Haare, Wimpern und Augenbrauen: Vorteile von Phytokeratin?

Keratin ist ein faserförmiges Protein, das in hierarchisch organisierten Strukturen angeordnet ist und im Cortex der Haare, Wimpern, Augenbrauen sowie anderer Körperbehaarung Mikrofilamente bildet. Diese strukturierte Organisation ist verantwortlich für die Festigkeit der Haarpracht : theoretisch könnte – vorausgesetzt die Kopfhaut würde es zulassen – eine Haarpracht aus etwa 120 000 einzelnen Fasern ein Gewicht von 12 Tonnen tragen. Keratin besteht aus Aminosäureketten mit einem hohen Anteil an Cystein, einer schwefelhaltigen Aminosäure. Die Thiolgruppen (–SH) der Cysteine können oxidieren und Disulfidbrücken (–S–S–) bilden, die als Verbindungen zwischen den Keratinsträngen wirken. Diese Disulfidbrücken sind entscheidend für den Zusammenhalt und die Stabilität der Haarfaser.

Das Keratin kommt auch in der Kutikula, der äußeren Schicht von Haaren, Wimpern und Augenbrauen, in hoher Konzentration vor. Die Kutikula, bestehend aus schuppenförmig verhornten Zellen, wirkt als eine Schutzbarriere. Die Ausrichtung dieser Zellen ist entscheidend: Wird sie gestört, wird die Faser anfälliger. Äußere Einflüsse wie UV-Strahlung, Hitze oder chemische Behandlungen können dann das Keratin abbauen, die Kohäsion der Kutikula stören und Dehydratation, Bruch oder sogar den Ausfall der Körperhaare und der Kopfhaare.

Wussten Sie schon? Die Disulfidbrücken des Keratins können chemisch verändert werden. Auf diesem Prinzip basieren Glättungs- und Dauerwellenbehandlungen: Dabei werden die Disulfidbrücken aufgebrochen, um die Haarstruktur neu zu formen, was anschließend durch Reoxidation fixiert wird.

Keratine ist ein Grundpfeiler der Haar- und Fellintegrität, daher verwundert es nicht, dass sie in der Kosmetik so häufig eingesetzt wird. Dieser Wirkstoff stammt jedoch aus tierischen Quellen (man findet ihn beispielsweise in Federn, Wolle oder Hufen), was für manche Menschen ein Hindernis darstellen kann. Um dieses Problem zu lösen, wurde die Phytokeratin entwickelt. Es handelt sich um eine natürliche Alternative, die durch Hydrolyse pflanzlicher Proteine, wie Weizen oder Mandel, die eine Aminosäurestruktur aufweist, die der tierischen Keratinstruktur sehr nahekommt. Durch Biomimikry könnte pflanzliches Keratin die Effekte tierischen Keratins reproduzieren.

Dennoch ist es wichtig zu beachten, dass Phytokeratin ein relativ neuartiger Wirkstoff im Kosmetikbereich ist. Bis heute hat keine klinische Studie seine direkten Effekte auf die Haarfaser oder auf Wimpern- und Augenbrauenhaare untersucht. Allerdings deutet seine biochemische Analogie zum tierischen Keratin darauf hin, dass es ähnliche Vorteile bieten könnte und insbesondere Wimpern, Augenbrauen und Haare mit Feuchtigkeit versorgen. Tatsächlich enthält Phytokeratin mehrere hydrophile Aminosäuren, darunter Glutamin, Serin und Threonin, die sich an der Oberfläche der Haar-, Wimpern- oder Augenbrauenfasern anlagern und einen Schutzfilm bilden können. Besser geschützt brechen die Fasern weniger leicht.

Neben seinen feuchtigkeitsspendenden Eigenschaften könnte Phytokeratin einen umfassenderen Schutz bieten, insbesondere gegenüber Umwelteinflüssen wie UV-Strahlen. Obwohl bisher keine Studie diese Wirkung für Phytokeratin bewertet hat, lassen die Ergebnisse einer hydrolysierten Form von tierischem Keratin gewisse Hypothesen zu. Eine aktuelle Studie hat die photoprotektiven Effekte von hydrolysiertem Keratin auf die Haarfaser aufgezeigt. Forscher setzten Haarsträhnen einer kontinuierlichen Bestrahlung aus, die eine beschleunigte sonnenbedingte Alterung simuliert, nachdem sie diese zuvor mit einer Lösung mit hydrolysiertem Keratin behandelt oder unbehandelt gelassen hatten. Die unbehandelten Haare zeigten einen signifikanten Verlust ihrer mechanischen Widerstandsfähigkeit (−14,32 % Zugfestigkeit), während die mit hydrolysiertem Keratin behandelten nicht nur vor dieser Schädigung geschützt waren, sondern auch ihre Steifigkeit um 21,66 % nach der Exposition zunahm. Obwohl sich Phytokeratin von tierischem Keratin unterscheidet, besteht es ebenfalls aus kurzen Aminosäureketten, die durch einen Hydrolyseprozess gewonnen werden: Daher könnte es eine vergleichbare Wirkung haben.

Das Phytokeratin könnte an der Oberfläche der Fasern einen schützenden Film bilden, der einen Teil der UV-Strahlung absorbiert und sich dabei zersetzt, um Peptidfragmente freizusetzen, die in die Faser eindringen und ihre innere Struktur stärken.

Die Frage nach der Wirksamkeit von Keratin, sei es tierischen oder pflanzlichen Ursprungs, hängt maßgeblich von seiner Fähigkeit ab, mit der Haarfaser zu interagieren. Eine aktuelle Studie an zuvor mit einer Natriumhydroxid-basierten Lösung geglätteten lockigen Haaren untersuchte den Einfluss von hydrolysierten Keratinpeptiden unterschiedlicher Molekulargewichte auf die physikalischen Eigenschaften der Haare. Dabei wurden drei Fraktionen getestet: Keratin mit geringem Molekulargewicht (≈ 221 Da), Keratin mit mittlerem Molekulargewicht (≈ 2 577 Da), Keratin mit hohem Molekulargewicht (≈ 75 440 Da) sowie eine Referenzaminosäure (L-Leucin, 131 Da).

Die Ergebnisse zeigen, dass Peptide mit niedrigem und mittlerem Molekulargewicht in der Lage sind, in die Haarrinde einzudringen, während Peptide mit hohem Molekulargewicht hauptsächlich an der Oberfläche haften und die Penetration auf die äußeren Schichten beschränkt bleibt. Diese interne Penetration konnte durch die Analyse von Querschnitten der Fasern bestätigt werden: Bei Raumluftfeuchtigkeit zeigten Haare, die mit 1 % Peptiden mit niedrigem Molekulargewicht oder 1 % Leucin behandelt wurden, eine signifikante Zunahme ihres Durchmessers im Vergleich zu Kontrollhaaren (jeweils +11,7 % bzw. +11,0 % gegenüber dem geglätteten Kontrollhaar). Diese Querschnittszunahme weist auf eine Wechselwirkung mit den inneren Proteinstrukturen hin und gilt als starkes Indiz für die Penetration in den Cortex.

Mechanisch betrachtet führten Peptide mittleren und hohen Molekulargewichts zu einer signifikanten Erhöhung des Young’schen Moduls und zu einer Verringerung des Faserbruchs sowohl bei niedriger (20 %) als auch bei hoher (80 %) Luftfeuchtigkeit. Bei 20 % Luftfeuchtigkeit erhöhte sich die Bruchfestigkeit um rund 18,6 % bei Peptiden mittleren Molekulargewichts und um 16,3 % bei Peptiden hohen Molekulargewichts im Vergleich zur geglätteten Kontrolle.

Diese Daten deuten darauf hin, dass das Molekulargewicht nicht nur die Eindringtiefe, sondern auch die Wirkungsweise beeinflusst. Leichte Keratinpeptide können in die Haarfaser eindringen und von innen heraus wirken, um sie zu stärken, möglicherweise indem sie die durch äußere Einflüsse aufgebrochenen Wasserstoffbrückenbindungen wiederherstellen. Schwere Keratinpeptide wirken dagegen vor allem an der Oberfläche, indem sie die Unregelmäßigkeiten der Kutikula ausgleichen und Schäden begrenzen. Da Phytokeratin eine molekulare Struktur aufweist, die der von Keratin nahekommt, lässt sich analog vermuten, dass ähnliche Wirkmechanismen.

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