhodnocení fototrichogramů Vyhodnocení údajů o účinnosti přípravku dle pacienta a lékaře Vyhodnocení údajů o snášenlivosti přípravku dle pacienta a lékaře Vyhodnocení dotazníků Vyhodnocení epikutánních testů Hodnocení přehledných snímků kštice Pozorování probandů během aplikace přípravku Stanovení resorpce fluridilu a jeho rozkladného produktu BP34 v lidském séru a moči STUDIE AGA ŽENY Vliv fluridilu na biochemické a hematologické parametry...94 MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 3

4 9.2.2 Vliv fluridilu na hormonální parametry Vyhodnocení fototrichogramů Vyhodnocení údajů o účinnosti přípravku dle pacienta a lékaře Vyhodnocení údajů o snášenlivosti přípravku dle pacienta a lékaře Vyhodnocení epikutánních testů Vyhodnocení povrchu vlasového stvolu (pomocí elektronové mikroskopie) Vyhodnocení tloušťky vlasového stvolu (pomocí světelné mikroskopie) Hodnocení přehledných snímků kštice Pozorování probandek během aplikace přípravku Stanovení resorpce fluridilu a jeho rozkladného produktu BP34 v lidském séru a moči VÝSLEDKY EXPERIMENTÁLNÍ ČÁSTI EXPRESE SLEDOVANÝCH MARKERŮ GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ STATISTICKÉ ZPRACOVÁNÍ DISKUSE DISKUSE KE KLINICKÝM STUDIÍM AGA MUŽI AGA ŽENY DISKUSE K EXPERIMENTÁLNÍ ČÁSTI ZÁVĚR KLINICKÁ ČÁST EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST PODĚKOVÁNÍ SEZNAM ZKRATEK POUŽITÝCH V TEXTU LITERATURA MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 4

5 ÚVOD 1. HISTORICKÝ A SPOLEČENSKÝ ASPEKT Vlasy jsou nápadnou složkou lidského zevnějšku. Ovlasení kůže na různých místech povrchu lidského těla je velmi variabilní, a to i za fyziologických okolností. Množství vlasů, jejich typ a pigmentace závisí na řadě faktorů, zejména na pohlaví, věku a etnické příslušnosti. Stejně tak, jako se během vývoje lidstva měnil názor na ideál krásy jako takový, podléhaly změnám i požadavky na ovlasení kůže hlavy či jiných částí těla. Způsob úpravy vlasů, nebo naopak absence ovlasení, tak mnohdy měly kromě významu estetického i další význam, např. označovaly příslušnost k určité společenské vrstvě. Existují důkazy o tom, že péči o vlasy, zejména různé metody barvení, a epilaci nežádoucího ochlupení znali a rozvíjeli starověcí Egypťané, Asyřané, Babylóňané, Židé, Číňané a další starověké kultury. Péče o vlasy je tak odpradávna součástí kosmetiky, kterou lze definovat jako umění uchovat, zlepšit, získat nebo obnovit krásu lidského těla. Kosmetika je tak označována podle starších pramenů jako umění. Ve většině současných odborných publikací je však definována jako věda a je nazývána kosmetologií. Cílem kosmetologie je formovat člověka ve shodě se současným ideálem krásy, omezit zevní projevy stárnutí a vytvářet optimální péči, především o pleť. Cíle, které si vytkla, předpokládají spolupráci a účast řady vědních disciplín, lékařské obory nevyjímaje (Feřtek et al., 1987, str. 9). Odbornou problematikou svého oboru ve vztahu ke kosmetice se tak zabývá řada medicínských oborů, zejména korektivní dermatologie a plastická chirurgie, ale také gynekologie, interní lékařství a endokrinologie. Vlasy, stejně jako další kožní adnexa a kůže jako taková, jsou odrazem vnitřního prostředí organismu, a jejich stav tak může signalizovat různá celková onemocnění. Makroskopické odchylky, např. v hustotě a distribuci vlasů, jakož i změny struktury a pigmentace vlasových stvolů, mohou vzniknout v důsledku složitých vnitřních příčin, např. metabolických, endokrinních a jiných, podmíněných geneticky nebo později vzniklým patologickým procesem (Bartošová et al., 1982, str. 11). Z tohoto pohledu tak věda zabývající se zkoumáním vlasů a ovlasené kůže, trichologie, nemá zdaleka jen význam kosmetologický. MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 5

6 Ke zdánlivě banálním tématům, kterými se mimo jiné trichologie zabývá, patří androgenetická alopecie. Tato nejčastější forma plešatění postihuje milióny mužů a žen. Ačkoliv je androgenetická alopecie považována za normální proces navozený přítomností androgenů u geneticky predisponovaných folikulů, může v některých případech její přítomnost, zejména u žen, signalizovat závažnější poruchu (např. hormonálně aktivní tumor, syndrom polycystických ovarií aj.). Náhled na problematiku androgenetické alopecie se ve vztahu k ideálu krásy, případně k možnostem společenského uplatnění, značně různí, a to nejen mezi laiky, ale i v očích odborníků. Negativní dopad androgenetické alopecie na psychiku nositelů tohoto znaku objektivizovala řada studií. Prořídnutí nebo chybění vlasů může být zdrojem závažných psychických problémů, s domnělým, nebo i reálným odrazem v dalších sférách života, zejména v oblasti sociální. Podle některých autorů je pro naši dobu charakteristické přeceňování významu dokonalého zevnějšku, včetně ovlasení, z čehož potom vyplývá společenský hendikep pro muže nebo ženy, kteří představy ideální kštice nesplňují. Na jedné straně tak existují tisíce a milióny pacientů, kteří se subjektivně s androgenetickou ztrátou vlasů jen velmi těžko vyrovnávají, na druhé straně si na počátku 21. století mnozí muži (nebo i ženy) holí hlavu dobrovolně, aniž trpí projevy androgenetické alopecie, a nebo tak záměrně kamuflují její počínající známky či její pokročilejší stupeň. Mnohdy se tak stírá rozdíl mezi tím, kdo je skutečným nositelem androgenetické alopecie, a u koho je holá hlava cílenou součástí pečlivě budovaného vzhledu. Vnímání androgenetické alopecie v běžné populaci je tedy v současné době nejednotné a do značné míry ovlivněné i aktuálními módními trendy. Zdá se tak, jako by na jedné straně skutečně ztrácela pokrývka hlavy svůj často citovaný význam, že účes je korunou krásy. Na straně druhé je však z každodenní praxe zřejmé, že pro mnohé muže, ale zejména ženy, mohou být defekty kštice, ať už je jejich etiologie jakákoliv, traumatizujícím stigmatem. Již proto má hledání nových léčebných metod androgenetické alopecie - kromě aspektů kosmetologických a psychosociálních - i hluboký význam medicínský. Kromě toho je vlasový folikul sám o sobě pozoruhodnou strukturou, která se díky svým vlastnostem, jako je např. imunitní privilegovanost nebo přítomnost multipotentních kmenových buněk, oprávněně stala v posledních letech terčem zájmu četných vědeckých týmů. Poznatky vyplývající z tohoto výzkumu široce přesahují rámec samotné trichologie. Proto si výzkum androgenetické alopecie zasluhuje pozornost odborné lékařské veřejnosti, dermatology nevyjímaje. MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 6

7 Předkládaná dizertační práce, která mohla vzniknout díky spolupráci několika výzkumných pracovišť s naším klinickým pracovištěm, by měla svým drobným dílem přispět do složité mozaiky problematiky androgenetické alopecie. 2. TEORETICKÁ VÝCHODISKA KLINICKÉ TRICHOLOGIE 2.1 Pilosebaceózní jednotka a její typy Název pro pilosebaceózní jednotku (PSJ) pochází z latinských výrazů pilus (vlas) a sebum (maz). PSJ je tvořena minimálně dvěma komponentami, a to vlasovým folikulem a mazovou žlázou. Kůže téměř celého povrchu těla obsahuje pilosebaceózní jednotky, s výjimkou dlaní, plosek a penisu. U dospělého člověka se vyskytují nejméně 4 typy PSJ obr. 1 (Kligman, 1974; Kealey et al., 1997). Obr. 1: Základní typy pilosebaceózní jednotky Převzato z: Kealey et al., 1997 MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 7

8 2.1.1 Terminální pilosebaceózní jednotka Tento typ PSJ se nachází ve kštici u obou pohlaví a v oblasti vousů u normálních dospělých mužů. Obsahuje velký terminální vlas a velkou mazovou žlázu Apo-pilosebaceózní jednotka Tento typ PSJ je přítomen v axilární a pubické oblasti u normálních dospělých obou pohlaví. Podobá se terminální PSJ, ale na rozdíl od ní zde navíc vyúsťuje jedna nebo více apokrinních žláz nad vyústěním mazové žlázy. Vzniká transformací z velusové PSJ vlivem androgenů v pubertě (Kealey et al., 1997) Velusová pilosebaceózní jednotka Nachází se v oblastech kůže, které se jeví prostým okem jako bezvlasé, nebo jen jemně ochlupené. Obsahuje jemný krátký vlas a malou mazovou žlázu. Nežádoucí přeměna velusového vlasu v tomto typu PSJ v terminální vlas vede k hirsutismu Sebaceózní pilosebaceózní jednotka Tento typ jednotky se nachází v kůži obličeje, přední plochy hrudníku a zad. Rozvíjí se v pubertě pod vlivem androgenů u obou pohlaví a bývá postižen akné. Skládá se z velké sebaceózní žlázy, malého vlasového folikulu a velkého infundibula (tj. vyústění na povrch kůže). Sebaceózní pilosebaceózní jednotku do určité míry připomíná terminální pilosebaceózní jednotka kštice u androgenetické alopecie, kde dochází k postupné přeměně terminálního vlasu ve vlas velusový, zatímco velká mazová žláza zůstává zachována. V takovéto PSJ se však akné nevyvíjí (Rosenfield a Deplewski, 1995). 2.2 Embryologie vlasového folikulu Morfologické aspekty embryogeneze vlasového folikulu První základy vlasových folikulů se u člověka vytvářejí v devátém týdnu intrauterinního života v oblasti horního rtu, obočí a brady. Ve stejné lokalizaci - a také relativně velmi brzy - se u některých savců objevují taktilní vlasové struktury vibrissae. I když u člověka nejde o folikuly taktilní, ukazuje tato nápadná souvislost na úzký fylogenetický vztah člověka k ostatním savcům (Bartošová et al., 1982, str ; Rook et al., 1994, str. 25). Ve 4. embryonálním měsíci se začínají vyvíjet všechny další primární MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 8

9 folikulární zárodky a později v jejich blízkosti folikuly sekundární (Novotný et al., 1989, str. 29; Rook et al., 1994, str. 25). Má se za to, že diferenciace PSJ začíná vytvořením primitivního vlasového zárodku, a to nakupením mezodermálních buněk pod stratum basale epidermis. Tato zahuštění mezodermálních buněk vysílají signál embryonálnímu epitelu k vytvoření adnexa a iniciují tvorbu ektodermálních plakod (Hardy, 1992; Holbrook et al., 1993; Steensel et al., 2001). Jsou to plošky, kde se akumulují ektodermální buňky, a nakonec se diferencují ve vlasový folikul a struktury s ním související (Viallet a Dhouailly, 1994). Tato iniciální zpráva z dermis vysílaná k epidermis je společná pro všechny třídy obratlovců. Epidermis určuje typ adnexa a specifický typ keratinu. Např. myší dermis může dát pokyn k vývoji péřových folikulů u kuřecí epidermis (Deplewski a Rosenfield, 2000). Naopak někteří autoři předpokládají, že je to právě epidermis, která vysílá první signál k dermis, a je tak zodpovědná za model kožních adnex (Viallet a Dhouailly, 1994). Všichni autoři se pak shodují na tom, že k vytvoření PSJ je zapotřebí přesné epiteliálněmezenchymální interakce (Bartošová et al.,1982, str. 18; Novotný et al., 1989, str. 29; Messenger, 1993; Holbrook et al., 1993; Deplewski a Rosenfield, 2000). Shluk mezodermálních buněk je zárodkem budoucí dermální papily. Rychlou proliferací epitelových buněk do mezenchymu vzniká symetricky konfigurovaný vlasový zárodek, který se další proliferací buněk šikmo do mezenchymu mění ve vlasový čep - solidní sloupec epiteliálních buněk s radiálním uspořádáním buněk na spodině, z nichž se později utváří matrix folikulu (Bartošová et al., 1982 str. 21,23; Holbrook et al., 1993). Ke spodině vlasového čepu přiléhá zárodek dermální papily. Embryonální folikul nabývá růstem na délce a mění se jeho tvar. Nejhlubší část se rozšiřuje v bulbus s konkávní impresí na spodině. Stěny bulbu postupně obklopují formující se mezodermální papilu a téměř ji uzavírají ve své dutině. V tomto údobí tzv. bulbárního čepu je ve vyšším segmentu folikulu embryonální výduť (angl. bulge ) připravena k připojení m. arrector pili, který vzniká z mezodermálních buněk v koriu. M. arrector pili není vytvořen u všech typů folikulu (Bartošová et al., 1982, str. 24). Nad výdutí se folikul zužuje v isthmus a směrem k povrchu opět rozšiřuje pupenem mazové a apokrinní žlázy. Nejpovrchověji uloženou část tvoří infundibulum, kde dochází separací a deskvamací epidermálních keratinocytů ke vzniku vlasového kanálu. Vlas je produkován mitoticky aktivními buňkami matrix nad papilou. Okolo nich je vytvořen prstenec primordiálních buněk vnitřní epitelové pochvy. Diferenciací a později keratinizací roste vlákno vlasu do délky a posunuje se spolu s vnitřní epiteliální pochvou MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 9

10 k povrchu kůže. Tvorbu vlasu lze přirovnat k sekreci holokrinní žlázy (Braun-Falco et al., 2002, str. 905). Vazivová pochva vzniká z mezodermálních buněk okolo bulbu. V embryonálním folikulu jsou funkční melanocyty v celém bulbu, zatímco u dospělého folikulu jsou melanocyty přítomny jen nad papilou v matrix anagenního folikulu (Novotný et al. 1989, str. 29). Vlasové folikuly nejsou v časném stádiu vývoje vaskularizovány, kapilární síť v okolí folikulu a kapilární kličky v dermální papile se objevují později. V embryonálním období je rozdělení vlasových folikulů původně po celém povrchu přibližně symetrické, s výjimkou hlavy, kde jsou vlasové folikuly četnější a jejich papily větší. Pozdější odlišné rozložení porostu v různých lokalizacích je nejspíše způsobeno nestejnoměrným rozsahem růstu jednotlivých částí těla. Zajímavé je, že není zásadního sexuálního ani rasového rozdílu v počtu a distribuci embryonálně založených folikulů (Bartošová et al., 1982, str. 26) Regulační mechanismy Celý vývoj embryonálního folikulu mezi 2. a 4. měsícem gestace je tedy charakterizován přesným načasováním i lokalizací interakcí mezi fetální epidermis a dermis. Zdá se, že během morfogeneze spolu epiteliální a mezenchymální buňky komunikují a že do těchto interakcí jsou zapojeny molekuly nebo morfogeny, které mají regulační úlohu ve vývoji folikulu. Morfogeny zahrnují růstové faktory, buněčné adhezní molekuly, extracelulární molekuly matrix, extracelulární signální molekuly, jako jsou β-catenin a LEF-1 (lymphoidenhancer factor 1), hormony, cytokiny, enzymy a retinoidy, společně s jejich receptory (Stenn et al., 1996; Gat et al., 1998) Růstové faktory Růstové faktory jako epidermální růstový faktor (EGF), transformující růstový faktor α (TGFα), transformující růstový faktor β (TGFβ) a růstový faktor fibroblastů (FGF) ovlivňují proliferaci a diferenciaci buněk PSJ během jejího vývoje (du Cros, 1993). Zdá se, že tyto růstové faktory uplatňují svůj vliv autokrinní nebo parakrinní cestou mezi jednotlivými buněčnými typy. Prvním růstovým faktorem, o němž se prokázalo, že je zapojen do vývoje vlasů, je EGF. Zatímco EGF stimuluje růst interfolikulárního epitelu u myší, jeho podávání nově narozeným myším inhibuje vývoj vlasového folikulu, délku srsti i průměr vlasu a tento MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 10

11 efekt se uplatňuje na celé srsti (Moore et al.,1983; King et al., 1991; Hardy, 1992). Dále bylo zjištěno, že růst první myší srsti je urychlován podáním protilátek proti EGF (Zschiesche a Eckert, 1988). Injekce EGF podané ovcím Merino, jejichž folikuly jsou za normálních okolností permanentně v anagenní fázi, vedou k línání vlny nebo k lomivosti jejích vláken (King et al., 1991). Rovněž u lidských folikulů způsobuje EGF zástavu růstu in vitro i in vivo (Jarrousse et al, 2001). Tento růstový faktor hraje mnohem důležitější roli v diferenciaci, než v proliferaci (du Cros, 1993). TGFα, patřící do rodiny EGF a vážící se na stejný receptor jako EGF, rovněž inhibuje vlasový růst u myší (Tam, 1985). Více členů z TGFβ rodiny (TGF β-1, β-2, β-3, kostní morfogenetický protein-2 a kostní morfogenetický protein-4) byly pomocí hybridizace in situ lokalizovány na různých místech vyvíjející se PSJ (Lyons, 1990; Jones et al., 1991). Bylo rovněž zjištěno, že počátek a vývoj vlasového folikulu je ovlivněn FGF. Dalším růstovým faktorem, důležitým pro vývoj folikulu, je nervový růstový faktor, NGF. Agregace a exprese receptoru pro NGF v dermálních fibroblastech indikuje místa, kde se tvoří zárodky folikulů u lidského embrya (King et al., 1991) Buněčné adhezní molekuly Buněčné adhezní molekuly, jako jsou cadheriny, neurální buněčná adhezní molekula (N-CAM), intercelulární buněčná adhezní molekula (I-CAM) a tenascin pravděpodobně rovněž hrají význačnou roli v diferenciaci PSJ. Oba cadheriny, E-cadherin a P-cadherin, byly detekovány imunohistochemicky ve vyvíjejících se folikulech (Hirai et al., 1989). Zatímco P-cadherin je exprimován v celém epitelu, E-cadherin je omezen na buňky oblasti matrix. Ve studiích s kultivovanou kůží rtu došlo přidáním protilátek proti E-cadherinu a P-cadherinu k narušení vývoje folikulů a k rozptýlení nahromaděného mesenchymu (Messenger, 1993). Ačkoliv embryonální i fetální keratinocyty exprimují E-cadherin, pouze embryonální keratinocyty exprimují N-CAM, s lokalizací v počátečním nakupení mesenchymu (Holbrook et al., 1993). N-CAM je pravděpodobně důležitá pro buněčnou adhezi a pozdější nakupení buněk. Byla nalezena i v dermální papile a v dermální pochvě PSJ u dospělých. I-CAM je přechodně exprimována v zevní vrstvě folikulárních buněk, snad jako výsledek signálu od kondenzujících se mesenchymálních buněk (Deplewski a Rosenfield, 2000). MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 11

12 Další molekuly Tenascin, extracelulární protein matrix, je exprimován v dolní části základu membrány vlasového zárodku, ale ne v základu membrány mezi folikuly (Holbrook et al., 1993). Tenascin je pokládán za marker epitelo-mezenchymálních interakcí, ale jeho přesná funkce ve vývoji PSJ zatím není známa. β-catenin je multifunkční protein, který se účastní Ca 2+ závislé mezibuněčné adheze, regulace genové exprese prostřednictvím jeho působení ve Wnt/Wingless signální dráze a některých dalších buněčných procesů (Akiyama, 2000). Další molekula, která může být důležitá v diferenciaci PSJ, je mezenchymání signální faktor epimorfin. Nalézá se v mezenchymálním zhuštění embryonální potkaní kůže a plic a může ovlivňovat zahušťování nezralých buněk (Hirai et al., 1992). Studie ukázaly, že vlasové folikuly se přestávají vyvíjet v embryonálních kožních buňkách kultivovaných za přítomnosti epimorfinových protilátek (Messenger, 1993). Další morfogeny, mající vliv na vývoj a typ vlasových folikulů, jsou Shh (Sonic hedgehog) a Wnt (Gat et al., 1998; St-Jacques et al., 1998; Widelitz et al, 1999). Molekula Wnt se váže na transmembránový frizzled receptor a tím zahajuje sérií dějů, které vedou k translokaci β-cateninu do jádra, který po vazbě na transkripční faktor LEF-1 aktivuje transkripci řady cílových genů (Behrens et al., 1996). Při kompletní inhibici Wnt signální kaskády dochází k inhibici tvorby vlasových folikulů. Signální molekula Shh se váže na transmembránový patched receptor, který interakcí s dalším transmembránovým proteinem Smo brání aktivaci transkripčního faktoru Gli. Vazbou Shh se tato inhibice ruší a prostřednictvím Gli se aktivují např. geny TGF-β a Wnt, což vede k aktivaci proliferace a diferenciace. Mutace členů této signální kaskády má mimo jiné význam v etiopatogenezi bazocelulárních karcinomů v rámci Goltzova-Gorlinova syndromu (Plzáková et al., 2006). V diferenciaci ektodermálních plakod hraje významnou roli ectodysplasin (EDA), nedávno identifikovaný člen rodiny TNF-β. Lidé s defektem EDA A1 nebo jeho receptoru EDAR trpí na X-vázanou hypohidrotickou ektodermální dysplázii nebo autosomálně dominantní/recesivní hypohidrotickou ektodermální dysplazii. Pacientům trpícím těmito poruchami kromě jiného chybějí vlasy a potní žlázy a mají defektní zuby (Steensel et al., 2001) HOX geny Celková složitost morfogeneze PSJ ukazuje na koordinovaný způsob zapojení četných genů, což svědčí pro úlohu homeobox (HOX) genů. Bylo zjištěno, že HOX geny MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 12

13 kontrolují vývojový osud embryonálních buněk tím, že kódují regulační transkripční faktory. Tyto faktory buď indukují, nebo potlačují efektorové geny, které jsou odpovědné za pozici a vývoj každé jednotlivé buňky (Scott a Goldsmith, 1993; Mark et al., 1997). HOX geny byly nejdříve popsány u Drosophily, ale ukázalo se, že jde o skupinu genů, které jsou evolučně velmi stabilní a vyskytují se i u obratlovců. Nadřazenými regulátory genů HOX jsou retinoidy, deriváty vitaminu A (Kolář et al., 2003, str. 21). Tím, že retinoidy mohou částečně regulovat expresi HOX genů, mohou hrát významnou úlohu v morfogenezi PSJ. Nadbytek kyseliny retinové během kritického období myší embryogeneze způsobil abnormální vývoj vlasových folikulů v období mezi vlasovým a bulbárním čepem (Hardy, 1968). 2.3 Základy morfologie vlasového folikulu Složení folikulu a vlasu Vlasový folikul se skládá z epiteliálních a dermálních komponent. K epiteliálním komponentám patří matrix, medula, kortex, kutikula, vnitřní epiteliální pochva a zevní epiteliální pochva. Dermální komponenty jsou dermální papila a vazivová pochva. Epiteliální pochva je také běžně označována jako pochva kořenová (Braun-Falco et al., 2002, str. 905). Makroskopicky na vlasu rozlišujeme do folikulu vsunutý vlasový kořen a volně nad povrch kůže vyčnívající vlasový stvol. Konfigurace pilosebaceózní jednotky, tedy zejména vzájemný poměr jednotlivých složek, je značně variabilní (viz výše - typy PSJ). Kromě toho se struktura folikulu mění v závislosti na jeho funkci v průběhu cyklické výměny vlasů Mikrostruktura folikulu a vlasu Pro studium mikrostruktury vlasového folikulu je nejvhodnější terminální vlas kapilicia v době aktivního růstu (obr. 2). Takovýto folikul prostupuje celou epidermis i korium a svou bází zasahuje až k podkožní tukové tkáni. Jeho nejhlouběji zanořená část se rozšiřuje v bulbus, nasedající na dermální papilu, která vyplňuje centrální vejčitou dutinu bulbu. V údobí aktivity folikulu je dermální papila bohatě vaskularizovaná. MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 13

14 V dolní části bulbu, pod tzv. kritickou hladinou - tj. pomyslnou linií vedenu napříč nejširším místem dermální papily - se nachází prstencovitě konfigurovaná matrix, s vysokou mitotickou aktivitou. Nad touto proliferační oblastí folikulu, nad kritickou hladinou, v tzv. preelongační zóně, se buňky zvětšují a řadí se vertikálním směrem. Následuje celulární elongační zóna v suprabulbární oblasti, v níž dochází k výraznému prodlužování buněk. V prekeratinizační zóně jsou v buňkách prokazatelné bazicky barvitelné fibrily. V následující keratinizační zóně, která končí přibližně v dolní třetině folikulu, se objevují známky keratinizace. Nad keratinizační zónou mizí celulární elementy a průměr vlasu se zužuje (Bartošová et al., 1982, str ). Obr.2: Vertikální řez anagenním folikulem Převzato z: Bartošová et al., 1982, str. 29 Vlas je tedy výsledkem proliferace, diferenciace a keratinizace bulbárních buněk. Skládá se ze tří vrstev: dřeně (meduly), kůry (kortexu) a kutikuly (obr. 3). MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 14

15 Obr. 3: Průřez střední částí anagenního folikulu Převzato z: Bartošová et al., 1982, str. 29 Dřeň bývá vytvořena po celé délce vlasového stvolu pouze v silných terminálních vlasech. V jemných vlasech může být fragmentovaná, nebo chybí úplně. Buňky dřeně nejsou keratinizované. Jsou velké, obvykle pigmentované. Mezi buňkami dřeně jsou intercelulární prostory, které patrně ovlivňují odraz světla a tím i barevný tón vlasu. Kůra vlasu je tvořena fuziformními, vzájemně stmelenými zrohovělými buňkami, které u pigmentovaných vlasů obsahují melaninová granula. Kutikula je tvořena jednou vrstvou průsvitných buněk bez pigmentu, které jsou šindelovitě uspořádány tak, že volný okraj buněk směřuje k distálnímu konci vlasového stvolu. Ve folikulu jsou tyto buňky zaklesnuty mezi šindelovitě uspořádané buňky kutikuly vnitřní epiteliální pochvy, které jsou orientovány opačně, tedy volnými okraji směrem k bulbu vlasu. Vnitřní epiteliální pochva (též vnitřní kořenová pochva) vzniká proliferací buněk matrix obklopujících dermální papilu pod jejím vrcholem. Skládá se ze tří vrstev: její nejvnitřnější částí je kutikula, která je v kontaktu s kutikulou vlasu (viz výše). Zevně pak leží Huxleyova vrstva, obsahující dva typy buněk- s trichohyalinovými zrny a bez projevů keratinizace. Dále zevně je Henleova vrstva, jejíž buňky jako první elementy ve folikulu vytvářejí trichohyalin. Hladký povrch Henleovy vrstvy umožňuje posunování vnitřní epiteliální pochvy po axiální ploše zevní epiteliální plochy směrem k ústí folikulu. Vnitřní epiteliální pochva končí při vyústění mazové žlázy do folikulu a je tak prokazatelná pouze v dolním segmentu folikulu (Bartošová et al, 1982, str ). MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 15

16 Zevní epiteliální pochva (též zevní kořenová pochva) nejeví v dolní části anagenního vlasového folikulu známky keratinizace. V horní části folikulu v segmentu mazové žlázy splývá s vrstvami epidermis a tvoří rohovou vrstvu, která podléhá deskvamaci. Asymetrická tloušťka zevní epiteliální pochvy podmiňuje šroubovitou konfiguraci folikulu a spirálovitý tvar vlasů. Membrana vitrea odděluje zevní epiteliální pochvu od vazivové pochvy vlasu. Je mezodermálního původu a je tvořena vnitřní, síťovitou, a zevní, longitudinální vrstvou kolagenních fibril. Při vyústění folikulu přechází do bazální membrány epidermis. Vazivová pochva vlasu je tvořena kolagenními fibrilami, fibroblasty a malým množstvím, elastických vláken. Ve vnitřní vrstvě této pochvy jsou fibrily orientovány cirkulárně, v zevní vrstvě pak longitudinálně. Vazivová pochva vlasu je vaskularizovaná. Tenkou stopkou souvisí s dermální papilou, v horní části folikulu pak s papilární vrstvou koria. Dermální papila, vyplňující dutinu bulbu, je tvořena vazivovou tkání. Skládá se z mezenchymálních buněk a z extracelulární matrix. V období aktivity folikulu je papila objemná a vaskularizovaná několika kapilárními kličkami, v klidové fázi z ní zbývá pouze shluk buněk v blízkosti vlasového zárodku příštího vlasu. Její velikost je přímo úměrná objemu folikulu (Van Scott a Ekel, 1958; Randall, 1996; Paus a Cotsarelis, 1999; Cotsarelis a Millar, 2001; Randall et al., 2001). Ke stěně folikulu, k zevní epiteliální pochvě, se v místě původní embryonální výdutě ( bulge ) upíná m. arrector pili, který má podobné složení jako hladká svalová tkáň v jiných orgánech. Tento vzpřimovač vlasu není přítomen např. v pilózní jednotce axilárního a pubického ochlupení. Je ovládán adrenergní sympatickou inervací, což u výrazně ochlupených savců přispívá k termoregulaci. U člověka však vzhledem k relativně málo ochlupené kůži pozbývá tato funkce význam. Nad místem upevnění svalových vláken k folikulu se nachází jedna nebo více mazových žláz, které vyúsťují do horní části folikulu (Novotný et al., 1989, str ; Bartošová et al., 1982, str ). Oblast tzv. výdutě je velmi důležitá pro řadu funkcí folikulu (viz vlasový cyklus). Je tvořena shlukem biochemicky odlišných buněk v zevní epiteliální pochvě, které leží v blízkosti úponu m. arrector pili. Tyto buňky mají vlastnosti epiteliálních kmenových buněk a slouží také jako rezervoár pro epidermální a sebaceózní buňky. Zevní kořenová pochva folikulu obsahuje rovněž melanocyty, Langerhansovy buňky (dendritické antigenprezentující buňky) a Merkelovy buňky (specializované neurosekreční buňky). Všechny MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 16

17 tyto buňky osídlují epidermis po poranění a mají svou roli i v rámci některých funkcí folikulu (Paus a Cotsarelis, 1999) Cévní zásobení folikulu Vaskulární systém folikulů je tvořen kapilárními kličkami v dermální papile a cévními pleteněmi ve vazivové pochvě. Vnitřní vrstva vazivové pochvy je prostoupena jemnou sítí kapilár, paralelně v zevní vrstvě vazivové pochvy probíhají arterioly. Vaskulární systém v oblasti dolní části folikulu je velmi proměnlivý v době klidové fáze folikulu jsou cévy kolabované a plně se opět rozvíjejí v růstové fázi Inervace folikulu Vlasové folikuly jsou nejvíce inervovanými částmi kůže. Během vlasového cyklu dochází ke konstantní remodelaci této inervace (Botchkarev et al., 1997). Oblast výdutě je obzvlášť bohatá na nervová zakončení a Merkelovy buňky, neurosekreční buňky, které produkují nervový růstový faktor a jiné neuropeptidy, které mohou zasahovat do kontroly folikulů (Kim a Holbrook, 1995). Inervace folikulu je zajištěna myelinizovanými vlákny, která vytvářejí plexus kolem folikulu v oblasti vyústění mazové žlázy. Blíže k povrchu kůže - kolem infundibula - je pak plexus nemyelinizovaných vláken v zevní epiteliální pochvě. Volná nervová zakončení jsou i v oblasti papily Keratinizace vlasu Keratiny představují skupinu nerozpustných proteinů, obsahujících cystein, které jsou produkovány epidermálními tkáněmi obratlovců. Vlasy obsahují tvrdý keratin, který se liší od měkkého keratinu tkání s deskvamujícím se epitelem svým vyšším podílem síry (Rook et al., 1994, str. 2536). Základ molekuly keratinu tvoří peptidový řetězec, pro jehož stavbu jsou potřebné volné aminokyseliny. Ty se dostávají z krevního oběhu k folikulárním buňkám aktivními transportními mechanismy. Nejdůležitějšími aminokyselinami pro folikulární proteosyntézu jsou aminokyseliny obsahující síru, především cystein, protože vytváří stabilní disulfidické vazby mezi molekulami keratinu. Biochemický průkaz celulárního průběhu keratinizace je velmi obtížný, protože makromolekula keratinu může obsahovat více než 100 různých proteinů, často neodlišitelných od proteinů buňky, které kreatin nevytvářejí. Keratinové fibrily o průměru 7,5 nm jsou prokazatelné okolo suprabulbární MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 17

18 oblasti a jejich počet náhle stoupá ve střední části keratogenní zóny (Bartošová et al., 1982, str. 39). Typický keratinový komplex se nachází v kůře vlasů. Skládá se ze dvou komponent: z paralelně uspořádaných fibril a z amorfního materiálu základní hmoty. Mikrofibrily keratinového komplexu vznikají seřazením peptidových řetězců do tvaru α-helixu. Spojením α-helixů se vytváří superhelix. Vazba mezi mikrofibrilami a základní hmotou je pravděpodobně zajištěna vodíkovými můstky (Bartošová et al., 1982, str. 40; Novotný et al., 1989, str. 33). Keratin tvoří % suché váhy vlasu. Je velmi odolný vůči proteolýze a vlasy jsou tak nejtrvanlivější struktury lidského těla, které mohou být za určitých okolností uchovány stovky i tisíce let (Bartošová et al., 1982, str. 41). Ve vlasu a vlasovém folikulu je exprimováno více než 10 různých typů keratinu (Rook et al., 1994, str. 78). Zevní epiteliální pochva, která přechází v epidermis, například exprimuje keratiny 6 a 16, které jsou podle některých autorů typické i pro vlastní epidermis, podle jiných (Paus a Cotsarelis, 1999) jsou tyto keratiny včetně keratinu 17 exprimovány v epidermis pouze u hyperproliferativních stavů, jako např. u psoriázy nebo při hojení ran, zatímco za normálních okolností jsou pouze v zevní epiteliální pochvě. Některé buňky v oblasti infundibula exprimují keratin 19, který se objevuje v junkčních oblastech mezi tkáněmi. Buňky exprimující tento keratin jsou pravděpodobně blízké nebo totožné s populací kmenových buněk folikulu (Rook et al., 1994, str. 78; Plzáková et al., 2006) Pigmentace vlasu Vlas je pigmentován prostřednictvím melanoctů, které jsou lokalizovány nad vrcholem papily. Svými dendrity zasahují do intercelulárních prostor mezi vyvíjející se buňky dřeně a kůry vlasu. Části dendritů s melanosomy a granuly pigmentu se dostávají fagocytózou do cytoplasmy medulárních a korových buněk vlasu. Kromě černého eumelaninu produkují melanocyty také žlutý pigment feomelanin (Bartošová et al, 1982, str. 29, 43). Kromě melanocytů, produkujících melanin v bulbu anagenního folikulu, byly prokázány melanocyty i v infundibulu a amelanotické melanocyty v zevní kořenové pochvě (Tobin, 2003). MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 18

19 2.4 Biologie vlasového folikulu Makroskopické variace vlasů Přesto, že není zásadní rozdíl v počtu a distribuci embryonálně založených folikulů mezi oběma pohlavími ani mezi jednotlivými rasami, jsou v postnatálním životě vlasy velmi variabilní jak svou barvou, délkou a tvarem, tak i rychlostí růstu. Významné rozdíly jsou patrné jak mezi jednotlivými rasami, tak mezi jednotlivci. Je známo, že mongoloidní rasa má bohaté rovné vlasy, negroidní rasa má vesměs vlasy kudrnaté a pro kavkazskou rasu je charakteristické široké spektrum textury vlasů. Mongoloidní rasa má na rozdíl od kavkazské rasy méně vyvinuté vousy, ochlupení v axilách, v pubické oblasti i na těle (Rook et al., 1994, str. 2551). Charakter vlasů se od prenatálního vývoje až do pozdního věku mění - i za fyziologických podmínek vytváří stejný folikul postupně různé typy vlasů. Vlasy lze rozdělit do čtyř základních skupin: Lanugo Lanugo je první generace vlasů, vzniklá intrauterinně. Vlasy jsou hebké, jemné, bez dřeně a neobsahují pigment. Postnatálně se lanugo vyskytuje pouze za patologických okolností, protože je ještě v posledních měsících gravidity nahrazeno vlasy druhé generace Vellus Vellus představuje vlasy druhé generace, které jsou rovněž jemné, ale často již pigmentované, dorůstající délky asi 2 cm. Tvoří převážnou část ochlupení a ovlasení u kojenců a malých dětí Intermediální typ vlasů Jemné velusové vlasy kapilicia u starších dětí jsou nahrazeny silnějšími a sytěji pigmentovanými vlasy intermediálního typu. Tato výměna je u některých dětí ve věku 2-3 let nápadně rychlá Terminální vlasy Tento typ vlasů se objevuje u dětí na počátku puberty a nahrazuje intermediální typ vlasů v kapiliciu nebo jemný vellus na těle. První plně zformované terminální vlasy již před pubertou jsou řasy a obočí. Také jemné velusové ochlupení na těle se již MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 19

20 v prepubertálním období začíná měnit v terminální. Nejprve se rozvíjí terminální ochlupení v axilách a v pubické lokalizaci, kde folikuly reagují na nadledvinkové androgeny. V pubertě se tato přeměna urychluje vlivem androgenní stimulace (Bartošová et al., 1982, str. 14). U chlapců sílí vousy na horním rtu, tvářích a bradě. Terminální ochlupení na těle se rozvíjí postupně a vlivem androgenů rozdílně u mužů a u žen. Zatímco u žen produkuje většina folikulů na trupu a končetinách zpravidla nenápadný vlas převážně velusového typu, u mužů naopak tyto folikuly produkují silnější, terminální vlasy Vlasový cyklus V témže vlasovém folikulu se cyklicky opakují tři fáze: období aktivního růstu, tzv. anagen, období přechodné involuční fáze, tzv. katagen, a klidové období, kdy je folikul značně redukován, tzv. telogen (obr. 5). V průběhu střídání těchto fází zůstává horní segment folikulu prakticky stacionární, zatímco dolní dvě třetiny folikulu podléhají významným změnám. Jednotlivé fáze cyklu lze určit mikroskopickým vyšetřením bulbární části vytrženého vlasu. Obr. 5: Fáze vlasového cyklu Převzato z: Cotsarelis a Millar, Anagen Toto období aktivity folikulu je charakteristické proliferací a diferenciací buněk. V období časného anagenu dochází k mitotickému dělení buněk v dolní části telogenního folikulu. Tyto zpočátku nediferencované buňky se formují do tvaru solidního sloupce, MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 20

21 který roste do hloubky a obklopuje znovu se rozvíjející vlasovou papilu. Mitoticky aktivní báze folikulu se přeměňuje v bulbus a nastává vývoj nového vlasu i jeho obalů. Nově vytvořený vlas končí svou špičkou při bázi telogenního vlasu předchozí generace. V pozdním anagenu je folikul až třikrát delší než v telogenním období a jeho struktura je plně vyvinutá. V této fázi vlasový folikul zasahuje hluboko do koria nebo až do horní části subkutánní tukové tkáně (Braun-Falco et al., 2002, str. 907). Nový vlas proniká podél starého vlasového stvolu k povrchu a telogenní vlas po určité době vypadává (Bartošová et al., 1982, str. 46; Novotný et al., 1989, str. 35). S anagenní fází je rovněž úzce spjata aktivita melanocytů ve vlasové matrix. Melanocyty v bulbu zanikají v časném katagenu neznámým mechanismem (Steingrimsson et al., 2005). Anagenní fáze vlasu ve kštici trvá přibližně 3-6 let, resp dnů (Whiting, 2001/a). Anagenní vlas naroste za den asi o 0,35 mm Katagen Katagen začíná v plně vyvinutém anagenním folikulu poklesem mitotické aktivity keratinocytů v bulbu a trvá jen několik dní (Braun-Falco et al., 2002, str. 907). Během katagenu dochází k apoptóze buněk (Deplewski a Rosenfield, 2000). Apoptóza je integrální součástí normálního vlasového cyklu (Cowper et al., 2002; Morgan a Rose, 2003). Pravděpodobně pod vlivem TGF-β nastává bulbární involuce a destrukce dolní části folikulu (Soma et al., 1998). Rovněž melanocyty v matrix přestávají produkovat pigment, jejich dendrity jsou resorbovány a objem buněk se zmenšuje (Bartošová et al., 1982, str. 45). Melanocyty se stávají nerozeznatelnými od buněk matrix (Rook et al., 1994, str. 2541). Membrana vitrea nabývá výrazně na objemu a vrásní se. Jakmile se mitotická aktivita keratinocytů v bulbu zastaví, vycestují tyto buňky z bulbu do keratogenní zóny, kde obklopí bázi nerostoucího vlasu. Dermální papila přestává být uzavřena v kavitě bulbu. Zbytky vnitřní kořenové pochvy se posunují spolu s vlasem do horní zóny folikulu. Zevní kořenová pochva atrofuje a vytváří sloupec epitelových buněk, který je v kontaktu s dermální papilou. Sloupec dediferencovaných buněk se postupně zkracuje a přibližuje se tak spolu s papilou k bázi folikulu. Zde pak vytvoří shluk buněk obklopených zbytky vazivové pochvy. Jakmile se rozpadne membrana vitrea, je katagenní přeměna folikulu ukončena a nastává telogenní fáze (Novotný et al., 1989, str. 34) Telogen V tomto období je vlasový folikul krátký a jeho báze končí v blízkosti vyústění mazové žlázy. Infundibulum je široké. Buňky zachovalé horní části zevní kořenové pochvy MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 21

22 v bazální vrstvě vykazují nadále mitotickou a keratinizační aktivitu. V dolní části folikulu je kyjovitá báze kartáčovitě roztřepeného telogenního vlasu obklopena masou mitoticky neaktivních buněk. Telogenní období vlasového folikulu ve kštici trvá podle některých autorů jen několik týdnů (Rook et al., 1994, str. 2542), podle jiných 3-4 měsíce (Braun- Falco et al., 2002, str. 907) resp. cca 100 dní (Whiting, 2001/a) Vlasový cyklus a kmenové buňky S novým vlasovým cyklem nastává mitotické dělení kmenových buněk v dolní části folikulu. Tyto kmenové buňky pocházejí pravděpodobně z oblasti tzv. výdutě ( bulge ), popsané u myšího folikulu (Oshima et al., 2001). Osud multipotentní kmenové buňky ve folikulu taktilních vousů (tzv. vibrissae) u myši je popsán níže, jako komentář k obr. 6. Ačkoliv u lidského vlasového folikulu chybí anatomický ekvivalent pro výduť (Kealey et al., 1997), byla nalezena zvýšená koncentrace keratinu 19 (Wilson et al., 1994), který je typický pro nediferencované epidermální buňky, v oblasti zevní epiteliální pochvy, těsně pod vyústěním sebaceózního duktu do folikulu, na úrovni přiléhajícího vzpřimovače vlasu (Lavker et al., 1993, Braun-Falco et al., 2002, str. 907). Za další markery multipotentních kmenových buněk jsou považovány nestin a u myšího folikulu i CD34 (Amoh et al., 2005). Zdá se, že tato část folikulu je velmi důležitá pro regeneraci vlasu (Inaba et al., 1979). Má se za to, že kmenové buňky z oblasti výdutě jsou aktivovány buňkami dermální papily. Postnatální vlasový folikul si tak zřejmě zachovává schopnost recipročních interakcí mezi epiteliálními buňkami a buňkami dermální papily, obdobně jako je tomu v embryonálním životě (Deplewski a Rosenfield, 2000; Messenger, 1991). Na tuto aktivaci kmenové buňky odpovídají proliferací. Vznikající sloupec buněk tak vtlačuje dermální papilu do hloubky a vlasový folikul vrůstá opět hlouběji do koria. Dermální papila je postupně obklopena proliferujícími buňkami a ocitá se opět v kavitě bulbu. Jakmile je dermální papila odtlačena, stává se oblast výdutě zase klidnou. Bazální buňky výdutě jsou uloženy zevně mimo vlasový stvol, a jsou proto zabezpečeny proti případné ztrátě vytržením (Cotsarelis et al., 1990). Multipotentní kmenové buňky (nestin-pozitivní, keratin 15-negativní, CD34 pozitivní) jsou považovány za relativně nediferencované buňky, které se ve studii s transgenní myší byly schopny diferencovat in vitro v neurony, glii, keratinocyty, hladké svalové buňky a v melanocyty (Amoh et al., 2005). V jiné studii bylo demonstrováno na transgenních myších in vivo, že tyto buňky za normálních okolností nejsou nutné pro MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 22

23 udržení homeostázy epidermis, ale hrají zásadní roli při repopulaci epidermis po poranění a mají tak zásadní význam pro akutní hojení ran (Ito et al., 2005). Předpokládá se existence rezervoáru nediferencovaných melanocytárních kmenových buněk v oblasti výdutě, které mohou rovněž nahradit diferencované melanocyty, obdobně jako je tomu u epiteliálních kmenových buněk (Steingrimsson et al., 2005). Obr. 6: Osud multipotentní kmenové buňky v myším taktilním (vibrisálním) folikulu Převzato z: Oshima et al., 2001 Ad A: Multipotentní kmenové buňky jsou lokalizovány v horní části vibrisálního folikulu. Pravděpodobně migrují do horní části folikulu, kde vytvářejí mazovou žlázu a epidermis, a do vlasového bulbu, kde vytvářejí vlasový stvol. Ad B: Multipotentní kmenové buňky migrují v bazální vrstvě zevní kořenové pochvy (ORC) k vlasovému bulbu, zatímco přispívají k diferenciaci vrstev ORC. Pak jsou včleněny do vnitřní kořenové pochvy a do progenitorových buněk v matrix, tvořících vlas. ORS = zevní kořenová (epiteliální) pochva IRS = vnitřní kořenová (epiteliální) pochva MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 23

24 2.4.3 Mechanismus výměny vlasů U člověka je vlasový cyklus každého folikulu řízený individuálně, nezávisle na folikulech v sousedství. Takováto výměna vlasů je asynchronní a označuje se jako mozaikovitá. U zvířat je naproti tomu vlasová výměna v jednotlivých folikulech synchronizovaná, to znamená, že srst na celém těle buďto roste, nebo vypadává. Dokonale synchronní růst je patrný pouze u mladých zvířat, u starších se objevuje rozkolísání synchronního růstu, srst se vyměňuje pomaleji a v růstových vlnách, které začínají ventrálně, šíří se dorzolaterálně na trup, potom na končetiny a odtud kraniálně (Bartošová et al., 1982 str. 47). V experimentu na myši C57BL/6 byla synchronizovaná anagenní fáze hřbetní srsti navozena depilací, která vedla k indukci apoptózy ve zbytku folikulu s následnou proliferativní odpovědí (Matsuo et al., 2003). Cyklická výměna srsti u savců zřejmě odráží sezónní vlivy. Charakter a barva srsti tak umožňuje adaptaci na teplotu i na další změny prostředí (Messenger, 1991). Cyklus folikulů podléhá pohlavnímu cyklu, který je opět ovlivňován environmentálními faktory prostřednictvím endokrinního systému, zejména hypothalamu a hypofýzy. Důležitým faktorem prostředí je také měnící se fotoperioda, která ovlivňuje sekreci melatoninu v epifýze. Je pozoruhodné, že folikuly transplantované z jednoho místa těla na jiné zůstávají ve stejné fázi, v jaké byly v původní lokalitě (Messenger, 1991). Tento jev se nazývá donorová dominance. Využívá se ho v chirurgické léčbě AGA, kdy folikuly transplantované z okcipitální oblasti kštice do frontální oblasti pleše si zachovávají své původní vlastnosti, tj. nepodléhají folikulární miniaturizaci vlivem androgenů (Braun- Falco et al., 2002, str. 907; Deplewski a Rosenfield, 2000). Střídání vlasových cyklů není nezbytné pro existenci vlasu. Tak např. u ovce Merino a angorského králíka je folikul trvale v anagenní fázi a produkuje tak srst nepřetržitě (Kealey et al., 1997; Bartošová et al., 1982, str. 46). U člověka je za fyziologických okolností růst vlasů synchronní pouze v prvních týdnech života. Rovněž v graviditě dochází k určité synchronizaci růstu vlasů a k synchronnímu vypadávání vlasů v době mezi měsícem po porodu. Určité reziduální sezónní změny v růstu vlasů však byly nalezeny i u lidí (Randall a Ebling, 1991; Messenger, 1991). MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 24

25 2.5 Regulace růstu vlasů Vliv inervace a vaskularizace Vliv inervace na růst vlasů byl sledován v řadě klinických a experimentálních prací, jejichž výsledky jsou mnohdy protichůdné. V současnosti převažuje názor, že růst vlasů není pod přímou kontrolou nervového systému. Tento názor se mimo jiné opírá o skutečnost, že vlasy mohou růst ve tkáňových kulturách, aniž je folikul inervován. Podobně při autotransplantaci rostou přesazené folikuly podobně jako na původním místě, přesto, že se excizí štěpu inervace přeruší. Rovněž význam vaskularizace není zcela jasný. Je samozřejmé, že vlasy nerostou, není-li zajištěno adekvátní zásobování folikulu základními metabolity. Stav vaskulární sítě však mnohdy nekoreluje s růstem vlasů. Např. u alopecia areata jsou vlasy již atrofické při zcela zachovaném cévním systému folikulu. Rovněž za fyziologických okolností, v katagenním období, je vaskulární síť téměř intaktní, zatímco dolní 2/3 folikulu jsou prakticky resorbovány. Na druhé straně mají velké anagenní folikuly vydatnější vaskularizaci, nežli folikuly malé. Zdá se ale, že podobně jako inervace není vaskularizace podnětem k aktivitě folikulu, ale že si naopak aktivní folikul určuje své vlastní zásobení z dermálních cévních plexů (Bartošová et al., 1982, str. 54) Adhezní molekuly, cytokiny a růstové faktory V embryonálním folikulu, stejně jako ve zralém vlasovém folikulu, byla popsána exprese řady adhezních molekul (viz též 2.2.2). Tak například neurální buněčná adhezní molekula (N-CAM), která patří do širší rodiny imunoglobulinového genu, je vyjádřena jak v epiteliálních, tak mezenchymálních částech embryonálního i zralého vlasového folikulu. Růstové faktory IGF (insulin-like growth factor) I a II jsou účinnými mitogeny a regulátory diferenciace v četných tkáních. Bylo prokázáno, že u transgenních myší s chybějícím IGF-I receptorem jsou vlasové folikuly abnormálně krátké a jemné (Liu et al., 1993). IGF-I je ve vlasovém folikulu produkován dermální papilou, buňkami zevní epiteliální pochvy a buňkami matrix a spíše nežli dělení buněk ovlivňuje jejich diferenciaci. Na modelu izolovaných lidských folikulů in vitro (Westgate et al., 1993; Philpott et al., 1994) bylo prokázáno, že exogenní IGF-I ve fyziologické koncentraci udržoval normální anagenní růst. V jeho nepřítomnosti folikul přešel do katagenního stádia. Zdá se tedy, že fyziologické hladiny IGF-I in vivo udržují folikul v anagenu. Jedním ze signálů pro přechod do katagenu se zdá být vymizení exprese receptoru pro MUDr. Renata Kučerová, Klinika chorob kožních a pohlavních, FN a LF UP Olomouc 25