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자외선이 모발에 미치는 영향력
  • 민복기(올포스킨 대구점 대표원장, 대한의사회 이사)
  • 승인 2021.05.13 08:20
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자외선 노출

[엠디저널] 심사평가원 자료에 따르면 5월의 자외선 UVB노출에 따른 일광화상 환자 수는 한여름인 7월과 8월 다음으로 가장 많이 나타난다.

최근 미용에 대한 관심이 고조되면서 고대기, 드라이, 펌, 염색과 같은 모발 처리가 많이 이루어지고 있지만 이러한 처리는 대부분 모발에 심각한 손상을 야기시킨다. 그리고 탈모인 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 모발의 손상을 더 쉽게 받는다. 4~8월은 나들이 휴가 등 태양광선에 노출 기회가 많아짐에 따라 모발 손상을 더욱 가속화시킨다. 모발이 이러한 환경에 지속적으로 노출됨으로서 나타나는 물리화학적 구조 변화를 풍화(weathering)라고 한다. 모발의 풍화 과정은 모발의 케라틴 단백질의 분해와 신축성 및 강도의 상실을 초래하는데 가장 결정적 요인은 태양광선이다.

모발이 태양광선에 노출되면 모발은 건조해지고, 강도가 감소되며, 표면이 거칠어지고, 색깔을 상실하고, 딱딱해지며, 쉽게 부숴지게 된다. 태양광선에 의한 모발의 광화학적 분해는 모발 단백질과 멜라닌에 자극을 주는데, 특히 254~400nm의 파장에 속하는 자외선(ultraviolet)이 주도한다. 이와 같은 화학적 변화는 모간(hair shaft)에 있는 황 함유 분자의 산화에 의해서 일어나는데 단백질의 폴리펩티드 연쇄에서 amide carbon의 산화에 의해 carbonyl기를 생성하게 된다.

지구상에 도달되는 태양광선은 일정한 전자기선 스펙트럼으로서 파장이 적외(700~2,000nm), 가시광선(400~700nm) 및 자외선(200~400nm)의 3종류로 구분되며, 자외선의 양은 약 13%를 차지하고 있다.

자외선 파장 별 영향

자외선은 파장에 따라 UV-A(320~400nm), UV-B(290~320nm), UV-C(200~290nm)로 구분된다. 자외선 C는 피부암을 유발시키는 중요한 인자이나 지구에 도달하기 전에 대기의 오존층에서 차단되는 반면, 자외선 A와 B는 인체의 피부에 생물학적으로 해를 끼칠 수 있는 충분한 양이 지구표면에 도달한다. 이 중에서 자외선 B는 자외선 양의 5%정도를 차지한다.

모발은 295~315nm 파장의 자외선을 노출시켰을 때 모발의 tryptophan이 광분해 되고 파괴되며, 결국 tryptophan의 상실로 모발의 풍화과정이 일어나면서 cystine의 이황화결합이 산화에 의해서 cysteic acid가 생성되어 케라틴 단백질의 구조에 화학적 변화가
일어난다.

모발의 단면

태양광선이 모발에 조사되면 모발은 광산화과정(photooxidation)을 거쳐 모발 단백질과 멜라닌 과립이 파괴된다. 이와 같은 파괴는 모발의 물리적 특성의 변화를 초래해 모발의 건조와 모발의 색깔 변화를 일으킨다. 가시광선이 멜라닌 과립과 지질을 분해시키는 반면에 자외선은 단백질을 분해시킨다.

모발의 탈색은 멜라닌 과립의 분해에 의해서 일어나고 모발의 건조는 모발 조직단백질의 분해에 의해서 일어난다. 이와 같은 과정은 광선이 모발의 내부에 과산화물(super oxide)을 발생시키고 이것이 아미노산의 분해, 모발 강도의 감소, 큐티클의 분리 및 멜라닌 과립의 퇴화 등과 같은 손상을 일으킨다.

315nm의 자외선을 6시간 이상 조사하면 모발에서 광화학적인 변화가 시작됨을 확인할 수 있다. 모발 표면의 중첩된 큐티클 세포층은 분리되어 비늘이 갈라지고 떨어져 나간다. 정상모발의 피질을 둘러싸서 보호해 주는 큐티클 층은 5~7개의 큐티클 세포로 이루어져 있다. 자외선에 노출된 모발은 바깥쪽 표면의 큐티클 세포와 분리되어 120nm의 간격으로 아래쪽 세포와 세포막 복합체가 떨어지며 노출시간이 길어질수록 분리공간은 더욱 넓어진다. 자외선에 오랜시간 노출 되면 큐티클 층을 딱딱하고 부숴지기 쉽게 할 뿐만 아니라 큐티클 세포 표면을 분해시킨다. 자외선이 조직 단백질에 직접적인 영향을 끼쳐 모발 표면을 건조시킨다. 또한 피질은 정상모발의 피질에서와 달리 각화세포의 세포막과 막 사이에 많은 공포가 형성되고 멜라닌 과립과 인접한 부위의 각화원섬유의 한계막에도 공포가 형성된다.

양산쓰기의 생활화

외큐티클의 단백질은 cystine의 이황화결합에 의해서 치밀하게 교차 연결되어 있으며, 내큐티클은 cystine의 양은 많지 않지만 비각화성 세포성분과 염기성 단백질 및 산성 단백질을 포함하고 있다. 자외선 조사를 받은 모발의 큐티클 세포에서 자외선의 광화학적 반응에 의해서 손상된 부위가 주로 내 큐티클층이며 이 부위에 세포막을 따라 많은 공포가 형성된다. 이같이 내큐티클에 주로 형태적 변화가 나타나는 것은 황이 비교적 적은 비각화성 세포가 주를 이루는 구조적 특성 때문이다.

멜라닌은 광화학적으로 유해한 가시광선과 자외선을 흡수하고, 산소분자와 광화학적인 반응에 의해서 형성된 O₂나 H₂O₂와 같은 활성산소를 제거시키는 역할을 하는데, 활성산소는 단백질과 DNA를 손상시키고 지질의 과산화를 일으킨다. 따라서 멜라닌의 carbonyl기와 이중결합이 빛에 노출되어 발생된 자유기를 제거하여 모발을 보호해준다. 멜라닌 과립은 척추동물의 피부와 모발에 존재하는 중요한 색소이다.

피부의 관심이 높아지면서 자외선 차단제를 사용하는 인구는 점점 증가하는 추세이다. 하지만 모발 보호를 위한 노력은 미미한 실정이다. 이러한 자외선에 의한 모발손상을 방지하기 위해 외출시 모자나 양산의 사용은 모발과 피부 보호에 많은 도움이 될 것이다. 

민복기(올포스킨 대구점 대표원장, 대한의사회 이사)  emd@mdjournal.net

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