Redox proteomics analysis of hair shaft proteins upon hydrothermal and alkaline insult.

OBJECTIVE: Human hair is regularly subjected to chemical and physical insults, such as heat, UV-irradiation and alkaline hair care products. These insults result in molecular modifications at the hair protein level that underpin mechanical and sensory property changes in the fibres. These changes can manifest itself in reduced hair quality and performance attributes observable to the consumer. In this work, changes in protein modification as a result of heat and alkaline treatments are determined. METHODS: Redox proteomic profiling using high-resolution mass spectrometry was applied to map and evaluate amino acid residue modifications in human hair exposed to a combination of thermal treatments and alkali exposure with the aim to understand the underlying chemical processes. RESULTS: Our results show that an increase in redox-related modifications is associated with exposure to higher levels of hydrothermal and alkaline insult. Post-translational modification profiling at the protein primary structural level delivered some further insights into the site-specificity of these modifications, with a clear increase in the number of cysteic acid modifications noticed in samples subjected to more extreme insults. CONCLUSION: Pinpointing modification sides within proteins and the hair shaft proteome can be used as a basis for employing mitigation or repair strategies of hair protein damage caused by environmental or hair treatment-related insults.

OBJECTIF: Les cheveux humains sont sujet à de nombreuses agressions physiques et chimiques telles que la chaleur, les radiations ultra-violettes et les produits alcalins d'entretien des cheveux. Ces agressions entrainent des modifications moléculaires dans les protéines constituant les cheveux et elles conduisent aussi à des changements mécaniques et sensoriels des fibres capillaires. Les manifestations possibles de ces transformations sont une baisse, visible pour le consommateur, de la qualité et des indicateurs de performance des cheveux. Lors de cette étude, nous mettons en évidence les changements au niveau protéique liés à la chaleur et aux traitements alcalins. MÉTHODES: Les méthodes de profilage d'oxydoréduction protéomique utilisant des spectromètres de masses à haute résolution ont été utilisées afin d'évaluer les modifications des amino-acides dans les cheveux humains après exposition à plusieurs combinaisons de traitements thermiques et alcalins dans le but de comprendre les processus chimiques impliqués. RÉSULTATS: Nos résultats montrent que l'augmentation des modifications d'oxydoréduction est associée à des niveaux élevés d'exposition aux traitements thermiques et/ou alcalins. Le profilage des modifications post-translationnelles des structures primaires des protéines ont permis de mieux comprendre les spécificités de ces modifications ; notamment une augmentation nette du nombre des modifications des acides cystéiques liée aux traitements les plus agressifs. CONCLUSION: Ce travail d'identification des modifications engendrées par les agressions liées aux traitements capillaires ou environnementales peut désormais servir de base pour évaluer et mettre en place des techniques de réduction des risques, protection et de réparation des protéines des cheveux.

UV and visible light exposure to hair leads to widespread changes in the hair lipidome.

OBJECTIVE: Scalp hair is among the most exposed parts of the human body, yet the impact of visible and UV light on hair lipids, an important structural component of hair, is poorly researched. We have used lipidomics, a broad-based approach to measure lipids in samples, which has hitherto not been applied to UV-exposed hair in the published literature, and could allow for a wider understanding of how UV light impacts on specific hair lipids. METHODS: Mixed blonde Caucasian hair switches were divided into two groups of five, with half of the hair switches exposed to UV and visible light mimicking normal daytime exposure and half left unexposed. LC-MS lipidomics was used to profile the lipids in the hair samples. RESULTS: A total of 791 lipids and 32 lipid classes with tentative identifications were detected in the hair samples. Nineteen lipid classes and 397 lipids differed between UV-treated and non-treated hair. The main lipid classes that differed were vitamin A fatty acid esters, sterol esters, several ceramides, mono-, di- and triglycerides, phosphatidylethanolamines (all decreased in UV-exposed hair) and bismonoacylglycerolphosphates, acylcarnitines and acylglycines (all increased in UV-exposed hair). Most detected lipids were decreased in UV-exposed hair, supporting earlier work that has found that UV exposure causes oxidation of lipids which would result in a decrease in most lipid classes. CONCLUSION: Light exposure to hair has a widespread impact on the hair lipidome. This study also adds to the emerging literature on the hair lipidome, broadening the range of lipid classes reported in hair.

OBJECTIF: Le cuir chevelu est l'une des parties les plus exposées de l'organisme. Cependant, l'impact de la lumière visible et des UV sur les lipides capillaires, un composant structurel important des cheveux, reste mal étudié. Nous avons utilisé la lipidomique, une approche large pour mesurer les lipides présents dans les échantillons de cheveux, qui n'a jusqu'ici pas été appliquée aux cheveux exposés aux UV dans la littérature publiée. Cette approche pourrait permettre de mieux comprendre l'impact de la lumière UV sur des lipides spécifiques des cheveux. MÉTHODES: Les mèches de cheveux caucasiens blonds mélangés ont été divisées en deux groupes de cinq, la moitié des mèches de cheveux étant exposées aux UV et à une lumière visible imitant l'exposition diurne normale tandis que l'autre moitié est restée non exposée. Le profil lipidique des échantillons de cheveux a été établi grâce à la lipidomique de la LC-MS. RÉSULTATS: Au total, 791 lipides et 32 classes de lipides avec des identifications provisoires ont été détectés dans les échantillons de cheveux. Entre les cheveux traités par UV et les cheveux non traités, dix-neuf classes de lipides et 397 lipides se sont avérés différents. Les principales classes de lipides qui différaient étaient les esters d'acides gras de la vitamine A, les esters de stérols, plusieurs céramides, les monoglycérides, diglycérides et triglycérides, les phosphatidyléthanolamines (tous diminués dans les cheveux exposés aux UV) et les bismonoacylglycérolphosphates, acylcarnitines et acylglycines (tous augmentés dans les cheveux exposés aux UV). La plupart des lipides détectés dans les cheveux exposés aux UV n'étaient présents qu'à taux réduit, soit un résultat cohérent avec une étude antérieure ayant montré que l'exposition aux UV provoque l'oxydation des lipides, ce qui entraînerait une diminution de la plupart des classes de lipides. CONCLUSION: L'exposition des cheveux à la lumière entraîne un impact généralisé sur leur lipidome. Cette étude vient également compléter la littérature émergente sur le lipidome capillaire, élargissant ainsi la gamme de classes lipidiques rapportées dans les cheveux.