Diferencované účinky kofeinu na délku vlasového stvolu, růst a reprodukci keratinocytů a na růstové faktory, které regulují životní cyklus vlasů v mužských a ženských vlasových folikulech in vitro*

Hormon testosteron je důležitým faktorem při vývoji dědičné ztráty vlasů, androgenní alopecie (AGA). Enzym 5-alfa reduktáza přeměňuje testosteron na dihydrotestosteron (DHT). DHT může zahájit procesy, které zkracují růstovou fázi vlasů snižováním množství energie, a tak způsobuje jejich vypadávání. Vlasové folikuly se postupně zmenšují a nakonec zaniknou, takže dochází k postupnému plešatění.

Kofein je jedním z nejznámějších stimulantů na světě. Nachází se například v kávě. Jeho stimulační účinek je způsoben hlavně inhibicí enzymu fosfodiesterázy, což vede ke zvýšení hladiny přenašeče energie cAMP. Tím se zvýší hladina energie buněk, což podporuje buněčný růst a reprodukci.

Předchozí studie ukázaly, že kofein neutralizuje inhibiční účinek testosteronu na růst a reprodukci keratinocytů a růst mužských vlasových folikulů.

Tato studie přináší podrobnější analýzu vlivu kofeinu na životní cyklus a matrix vlasů. Navíc jsme analyzovali vliv kofeinu na tvorbu dvou hlavních růstových faktorů vlasů (transformujícího růstového faktoru TGF-β2 a inzulinu podobnému růstového faktoru IGF-1) a na keratinocyty vnější pochvy vlasového kořínku (outer root sheath keratinocytes, ORSK) izolované z lidských vlasových folikulů. Zkoumali jsme též, jestli kofein působí v přítomnosti testosteronu odlišně na mužské a na ženské folikuly.

Účinky kofeinu a testosteronu na vlasy byly objasněny pomocí modelu HOCM. Vlasy získané ze skalpu byly za tímto účelem kultivovány v laboratorních podmínkách.

Zkoumali jsme účinky samotného testosteronu i jeho kombinace s různými koncentracemi kofeinu ve srovnání s čistým kultivačním médiem (kontrolou).

Keratinocyty vnější pochvy vlasového kořínku (ORSK) jsme kultivovali při různých koncentracích kofeinu ve srovnání s látkami podporujícími růst (pozitivní kontrola: IGF-1 a minoxidil) a s látkami inhibujícími růst (negativní kontrola: tretinoin) a výslednou buněčnou proliferaci jsme podrobili analýze (obr. 3).

Všechny zkoumané koncentrace kofeinu měly po 24 h posilující účinek na růst keratinocytů ORSK ve srovnání s kontrolou. U pozitivních kontrol IGF-1 a minoxidilu bylo zvýšení růstu o něco menší. Negativní kontrola (tretinoin) neměla žádný účinek.

Genová exprese růstových faktorů TGF-β2 a IGF-1 byla potvrzena ve vnější i vnitřní pochvě vlasového kořínku po stimulaci různými koncentracemi kofeinu ve srovnání s pozitivními kontrolami (IGF-1, minoxidil) a negativními kontrolami (tretinoin).

V mužských vlasových folikulech zvyšoval testosteron expresi hlavních faktorů působících přechod folikulu do fáze odpočinku (jako např. TGF-β2). V přítomnosti kofeinu se tvorba těchto faktorů snížila na hladinu, jaká byla v kontrole. V ženských folikulech testosteron zvýšenou tvorbu TGF-β2 nezpůsoboval.

Testosteron snížil tvorbu IGF-1 v mužských folikulech ve srovnání s kontrolou, zatímco souběžná kultivace s kofeinem tvorbu IGF-1 zvýšila. U ženských vlasových folikulů neměl testosteron na tvorbu IGF-1 tak výrazný vliv, kultivace s kofeinem však vedla ke zvýšené tvorbě IGF-1.

Tato studie ukázala, že kofein podporuje růst mužských i ženských vlasových folikulů. Kofein podporuje růst vlasových folikulů, prodlužuje anagenní fázi růstu a stimuluje růst a reprodukci keratinocytů ve vlasové matrix. Ženské vlasové folikuly vykázaly vyšší citlivost na kofein.

Dokázali jsme, že kofein má účinek na určité růstové faktory vlasů: Kofein zvyšuje tvorbu růstového faktoru IGF-1 a inhibuje tvorbu faktoru TGF-β2, který odpovídá za přechod folikulů do fáze odpočinku.

Kofein neutralizuje testosteronem indukovanou tvorbu faktorů, které podporují vypadávání vlasů, jako např. TGF-β2 u mužských vlasových folikulů. U ženských folikulů tvorba TGF-β2 testosteronem indukována není, ale kofein ji snižuje. Kofein zvyšuje tvorbu růstového faktoru vlasů IGF-1 u obou pohlaví. Tyto účinky byly pozorovány v modelu HOCM i v modelu ORSM.

Výsledky těchto studií in vitro ukazují význam kofeinu na molekulární, buněčné i orgánové úrovni komplexního procesu růstu lidských vlasů. Dokazují, že kofein chrání vlasové folikuly a podporuje jejich růst u obou pohlaví.