Tóc cùng với móng là các cấu trúc biểu mô cứng nhất có nguồn gốc từ thượng bì của da. Tóc có đặc tính đổi mới thường xuyên. Tóc đảm nhận nhiều chức năng của cơ thể như: Ngụy trang và bảo vệ, bài tiết và thải độc, vị trí đổ ra của tuyến bã và tuyến mồ hôi, điều tiết nhiệt độ, cảm giác… Ở người, tóc còn có chức năng thẩm mỹ, giao tiếp và hấp dẫn giới tính. Nang tóc bao gồm các tế bào sừng đã được biệt hóa hoàn toàn ở giai đoạn cuối, bền vững nhờ các sợi trung gian (Keratin).

Tốc độ phát triển của tóc: 0,35 mm/ngày, tốc độ rụng của tóc: 100 – 200 sợi/ngày, đường kính trung bình: Tóc tơ là < 0,03 mm, tóc vĩnh viễn > 0,06 mm, sắc tố: Tóc đen là Eumelanin, tóc vàng là Pheomelanin, người ta thấy tóc bạc thường xuất hiện ở tuổi 30 tuổi đến 50 tuổi, mật độ trung bình: sơ sinh: 1.135/cm², 20-30 tuổi: 615/cm², 30-60 tuổi: 485/cm², 70-80 tuổi: 436/cm².

Sự hình thành phần phụ của da dựa trên cơ chế biến đổi có tiến hóa. Ở các loài, phần phụ (lông,tóc, móng, lông vũ, tuyến vú và răng) được hình thành nhờ sự tương tác giữa thượng bì và trung bì. Tín hiệu cho sự khởi đầu phần phụ là từ trung mô, tín hiệu xuất phát từ thượng bì để hình thành nên tấm phôi (placode).

Tất cả phần phụ của da đều hình thành và phát triển ngay trong thượng bì. Beta-Catenin và WNT là hai tín hiệu khởi đầu của quá trình hình thành và phát triển của phần phụ da.

1. Sự hình thành tóc/lông

• Bản phôi: WNT đóng vai trò chính trong sự phát triển của nang lông. Ngược lại khi xuất hiện Beta-Catenin sẽ hình thành bản phôi. Gen APCD D1 mã hóa cho một protein gắn vào receptor của WNT và Lipoprotein tỷ trọng thấp dẫn đến ức chế ngược Beta-Catetin gây ra hiện tượng rụng lông và tóc di truyền.
• Mầm lông: tín hiệu biểu mô tập trung các trung mô tiềm ẩn thành một đám tạo thành mầm lông.
• Trụ lông: tín hiệu thứ 2 gây ra sự tăng sinh của biểu bì và xâm lấn của biểu bì xuống trung bì tạo thành một cột hình thành nên trụ lông.
• Nang lông: quá trình phát triển trụ lông cuối cùng hình thành nên nang lông với đầy đủ thành phần nang lông.

Mạng lưới thần kinh và mạch máu phức tạp phát triển cùng với sự hình thành và phát triển của nang lông. Các sợi thần kinh đến da và được định vị ở vị trí của nang lông, chạy song song với hệ thống mạch máu. Các nang lông được bao quanh bởi các sợi thần kinh.

Các chất kích thích thần kinh giải phóng từ biểu mô nang lông sẽ kích thích và xác định mật độ của mạng lưới thần kinh. Protein truyền tín hiệu thúc đẩy sự hình thành mạch máu, chẳng hạn như yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF) được sản xuất từ các tế bào biểu mô, kích thích sự tăng sinh mạch máu quanh nang lông.

2. Các kiểu tóc

Mặc dù cấu trúc cơ bản đều giống nhau ở tất cả các nang lông và thân lông, các loại lông khác nhau có thể cùng tồn tại trên một cơ thể sinh vật. Trong điều kiện sinh lý, sự hình thành nang lông chỉ xảy ra một lần. Lông ở bào thai, lông tơ và lông dài đều có cấu trúc tương tự nhau.

• Lớp lông bào thai thứ 1: mỏng manh, dài và nhiễm sắc ở các mức độ khác nhau, rụng dao động ở tháng thứ 7 và thứ 8 của thai kỳ.
• Lớp lông bào thai thứ 2: các sợi lông mỏng manh, ngắn hơn, không có sắc tố, tập trung toàn bộ thân mình rụng vào khoảng 3-4 tuần sau khi sinh và các lông dài màu đen ở đầu cũng rụng sau khi sinh. Rậm lông bẩm sinh gặp ở những người gián đoạn sự hình thành kiểu lông trong đó lông dài phát triển ở những vùng mà bình thường là lông tơ.
• Sau hai chu kỳ trên, lông mọc theo kiểu khảm:

1. Ở trẻ trước tuổi dậy thì: tóc thường dài và đen ở da đầu, lông mi và lông mày; trong khi đó tóc tơ ở mặt, thân mình và tứ chi.
2. Ở giai đoạn dậy thì: dưới tác dụng của hormon Androgen, một số tóc tơ biến đổi thành tóc dài và đen, trong khi đó một số tóc ở đầu lại thu nhỏ lại thành tóc tơ, và một số người sau giai đoạn này có thể xuất hiện rụng tóc kiểu hói. Ở người, các nang lông ở các vị trí khác nhau có mức độ nhạy cảm với Androgen khác nhau. Các nang tóc ở phía trước của đầu nhạy cảm với Androgen, trong khi các nang tóc ở vùng chẩm lại không nhạy cảm với Androgen, do đó ít khi bị rụng tóc ở vùng chẩm. Khi tóc ở vùng chẩm được cấy ghép vào vùng trán nó vẫn giữ nguyên đặc tính này. Tuy nhiên, một số trường hợp thì ngược lại, chẳng hạn tóc ở vùng đầu khi cấy ghép vào vùng lông mày nó lại mang các đặc tính của tóc vùng lông lông mày nhiều hơn so với vùng đầu.

3. Chu kỳ phát triển nang tóc/lông trưởng thành

3.1 Giai đoạn phát triển (Anagen)

Đây là giai đoạn hình thành sợi tóc. Giai đoạn này được chia làm 6 tiểu giai đoạn và có thể kéo dài vài năm. Khởi đầu ở giai đoạn này là sự gia tăng các tế bào nhú bì được tạo ra từ một dòng tế bào của lớp vỏ trung bì bao quanh. Các tế bào vỏ trung bì này cũng được tái sinh sau khi phần thấp của nang lông bị loại bỏ. Chất nền ngoại bào cũng được tăng sinh trong giai đoạn này. Điều này làm tăng gấp đôi kích thước của nhú trung bì và độ dày của sợi lông tỷ lệ thuận với kích thước của nó.

Mức độ đối xứng trục trong chân lông xác định độ cong của sợi lông. Nhú bì gửi các tín hiệu đến các tế bào mầm xung quanh, những tế bào mà gần với nhú trung bì thì đặc trưng cho số phận của nó. Khi các tế bào mầm bắt đầu biệt hóa, chúng tạo thành tiền thân của các thành phần khác nhau của nang lông. Khi di chuyển lên phía trên các tế bào này sẽ trải qua quá trình biệt hóa, biểu hiện các tập hợp Keratin xác định để hình thành nên 7 lớp khác nhau của nang lông. Lớp vỏ ngoài là lớp ngoài cùng của phần biểu mô của nang lông và lớp này không có nguồn gốc từ các tế bào mầm như các lớp khác và là phần cố định của các nang lông.

3.2 Giai đoạn thoái hóa (Catagen)

Sau khi phát triển hoàn chỉnh, nang lông sẽ bước sang giai đoạn thoái hóa. Giai đoạn này được chia làm 8 giai đoạn nhỏ và kéo dài khoảng 2 tuần ở người và không phụ thuộc vào vị trí cũng như loại lông. Khởi đầu của giai đoạn này đặc trưng bởi sự giảm khoảng 50% kích thước của nhú bì do teo của chất nền và sự di chuyển của các tế bào ra xung quanh. Đồng thời các tế bào sắc tố cũng giảm sinh sắc tố. Cuối cùng các tế bào mầm dừng hoạt động phân bào và các tế bào tiền thân của sợi tóc ngừng biệt hóa.

Lúc này nang lông di chuyển lên trên và xuất hiện một bao biểu mô bao lấy đáy của nang lông. Các sợi Cotagen không có sắc tố. Ở đầu gần của nang lông lúc này xuất hiện một cấu trúc riềm bàn chải do tập trung dày đặc các tế bào sừng không nhân hướng ra xung quanh bao lông. Các cấu trúc Desmosome giữa các tế bào này và mô xung quanh giữ cho sợi lông ở trong bao lông cho đến khi nó nhận được các tín hiệu để di chuyển lên trên.

Khi các nang lông di chuyển lên trên, phần nhú bì vẫn nằm ở lớp mô mỡ dưới da sẽ tách ra khỏi hành lông và ngăn cách với nang lông bởi một màng biểu mô trong suốt. Hiện tượng chết theo chương trình của các tế bào màng biểu mô tạo nên một lực kéo nhú bì lên phía trung bì để lại đằng sau một dải mỏng.

3.3 Giai đoạn nghỉ (Telogen)

Khi quá trình chết theo chương trình của màng biểu mô kết thúc, nhú bì được kéo lên sát với nang lông và mầm lông thứ phát thì nang lông cũng bước sang giai đoạn telogen. Giai đoạn này ở người có thể kéo dài 3 tháng. Trong giai đoạn này, phần hành lông không có hoạt động gì diễn ra, tuy nhiên ở cuối giai đoạn, các tế bào mầm lông nhận được các tín hiệu từ các nhú bì và bắt đầu các hoạt động phiên mã để khởi động cho giai đoạn Anagen.

Môi trường xung quanh nang lông cũng đóng góp vai trò nhất định trong chu kỳ lông. Sau khi hoạt hóa các tế bào mầm, các tế bào mầm sẽ tạo ra mầm tóc và các lớp đồng tâm và các lớp của nang lông theo hướng đi lên, trong khi đó hành lông sẽ tạo ra lớp vỏ ngoài theo hướng đi xuống. Trong suốt giai đoạn Anagen, sự tăng sinh của các tế bào mầm không đáp ứng đủ cho sự tăng trưởng mà có sự hỗ trợ của các tế bào tiền thân từ hành lông di chuyển vào.

3.4 Giai đoạn rụng lông (Exogen)

Giai đoạn exogen diễn ra vài tháng trước khi lông rụng. Ở giai đoạn này các sợi lông lỏng dần ra và rụng. Ở người, giai đoạn rụng tóc diễn ra trước khi bước vào giai đoạn Anagen.

4. Cấu trúc của nang lông

Cấu trúc nang lông

Nang lông gồm có 3 phần: sợi lông, lớp áo trong và lớp áo ngoài. Sợi lông gồm 3 thành phần: phần tủy, phần vỏ và lớp Cutin bao bọc bên ngoài. Xung quanh sợi tóc được bao bọc bởi 3 lớp đồng tâm tạo thành lớp áo trong. Lớp áo trong gồm có 3 thành phần tính từ trong ra ngoài là: Lớp Cutin, lớp Huxley và lớp Henie.

Lớp vỏ trong này được phân hủy bởi các Protein tiêu enzym ở phần cổ nang lông do đó đến vị trí này sợi lông không còn được lớp vỏ trong bao bọc nữa.

Lớp vỏ ngoài có nguồn gốc biểu bì, nó gồm có 2 thành phần là màng đáy và lớp dưới màng đáy.

Ở nang lông trưởng thành, mầm lông nằm dưới cùng bao bọc lấy nhú trung bì.

5. Tế bào gốc nang lông

Ở giai đoạn Telogen, một mầm tóc thứ cấp được hình thành ngay trên nhú da nhưng dưới hành lông. Các tế bào này có khả năng di chuyển trở lại hành lông và duy trì các đặc tính của tế bào gốc. Phần nhú bì và phần vỏ trung bì có chứa một nhóm tế bào gốc trung mô. Trong điều kiện bình thường, các tế bào này rất ít phân chia nhưng biểu hiện gen của nó rất thay đổi trong suốt chu kỳ lông. Nếu đặt ở môi trường thích hợp các tế bào nhú bì có khả năng biệt hóa thành tế bào tạo xương, tế bào tạo máu… Ngoài khả năng biệt hóa, tế bào nhú bì còn có khả năng cảm ứng. Phân lập và nuôi cấy tế bào nhú bì có thể tạo ra một nang lông có chứa các tế bào mầm.

6. Vai trò Hormon trong phát triển nang lông

Ngoài tác động của các yếu tố tại chỗ, chu kỳ nang lông còn phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố khác như: Hormon, dinh dưỡng, môi trường... Nang lông có chứa các yếu tố tác động lên quá trình tổng hợp và chuyển hóa của một số hormon và peptid não. Androgen được cho là tác nhân chính điều hòa chu kỳ của nang lông. Nồng độ Androgen tăng cao ở tuổi dậy thì có tác dụng biến đổi lông tơ thành lông dài ở những vùng phụ thuộc Androgen gồm: Lông mép, lông nách và lông mu.

Vai trò của Androgen trong chứng rậm lông và rụng tóc kiểu hói đã được chú ý. Tuy nhiên, Androgen không phải là yếu tố điều hòa quan trọng duy nhất của trong chu kỳ nang lông. Bởi vì ở những cá thể mà thiếu receptor của Androgen, thì tóc và lông tơ vẫn phát triển bình thường. Hơn nữa, nang lông ở các vùng khác nhau có mức độ nhạy cảm với Androgen cũng khác nhau.

Androgen tác động lên chu kỳ nang lông thông qua việc tác động lên các yếu tố điều hòa trong mỗi nang lông.

Trên đây là quá trình hình thành và phát triển của tóc/lông của động vật và của người, cho đến nay hiện tượng gây rụng tóc ở người đã có nhiều công trình nghiên cứu nhưng vẫn chưa giải thích được thỏa đáng hiện tượng này, chẳng hạn như vai trò của Androgen trong rụng tóc gây hói đầu chẳng hạn. Chúng ta hy vọng rằng với sự phát triển của khoa học sẽ dần làm sáng tỏ những vấn đề còn chưa rõ này.

Tài liệu tham khảo

1. Bolonia JL Jorizzo JL(2008). Dermatology, Second edn. Mosby Elsevier, American.
2. Burns T, Breathnach S, Cor N, Griffiths C (2010), Rook,s Texbook of  Dermatology, Eighth edn. Wiley – Blackwell, Oxford, UK.
3. Pisal Rishikaysh, el al ( 2014), Siglaling involet in hair folicle morphogenesis and development. International Journal of Molecular Sciences, 15,1647 – 1670.
4. Franklin H. Epstein (1999), The biology of hair follicles. The New Englan of Medicine, 341(7), 491 – 497.
5. Bệnh học Da liễu, trường đại học y Hà Nội, NXB y học, 2017).

Doctor SAMAN
TS.BS Cao cấp Ngô Quang Trúc