ممّ يتكوّن الشعر؟ فهم بنية خصلة شعر واحدة
الشعر ألياف بيولوجية متقرّنة تتكوّن أساسًا من البروتين والماء والدهون والصبغة والمعادن. وحدها البُنى الموجودة تحت الجلد حيّة؛ أما الخصلة الظاهرة فهي نسيج ميت ومتصلّب.
يُعدّ الشعر من أكثر المواد البيولوجية التي دُرست في العلوم. تبدأ كل خصلة كخلايا حيّة داخل الجلد، ثم تتصلّب لتصبح أليافًا مكوّنة من الكيراتين، وهو بروتين بنيوي متين. ووفقًا لروبنز، تحتوي ألياف الشعر على نحو 65 إلى 95 بالمئة من البروتين، بينما يشكّل الماء والدهون وصبغة الميلانين والمعادن النزرة بقية مكوّناتها (Robbins 2012). ويكتسب فهم هذه البنية أهمية كبيرة، لأن صحة الشعر ونتائج تصفيفه وأنماط تكسّره وتساقطه ترتبط جميعًا بها. يشرح هذا المقال تركيب الشعر طبقةً تلو الأخرى، بدءًا من الأحماض الأمينية ووصولًا إلى الجُريبة، وفق بنية مُحسّنة لمحركات البحث الدلالية، بحيث يجد كل سؤال إجابة واضحة.
ما المكوّنات الرئيسية للشعر البشري؟
بروتين الكيراتين والماء والدهون وصبغة الميلانين والمعادن. ويشكّل الكيراتين المكوّن الأساسي، كما يمنح الألياف بنيتها الميكانيكية.
الشعر مادة مركّبة، وليس مادة واحدة. يشكّل الكيراتين معظم الألياف ويمنحها القوة. ويوجد الماء داخل البنية الداخلية ويؤثر في مرونتها. أما الدهون فتغطي السطح وتتحكم في تبادل الرطوبة. وتمنح أصباغ الميلانين الشعر لونه. كما توجد معادن مثل الزنك والنحاس والكالسيوم بكميات نزرة، وتساهم في الحفاظ على استقرار الألياف (Robbins 2012). لكل مكوّن دور مميّز، وتفسّر هذه المكوّنات مجتمعةً سبب تصرّف الشعر بالطريقة التي نلاحظها.
المكوّن | النسبة التقريبية | الدور الأساسي |
بروتين الكيراتين | 65 إلى 95 بالمئة | القوة والبنية |
الماء | حتى 30% في الهواء الرطب | المرونة وقابلية التمدد |
الدهون | من 1 إلى 9% | حماية السطح والتحكم في الرطوبة |
الميلانين | تختلف حسب كل فرد | اللون |
المعادن | كميات ضئيلة | استقرار الألياف |
ما هو الكيراتين ولماذا يُعدّ أساسيًا للشعر؟
الكيراتين بروتين بنيوي ليفي يتكوّن من الأحماض الأمينية. ويمنح الشعر قوته ومرونته وشكله من خلال نظام ترابط فريد.
ينتمي الكيراتين إلى عائلة من البروتينات تُسمّى الخيوط المتوسطة. ويتخذ ألفا-كيراتين، وهو الشكل الموجود في شعر الإنسان، بنية حلزونية ويتراصّ في ألياف قوية (Bragulla and Homberger 2009). ويسهم حمض أميني يحتوي على الكبريت يُسمّى السيستين في تحقيق هذه القوة. إذ تكوّن جزيئتا سيستين رابطة ثنائية الكبريتيد، وهي رابطة متصالبة تُحكم ترابط سلاسل الكيراتين معًا. ويتيح نظام الروابط هذا للشعر أن يتمدد وينثني ثم يعود إلى شكله الأصلي. وتعمل المعالجات الكيميائية مثل التجعيد الدائم تحديدًا من خلال كسر روابط ثنائية الكبريتيد وإعادة تكوينها (Robbins 2012). يحتوي الشعر أيضًا على مناطق شبيهة ببيتا-كيراتين، إلا أن ألفا-كيراتين يهيمن على القشرة ويحدد معظم خصائص الشعر الميكانيكية.
ما هي الطبقات الثلاث لساق الشعرة؟
القشرة الخارجية، والقشرة، والنخاع. تحمي القشرة الخارجية الشعرة، بينما تمنحها القشرة قوتها ولونها، ويقع النخاع في المركز وقد يكون غائبًا أحيانًا.
يُظهر المقطع العرضي لساق الشعرة ثلاث طبقات متحدة المركز. يلخّص الجدول أدناه خصائصها قبل تقديم قسم مفصل عن كل طبقة.
الطبقة | الموضع | الوظيفة الرئيسية | نوع الخلية |
القُشيرة | السطح الخارجي | الحماية والتحكم في الاحتكاك | صفائح مسطحة متراكبة |
القشرة | الجزء الأكبر الأوسط | القوة والمرونة واللون | خلايا متطاولة متقرّنة |
النخاع | اللبّ المركزي | غير مؤكد، وربما يكون ذا وظيفة بنيوية | خلايا متباعدة تحتوي على فراغات هوائية |
ما هي قُشيرة الشعر؟
القُشيرة هي الطبقة الخارجية الواقية من خلايا تشبه الصفائح ومتراكبة فوق بعضها. وهي تتحكم في تفاعل الشعر مع الماء والمواد الكيميائية والحرارة والاحتكاك.
تتكوّن قُشيرة الشعر من خمس إلى عشر طبقات من الخلايا المسطحة والمتراكبة، وتغطي كل خليةٍ منها طبقةٌ دهنية (Robbins 2012). وتتجه هذه الصفائح من الجذور نحو الأطراف، مثل القرميد على السطح. عندما تكون القُشيرة صحية، تستقر صفائحها بشكل مسطح، فيصبح الشعر ناعم الملمس ويعكس الضوء. أما ارتفاع هذه الصفائح أو فقدانها فيؤدي إلى خشونة الشعر وتشابكه وتكسّره. كما تؤدي تصفيفات الحرارة والمعالجات الكيميائية والتعرض للأشعة فوق البنفسجية والاحتكاك الميكانيكي إلى رفع هذه الصفائح، وبمجرد تآكل القُشيرة تفقد القشرة الموجودة تحتها الحماية.
ما هي قشرة الشعر؟
تشكل القشرة معظم ألياف الشعر، وتحتوي على حزم الكيراتين وصبغة الميلانين. وهي التي تحدد قوة الشعر وملمسه ولونه.
تشكل القشرة نحو 90% من كتلة ألياف الشعر. وتمتد الخلايا القشرية المتطاولة بشكل موازٍ لساق الشعرة، وهي ممتلئة بخيوط الكيراتين المترابطة بواسطة روابط ثنائية الكبريتيد (Bragulla and Homberger 2009). وتصطف حزم هذه الخيوط لتشكّل تراكيب أكبر تُعرف باسم اللييفات الكبيرة. كما تحتوي القشرة على حبيبات الميلانين التي تمنح الشعر لونه الطبيعي. ولأن القشرة تتحمل العبء الميكانيكي لألياف الشعر، يظهر تلفها في صورة ضعف وتقصّف وفقدان للمرونة.
ما هو نخاع الشعر؟
النخاع هو اللبّ المركزي الرخو في بعض أنواع الشعر، ويتكوّن من خلايا وفراغات هوائية. وغالبًا ما يكون غائبًا، لا سيما في الشعر الناعم أو الفاتح.
يقع النخاع في مركز ساق الشعرة، ويتكوّن من خلايا مرتبة بشكل رخو تتخللها جيوب هوائية (Robbins 2012). تحتوي الشعيرات السميكة والخشنة عادةً على نخاع، بينما تفتقر الشعيرات الزغبية الناعمة إليه غالبًا بشكل كامل. ولا يزال العلماء يناقشون وظيفته الدقيقة، إلا أنه قد يضيف صلابة إلى الألياف السميكة. ويؤدي وجوده أو غيابه إلى تصنيف بسيط: فالشعر ذو النخاع يحتوي على لبّ مركزي، بينما يفتقر الشعر عديم النخاع إليه.
ما الفرق بين ساق الشعرة وجذرها؟
الساق هي الجزء الميت المرئي فوق سطح الجلد، أما الجذر فهو الجزء الحي النامي داخل الجُريب.
لكل شعرة منطقتان تشريحتان. تمتد ساق الشعرة فوق سطح الجلد، وتتكوّن بالكامل من خلايا متصلبة ومتقرنة. ويقع جذر الشعرة تحت سطح الجلد، ويكون مثبتًا داخل بنية تُسمى الجُريب (NCBI 2023). والجذر هو الجزء الوحيد الذي ينمو. وعندما تتقرن الخلايا وتصعد إلى الساق، تموت. وتفسر هذه الحقيقة لماذا لا يؤثر قص الشعر في نموه، ولماذا تحدد صحة الجُريب وحدها إمكانية نمو شعر جديد.
ما البنى التي يتكوّن منها جُريب الشعرة؟
الجُريب عضو صغير يضم أغمِدةً وغددًا وعضلات وأعصابًا، وينتج كل شعرة ويرطّبها ويستشعرها.
يحتوي الجُريب على مناطق متخصصة وبنى داعمة:
القمع: الجزء العلوي ذو الشكل القُمعي بالقرب من سطح الجلد
برزخ الجُريب ومنطقة الانتفاخ: المنطقة الوسطى التي تحتوي على الخلايا الجذعية المسؤولة عن تجدد الجُريب
الجزء السفلي من الجُريب: المنطقة السفلية التي تحتوي على بصلة الشعرة والمصفوفة
الغمدان الجذريان الخارجي والداخلي: غلافان واقيان يوجهان الليف النامي
العضلة الناصبة للشعرة: عضلة صغيرة تجعل الشعر ينتصب
الغدة الدهنية: تنتج الزهم، وهو الزيت الطبيعي الذي يرطّب الشعر والجلد
الألياف العصبية: تلتف حول الجُريب وتستشعر اللمس
تتضافر هذه الأجزاء لإنتاج الشعر ونموه والإحساس به وترطيبه.
ماذا يحدث داخل بصلة الشعرة؟
تحتوي البصلة على الحُليمة الأدمية ومصفوفة الشعرة، حيث تتكوّن الخلايا الجديدة وتتقرن وتتلقى الصبغة.
بصلة الشعرة هي القاعدة المتضخمة للجُريب. وتتصل الحُليمة الأدمية داخلها بالأوعية الدموية، فتزوّدها بالأكسجين والعناصر الغذائية. وتحيط بالمصفوفة بالحُليمة، وتضم بعضًا من أسرع الخلايا انقسامًا في جسم الإنسان (Schneider, Schmidt-Ullrich, and Paus 2009). تتكاثر خلايا المصفوفة وتصعد إلى أعلى وتمتلئ بالكيراتين وتتصلب. وتحقن الخلايا الميلانينية الميلانين في هذه الخلايا أثناء تكوّنها. والنتيجة هي تدفق مستمر من الخلايا المتقرنة التي تخرج على شكل ساق الشعرة.
كيف تتكوّن خصلة شعر جديدة؟
تنقسم خلايا المصفوفة وتتخصص وتمتلئ بالكيراتين وتتحرك إلى أعلى على هيئة خلايا ميتة ومتصلبة تُشكّل ساق الشعرة الظاهرة.
تتبع العملية تسلسلًا واضحًا. تنقسم خلايا المصفوفة القريبة من الحليمة الأدمية بسرعة. ومع تحركها إلى أعلى، تُفعّل جينات الكيراتين، وتفقد نواتها، وتموت. تؤدي عملية التقرّن إلى تصلّب كل خلية، ثم تنضغط الخلايا المتراصة لتكوّن ليفًا صلبًا (Bragulla and Homberger 2009). بعد ذلك تمر الشعرة عبر قناة الجُريب وتخرج من الجلد. ولا تحتوي ساق الشعرة الظاهرة على خلايا حية أو إمداد دموي أو أعصاب.
ما الذي يحدد لون الشعر؟
تنتج الخلايا الميلانينية صبغتين، هما الإيوميلانين والفيوميلانين. وتحدد نسبتهما كل ألوان الشعر الطبيعية.
تُنتج الخلايا الميلانينية في بصيلة الشعر الميلانين وتنقله إلى خلايا الشعر المتكوّنة (Schneider, Schmidt-Ullrich, and Paus 2009). يمنح الإيوميلانين الشعر درجات البني والأسود، بينما يمنحه الفيوميلانين درجات الأحمر والأصفر. يحتوي الشعر الأسود على نسبة عالية من الإيوميلانين؛ ويحتوي الشعر الأشقر على القليل من كلتا الصبغتين؛ أما الشعر الأحمر فيحتوي على نسبة وفيرة من الفيوميلانين. ومع التقدم في العمر، يتباطأ إنتاج الخلايا الميلانينية، ويبهت اللون، ويبدو الشعر رماديًا أو أبيض. كما تؤدي التغيرات البنيوية داخل الألياف المتقدمة في العمر إلى تشتيت الضوء، مما يعزز المظهر الفضي (Robbins 2012).
لماذا يكون بعض الشعر مستويًا بينما يكون البعض الآخر مجعدًا؟
يحدد شكل الجُريب المقطع العرضي لساق الشعرة. فالساق المستديرة تنمو مستقيمة، بينما تنمو السيقان البيضاوية أو غير المنتظمة مجعدة.
ينتج الجُريب المستقيم ليفًا مستديرًا ينمو بالتساوي في جميع الاتجاهات. أما الجُريب غير المتماثل أو المنحني فينتج مقطعًا عرضيًا بيضاويًا أو مفلطحًا، ويؤدي تفاوت معدل النمو عبر هذا الشكل إلى انحناء الليف وتكوّن التجعيدة (Thibaut et al. 2005). ويُظهر الشعر شديد الالتفاف عادةً مقطعًا عرضيًا مفلطحًا بوضوح وجُريبًا منحنيًا. وهذا اختلاف بنيوي، وليس اختلافًا في كيمياء الكيراتين، ولهذا يتكوّن نمط التجعد قبل أن تخرج الشعرة من الجلد.
ما الذي يمنح الشعر قوته ومرونته؟
تمنح حزم الكيراتين المرتبطة بروابط ثنائية الكبريت داخل القشرة الشعرَ قوته ومرونته. ويؤدي تلف هذه الروابط إلى انخفاض كلتيهما.
تحتوي القشرة على خيوط كيراتينية مدمجة في مصفوفة بروتينية. وتُبقي الروابط ثنائية الكبريت بين وحدات السيستين، إلى جانب الروابط الأضعف، مثل الروابط الهيدروجينية والملحية، هذه الشبكة متماسكة (Robbins 2012). تنكسر الروابط الهيدروجينية بسهولة بفعل الماء والحرارة، مما يسمح بتمدد الشعر أثناء تصفيفه، ثم تعود إلى التكوّن عند جفافه. أما الروابط ثنائية الكبريت فتقاوم الماء وتمنح الشعر شكله الدائم. وتهاجم مواد التفتيح ومواد فرد الشعر هذه الروابط القوية، مما يفسر زيادة ضعف الشعر المعالج كيميائيًا وسهولة تكسره.
كيف يؤثر الماء والدهون والمعادن في بنية الشعر؟
يتحكم الماء في المرونة، وتغلق الدهون سطح الشعر وتحد من فقدان الرطوبة، بينما تثبّت المعادن الليف.
يتغلغل الماء في القشرة ويعمل كملدن، فيحافظ على ليونة الشعر. ويمتص الشعر الجاف الرطوبة من الجو وينتفخ؛ بينما يتمدد الشعر شديد البلل حتى 30 بالمئة من طوله (Robbins 2012). وتشكل الدهون حاجزًا واقيًا على البشرة وتبطئ حركة الماء إلى الداخل والخارج. وينتشر الزهم، الذي تفرزه الغدة الدهنية، على طول الساق ويقلل الاحتكاك. وترتبط معادن مثل الكالسيوم والمغنيسيوم والحديد بالكيراتين وتؤثر في ملمس الشعر وتماسكه. ويترك الماء العسر ترسبات معدنية تجعل ملمس الشعر خشنًا؛ وهو سبب كيميائي ينتج عنه أثر فيزيائي.
ما دورة نمو الشعر، وما علاقتها بالبنية؟
ينمو الشعر عبر مراحل متكررة: طور التنامي، وطور التراجع، وطور السكون، وطور التساقط. ويُعيد الجُريب تكوين كل شعرة جديدة بعد تساقطها.
تحدد الدورة ما إذا كان الجُريب سينتج الشعر أو يستريح أو يطرحه.
المرحلة | المدة | ما الذي يحدث؟ |
طور النمو (أناجين) | من سنتين إلى 7 سنوات | تنقسم خلايا المصفوفة؛ وينمو ساق الشعرة بمعدل نحو 1 سم شهريًا |
الطور الانتقالي (كاتاجين) | من أسبوعين إلى 3 أسابيع | تنكمش البصيلة؛ وينفصل الشعر عن الحليمة الجلدية |
طور الراحة (تيلوجين) | من 3 إلى 4 أشهر | تستريح البصيلة؛ وتبقى الشعرة القديمة في مكانها |
طور التساقط (إكسوجين) | أيام | تتساقط الشعرة القديمة؛ وتدفعها شعرة جديدة في طور النمو |
من الطبيعي تساقط 50 إلى 100 شعرة يوميًا (NCBI 2023). يحدث التساقط المفرط عند تضرر البصيلات أو دخول عدد كبير من الشعرات طور الراحة في الوقت نفسه، وهو نمط يُلاحظ في تساقط الشعر الكربي. وتختلف مشكلات بنية ساق الشعرة عن اضطرابات البصيلات، مما يقود إلى تمييز مهم.
هل يمكن عكس تلف ساق الشعرة؟
لا. ساق الشعرة نسيج ميت ولا يستطيع إصلاح نفسه بيولوجيًا. ولا يمكن للترطيب سوى إخفاء مظهر التلف.
بمجرد أن تتصلب الخلايا المتقرنة وتموت، لا يستطيع الجسم إعادة بنائها. فلا يمكن لأطراف الشعر المتقصفة أن تلتحم مجددًا، كما لا يمكن للروابط ثنائية الكبريتيد المكسورة في ساق الشعرة أن تتجدد (Robbins 2012). وتغلف مستحضرات الترطيب التجميلية الليف، وتنعّم طبقة البشرة، وتحسّن المظهر مؤقتًا. ولا تحدث الاستعادة الحقيقية إلا داخل البصيلة، حيث يتكوّن شعر جديد غير متضرر. لذلك تكتسب الوقاية من التلف، من خلال التعامل اللطيف، والحماية من الحرارة، والاعتدال في استخدام المواد الكيميائية، أهمية أكبر من إصلاحه.
ما علاقة بنية الشعر بتساقطه؟
تساقط الشعر مشكلة في البصيلة، وليس في ساق الشعرة. فالبصيلات المتضررة أو دورات النمو المضطربة تقلل إنتاج شعر جديد.
تؤثر ساق الشعرة الخشنة والمتكسرة في المظهر، لكنها لا تؤثر في النمو. يبدأ تساقط الشعر في البصيلة: إذ تؤدي الثعلبة الأندروجينية إلى انكماش البصيلات عبر دورات النمو، وتهاجم الثعلبة البقعية البصيلات بخلايا مناعية، بينما يدفع تساقط الشعر الكربي الشعر إلى الدخول في طور الراحة قبل أوانه (Schneider, Schmidt-Ullrich, and Paus 2009). ويتطلب تقييم أي تساقط للشعر فحص بيولوجيا البصيلات، وتوقيت دورة النمو، وصحة فروة الرأس، لأن البصيلة وحدها هي التي تحدد ما إذا كانت الشعرة التالية ستنمو أم لا.
الأسئلة الشائعة حول بنية الشعر
هل يتكوّن الشعر بالكامل من الكيراتين؟
لا. يشكّل الكيراتين المكوّن الغالب، لكن الماء والدهون والميلانين والمعادن تشترك في تكوين الليف الشعري. وتختلف التركيبة الدقيقة من شخص إلى آخر (Robbins 2012).
هل ساق الشعرة نسيج حي؟
لا. تتقرّن خلايا الساق وتموت قبل مغادرتها الجُريبة. ولا تحتوي الخلايا الحية إلا الجذر والبصلة.
ما أقوى جزء في خصلة الشعر؟
القشرة، لأن حزم الكيراتين والروابط ثنائية الكبريتيد فيها تتحمّل العبء الميكانيكي لليف الشعري.
هل تحتوي كل شعرة على لُبّ؟
لا. تحتوي الشعيرات الخشنة عادةً على لُبّ، بينما تفتقر إليه الشعيرات الناعمة غالبًا.
أين يوجد الميلانين في الشعر؟
يوجد داخل خلايا القشرة، وتُودِعه الخلايا الميلانية في البصلة أثناء تكوّن الشعرة.
ما الذي يجعل الشعر مجعّدًا أو مستقيمًا؟
شكل الجُريبة والمقطع العرضي لساق الشعرة. فالسوق البيضاوية تتجعّد، بينما تبقى السوق المستديرة مستقيمة (Thibaut et al. 2005).
لماذا يتحوّل الشعر إلى الرمادي أو الأبيض؟
تُبطئ الخلايا الميلانية إنتاج الميلانين مع التقدّم في العمر، كما تؤدي التغيّرات البنيوية داخل الليف الشعري إلى تشتيت الضوء.
هل يستطيع الشعر التالف إصلاح نفسه؟
لا. لا يمكن لساق الشعرة أن تتجدّد، رغم أن الجُريبة تنتج شعرًا جديدًا باستمرار.
هل يختلف تكوين الشعر من شخص إلى آخر؟
نعم. تختلف مستويات الصبغة والدهون والمعادن باختلاف العوامل الوراثية والعمر والنظام الغذائي والبيئة.
أي جزء من الشعر مسؤول عن نموّه؟
مصفوفة الشعر الموجودة في البصلة، والتي تتغذّى بواسطة الحليمة الأدمية.
الخلاصة: كيف يفسّر فهم بنية الشعر صحة الشعر
الشعر ألياف متقرّنة تتكوّن من البشرة والقشرة والنخاع، وينتجها جُريب حي يمرّ بدورات من النمو والراحة.
يعمل الشعر على أربعة مستويات في آنٍ واحد: المستوى الكيميائي للكيراتين والماء والدهون والصبغة والمعادن؛ ومستوى الألياف الذي يضم البشرة والقشرة والنخاع؛ والمستوى الجُريبي الذي يشمل الجذر والبصلة والمصفوفة والحُليمة الأَدَمية؛ والمستوى البيولوجي لإنتاج الخلايا والتقرّن والتصبّغ ودورة النمو. أما ساق الشعرة الظاهرة فهي ميتة ولا يمكنها أن تلتئم، في حين يحدّد الجُريب الخفي خصائص كل شعرة تنمو مستقبلًا. ويوضّح هذا الفرق تقريبًا كل الأسئلة العملية المتعلقة بالشعر، بدءًا من سبب عجز البلسم عن إصلاح الأطراف المتقصّفة، وصولًا إلى سبب استهداف علاجات تساقط الشعر لفروة الرأس لا لساق الشعرة.
المراجع
Bragulla، Hermann H.، وDominique G. Homberger. «بنية ووظائف بروتينات الكيراتين في الظهارات البسيطة والمطبّقة والمتقرّنة والمتصلّبة». Journal of Anatomy، المجلد 214، العدد 4، 2009، الصفحات 516–559.
NCBI. «تشريح جُريب الشعر». StatPearls، المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية، 2023.
Robbins، Clarence R. Chemical and Physical Behavior of Human Hair . الطبعة الخامسة، Springer، 2012.
Schneider، Marlon R.، وRuth Schmidt-Ullrich، وRalf Paus. «جُريب الشعر كعضو صغير ديناميكي». Current Biology، المجلد 19، العدد 3، 2009، الصفحات R132–R142.
Thibaut، Stanislas، وآخرون. «تُبرمج هيئة شعر الإنسان انطلاقًا من البصلة». British Journal of Dermatology، المجلد 152، العدد 4، 2005، الصفحات 632–638.
