Die Feinstruktur des menschlichen Haares

Summary

The cortex of human hair consists of closely packed keratinized spindle cells. Their boundaries are separated by narrow gaps (20–25 nm) filled with two dielectronic layers and a central dense intercellular lamella (10–15 nm). The intercellular lamellas of cuticula and cortex are connected by a circular lamella which surrounds the cortex. The intercellular structures constitute a system enclosing all cuticular and cortical cells.

In contrary to the cuticular keratin, the cortical keratin has a filamentous substructure. Most of the keratin filaments (6–8 nm) are closely packed and oriented longitudinally into lamellas. Some filaments remain loosely packed into bundles. The arrangement of lamellas and bundles in a cortical cell can be as follows:

• a) Fibrillar Structure (Orthocortex). The lamellas surround in concentric layers 1–3 bundles to form regular fibrils (0.2–0.5 μm). The space between the fibrils is filled with cytoplasmic and nuclear residuals and pigment granules embedded in an osmiophilic interfibrillar matrix. There are much more lamellas than bundles.

• b) Non-fibrillar Structure (Paracortex). There is no regular orientation between the two components. The distribution of lamellas and bundles in a cortical cell is incidental. Spaces with osmiophilic matrix, nuclear and cytoplasmic residuals are rare. There is no significant difference between the number of lamellas and the number of bundles.

• c) Transitional forms (Metacortex). All the forms without incidental distribution of lamellas and bundles but with irregular fibrils. There are more lamellas than bundles.

Most of the cortical cells of human hair show the fibrillar structure or transitional forms of cortical keratin. The greatest part of the sub-cuticular region of cortex shows the fibrillar structure. The non-fibrillar structure has been rarely found in some more central regions.

The filamentous substructure was found in all examined human hairs independed to their different macroscopical appearance.

Zusammenfassung

Die Rinde des menschlichen Haares besteht aus einem Gefüge dicht gepackter spindeliger Zellen. Die Rindenzellen werden durch 20 bis 25 nm breite, mit osmiophoben Kittsubstanzen und mit einer osmiophilen Intercellular-Lamelle gefüllte Räume voneinander getrennt. Sie sind in ihrem festen Gefüge durch diese Zementmaterialien verankert. Die Lamellen von Cortex und Cuticula stehen miteinander in Verbindung, so daß das gesamte Lamellen-System des Haares eine Einheit darstellt.

Das Cortex-Keratin besteht, im Gegensatz zum Cuticula-Keratin, aus feinsten Filamenten (6–8 nm). Die meisten Keratin-Filamente sind entlang ihrer Längsachse in singulären Schichten eng aneinander gelagert und bilden Lamellen. Die restlichen Filamente kommen in lockeren Bündeln vor.

Die Verteilung von Lamellen und Bündeln in den Cortex-Zellen ist unterschiedlich:

• a) Fibrilläre Struktur (Orthocortex). Die Lamellen ordnen sich regelmäßig konzentrisch um ein oder mehrere Bündel und lassen dadurch Fibrillen (0,2–0,5 μm) entstehen. Zahlenmäßig überwiegen bei weitem die Lamellen. Alle Filamente, sowohl die der Lamellen als auch die der Bündel, sind mit ihrer Längsachse parallel zur Längsachse der Fibrille gelagert. Zwischen den Fibrillen verbleiben Räume, die mit Resten von Cytoplasma und Kernmaterial, Pigmentgranula und einer osmiophilen interfibrillären Matrix gefüllt sind.

• b) Nicht-fibrilläre Struktur (Paracortex). Die Lamellen und die Bündel sind nicht nach einem bestimmten Muster, sondern statistisch verteilt. Es findet sich kein signifikanter zahlenmäßiger Unterschied zwischen Lamellen und Filamente. Räume mit osmiophiler Matrix und Resten von Cytoplasma bzw. Kernmaterial sind selten.

• c) Übergansformen (Metacortex). Alle Formen, die keine statistische Verteilung von Lamellen und Bündeln zeigen, jedoch mit unregelmäßiger Fibrillenbildung. Zahlenmäßig überwiegen die Lamellen.

Das normale menschliche Haar ist reich an Ortho-und Metacortex, arm dagegen an Paracortex. Der Cortexbereich unterhalb der Cuticula ist in der Regel fibrillär aufgebaut. Nicht-fibrillär aufgebaute Bezirke finden sich selten in tiefer gelegenen Rindenzellen.

Alle untersuchten menschlichen Haare, von ihren makroskopischen Unterschieden unabhängig, ließen im Elektronenmikroskop diese filamentäre Feinstruktur nachweisen.