Irradiado por 600 h
4.3. Efeito da fotodegradação e de lavagens nas camadas cuticulares
4.3.2. Imagens de TEM das células cuticulares
As imagens de FESEM apontam para importantes resultados da fotodegradação na região superficial do cabelo, por esse motivo, decidiu-se utilizar a técnica de TEM para visualizar as seções transversais dos fios, com enfoque na região das cutículas. Para isolar o efeito dos tratamentos aplicados e excluir a variabilidade intrínseca das amostras, regiões tratadas e não tratadas foram comparadas em duas metades de um mesmo fio de cabelo. Resultados representativos de 150 imagens/amostra de três fios serão apresentados nessa seção.
As Figuras 49 e 50 mostram cortes ultrafinos de fio de cabelo castanho comum irradiado com lâmpada de mercúrio por 600 h (Figuras 49(b) e (c) e 50(b)) em comparação com sua amostra sem tratamento (metade do fio não irradiada nas Figuras 49(a) e 50(a)). A metade do fio sem tratamento tinha de 4 a 7 células cuticulares, como mostrado na Figura 49(a) e a endocutícula, que é a camada mais escura de cada célula cuticular, está indicada pela letra E nesta imagem. Após a irradiação por 600 h, a quantidade de células cuticulares permaneceu a mesma (4 a 7 células), Figuras 49(b) e (c), mas observou-se a formação de regiões mais claras na endocutícula (Figura 50(b)), mostrando que ocorreu uma alteração nas estruturas químicas presentes nessa camada. Essas regiões mais claras estão presentes nas células cuticulares mais externas. As imagens mostradas nas Figuras 49(b) e (c) são de regiões muito próximas do fio capilar, como é possível notar pelo ponto de referência indicado por R em (c) que a célula cuticular mais externa (1) apresenta a endocutícula mais degradada (mais clara) do que a segunda célula cuticular mais externa (2), já que essa possui apenas pequenas regiões em que a endocutícula está clara. Quando essa última célula cuticular (1) termina e a outra célula (2) fica exposta (b), maiores danos aparecem na endocutícula que ficou agora mais perto da superfície do fio. Esses resultados mostram que os danos causados pela irradiação à endocutícula atingem principalmente as células cuticulares mais externas.
Não irradiado
Irradiado por 600 h
Figura 49: Micrografias obtidas por TEM de seções ultrafinas de cabelo castanho comum (fio 1), mostrando as camadas cuticulares de um mesmo fio em (a) antes e em (b) e (c) após 600 h de irradiação com lâmpada de mercúrio. Destaque para a morfologia da endocutícula (E). O número 1 representa a célula cuticular mais externa e o número 2 representa a segunda célula cuticular mais externa em (c) que se torna a mais externa em (b). (Barra de escala: 500 nm.)
1 2 1 2 R R
Não irradiado Irradiado por 600 h
Figura 50: Micrografias obtidas por TEM de seções ultrafinas de um mesmo fio de cabelo castanho comum (fio 1), mostrando as duas últimas camadas cuticulares em (a) antes e em (b) após 600 h de irradiação com lâmpada de mercúrio. Destaque para a endocutícula (E) e o complexo da membrana celular (cmc) que une as células cuticulares. (Barra de escala de 200 nm.)
Inoue e colaboradores [58, 59] mostraram que a irradiação UV rompe as ligações de dissulfeto da proteína S100A3. A S100A3 é uma proteína com grande quantidade de cisteina, encontrada principalmente na região da endocutícula. Acredita-se que a S100A3 esteja ligada à queratina do cabelo por ligações de dissulfeto, formando reticulações, e que possui a função de fornecer a integridade estrutural dos fios capilares. A degradação dessa proteína pela radiação pode ser o motivo do aparecimento das regiões claras na endocutícula visualizadas nas imagens de TEM das Figuras 49(b) e (c) e 50(b).
Outro resultado observado nas imagens foi a degradação da camada β mais interna do cmc, conforme mostrado pelas setas nas Figuras 51(a) e (b). Vê-se na Figura 51(a) de uma cutícula inteira que a camada β começa a se deslocar e em várias situações ela está rompida, conforme mostra a imagem na Figura 51(b). A degradação causada pela irradiação na camada β dificultou a visualização por TEM das células cuticulares, pois, foi muito difícil encontrar seções com cutículas inteiras e presas na resina. A maior parte das seções de cabelo irradiado observada estava
como mostrado na Figura 52(b). Esse comportamento não é observado em amostras não tratadas Figura 52(a). Vê-se nas Figuras 51(b) e 52(b) que não há resina entre as células cuticulares separadas, o que mostra que a ruptura e separação das cutículas ocorreu durante o preparo de amostra para TEM e não durante a irradiação. Porém, a separação das células cuticulares está ocorrendo porque a radiação degrada a camada β, fazendo com que ela se torne mais frágil e susceptível ao rompimento. Assim, a ruptura é uma consequência indireta da irradiação.
Irradiado por 600 h
Figura 51: Micrografia obtida por TEM de seções ultrafinas de cabelo castanho comum irradiado por 600 h com uma lâmpada de mercúrio. As setas indicam a degradação da camada β mais interna presente no complexo da membrana celular (cmc). (Barra de escala de 200 nm.)
Não irradiado Irradiado por 600 h
Figura 52: Micrografia obtida por TEM de seções ultrafinas de um mesmo fio de cabelo castanho comum (fio 1): (a) antes e (b) após 600 h de irradiação com uma lâmpada de mercúrio. Destaque para a degradação nas células cuticulares em (b). (Barra de escala de 1 μm.).
As imagens de TEM confirmam o efeito da lavagem sobre a remoção de cutículas nos fios de cabelo. A metade do fio sem tratamento, que foi utilizada como controle para o estudo do efeito das 60 lavagens, tinha em média 5 ± 1 células cuticulares, como mostrado na Figura 53(a) e a estrutura da endocutícula e da sua cmc estavam intactas (Figura 54(a)). Após as 60 lavagens, sobraram em média 3 ± 1 células cuticulares, indicando que as outras camadas foram arrancadas (Figura 53(b)). A separação das células cuticulares ocorreu, geralmente, na estrutura do cmc (Figura 54(b)). Essa separação das células cuticulares ocorreu com a remoção completa do cmc, diferente do cabelo que foi irradiado por 600 h em que a separação ocorre na camada β mais interna. Além disso, alguns resquícios de material cuticular sobraram na superfície do cabelo, como mostrado nas Figuras 53(b) e 54(d). Assim, tanto as imagens de FESEM quanto as imagens de TEM, mostraram que as lavagens exercem um forte efeito mecânico sobre os fios que agride a superfície dos mesmos e arranca as cutículas deixando resquícios de material cuticular que ficaram aderidos em algumas regiões na superfície do cabelo.
A diminuição no número de células cuticulares com as lavagens também foi verificada para os outros dois fios submetidos somente a lavagens. O fio 2 que, antes do tratamento tinha em média 4,1 ± 0,9 células cuticulares, apresentou apenas 3,3 ± 1,0 células cuticulares após o tratamento. Já o fio 3 que tinha 5,7 ± 1,1 células cuticulares em média inicialmente, após as lavagens tinha cerca de 4,6 ± 0,8 células cuticulares apenas. Assim, cerca de 1 a 2 células cuticulares (considerando os 3 fios investigados) foram retiradas quando o cabelo foi submetido a processos de lavagem.
O efeito negativo de lavagens (T = 40 °C) com solução de SDS 2% sobre a cutícula de cabelo padrão foi também reportado por Scanavez [76, 91]. Imagens de TEM e SEM mostraram que os danos à cutícula resultam em cavidades, deslocamento, trincas e quebras das células cuticulares a partir de 30 lavagens. Segundo os autores, o rompimento das cutículas pode ocorrer de duas formas: através do complexo da membrana celular ou através do rompimento da endocutícula.
Não tratado Lavado 60 vezes
Figura 53: Micrografias obtidas por TEM de seções ultrafinas de um mesmo fio de cabelo castanho comum (fio 1), mostrando as camadas cuticulares em (a) antes e em (b) após 60 lavagens. A letra E indica a posição da endocutícula. (Barra de escala de 500 nm.)
Não tratado
Lavado 60 vezes
Figura 54: Micrografias obtidas por TEM de seções ultrafinas de um mesmo fio de cabelo castanho comum (fio 1), mostrando as camadas cuticulares em (a) antes e em (b) e (c) após 60 lavagens. As setas indicam o complexo da membrana celular (cmc) que possui a função de unir as células cuticulares e a letra E indica a endocutícula. (Barra de escala de 200 nm.)
Não irradiado Irradiado por 600 h e lavado 60x
Figura 55: Micrografias obtidas por TEM de seções ultrafinas de um mesmo fio de cabelo castanho comum (fio 1), mostrando as camadas cuticulares em (a) antes e em (b) após 600 h de irradiação com uma lâmpada de mercúrio e lavado após cada ciclo de 10 h de irradiação. A letra E indica a posição da endocutícula e as setas em (b) indicam regiões que foram degradadas. (Barra de escala de 500 nm.)
A metade do fio sem tratamento, utilizada para o estudo do efeito da irradiação por 600 h, mas lavado após cada ciclo de 10 h de irradiação, tinha 6,2 ± 0,6 células cuticulares (Figura 55(a)). A endocutícula e o cmc estavam com a morfologia esperada para um cabelo sem tratamento (Figura 56(a)). Após os ciclos de irradiação mais lavagens, sobraram 2,6 ± 1,8 células cuticulares, o maior dano visto foi na estrutura do cmc, como mostrado pelas setas na Figura 55(b). As lavagens arrancaram as cutículas e a quebra entre as camadas cuticulares ocorreu na estrutura do cmc, como mostra a Figura 56(b) e (c). As células cuticulares se separam de duas maneiras após o cabelo castanho ser irradiado por 600 e lavado 60 vezes: 1. a separação pode ocorrer na camada β mais interna (Figura 56(b)), região que foi degradada pela irradiação (Figura 51) e 2. a separação pode ocorrer com a remoção total do cmc (Figura 56(c)), como ocorre no cabelo que foi somente lavado por 60 vezes (Figura 54(c)).
Não tratado
Irradiado por 600 h e lavado 60 vezes
Figura 56: Micrografias obtidas por TEM de seções ultrafinas de um mesmo fio de cabelo castanho comum (fio 1), mostrando as camadas cuticulares em (a) antes e em (b) e (c) após 600 h de irradiação com uma lâmpada de mercúrio e lavado após cada ciclo de 10 h de irradiação. As setas indicam o complexo da membrana celular (cmc), que possui a função de unir as células cuticulares e a letra E indica a endocutícula. (Barra de escala de 200 nm.)
A diminuição no número de células cuticulares também foi verificada para os outros dois fios submetidos a processos de irradiação e lavagens. O fio 2 que, antes do tratamento tinha em média 4,6 ± 1,4 células cuticulares, apresentou apenas 2,5 ± 2,0 células cuticulares após o tratamento. Já o fio 3 que tinha 1,0 ± 0,7 células
cuticulares inicialmente, após a irradiação e lavagens não sobraram células cuticulares. Assim, cerca de 1 a 4 células cuticulares (considerando os 3 fios investigados) foram retiradas quando o cabelo foi submetido a processos de irradiação e lavagem. Esse resultado indica que irradiar e lavar o cabelo retira mais células cuticulares do que somente lavar o cabelo. A exposição à radiação da lâmpada deixou o cabelo mais vulnerável a ação das lavagens.
Com base nesses resultados, é possível concluir que a irradiação causa danos na endocutícula e na camada β mais interna do cmc, na qual estão presentes os lipídeos ligados. As lavagens arrancaram as camadas cuticulares e a separação entre essas camadas ocorre, preferencialmente, na estrutura do cmc. Quando o cabelo é submetido a ciclos de irradiação associado a lavagens, observam-se tanto os danos das lavagens quanto da irradiação. Nesse caso, as cutículas do cabelo são arrancadas, como ocorre nas lavagens, e a camada β mais interna do cmc é degradada, como ocorre na irradiação. A combinação da ação fotodegradativa da irradiação juntamente com o desgaste mecânico causado pelas lavagens é o procedimento mais danoso para o cabelo entre os que foram estudados nesse trabalho. É importante salientar que esse é o primeiro estudo de TEM que utiliza o mesmo fio e analisa regiões muito próximas de um mesmo fio para comparar as partes sem tratamento e as tratadas.