Grundlagen der Haarbiologie: Wie Haare wachsen und warum Haarausfall auftritt

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung: Warum Haare wichtig sind
• Glossar der Haarbegriffe
• Struktur und Funktion der Haarfollikel
• Wie sich Haarfollikel entwickeln
• Der Haarwachstumszyklus: Anagen, Katagen und Telogen
• Hormonelle und neuronale Steuerung des Haarwachstums
• Verständnis von Haarwachstumsstörungen
• Aktuelle Behandlungen und zukünftige Möglichkeiten
• Quelleninformation

Einleitung: Warum Haare wichtig sind

Haare erfüllen vielfältige biologische Funktionen, darunter Schutz vor Umwelteinflüssen und die Verteilung von Schweißdrüsensekreten. Über ihre physischen Aufgaben hinaus haben Haare eine erhebliche psychosoziale Bedeutung in unserer Gesellschaft. Patienten mit Haarausfall (Alopezie) oder übermäßigem Haarwuchs leiden oft stark unter den emotionalen Folgen.

Die Nachfrage nach wirksamen Haarwuchsmitteln hat eine milliardenschwere Industrie entstehen lassen, doch sind nur wenige wirklich effektive Medikamente verfügbar. Jüngste Fortschritte im Verständnis der Haarfollikelbiologie und -pathologie ebnen den Weg für wirksamere Behandlungen von Haarwachstumsstörungen in der Zukunft.

Glossar der Haarbegriffe

Das Verständnis dieser medizinischen Begriffe ist grundlegend für die Diskussion von Haarkrankheiten:

• Alopezie: Abnormaler Haarausfall
• Androgenetische Alopezie: Erblich bedingter Haarausfall durch Miniaturisierung genetisch prädisponierter Follikel
• Alopecia areata: Kreisrunder Haarausfall, vermutlich durch Autoimmunreaktion verursacht
• Permanente Alopezie: Haarausfall durch Zerstörung von Haarfollikeln
• Anagen: Aktive Wachstumsphase des Haarzyklus
• Anagen-Effluvium: Plötzlicher Haarausfall durch Unterbrechung des aktiven Wachstums (z.B. Chemotherapie)
• Bulbus: Unterster Abschnitt mit rasch proliferierenden Matrixzellen
• Bulge-Region: Bereich mit epithelialen Stammzellen zur Regeneration von Follikeln
• Katagen: Rückbildungs- und Involutionsphase
• Kolbenhaar: Vollständig verhorntes, abgestorbenes Haarprodukt der Telogenphase
• Hirsutismus: Übermäßiger Haarwuchs in androgenabhängigen Arealen bei Frauen
• Hypertrichose: Übermäßiger diffuser Haarwuchs außerhalb normaler Muster
• Miniaturisierung: Primärprozess bei androgenetischer Alopezie, der große Terminalhaare in kleine Vellushaare umwandelt
• Telogen: Ruhephase des Haarzyklus
• Telogen-Effluvium: Übermäßiger Haarausfall durch vermehrtes Eintreten von Follikeln in die Telogenphase
• Terminalhaar: Große, pigmentierte Haare auf Kopfhaut und Körper
• Vellushaar: Kurze, unpigmentierte Haare im Gesicht und auf glatter Kopfhaut

Struktur und Funktion der Haarfollikel

Haarfollikel variieren in Größe und Form je nach Lokalisation, besitzen aber dieselbe Grundstruktur. Rasch proliferierende Matrixzellen in der Haarwurzel produzieren den Haarschaft, dessen Hauptmasse – der Kortex – aus haarspezifischen Intermediärfilamenten und assoziierten Proteinen besteht.

Melanozyten zwischen den Matrixzellen produzieren Pigmente im Haarschaft. Während sich Matrixzellen differenzieren und nach oben bewegen, werden sie durch die starre innere Wurzelscheide in ihre endgültige Form gepresst, deren Abmessungen weitgehend die Haarform bestimmen.

Die dermale Papille, bestehend aus spezialisierten Fibroblasten an der Follikelbasis, kontrolliert die Anzahl der Matrixzellen und damit die Haargröße. Normale Entwicklung und Zyklusabhängigkeit beruhen auf Wechselwirkungen zwischen follikulärem Epithel und der mesenchymalen dermalen Papille.

Die Bulge-Region enthält epitheliale Stammzellen – die am langsamsten zyklisierenden und langlebigsten epithelialen Zellen innerhalb der Haarfollikel. Diese Zellen dienen möglicherweise auch als Reservoir für epidermale und Talgdrüsenzellen, die zur Regeneration der Epidermis nach Verletzungen auswandern.

Haarfollikel enthalten multiple Zelltypen einschließlich Melanozyten, Langerhans-Zellen (dendritische antigenpräsentierende Zellen) und Merkel-Zellen (spezialisierte neurosekretorische Zellen). Der Follikel fungiert als Sinnesorgan und immunologischer Wächter, der mechanische Reize und Oberflächenpathogene detektiert.

Wie sich Haarfollikel entwickeln

Während der fetalen Entwicklung interagieren Epithel und darunterliegendes Mesenchym zur Bildung von Haarfollikeln. Die präzise Verteilung von etwa 5 Millionen Haarfollikeln über den menschlichen Körper wird in utero etabliert und bestimmt zukünftige Haarphenotypen.

Nach der Geburt bilden sich keine zusätzlichen Follikel, obwohl die Follikelgröße unter hormonellen Einflüssen variieren kann. Die Anordnung und Verteilung werden durch Gene festgelegt, die früh in der Morphogenese exprimiert werden, einschließlich Lymphoid-Enhancer-Faktor 1, Bone Morphogenetic Protein 4 und Transforming Growth Factor β Typ II Rezeptor.

Später in der Entwicklung erscheinen Zellen, die Homeobox-Genprodukte enthalten, genau dort, wo Follikel entstehen werden. Morphogene wie Sonic Hedgehog und Wnt mit intrazellulären Signalmolekülen wie β-Catenin und Lymphoid-Enhancer-Faktor 1 beeinflussen die Reifung neuer Haarfollikel.

Der Haarwachstumszyklus: Anagen, Katagen und Telogen

Jeder Haarfollikel durchläuft kontinuierlich drei Phasen: Wachstum (Anagen), Involution (Katagen) und Ruhe (Telogen). Das Verständnis der Signale, die diese Übergänge steuern, ist entscheidend für die Entwicklung von Haarbehandlungen.

Anagen-Phase (Wachstum)

Der Beginn der Anagenphase rekapituliert die Haarfollikelentwicklung, beginnend mit der Proliferation von Sekundärkeimzellen in der Bulge-Region. Wechselwirkungen zwischen dermaler Papille und darüberliegendem Epithel sind kritisch. Insulin-like Growth Factor 1 und Fibroblast Growth Factor 7, produziert von der dermalen Papille, spielen wichtige Rollen bei der Aufrechterhaltung des Follikelwachstums.

Die Haarlänge ist proportional zur Anagendauer. Kopfhautfollikel verbleiben 2-8 Jahre in Anagen und produzieren lange Haare, während Augenbrauenfollikel nur 2-3 Monate bestehen und kurze Haare produzieren. Die Beendigung der Anagenphase wird durch Fibroblast Growth Factor 5 kontrolliert, wobei epidermale Wachstumsfaktorrezeptoren diesen Übergang ebenfalls beeinflussen.

Katagen-Phase (Involution)

Während der Katagenphase durchlaufen Follikel eine kontrollierte Involution, die programmierten Zelltod (Apoptose) in follikulären Keratinozyten reflektiert. Follikuläre Melanogenese endet und einige Melanozyten unterliegen der Apoptose. Die dermale Papille kondensiert und bewegt sich nach oben, um unterhalb der Bulge-Region zu ruhen.

Wenn die dermale Papille die Bulge-Region nicht erreicht, hört der Follikel permanent auf zu zyklisieren, wie bei Mutationen des Hairless-Gens beobachtet. Einige Follikel werden durch entzündliche Zellinfiltrate bei "programmierter Organ deletion" zerstört, was für bestimmte permanente Alopezien verantwortlich sein könnte.

Telogen-Phase (Ruhe)

Während der Telogenphase reift der Haarschaft zum Kolbenhaar, das schließlich beim Kämmen oder Waschen ausfällt. Die meisten Menschen verlieren täglich 50-150 Kopfhaare. Die Telogenphase dauert typischerweise 2-3 Monate, bevor Follikel erneut in die Anagenphase eintreten.

Der Prozentsatz der Follikel in Telogen variiert je nach Körperregion: 5-15% der Kopfhautfollikel gegenüber 40-50% der Rumpffollikel. Erhöhte Telogenprozentsätze führen zu übermäßigem Haarausfall, was Medikamente, die diesen Prozentsatz erhalten oder reduzieren, wertvoll für die Behandlung von Haarausfall macht.

Hormonelle und neuronale Steuerung des Haarwachstums

Multiple Hormone modulieren das Haarwachstum, einschließlich Östrogene, Schilddrüsenhormone, Glukokortikoide, Retinoide, Prolaktin und Wachstumshormon. Androgene haben die dramatischsten Effekte durch Androgenrezeptoren in der dermalen Papille.

Testosteron und Dihydrotestosteron erhöhen die Follikelgröße in androgenabhängigen Arealen wie dem Bart während der Adoleszenz, verursachen aber später Miniaturisierung in Kopfhautfollikeln (androgenetische Alopezie). Follikel in haarloser Haut unterscheiden sich im Androgenmetabolismus, der Anzahl der Androgenrezeptoren und sekretorischen Antworten.

Hautzellen enthalten beide Isoenzyme der 5α-Reduktase (Typ I und II), die Testosteron in das potentere Dihydrotestosteron umwandeln. Typ II findet sich in Haarfollikeln, und seine Hemmung durch Finasterid verlangsamt das Fortschreiten der androgenetischen Alopezie.

Haarfollikel sind reich innerviert, mit konstanter Nervenumbildung während des Haarzyklus. Die Bulge-Region ist besonders reich an Nervenendigungen und Merkel-Zellen, die möglicherweise die Follikelproliferation durch Neurotrophine und Neuropeptide kontrollieren.

Verständnis von Haarwachstumsstörungen

Abgesehen von seltenen kongenitalen Defekten und narbigen Alopezien spiegeln die meisten Haarausfälle und unerwünschten Haarwüchse Abweichungen des Haarfollikelzyklus wider und sind theoretisch reversibel.

Telogen-Effluvium – vorübergehender Haarausfall assoziiert mit Medikamenten, Fieber, endokrinen Abnormalitäten, Geburt, Anämie und Mangelernährung – tritt auf, wenn vermehrt Follikel vorzeitig in die Telogenphase eintreten. Dies beginnt typischerweise 2-4 Monate nach dem auslösenden Ereignis und dauert mehrere Monate, wobei das Nachwachsen gewöhnlich folgt.

Androgenetische Alopezie beinhaltet progressive Verkürzung aufeinanderfolgender Anagenzyklen neben gradueller Miniaturisierung genetisch prädisponierter Follikel in Anwesenheit von Androgenen. Große Terminalhaare werden durch kaum sichtbare Vellushaare ersetzt, obwohl Follikel weiter zyklisieren, was diese Erkrankung potenziell reversibel macht.

Hirsutismus und Hypertrichosis resultieren aus verlängerter Anagenphase mit abnormaler Follikelvergrößerung, die Vellushaare in Terminalhaare transformiert. Entzündungen um die Bulge-Region bei Erkrankungen wie Graft-versus-Host-Erkrankung und androgenetischer Alopezie können Follikelstammzellen schädigen und die Haardichte verringern.

Aktuelle Behandlungen und zukünftige Möglichkeiten

Zwei FDA-genehmigte Medikamente behandeln androgenetische Alopezie: topische Minoxidil-Lösung und orales Finasterid. Minoxidil verlängert die Anagenphase, bewirkt das Wachstum ruhender Follikel und vergrößert Follikel, obwohl sein genauer Mechanismus unbekannt bleibt und die Effekte zwischen Patienten erheblich variieren.

Finasterid blockiert 5α-Reduktase Typ II, verringert sowohl serum- als auch kutane Dihydrotestosteron-Konzentrationen und hemmt damit androgenabhängige Miniaturisierung. Allerdings führt alleinige Entfernung von Androgenen typischerweise nicht zur Umkehrung der Miniaturisierung, was aktuelle Behandlungen oft bei fortgeschrittenen Fällen unwirksam macht.

Da das Volumen der dermalen Papille den Haarschaftdurchmesser und möglicherweise die Anagendauer bestimmt, könnten Abnormalitäten hier der androgenetischen Alopezie zugrunde liegen. Zukünftige Behandlungen, die diese fundamentalen Mechanismen anzielen, versprechen wirksamere Haarrestitution.

Quelleninformation

Originalartikeltitel: The Biology of Hair Follicles.
Autoren: Ralf Paus, M.D., und George Cotsarelis, M.D.
Publikation: The New England Journal of Medicine, Volume 341 Number 7, August 12, 2004
Hinweis: Dieser patientenfreundliche Artikel basiert auf peer-reviewter Forschung der Abteilung für Dermatologie, Universitätsklinikum Eppendorf, Universität Hamburg, Deutschland und der Abteilung für Dermatologie, University of Pennsylvania Medical Center, Philadelphia.