모발 생리학

모발 생리학 TIP 모발의 배출기능 모발 포유동물만이 가지고 있는, 단단하게 밀착되고 각화된 상피세포로 이루어진 고형의 원추섬유(cylindrical fiber) 1. 모발의 기능 보호 기능 (2) 감각기능 (3) 장식기능 (4) 배출기능 TIP 모발의 배출기능 모발은 적극적으로 수은 등의 유해 금속을 체외로 배출하는 역할 모발 중의 미량금속 측정으로 혈액과 요의 검사 체외물질 대사이상을 관찰하고 병을 예견할 수 있다고 보고됨

1. 모발의 성분 약 80∼90%의 단백질 멜라닌색소 3% 지질 1∼8% 수분 10∼15% 미량 원소 0.6∼1% 케라틴(keratin) 모낭에서 만들어짐 모세포들이 분열을 일으킬 때 살아남지 못한 세포들로 구성 죽은 조직들로 이루어짐 매우 단단한 구조 물리적인 외부 환경에 매우 강함 알칼리와 열에는 비교적 약한 편

TIP 아미노산의 분류 ① 산성 아미노산(acid aminio acid) ② 염기성 아미노산(basic amino acid) ③ 중성 아미노산(neutral amino acid):

TIP 측정 온도와 습도 TIP 중성지질 (2) 결합수(combined water) ; 모발 중의 수분 모발의 수분 함유량 평상시에는 10∼15% 정도 세정 직후에는 30∼35% 정도 드라이 후에는 10% 정도 수분량은 주변 습도, 온도에 영향 받음 TIP 측정 온도와 습도 일반적인 측정 온도는 25℃ 습도는 65% (3) 지질(nature of oil) ; 약 1∼9% 모발 표면에 있는 외부지질 모발 내부에 있는 지질 주성분 : 유리지방산 (중성지질 함유) 모발의 지질 피지선에서 분비된 피지 피질세포 자신이 가지고 있는 지질 TIP 중성지질 왁스(wax) 글리세리드(glyceride) 콜레스테롤(cholesterol) 스쿠알렌(squalene) 등

(4) 멜라닌(malanin) 모유두에 접해 있는 모낭의 끝부분에 위치 멜라노사이트(melanocyte) : 주위에 돌기를 가진 색소세포 (티로시나아제 함유) 티로신(tyrosine)을 원료로 하여 멜라닌 색소 과립생성 멜라닌 색소 : 모발이 각화하기 전 피질세포 안에 들어가 성장 및 색 구성 모발을 착색시키고 자외선으로부터 두피를 보호하는 중요한 역할

TIP 멜라닌과 백발 백발은 모모(毛母)에 있는 세포가 멜라닌의 생산을 중단하였거나 결핍 · 소실한 경우 티로시나아제의 활성이 저하되어 멜라닌 형성이 적어진 경우 선천적으로 멜라닌을 만들 능력이 없기 때문에 생기는 경우 노화에 의한 발생연령은 남자 34세, 여자 40세 정도

철, 망간, 구리, 요오드, 아연, 몰리브덴, 불소, 크롬, 비소 등 약 30여종의 무기 성분이 보고됨 (4) 미량원소 철, 망간, 구리, 요오드, 아연, 몰리브덴, 불소, 크롬, 비소 등 약 30여종의 무기 성분이 보고됨 모발의 건강을 유지하는 데 필수적으로 요구 모발의 색에도 영향을 미침 백모 : 니켈 황색모 : 티탄산염 적색모 : 철 · 몰리브덴 흑색모 : 구리 · 코발트 · 철 TIP 모발의 미량원소 모발 화장품이나 수돗물, 땀과 환경에서의 먼지 등에 함유된 금속 이온을 흡수 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨 등에 의해 외부로부터 축적

3. 모발의 결합 모발은 화학적으로 케라틴 단백질로 구성되 고, 각각의 단백질 분자 사이에는 분자 간의 힘 내 지는 결합이 존재한다. 모발은 이들 결합에 의해 성상 형태를 유지하고 있다. 케라틴(keratin) 모낭에서 만들어짐 모세포들이 분열을 일으킬 때 살아남지 못한 세포들로 구성 죽은 조직들로 이루어짐 매우 단단한 구조 물리적인 외부 환경에 매우 강함 알칼리와 열에는 비교적 약한 편

주쇄결합(폴리펩티드; polypeptide) 약 18종류의 아미노산이 펩티드 결합을 순차적으로 반복 긴 쇄상이 된 폴리펩티드에 의해 구성 폴리펩티드 : α-아미노기와 카르복실기 사이에서 탈수·축합 반응 형성된 이 결합이 서서히 반복되어 쇄상으로 길어지는 것 (2) 측쇄결합(chain bond) 인접한 주쇄 간에 가지 사슬인 측쇄결합으로 연결 횡으로 연결된 것이 케라틴 분자를 고정 강도와 탄력 등 여러 가지 모발의 특성 공유결합(황연결체)과 비공유결합(비황연결체)

TIP 공유결합(covalent bond) 아미노산 A의 -COOH와 별도의 아미노산 B의 NH2에서 H2O로 되어 탈수 -CO, -NH로 연결 TIP 아미노산 일반적으로 아미노산이 100개 이하, 분자량 1만 이하의 것 분자량 1만~수백만의 고분자 화합물을 단백질이라고 함 TIP 공유결합(covalent bond) 전자 한 쌍을 두 원자가 서로 공유하여 결합 유지하는 화학적인 결합 상태 배위결합, 펩티드결합, 에스테르결합 등 대표적인 분자는 수소, 산소, 질소 등 같은 원자로 이루어진 것들

① 시스틴 결합(Disulfide Bond) 두 개의 황(S) 원자 사이에서 형성되는 일종의 공유결합 모발의 물리적·화학적 성질에 대한 안정성 단백질 특유의 측쇄결합으로 모발 케라틴을 특징 물리적으로는 견고 화학적으로는 반응  절단  다시 결합 퍼머넌트 웨이브는 바로 이 화학적 성질을 이용한 시술 시스틴 결합을 환원제로 절단  산화제로 본래대로 돌리는 것 TIP 시스틴 결합과 탈색 처리(Bleach Treat) 손상이 극대화된 경우 아미노산 분석 결과 약 50%의 시스틴 결합이 파괴 습윤 상태에서의 인장 특성 감소율은 50∼60% 탈색처리를 한 모발의 인장특성은 최대 25%까지 감소 모발의 강도(强度)는 탈색처리모일 때 크게 감소

두 개의 산성과 염기성 아미노산 측쇄를 가진 폴리펩티드 주쇄가 접근 상호 아미노기의 +와 카르복실기 -가 이온적으로 결합 ② 염 결합(이온결합, Ionic Bond) 두 개의 산성과 염기성 아미노산 측쇄를 가진 폴리펩티드 주쇄가 접근 상호 아미노기의 +와 카르복실기 -가 이온적으로 결합 염결합은 pH 4.5∼5.5의 범위 등전점일 때 결합력이 최대, 케라틴은 가장 안정된 상태 TIP 응력 물체가 외부로부터 힘을 받았을 때 견딜 수 있는 단위면적당 저항력 TIP 시스틴 결합과 퍼머넌트 시술 퍼머넌트 제1액에 적셔진 모발을 당기면 최후의 측쇄인 시스틴 결합이 끊김 모발은 일시적으로 가소성모(可塑性毛)가 됨 이렇게 된 모발도 제2액으로 산화시키면 다시 등전대로 되돌아감 건조시키면 원래의 탄성모로 바뀜

③ 수소결합(Hydrogen bond) 측쇄결합 속의 비공유결합 -OH, -NH2, -COOH 등의 친수성 작용기가 물분자와 흡착 주쇄와 주쇄 사이를 넓혀 느슨한 그물 구조를 형성 양전하(+)와 음전하(-) 사이에 정전기적 인력 크게 작용 분자 간에 수소결합이 형성 수소결합은 화학결합보다는 분자 간의 힘이 훨씬 약함 ④ 그 밖의 결합(Other bond) • 소수성 결합 • 펩티드(peptide) 결합 • 반데르발스 힘(Van der Waals’Force ; 패널·왁스력)

4. 모발의 성질 모발의 인장강도 및 신도 굵기에 비하여 아주 긴 물질, 인장력이 작용 축방향의 힘을 작용시켜 늘릴 때 가해지는 힘(하중)과 모발 변형(신장)과의 관계 신도(%) : 모발의 늘어난 신장율 인장강도(g) : 모발에 가해진 하중 건조한 상태에서도 평균 150g의 강도와 40%의 신도 젖은 상태에서는 평균 90g의 강도와 50%의 신도 폴리펩타이드의 주사슬은 α—헤릭스로 구성 잡아당기면 병풍 구조인 β—케라틴이 됨 잡아당기는 것을 멈추면 다시 원래 길이인 알파형(α)

TIP 시술 중의 모발의 인장강도와 신도의 변화 젖은 모발 인장강도 : 건조 시의 약 60% 저하, 신도는 약 30% 정도 증대 약품 시술 중 모발은 대체로 습윤모  인장강도 저하, 신도는 증대 β-케라틴에서 물을 제거하면 약 16%까지 저하 당기고 있던 힘을 빼면 원래의 α-케라틴 상태의 자연모가 됨 자연모를 강알칼리로 처리하면 자연모의 1/2까지 수축 알칼리로 처리하지 않은 본래의 모발로는 돌아오지 않음 변화된 모발 : 수축모 스티머(steamer) 로 열을 가하면 자연모의 약 1/3 정도는 과수축모  손상 극심

(2) 모발의 흡습성(hygroscopicity) 습한 공기 중에서 수분을 흡수 건조한 공기 중에서는 수분을 발산 모발 섬유 고분자와 물분자 간에 물리적 결합 강도, 신도, 대전성, 보온성, 염색성, 탄성, 가소성 등에 큰 영향 헤어 디자인 결정 형성과정에 있어서도 중요한 요소 본래의 수분 보유량은 10∼15% 내외 세발 직후는 약 30% 정도 드라이로 건조시켜도 약 10%의 수분을 함유 TIP 모발의 높은 흡습성과 모발 내부 표면적 피질세포는 모세관 구조 관은 가늘고 길며 두께가 일정치 않음 관의 방향은 피질 섬유의 방향과 거의 평형으로 어딘가와 연결 흡수성이 높은 것은 모발 내부 표면적이 외부 표면적보다 크기 때문

수분이나 용매를 흡수하여 수착하면 그 부피가 증가 길이 방향 또는 직경 방향으로 크기가 늘어나는 성질이 팽윤 한계 팽윤의 성질 (3) 모발의 팽윤성(swelling) 수분이나 용매를 흡수하여 수착하면 그 부피가 증가 길이 방향 또는 직경 방향으로 크기가 늘어나는 성질이 팽윤 한계 팽윤의 성질 팽윤은 젖은 상태의 시술 과정에 있어서 고려해야 할 중요 요소 TIP 팽윤도와 환원처리 퍼머넌트제 반응의 환원 단계에 있어 S-S 결합 개열이 증가, 팽윤도의 증가 환원 후 물로 헹구면 모발은 더욱 팽윤 피질 섬유 내의 염 농도가 높은 것에 의한 침투 때문 중화(中和) 시키면 S-S 가교의 재구성과 함께 팽윤은 감소 환원제 침투됨에 따라 팽윤한 부분과 팽윤하지 않은 부분의 경계선이 내부에 이동

(4) 모발의 열변성 외관적으로 120℃ 전후 팽화 130∼150℃에서 변색 시작 270∼300℃가 되면 타서 분해 시작 물리적으로는 강도가 80∼100℃에서 약화 시작 화학적으로는 150℃ 전후 시스틴 감소 130℃에서 10분 간 α—케라틴이 β—케라틴으로 변화 70%에서는 70℃부터 변성이 시작 습도 97%에서는 60℃부터 변성되기 시작 열기기의 처리 온도는 60℃ 이하 아이론(iron)의 온도는 200℃ 전후 드라이어의 온도는 90℃ 전후로 주의 필요

적외선은 열을 발생시켜 모발 케라틴의 측쇄결합에 영향  열변성 자외선은 모발의 손상에 더 치명적  시스틴 감소 (5) 모발의 광변성 적외선은 열을 발생시켜 모발 케라틴의 측쇄결합에 영향  열변성 자외선은 모발의 손상에 더 치명적  시스틴 감소 자외선은 모발 케라틴의 변성 약액에 젖은 모발에 가시광선이나 근적외선  약액의 화학반응 촉진 태양광선에 심한 노출  웨이브가 잘 형성되지 않거나 늘어짐 자외선에 의한 모발 케라틴의 변성 TIP 모발과 태양광선에의 노출 자외선 장시간 노출  모발 · 두피 건조, 머리카락 끊어짐, 탈모 증상 유발 모발을 푸석푸석하게 하고, 멜라닌 색소를 파괴시켜 탈색 땀과 피지 분비 증가  오염 물질이 모발과 두피에 쉽게 엉겨붙어 가려움증과 염증

(6) 모발의 대전성(electrification property) 마찰에 의해 모발은 + 로, 빗이나 셀룰로이드판 등은 -로 대전 + 전기를 가진 모발끼리는 반발 마찰에 의한 정전기 현상 양극성을 가진 모발 : 아미노산으로 이루어진 케라틴 마찰 전기를 일으키기 쉽고 일단 생긴 정전기는 머물기 쉬운 성질 모발은 대전열을 가지며 다른 물질과 마찰되면 모발 자체는 양이온 전기 대전성은 미용실 내 시술 시 실내온도와 습도 등에도 영향 모발에 적당한 수분이나 향장품을 사용하여 모발에 대전성을 방지 정전기 방지제 : 카치온 계면활성제를 넣은 린스제, 비이온 계면활성제를 넣은 트리트먼트제, 모발에 보습효과를 주기 위해 폴리에틸렌, 글리콜, 글리세린을 첨가한 정발료 등

(7) 모발의 pH(pH of hair) 모발의 아미노산 : 분자 내 염기성 아미노기 1개 + 산성의 카르복실기 1개 중성 아미노산 : 염기성기와 산성기가 균형을 이룬 것 펩티드의 연속결합이 폴리펩티드 주쇄가 되어 케라틴 단백질을 구성 아미노기 + 기와 카르복실기 -기가 이온적으로 염결합 등전점 : 측쇄의 염결합이 가장 안정되어 있는 수치 pH(potential of Hydrogen) 4.5∼5.5 아미노기가 많아지면 알칼리성 카르복실기가 많아지면 산성

TIP pH TIP 폴리머 TIP 모발과 알칼리 용액의 수소이온지수, 수소이온농도를 지수 1기압, 25℃에서 물 1L는 10-7mole인 수소이온을 가지므로 pH는 7 pH가 7보다 작은 수용액은 산성, pH가 7보다 큰 수용액은 알칼리성 TIP 폴리머 분자가 중합하여 생기는 화합물 TIP 모발과 알칼리 모발은 알칼리의 영향  구조가 느슨해져 팽윤 · 연화 이 성질로 인해 퍼머넌트제나 염색제가 작용할 수 있는 것 알칼리성 약제를 사용 후, 모발은 알칼리성  산성 린스 등으로 처리

TIP 샴푸의 pH TIP 모발의 pH와 팽윤 pH 4∼7의 범위에서 모발의 인장강도는 거의 일정한 높은 값 펩티드 결합이 가수분해함으로써 팽윤에 영향을 미치는 것

5. 모발의 구조 모간부(hair shaft)와 모근부(hair root) 모낭, 모구, 모모 수질 · 모피질 · 모소피 내모근초, 외모근초 모발의 성장과정

모근부 생후 3개월, 작은 돌기가 피부에 나타나 모낭, 피지선, 아포크린선으로 발달 부착 융기  입모근 생후 2개월 ~ 생후 5개월 : 분리된 표피의 아래 방향으로 에크린 한선이 자람 손발톱의 형성은 생후 3개월에 시작 모낭의 기저에 있는 구근적인 모구는 세포분열이 일어나는 모모세포 포함 모근 : 피부가 함몰된 피부주머니인 모낭에 박혀 있는 부분 모근의 끝은 다소 팽대되어 모구부를 이룸 모구부 : 컵 모양으로 모유두를 수용하여 털·모발의 성장 발육을 관장 혈관이 풍부하며 모발에 영양을 공급 모낭 주위에는 기름을 분비하는 기름샘과 입모근 입모근이 수축하면 모발이 바로 서고 또 피지샘을 압박하여 피지 방출

TIP 에크리 한선 입술 주위, 손·발톱, 음부를 제외한 몸 전체 피부에 분포 손바닥 · 발바닥 · 겨드랑이 · 이마에 집중 분포 땀 생산 후 몸의 표면에서 증발, 체온 조절 기능

TIP 모구의 형태 ① 모구(hair bulb) 모구부의 구근 모양으로 되어 있는 아랫부분을 지칭 모발을 생장시키는 부분 모유두 : 모구부 바로 위 1mm 지점에 위치 세포분열이 시작되는 표피 기저층에 해당 TIP 모구의 형태 정상 탈모는 곤봉 형태의 모구를 가짐 남성형 탈모는 모구의 끝부분이 찌그러짐 비듬 동반한 비강성 탈모의 모구는 뾰족한 형태

② 모유두(hair papilla) 간엽세포로부터 유래 신경과 모세혈관이 풍부 모발을 성장시키는 영양분, 산소 운반 ③ 모모세포(毛母細胞, keratinocyte) 내모근초와 모간을 형성 형체를 만들고 있는 세포 중 세포분열 왕성  분열 · 증식 반복 모발의 형상을 갖추어 성장 분열된 세포가 각화하면서 위로 모발을 만들어 두피 밖으로 밀려나옴 모유두에 접하고 있는 부분, 이미 모발을 구성하는 역할 결정 멜라닌 색소는 모모세포로부터 멜라노사이트에 의해 생성

④ 모기질(hair matrix) 모기질 세포와 멜라닌 세포로 구성 가장 활발한 세포분열 모유두와 접해있어 성장조절물질의 영향

⑤ 모낭(毛囊; hair follicles) 모발을 둘러싸고 있는 주머니 모양의 기관, 모포(毛包) 모발 생성을 위한 기본 단위, 피부의 함몰로 생긴 것 전신의 모든 피부에 분포(손과 발바닥, 입술과 귀두를 제외) 파괴되면 재생 불가 표피의 표면에서 진피의 깊은 곳에 걸쳐 분포 몸 전체 약 200만 개, 두발에는 약 10∼20만 개를 유지 약 25세 이후가 되면 점차 감소하기 시작 모낭에 이상이 생기면 모발 생성불가 속층은 표피, 바깥층은 진피의 연속 모발 직접 감싸는 부분 : 상피근초, 바깥층 : 진피근층 모낭은 털에 접해 있는 내모근초, 바깥쪽의 외모근초로 구성

TIP 모낭의 형성 모낭(毛囊, follicle)은 모발 생성을 위한 기본 단위 피부의 함몰로 생긴 것 모낭은 피부층을 뚫고 들어가 단단한 세포기둥을 형성 전배세포기 · 배세포기 · 기둥형성기 · 구상기 · 모낭성숙기 단계 성장

TIP 세포분열(cell divison) • 내측모근초(inner root sheath) : 모간의 모양을 유지 소피 · 헥슬리층 · 헨레층 • 외측모근초(outer root sheath) : 표피의 하향증식의 결과로 발생 초표피, 헉슬리층, 헨레층 표피층의 기저층에 접하고 있음 TIP 세포분열(cell divison) 증식된 세포는 서서히 각화하면서 위로 올라감 모피질로 된 세포는 세포 내 리보솜의 단백질 합성 케라틴 섬유를 합성하여 점점 세로 길이의 세포가 됨 세로 길이로 된 세포들은 상호접착제가 되어 단백질을 합성하여 강하게 결합 모표피로 된 세포는 세로로 나란히 죽순의 성장과 같이 점점 각화 각화대(角化帶)

⑥ 피지선 모유두 위 옆으로 모낭의 1/3 부위에 위치 모낭벽에 포도송이처럼 달려 있는 것으로 피지(sebum) 분비 피지가 밖으로 나오는 배출관은 모공과 연결 신생아기에 발달, 태지(胎脂) 형성 진피층 위치, 털구멍을 통해 피부 표면으로 지질 배출 머리, 얼굴, 가슴, 어깨 등에 발달 지루부위(脂漏部位), 두부(頭部)에 가장 많이 분포 모발의 1∼8%, 하루 평균 1∼2g 정도 분비 수분의 증발을 막고, 살균, 유화 작용, 흡수조절 작용, 비타민 D 생성 작용 피지막 형성에 필요한 수분은 한선에서 분비 과잉분비되면 탈모 유발 남성호르몬에 의한 탈모일 경우 대개 피지선이 비대해짐  지성, 지루성 두피

피지선의 아래쪽에 붙어 있는 불수의근(不隨意筋) 모공을 닫고 체온손실을 막아주는 역할 수축하여 모발이 기립 ⑦ 입모근 피지선의 아래쪽에 붙어 있는 불수의근(不隨意筋) 모공을 닫고 체온손실을 막아주는 역할 수축하여 모발이 기립 TIP 불수의근 (Involuntary Muscle) 의지와는 관계없이 움직이는 근육, 수의근 대개 민무늬근이지만 심근은 가로무늬근 자율신경의 지배 수의근에 비해 운동 속도가 늦음 호르몬이나 신경의 조절 또는 긴장 상태의 변화에 따라 움직임

(2) 모간부

6. 모발의 성장 주기

모유두의 모세혈관으로부터 보내진 영양분으로 성장 1단계에서 모발이 모구로부터 모낭으로 나가려고 하는 모발 생성 (1) 성장기(생장기; anagen) 모유두의 모세혈관으로부터 보내진 영양분으로 성장 1단계에서 모발이 모구로부터 모낭으로 나가려고 하는 모발 생성 2단계로 딱딱한 케라틴이 모낭 안에서 만들어짐 3단계인 퇴화기까지 자가 성장을 계속 TIP 모발의 성장 속도 머리카락의 하루 성장 길이는 약 0.3∼5mm 눈썹은 0.18mm, 턱수염은 0.38mm 정도 겨드랑이 모발은 0.30mm 정도 부위에 따라 성장 속도에 차이

(2) 퇴행기(퇴화기; catagen) 성장기가 끝난 후 모발의 형태를 유지, 대사 과정이 느려지는 시기 모구부의 수축 현상  세포분열이 점차적으로 둔화되다가 정지 기간은 3∼4주 정도이고 전체 모발의 1%를 차지 모구부가 수축하여 모유두와 분리, 모낭에 둘러싸여 위쪽으로 올라감 세포분열은 정지 상태로 더 이상 케라틴을 만들어 내지 않음 (3) 휴지기(talogen) 퇴행기 후 모낭의 깊이도 1/3로 줄어드는 단계 다음 성장기가 시작될 때까지의 수명은 3∼4개월 전체 모발의 약 15%가 휴지기 상태 빗질에 의해서도 쉽게 탈락 성인 남성 : 하루에 빠지는 머리카락의 수 약 60개 정도 성인 여성 : 출산 후에는 일시적으로 휴지기가 30∼40%로 늘어남

7. 모발의 분류 모발의 굵기에 따른 분류 ① 취모(배냇머리, lanugo hair) ② 연모(솜털, vellus hair) ③ 중간모(intermediate hair) ④ 성모(종모, 경모, terminal hair) 성모 연모

(2) 모발의 형상(shape of hair)에 따른 분류 직모(straight hair), 파상모(curly hair), 축모(kinky hair)