Enthousiaste wetenschappers staan naar een haar te staren. Bijster indrukwekkend is deze haar niet, en we kunnen er geen levensbedreigende ziekten mee de wereld uit helpen – en toch is hier sprake van een gigantische doorbraak die miljarden waard kan zijn.
In een laboratorium aan de Amerikaanse Columbia University hebben wetenschappers kunsthuid en kunsthaar voor transplantatie bij mensen gemaakt.
Onderzoekers van Columbia University hebben kunstharen in een klomp huidcellen gekweekt. Toen ze de klomp aanbrachten in een muis, groeiden de haren verder.
Haar is voor ons niet van levensbelang, maar we besteden wereldwijd miljarden euro’s aan de verzorging, verwijdering of juist verkrijging van haar.
Zeker de helft van alle mannen en een kwart van alle vrouwen hebben op hun 50e hoofdhaar verloren, wat ze meestal niet leuk vinden.
Tegelijkertijd verwijdert ruim 80 procent van mannen en vrouwen haar van het lichaam.
Haar is verbonden met ons welzijn en onderzoekers wereldwijd werken hard aan oplossingen voor onze haarproblemen.
De doorbraak van Columbia University is er slechts een van vele. Met lasers, stamcellen en 3D-printers gaat de wetenschap er nu voor zorgen dat je haar altijd goed zit.
Je haar groeit 36 meter per dag
Haar is een belangrijk deel van het leven, maar zelf is het dood. Het stuk dat uit de huid steekt, bestaat uit dode cellen met het eiwit keratine. Wel 85 procent van het haar is keratine; de rest bestaat vooral uit water, mineralen en melanine.
Die laatste stof speelt een grote rol voor je uiterlijk. Er zijn twee typen: eumelanine en feomelanine.
Heb je veel eumelanine, dan is je haar bruin of zwart, heb je veel feomelanine, dan is je haar rood, en heb je van allebei maar een beetje, dan heb je blond haar.
Je haar valt uit na vijf jaar
1. Stamcellen bouwen haar helemaal op
Het haar begint te groeien doordat een groep stamcellen (geel) van de zijkant naar de bodem van het haarzakje beweegt. Hier zit de haarpapil, met bloedvaten (rood en blauw) die zuurstof en voeding aan de cellen leveren. De stamcellen groeien uit tot haarcellen en delen zich alsmaar, zodat er een haar groeit.
2. Haar raakt toevoer van zuurstof en voeding kwijt
Na drie tot vijf jaar slinken het haarzakje en de haarpapil, waardoor de haar geen zuurstof en voeding meer krijgt. De groei stopt helemaal, en de haar blijft twee tot drie weken op dezelfde lengte. Circa 3 procent van de haarzakjes op een hoofd bevindt zich in dit stadium.
3. Haarzakje laat haar los en begint van voren af aan
Uiteindelijk laat de haar los en valt hij uit. Van de haarzakjes bevindt 5 tot 10 procent zich in deze fase, waardoor het hoofd zo’n 100 haren per dag verliest. Na drie à vier maanden worden de stamcellen van het haarzakje weer actief en kan er een nieuwe haar groeien.
Onder je huid leeft je haar. Elke haar zit in een haarzakje, en bij de haarwortel zit de zogeheten haarpapil. Hier staat de haar in contact met kleine bloedvaatjes die voeding en zuurstof aanleveren.
In de haarpapillen ontwikkelen stamcellen zich tot haarcellen, die zich delen en tegelijkertijd de haren omhoog duwen.
Dus je haar groeit van onderaf. Wanneer haarcellen door nieuwe cellen naar boven worden geduwd, verliezen ze het contact met het bloed en sterven ze af.
Elk haarzakje doorloopt je leven lang een bepaalde cyclus van drie fasen: de groeifase, de overgangsfase en de rustfase. In de eerste fase groeit het haar en in de laatste valt het uit.
En dan begint het allemaal opnieuw. Tot 90 procent van de 100.000 haarzakjes in de hoofdhuid bevindt zich in de groeifase. Elk van deze haarzakjes produceert circa 0,4 millimeter haar per dag.
Bij elkaar groeien de haren op je hoofd ongeveer 36 meter per dag – ofwel 13 kilometer per jaar.
Stroomstootje doodt haarzakjes
Het grootste deel van je haargroei vindt plaats op je hoofd, maar je lichaam is ook behaard. Met 5 miljoen haarzakjes op je lijf heb je net zo veel haren als een gorilla.
De enige plaatsen die kaal zijn, zijn je lippen, handpalmen, voetzolen en delen van de geslachtsorganen. De lichaamshaartjes zijn vaak klein en licht, maar niet altijd, en een flinke lichaamsbeharing kan problematisch zijn.
Uit een Amerikaanse studie blijkt dat 55 procent van de mannen zich schaamde voor zijn beharing. En een Britse studie toont aan dat 90 procent van alle jonge vrouwen het haar van benen en oksels verwijdert.
Effectief ontharen kan echter een gedoe zijn. Na het scheren of knippen zijn de haren al na twee dagen terug.
Waxbehandelingen houden het haar langer weg doordat ook de haarwortel wordt uitgerukt, maar na twee tot vier weken hebben de haarzakjes weer een haar gevormd.
Onder de microscoop zijn de overlappende dode cellen aan de buitenkant van het haar te zien.
Crèmes met het medicijn eflornithine kunnen de haargroei enigszins vertragen, zoals bij hirsutisme: een kwaal die 5 tot 15 procent van de vrouwen treft en onder andere in het gezicht een abnormale haargroei veroorzaakt. Maar eflornithine kan huiduitslag en andere bijwerkingen veroorzaken, dus het is niet ideaal.
Betere wapens in de strijd tegen haar zijn elektrolyse en lasers, die de haarzakjes vernietigen. Bij elektrolyse worden fijne naaldjes in de haarzakjes gestoken.
Die zenden een zwak stroomstootje uit, dat de haarzakjes beschadigt en haargroei voorkomt. Een laser stuurt intense lichtgolven in de haarzakjes.
Het licht wordt geabsorbeerd door de melanine van het haar, die wordt verhit tot de stamcellen van de haarzakjes afsterven.
Meestal herstellen de haarzakjes zich echter na enkele maanden, en al zijn de haartjes dan fijner dan de oorspronkelijke, er zijn meestal meer behandelingen nodig.
Elektrolyse en laser kennen echter ook een aantal bijwerkingen, zoals huidirritatie of zelfs littekens, dus het blijft zoeken naar het perfecte wapen tegen ongewenst haar.
Chirurgen verplaatsen het haar
De afgelopen jaren is er niet veel vooruitgang geboekt in de strijd tegen ongewenst haar, maar er is goed nieuws voor mensen die worstelen met het tegenovergestelde probleem: te weinig haar.
Zowel mannen als vrouwen kunnen een deel van hun hoofdhaar verliezen, en voor sommigen begint de ontwikkeling al voor hun 20e.
Bij mannen zijn de eerste tekenen meestal inhammen, gevolgd door bijvoorbeeld een kale kruin en uiteindelijk een geheel kaal hoofd. Vrouwen hebben ook haaruitval, maar meestal in de vorm van geleidelijk dunner wordend haar.
Een belangrijke reden dat het haar met de jaren dunner wordt, is dat de haarzakjes veel gevoeliger worden voor de mannelijke geslachtshormonen, en dan met name voor dihydrotestosteron.
Dit hormoon bindt zich aan cellen in de haarzakjes en laat deze krimpen, totdat de haartjes uitvallen en er geen nieuw haar meer aangemaakt wordt.
Haar in de wetenschap
Morten Poulsen - Deskundige in zoölogie
De zeeotter heeft de dichtste vacht van alle dieren: 1 vierkante centimeter huid telt 140.000 haarzakjes, waarmee de vacht 100 procent waterdicht is. Ter vergelijking: een mens heeft ongeveer 100 haarzakjes per vierkante centimeter.
Karen Grubbe - Astronomieliefhebber
Zwarte gaten – extreem massieve objecten in het heelal – zenden volgens de nieuwste theorie energieloze deeltjes uit, die astrofysici ‘haren’ noemen.
Christian Juul - Groot fan van paleontologie
Haar is kenmerkend voor zoogdieren, maar werd al ontwikkeld 50 miljoen jaar voordat de eerste zoogdieren leefden. Het vroegste haar dat onderzoekers kennen is 250 miljoen jaar oud en werd gevonden in fossiele poep van een roofdier.
Esben Schouboe - Technologische slimmerik
Onderzoekers uit China willen robots net zo fijngevoelig maken als wij. Daarom hebben ze piepkleine haartjes met sensoren gemaakt die kunnen ‘voelen’ zoals onze haren doen.
Nanna Vium - Geneeskunde nerd
Genetici hebben ontdekt dat de vorm van onze haren wordt bepaald door een samenspel tussen allerlei genen. Zo kunnen bepaalde mutaties de haargroei binnen een haarzakje asymmetrisch maken, waardoor de haar krult.
Een veelgebruikt middel om kaalheid te bestrijden is minoxidil. Deze stof wordt in de hoofdhuid gemasseerd om de haargroei te stimuleren.
Het is ooit ontwikkeld als een middel tegen een verhoogde bloeddruk, maar toen patiënten ontdekten dat ze haar kregen op plekken waar dat verdwenen was, werd het geïntroduceerd als middel tegen haaruitval.
Minoxidil helpt doordat de bloedtoevoer naar de haarzakjes vergroot wordt, maar het werkt niet bij iedereen, en áls het werkt krijgen mensen vaak wat fijne haartjes terug, en niet de volle haardos.
Het middel slaat verder pas na twee maanden aan, en wordt de toediening gestaakt, dan stopt het haar met groeien.
Minoxidil kent ook vervelende bijwerkingen en gebruikers riskeren een wilde haargroei op onbedoelde plaatsen, zoals de wangen en het voorhoofd. Daarom kiezen veel mensen voor een heel ander type behandeling tegen hun kaalheid: een haartransplantatie.
Hierbij worden werkende haarzakjes geïmplanteerd in gebieden waar het haar ontbreekt. Een chirurg brengt haarzakjes van een behaard gebied – meestal op de achterkant van het hoofd – dat resistent is tegen de werking van dihydrotestosteron, aan in het kale gebied.
Het aantal haren op het hoofd neemt dus niet toe; er worden alleen haren verplaatst.
De behandeling is niet optimaal, maar een doorbraak aan een Amerikaanse universiteit lijkt nu eindelijk een goed alternatief te bieden.
3D-printer vormt haarzakjes
Het opbouwen van nieuwe haarzakjes is de heilige graal bij het ontwikkelen van nieuwe behandelingen van haaruitval.
Helaas is het behoorlijk ingewikkeld. Na dierproeven hadden onderzoekers goede hoop doordat cellen uit de haarzakjes, die aan de basis van de haarzakjes zitten, de vorming van nieuwe haarzakjes kunnen stimuleren.
Maar om nog onbekende redenen werkt het proces anders bij mensen, waardoor het enthousiasme al snel terugliep.
Bij ons moeten de cellen eerst verzameld worden in een driedimensionale structuur voordat ze met de vorming van haarzakjes kunnen beginnen.
Eerder is gebleken dat de genactiviteit van de cellen verandert als ze uit de hoofdhuid worden gehaald en naar de tweedimensionale omstandigheden in het laboratorium worden verplaatst. Hier lost de algehele structuur van de cellen op en gaan ze gewoon op in de omgeving.
Haar groeit in een gel van huid
1. 3D-printer maakt mallen met uitsteeksels
Een 3D-printer maakt een mal van kunststof. De vorm heeft lange rijen dunne uitsteeksels met de diameter van een haarzakje: circa 0,5 millimeter. Er zijn echter verschillende varianten van de mal te printen, dus de dikte van de uitsteeksels en de afstand ertussen is makkelijk te variëren.
2. Gel van huidcellen hardt uit rond de mal
De mal wordt met de uitsteeksels naar beneden in een geloplossing gelegd met collageen, het bindweefseleiwit, en huidcellen die fibroblasten worden genoemd. De gel stolt tot een consistentie als die van de huid. De mal wordt verwijderd en laat gaten achter in de gel met de diepte en dikte van haarzakjes.
3. Gaten worden gevuld met haarcellen
Onderzoekers vullen de gaten met cellen van iemand met haarverlies: eerst cellen van de haarpapil, die onder in de haarzakjes zit, dan haarstamcellen en tot slot keratineproducerende cellen. Ook voegen de onderzoekers stoffen toe die de haargroei bevorderen. Na drie weken verschijnen er haren.
Om de juiste omstandigheden voor de cellen te creëren, haalden wetenschappers van Columbia University in de VS er een 3D-printer bij. Daarmee maakten ze een kunststofmal met lange, dunne uitsteeksels.
Deze mal werd ondergedompeld in een oplossing van huidcellen, die vervolgens uithardde. Toen de vorm weggenomen werd, bleef er een aantal rijen diepe, dunne gaten achter: net haarzakjes. Daarna plaatste het team cellen van een menselijk haarzakje op de bodem van de zakjes.
Daar werden stoffen aan toegevoegd om de groei te stimuleren, zoals zogeheten JAK-blokkers, waarvan onlangs is aangetoond dat ze een cruciale rol spelen bij de haargroei.
En na drie weken wachten kwam er één iele haar tevoorschijn – tot enthousiasme van de mensen in het lab.
Rond de kunstmatige haarzakjes lieten de onderzoekers bloedvaten groeien, waarna ze de haarzakjes in muizen transplanteerden. Dit proces kan binnenkort misschien al op mensen worden getest. Maar wie weet wordt de methode wel ingehaald door een andere techniek.
VIDEO: Onderzoeker toont kunsthaar
Herstart van het foetale stadium
Al onze haarzakjes worden aangemaakt als we in de buik van onze moeder zitten, via een complexe reeks moleculaire signalen in fibroblasten – bepaalde huidcellen – en in cellen die keratine produceren.
Zogeheten hedgehog-genen, die heel belangrijk zijn voor de signalering, worden na de geboorte zo goed als uitgeschakeld, want de activiteit kan tot de ontwikkeling van tumoren leiden – daarom verliezen de huidcellen dus het vermogen om nieuwe haarzakjes te vormen wanneer we eenmaal zijn geboren.
Een onderzoeksteam van het Zweedse Karolinska-instituut is er nu in geslaagd de hedgehog-signalering in de huidcellen van muizen te reactiveren en zodoende nieuwe haarzakjes te vormen.
En anders dan de methode van Columbia University creëert die methode nieuwe haarzakjes in de huid, dus zonder dat transplantatie nodig is. Het nadeel is dat de muizen – zoals verwacht – tumoren ontwikkelden.
Dit probleem werd echter opgelost door de muizen tegelijk te behandelen met het medicijn vismodegib, dat de gevaarlijke signalen en dus de groei van tumoren blokkeert.
De wetenschappers zoeken naar de beste methode voor gebruik bij mensen om het risico op bijwerkingen als tumoren te kunnen elimineren.
Stress verstopt zich in het haar
Terwijl we wachten op de remedie tegen haaruitval, vinden wetenschappers steeds nieuwe manieren om ons hoofdhaar te gebruiken, en ze hebben ontdekt dat één haar al waardevolle informatie kan geven over iemands gezondheid.
Een haar zegt iets over ontstekingen, gifstoffen, zware metalen en gebrek aan belangrijke voedingsstoffen. De wetenschappers kunnen zelfs aan de hand van röntgenfoto’s van een haar tekenen van borstkanker vinden, omdat de kanker de haargroei beïnvloedt.
De methode kan nog niet zelfstandig worden gebruikt, maar wel in combinatie met andere tests.
Haarcel kent je mentale gezondheid
Hyperactief gen schaadt de cellen
Het gen MPST is bij schizofrenen overactief. Het codeert voor een enzym (gult) dat waterstofsulfide (blåt) helpt te vormen, en daar maken schizofrenen heel veel van aan. Waterstofsulfide is een antioxidant en beschermt de cellen normaal tegen stress en ontstekingen, maar in hoge doses is de stof schadelijk.
Hersencellen raken antennes kwijt
Waterstofsulfide remt de productie van energie in de mitochondriën (hvide) en verlaagt het aantal uitlopers van de cel die signalen ontvangen van andere zenuwcellen. Daardoor ontstaan er symptomen van schizofrenie, zoals problemen met het verwerken van zintuiglijke indrukken.
Hyperactief gen is te zien in het haar
Het gen MPST is niet alleen overactief in de hersencellen van schizofrenen, maar ook in de stamcellen van het haar. Het gen wordt hier op grote schaal vertaald in RNA, dat daarna fungeert als werktekening voor het aanmaken van het MPST-enzym (gult). Het haar van schizofrenen bevat daardoor hoge niveaus van zowel het RNA als het enzym, en door de hoeveelheid daarvan te meten bepalen onderzoekers het risico op schizofrenie.
Het haar geeft vaak een beter overzicht dan bloed. Een bloedtest zegt wel iets over het gehalte van stresshormonen hier en nu, maar een haar geeft informatie over het stressniveau gedurende enkele maanden.
In een Nederlands onderzoek is bijvoorbeeld ontdekt dat een verhoogd gehalte van het stresshormoon cortisol in het haar verband houdt met een verhoogd risico op hart- en vaatziekten en diabetes type 2. Bovendien blijkt het risico op hart- en vaatziekten samen te hangen met de hoeveelheid haar op het hoofd.
Een analyse waaraan bijna 40.000 mannen deelnamen, toonde aan dat kale mannen tot 70 procent meer kans hebben op hart- en vaatziekten dan mannen met een volle haardos.
Een paar decennia geleden had niemand verwacht dat ons haar – simpele draden van dode cellen en keratine – een eindeloze bron van kennis over onze gezondheid zou zijn, of dat wetenschappers zoals die van het laboratorium van Columbia University op een dag de geboorte van één schamele haar in een petrischaal zouden vieren.