Redox proteomic evaluation of bleaching and alkali damage in human hair

Synopsis Objective Protein modification and damage in human hair, resulting from environmental, cosmetic and grooming stresses, create changes to visual and tactile characteristics and correlates with consumer perception of quality. This study outlines molecular-level evaluation of modification resulting from peroxide (bleaching) and alkaline straightening (relaxing) treatments. Methods Redox proteomic profiling of virgin, bleached and relaxed hair tresses was performed, with comprehensive qualitative characterization of modification and semi-quantitative evaluation of damage through adaptation of a new damage scoring system. Modifications were mapped to specific locations in the hair proteome and a range of potential damage marker peptides identified. Results Virgin hair contained a baseline level of modification, consistent with environmental oxidative insult during hair growth. Hydrogen peroxide bleaching resulted in significantly increased levels of oxidative damage observable at the molecular level. This treatment also resulted in enhanced levels of dehydroalanine and dehydration products; modifications typically associated with alkali or thermal treatment and not previously been reported as a product of hair bleaching. Relaxation treatment with sodium hydroxide increased the formation of dehydroalanine and dehydration products and moderately enhanced the levels of oxidation. Cysteine was the predominant modification site for both bleaching and alkali damage. Conclusion This study validates the utility and power of redox proteomic–based approaches to characterizing hair modification. This offers potential application to a wide range of damage types, as well as evaluation of new damage mitigation and repair technologies. Resume Objectif La modification des proteines et des degâts dans les cheveux humains qui resultent du stress des traitements cosmetiques et de l'environnement produit des changements de caracteristiques visuelles et tactiles correles avec la perception de la qualite des cheveux par des consommateurs. Cette etude decrit l’evaluation au niveau moleculaire de la modification resultant du traitement au peroxyde (blanchiment) et du redressement alcalin (lissage). Methodes Un profilage proteomique redox de tresses de cheveux vierges blanchis et lisses a ete realise, avec une caracterisation qualitative globale de la modification et de l’evaluation semi-quantitative des dommages par l'adaptation d'une nouvelle notation des dommages. Les modifications du systeme ont ete assignes a des endroits precis dans le proteome de cheveux et une gamme de peptides potentiels marqueurs de dommages ont ete identifies. Resultats Les cheveux vierges contenaient un niveau de base de modification, conforme a l'agression oxydatif environnemental au cours de la croissance des cheveux. Le peroxyde d'hydrogene de blanchiment a entraine une augmentation significative des niveaux des dommages oxydatifs observables au niveau moleculaire. Etonnamment, ce traitement a egalement entraine des niveaux accrus de dehydroalanine et des produits de la deshydratation; ces modifications sont typiquement associes a un traitement alcalin et thermique et n'ont pas encore ete signales pour le traitement au peroxyde. Un traitement de relaxation avec de l'hydroxyde de sodium augmente la formation de dehydroalanine et des produits de la deshydratation, et les niveaux de l'oxydation moderement accrus. La cysteine a ete le site de modification predominant pour les dommages dus au blanchiment et au traitement alcali. Conclusion Cette etude confirme l'utilite et la puissance des approches proteomiques pour la caracterisation de la modification de cheveux. Ceci offre la possibilite d'une application de la methode a une large gamme de types de degâts, ainsi qu’a l’evaluation des nouvelles technologies de reparation et d'attenuation des degâts.