Hiustenlähtö

Kantasolut kasvattavat karvat takaisin

Ovatko hiuksesi liian harvat? Vai onko karvankasvu turhan runsasta? Karvoista on paljon harmia, olipa niitä sitten tai ei. Nyt tutkijat osaavat loihtia lisää hiuksia 3D-tulostimien, laserin ja kanta­solujen avulla.

Ovatko hiuksesi liian harvat? Vai onko karvankasvu turhan runsasta? Karvoista on paljon harmia, olipa niitä sitten tai ei. Nyt tutkijat osaavat loihtia lisää hiuksia 3D-tulostimien, laserin ja kanta­solujen avulla.

Shutterstock

Tyytyväisyyttä uhkuvat tutkijat tarkastelivat yhtä ainoaa hentoa hiuskarvaa. Yksittäinen karva ei herättäisi maallikoissa kovin suurta kiinnostusta eikä se auta tutkijoitakaan esimerkiksi parantamaan hengenvaarallisia tauteja, mutta se on silti jättimäinen edistysaskel, joka voi osoittautua miljardien arvoiseksi.

Tutkijat olivat kokoontuneet Columbian yliopiston laboratorioon Yhdysvalloissa, ja he olivat juuri onnistuneet kasvattamaan tekoihoa ja tekohiuksen, joka voidaan siirtää ihmiselle.

Keinotekoinen hius kasvatetaan ihosolumöykyssä

Columbian yliopistossa on saatu kasvamaan ihosolumöykyn karvatupesta keinotekoinen hius. Kun hius karvatuppineen siirrettiin hiireen, se jatkoi kasvamista.

© Hasan Erbil Abaci et al.

Hiukset eivät ole ihmiselle mitenkään elintärkeitä, mutta niiden hoitoon, leikkaamiseen ja lisäämiseen käytetään maailmassa miljardeja euroja.

Yli puolella miehistä ja neljänneksellä naisista hiukset ohenevat 50. ikävuoteen mennessä, mikä saattaa aiheuttaa epävarmuutta omasta ulkonäöstä ja jopa masennusta.

Toisaalta yli 80 prosenttia ihmisistä poistaa säännöllisesti karvojaan.

Hiuksilla ja muilla ihokarvoilla on iso merkitys ihmiselle, ja niihin liittyviin ongelmiin suhtaudutaan vakavasti.

Columbian yliopistossa tehty keksintö on vain yksi viime vuosien läpimurroista.

Tiede käy taistelua karvoista ja niitä vastaan muun muassa lasereilla, kantasoluilla ja 3D-tulostimilla.

Hiusten päiväkasvu on 36 metriä

Hiukset ovat tärkeä osa elämää, vaikka ne itse ovatkin kuolleita. Ihosta esiin pistävä osa karvasta koostuu kuolleista soluista. 85 prosenttia niistä koostuu keratiini-proteiinista, ja loppu on pääasiassa vettä, kivennäisaineita ja melaniinia.

Melaniinilla on iso merkitys ihmisen ulkonäölle. Sitä on kahta tyyppiä: eumelaniinia ja feomelaniinia.

Jos hiuksissa on runsaasti eumelaniinia, hiukset ovat ruskeat tai mustat, ja feomelaniini taas tekee hiuksista punertavat. Jos kumpaakin on niukasti, hiukset ovat vaaleat.

Päänahastasi puskevilla karvoilla on viimeinen käyttöpäivä. Noin viidessä vuodessa hius kasvaa täyteen pituuteensa karvatupen kantasolujen ansiosta. Sitten kasvu pysähtyy äkillisesti.

Hiustenkasvu
© Shutterstock & Malene Vinther

1. Kantasolut rakentavat hiusta pohjalta käsin

Hiuksen kasvu alkaa, kun joukko kantasoluja (keltainen) siirtyy karvatupen seinämän pullistumasta sen pohjalle. Siellä sijaitsee karvanysty, joka on yhteydessä verenkiertoon (punainen ja sininen) ja joka toimittaa soluille happea ja ravintoa. Kantasolut jakaantuvat ja kypsyvät hiussoluiksi, ja hius kasvaa pituutta.

Hiustenkasvu lakkaa
© Shutterstock & Malene Vinther

2. Hapen ja ravinnon saanti hiukseen katkeaa

3–5 vuoden päästä karvanysty surkastuu ja vetäytyy karvatupesta niin, että hius ei enää saa kasvuun vaadittavaa happea ja ravintoa. Kasvu lakkaa, ja hius pysyy saman pituisena kahdesta kolmeen viikkoa. Noin kolme prosenttia karvatupista on kerrallaan tässä vaiheessa.

Hiustenkasvu alkaa alusta
© Shutterstock & Malene Vinther

3. Hius irtoaa karvatupesta ja uuden kasvu alkaa

Lopuksi hius irtoaa juuresta ja voi pudota milloin tahansa. Viidestä kymmeneen prosenttia karvatupista on kerrallaan tässä vaiheessa, ja päivässä tippuu sata hiusta. Kolmen neljän kuukauden päästä pullistuman kantasolut heräävät ja karvanysty alkaa taas ruokkia karvatuppea.

Hiuksen elävä osuus jää ihon sisään. Jokainen karva kasvaa kapeasta ontelosta eli karvatupesta, ja se on kiinni juurestaan karvanystyksi tai papillaksi kutsutussa solumöykyssä.

Karvanysty on yhteydessä hiussuoniin, jotka kuljettavat happea ja ravinteita. Karvanystyssä kantasolut kehittyvät hiussoluiksi, jotka jakautuvat ja työntävät koko hiusta ylöspäin.

Hiukset kasvavat siksi juuresta eikä latvasta. Kun solut erkanevat karvanystystä, ne menettävät yhteyden verenkiertoon ja kuolevat.

Karvatuppi noudattaa kolmivaiheista kiertoa, johon kuuluu kasvuvaihe, siirtymävaihe ja lepovaihe.

Ensimmäisessä vaiheessa hius kasvaa, ja viimeisessä se irtoaa. Sitten kierto alkaa alusta. Jopa 90 prosenttia päänahan noin 100 000 karvatupesta on kerrallaan kasvuvaiheessa.

Kustakin karvatupesta puskee esiin noin 0,4 millimetriä hiusta vuorokaudessa. Yhteenlaskettuna yhden yksilön hiukset kasvavat joka päivä noin 36 metriä eli vuodessa 13 kilometriä.

Sähkövirta kutistaa karvatupen

Valtaosa karvankasvusta tapahtuu päässä, mutta myös muualla iholla on karvoja. Ihossa on viisi miljoonaa karvatuppea eli yhtä monta kuin gorillalla.

Täysin karvattomia ovat kämmenet, jalkapohjat, huulet ja jotkin sukuelinten alueet. Ihokarvat ovat usein pieniä ja vaaleita, mutta näin ei ole aina – ja voimakas ihokarvoitus voi aiheuttaa isoja ongelmia.

Yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa 55 prosenttia miehistä häpesi ihokarvoitustaan. Brittiläistutkimuksen mukaan noin 90 prosenttia nuorista naisista poisti kaikki karvat jaloistaan ja kainaloistaan.

Ajelun tai leikkaamisen vaikutus kestää vain päivän tai kaksi, ja sitten ihoon ilmaantuu taas sänkeä.

Nyppiminen ja vahaus pitävät ihon sileänä pidempään, koska ne poistavat karvat juuriaan myöten, ja uuden karvan kasvaminen kestää kahdesta neljään viikkoa.

Hius mikroskoopissa

Mikroskooppikuvassa erottuvat hiuksen pintaa peittävät suomumaiset kuolleet solut.

© Shutterstock

Karvankasvua voi hieman hidastaa eflornitiinilla. Sillä hoidetaan hirsutismia, jota esiintyy 5–15 prosentilla naisista ja joka aiheuttaa näkyvien karvojen kasvamisen esimerkiksi kasvoihin. Eflornitiini voi kuitenkin aiheuttaa ihottumaa, ja sillä on myös muita sivuvaikutuksia.

Tehokkaimmat tavat päästä karvoista eroon lienevät elektrolyysi ja laser, jotka tuhoavat karvatupet. Elektrolyysissä eli niin sanotussa neulaepilaatiossa karvatuppeen pujotetaan ohut neula.

Neulasta lähtee sähkövirtaa, joka vaurioittaa karvatuppea ja estää karvan kasvun.

Laserhoidossa karvatuppeen kohdistetaan voimakkaita valoaaltoja. Valo imeytyy karvan melaniiniin, joka kuumenee niin, että karvatupen kantasolut kuolevat. Tulokset kestävät silti usein vain muutaman kuukauden, sillä karvatuppi yleensä toipuu.

Vaikka uusi karvoitus on yleensä hennompaa kuin alkuperäinen, karvojen poisto kokonaan edellyttää useita hoitokertoja. Sekä elektrolyysi- että laserkäsittelyllä voi olla sivuvaikutuksia, kuten ihon ärsytystä ja jopa arpeutumista, joten täydellistä karvanpoistomenetelmää ei ole vielä keksitty.

Kirurgit siirtelevät karvoja

Viime vuosien lääketieteelliset edistysaskeleet eivät juuri hyödytä turhista karvoista eroon haikailevaa. Sen sijaan niistä on iloa niille, joilla ongelma on päinvastainen eli karvoja on liian vähän.

Miehillä ja naisilla hiukset lähtevät usein iän myötä, ja monilla kehitys alkaa jo ennen 20. ikävuotta.

Miehillä ensimmäinen merkki uhkaavasta kaljuuntumisesta on hiusrajan pakeneminen ylemmäs ohimoilta, minkä jälkeen hiukset lähtevät päälaelta. Naisilla hiustenlähtö tapahtuu tyypillisesti ohenemalla.

Yksi tärkeimmistä ikään liittyvän hiustenlähdön syistä on se, että karvatupet herkistyvät miehen sukuhormoneille, etenkin dihydrotestosteronille.

Sitä sitoutuu karvanystyn soluihin ja se saa ne surkastumaan, jolloin karvat irtoavat eikä karvatuppeen enää ilmaannu uusia karvoja.

Insinöörit kehittävät mikroskooppisia karvoja robottien tuntoaistiksi, biologit laskevat merisaukon karvoja, ja paleontologit ovat löytäneet kivettyneitä karvoja 250 miljoonaa vuotta vanhasta ulosteesta. Utelimme toimitukselta tieteen kummallisimmat karvafaktat.

©

Morten Poulsen - Eläintiede-ekspertti

Merisaukon turkki on tihein. Sen ihon jokaisella neliösenttimetrillä on 140 000 karvatuppea, mikä tekee turkista täysin vesitiiviin. Esimerkiksi ihmisen ihossa on vain noin sata karvatuppea neliösenttimetrillä.

©

Karen Grubbe - Tähtitiedeintoilija

Mustia aukkoja – äärimmäisen suurimassaisia avaruuden kohteita – ympäröi erään kiistellyn teorian mukaan "pehmeäksi karvaksi" kutsuttu kerros.

©

Christian Juul - Paleontologian pelle peloton

Karvat ovat nisäkkäille ominaisia, mutta ne ilmaantuivat ainakin 50 miljoonaa vuotta ennen ensimmäisiä nisäkkäitä. Vanhin tunnettu karva on 250 miljoonaa vuotta vanha, ja se löydettiin petoeläimen kivettyneestä ulosteesta.

©

Esben Schouboe - Tekniikan tosifani

Kiinalaistutkijat kehittävät robotteja, joilla on määrä olla yhtä herkkä tuntoaisti kuin ihmisillä. Tätä varten robotit on varustettu ympäristöön reagoivilla karva-antureilla.

©

Nanna Vium - Lääketiede­nörtti

Geenitutkijat ovat saaneet selville, että hiusten muotoon vaikuttavat useat geenit. Jotkin geenivariantit voivat saada hiuksen kasvamaan karvatupesta epäsymmetrisesti, jolloin hiuksista tulee kiharat.

Hiustenlähdön ehkäisyyn käytetään hyvin yleisesti minoksidiili-nimistä lääkeainetta. Sitä hierotaan suoraan päänahkaan kiihdyttämään karvankasvua.

Minoksidiili kehitettiin alun perin verenpainelääkkeeksi, mutta kun potilaat havaitsivat, että heille alkoi myös kasvaa hiuksia jo kaljuuntuneille alueille, lääkeaineen käyttökohteeksi vaihtui päänahka.

Minoksidiili lisää verenkiertoa karvatupissa, mutta se ei tehoa kaikkiin, ja niilläkin, joilla se kiihdyttää hiusten kasvua, kasvu saattaa olla hentoa ja sitä on vähänlaisesti.

Yleensä teho ilmenee vasta vähintään kahden kuukauden käytön jälkeen, ja jos aineen käyttö lopetetaan, hiustenkasvu lakkaa jälleen.

Minoksidiililla voi olla myös ikäviä sivuvaikutuksia, sillä käyttäjille saattaa alkaa kasvaa karvoja myös poskille ja otsaan. Moni valitseekin siksi kaljuuntumiseen toisenlaisen hoitomuodon eli hiustensiirron.

Hiustensiirrossa karvatuppia siirretään sinne, mistä hiuksia puuttuu. Niitä otetaan esimerkiksi takaraivolta, missä karvatupet eivät yleensä reagoi niin voimakkaasti dihydrotestosteroniin, ja siirretään kaljuuntuneisiin kohtiin.

Hiustensiirrossa hiusten kokonaismäärä ei kuitenkaan kasva, ja sille onkin etsitty vaihtoehtoja.

Yhdysvaltalaisyliopistossa tehty läpimurto voi aikanaan tuottaa kaljuuntumiseen tehokkaan hoidon.

Karvatuppia 3D-tulostamalla

Hiustenlähden hoidossa on haaveiltu pitkään tavasta tuottaa uusia karvatuppia alusta asti. Se on ikävä kyllä osoittautunut erittäin hankalaksi.

Toiveita herättivät aluksi eläinkokeet, joissa havaittiin, että karvatupen pohjalla olevan karvanystyn solut voivat kiihdyttää uusien karvatuppien muodostumista. Syystä tai toisesta havainto ei kuitenkaan pätenyt ihmiseen.

Ihmisellä karvanystyn solujen on oltava järjestyneenä täsmälleen tietynlaiseksi kolmiulotteiseksi rakenteeksi, ennen kuin karvatupen muodostus käynnistyy.

Aiemmissa tutkimuksissa on havaittu, että geenien aktiivisuus soluissa muuttuu, kun niitä eristetään päänahasta ja siirretään elatusmaljaan. Tämä aiheuttaa niiden rakenteen hajoamisen ja sulautumisen ympäristöön.

Keinohiuksen resepti sisältää 3D-tulostetun muotin, ihosolugeeliä ja roppakaupalla kantasoluja. Sillä voidaan kasvattaa uusia hiuksia kaljuuntumisesta kärsiville.

3D-tulostin tekee valumuotin
© Shutterstock & Malene Vinther

1. 3D-tulostin pursottaa piikikkään muotin

3D-tulostimella valmistetaan muovinen muotti. Se koostuu kiekosta ja siitä sojottavista ohuista ulokkeista, joiden halkaisija on sama kuin karvatupen eli noin puoli millimetriä. Muotista voidaan tehdä helposti eri versioita muuttamalla ulokkeiden paksuutta tai niiden keskinäistä etäisyyttä.

© Shutterstock & Malene Vinther

2. Ihosolugeeli kovettuu muotin ympärille

Muotti upotetaan ulokkeet alaspäin geeliin, joka sisältää sidekudosproteiini kollageenia ja fibroblasteiksi kutsuttuja ihosoluja. Geeli jähmettyy yhtä kiinteäksi kuin iho, minkä jälkeen muotti poistetaan. Sen ulokkeista jää geelin pintaan karvatuppien syvyisiä ja paksuisia onteloita.

© Shutterstock & Malene Vinther

3. Syvennyksiin annostellaan karvatupen soluja

Onteloihin laitetaan uusia hiuksia kaipaavalta ihmiseltä otettuja soluja. Ensin lisätään karvatupen pohjalla olevan karvanystyn soluja, sitten hiusten kantasoluja ja lopulta soluja, jotka tuottavat keratiinia. Soluja ruokitaan kasvua edistävillä aineilla, ja kolmen viikon päästä niistä putkahtaa esiin karvoja.

Ongelman kiertämiseksi ja solujen saamiseksi täsmälleen oikeaan asentoon suhteessa toisiinsa Columbian yliopiston tutkijat kaivoivat esiin 3D-tulostimen. Se ohjelmoitiin tulostamaan muovinen muotti, josta pisti esiin ohuita ja pitkiä ulokkeita.

Valmis muotti upotettiin ihosoluja vilisevään geeliin, joka kovettui. Kun muotti irrotettiin ihosoluista, ulokkeet olivat muodostaneet kovettuneeseen massaan syviä ohuita onteloita, jotka muistuttivat karvatuppia.

Sen jälkeen niiden pohjalle annosteltiin ihmisen karvatupen soluja. Joukkoon lisättiin kasvua edistäviä aineita, kuten januskinaasin (JAK) estäjiä.

Januskinaasit ovat proteiineja, jotka huolehtivat solunsisäisestä viestinnästä, ja niillä on hiljattain havaittu olevan iso merkitys karvankasvulle. Kolmen viikon päästä yhdestä keinotekoisesta karvatupesta putkahti tutkijoiden ihastukseksi lopulta esiin hentoinen karva.

Tutkijat kasvattivat myös verisuonia, jotka ruokkivat keinotekoista karvatuppea. Lopuksi keinokarvatupen toimivuutta testattiin siirtämällä se hiireen.

Piakkoin testi on tarkoitus toistaa ihmisellä. Menetelmä merkitsee läpimurtoa, mutta eräs toinen tekniikka voi hyvinkin osoittautua sitä paremmaksi.

VIDEO: Tutkijat auttavat keinohiuksia kasvamaan

Iho taannutettiin sikiöasteelle

Kaikki karvatupet muodostuvat jo sikiöaikana. Niiden syntyminen edellyttää fibroblasteiksi ja keratinosyyteiksi kutsutuissa ihosoluissa tapahtuvaa mutkikasta viestiketjua.

Tämän solunsisäisen viestinnän ohjauksessa tärkeä osa on niin sanotuilla hedgehog-geeneillä, jotka yleensä lakkaavat toimimasta pian syntymän jälkeen, koska niiden toiminta vastasyntyneellä voisi johtaa kasvaimien muodostumiseen. Siksi uusia karvatuppiakaan ei enää synny.

Ruotsissa Karoliinisen instituutin tutkijat onnistuivat käynnistämään uudelleen hedgehog-geenien tukeman viestinnän hiirellä, jolloin sille kehittyi uusia karvatuppia.

Toisin kuin Columbian yliopiston menetelmässä ruotsalaismenetelmässä uusia karvatuppia syntyi siis suoraan ihoon eikä niitä tarvinnut enää siirtää sinne. Menetelmän huono puoli on se, että hiirille kehittyi myös syöpäkasvaimia, mikä oli odotettavissakin.

Hiiriä hoidettiin tämän jälkeen tyvisolusyövän hoitoon tarkoitetulla vismodegibillä, joka estää haitalliset kasvusignaalit. Lääkeaine pysäytti kasvaimen kasvun eikä vahingoittanut uusia karvatuppia.

Menetelmän kehittämistä ihmisille sopivaksi jatketaan, jotta vältyttäisiin kasvaimilta ja muilta vakavilta sivuvaikutuksilta.

Stressi näkyy hiuksissa

Sillä aikaa, kun odotetaan lopullista ratkaisua hiustenlähdön ehkäisemiseen, etsitään jatkuvasti myös uusia tapoja käyttää hyödyksi päässä yhä olevia hiuksia, sillä on havaittu, että yksikin hius voi antaa erittäin arvokasta tietoa yksilön terveydentilasta.

Hiukset juoruavat muun muassa elimistössä jylläävistä tulehduksista, myrkyistä, raskasmetalleista ja ravinteiden puutteesta. Hiuksen röntgenkuva voi antaa myös vihjeen kehittyvästä rintasyövästä, sillä syöpä vaikuttaa hiusten kasvuun.

Menetelmä on toistaiseksi vielä liian epävarma yksinään käytettäväksi, mutta siitä voi olla hyötyä yhdessä muiden testien kanssa.

Aivojen hyperaktiiviset geenit voivat aiheuttaa psyykkisiä sairauksia. Niiden tutkimiseksi ei onneksi tarvitse porata reikää kalloon, vaan riittää, että päästä nyppäistään yksi hius.

Aivosolu ja MPST-geeni
© Shutterstock & Malene Vinther

Hyperaktiivinen geeni tekee tuhoja

MPST-geeni toimii liian aktiivisesti skitsofreniaa sairastavien aivoissa. Geeni koodaa entsyymiä (keltainen), joka osallistuu rikkivedyn tuotantoon (sininen), ja skitsofreenikoilla sitä muodostuu suuria määriä. Se on antioksidantti, joka normaalisti suojelee soluja stressiltä ja tulehduksilta, mutta suurina määrinä siitä on haittaa.

Aivosolu menettää haarakkeita
© Shutterstock & Malene Vinther

Aivosoluilta katoaa haarakkeita

Liiallinen rikkivety ehkäisee solujen mitokondrioiden (valkoinen) energiantuotantoa ja vähentää soluun muilta hermosoluilta viestejä kuljettavien tuojahaarakkeiden määrää. Tämä aiheuttaa ongelmia muun muassa aistiärsykkeiden käsittelyssä ja muita skitsofreniaan liittyviä oireita.

Hius juoruaa hyperaktiivisesta geenistä
© Shutterstock & Malene Vinther

Geenin vilkkaus näkyy hiuksissa

MPST-geeni ei toimi liian aktiivisesti ainoastaan skitsofreniaa sairastavien aivosoluissa vaan myös hiusten kantasoluissa. Niissä geenin sisältö kopioituu rna-molekyyliksi. Rna toimii reseptinä, jonka perusteella soluissa valmistuu MPST-entsyymiä (keltainen). Skitsofreenikon hiuksessa on paljon rna:ta ja entsyymiä, ja mittaamalla niiden määrä voidaan arvioida tutkittavan riski sairastua skitsofreniaan.

Hiusten käytöstä diagnosoinnissa on se etu, että niistä saadaan enemmän tietoa kuin esimerkiksi verestä. Verinäytteestä voidaan saada selville elimistön stressihormonitaso näytteenottohetkellä, mutta hiukset kertovat tilanteen kehityksestä kuukausien aikana.

Alankomaalaisessa tutkimuksessa selvisi muun muassa, että hiuksissa näkyvä korkea stressihormonitaso on yhteydessä kohonneeseen sydän- ja verisuonitautiriskiin ja tyypin 2 -diabetesriskiin. Sydän- ja verisuonitautiriski näyttää lisäksi olevan yhteydessä pään karvoituksen määrään.

Laaja analyysi, joka käsitti lähes 40 000 miestä, paljasti, että kaljuuntuneilla miehillä oli jopa 70 prosenttia suurempi riski sairastua sydän- ja verisuonitauteihin kuin miehillä, joilla oli vielä tukka tallella.

Vain muutama vuosikymmen sitten ei osattu arvata, että kuolleista soluista ja keratiinista koostuvista hapsista muodostuisi merkittävä terveystiedon lähde. Tuskinpa kukaan aavisti sitäkään, että Columbian yliopistossa päästäisiin jonain päivänä juhlimaan vaatimattoman karvan syntyä.