Иммунология и биохимия

Меланин

Меланин -  пигмент  кожи почти всех животных на земле. Его роль в выживании животных имеет решающее значение. 

Меланин, образование и роль  

Меланин - это пигмент, который синтезируют клетки кожи известные как меланоциты у большинства животных, включая человека. Цвет этого пигмента имеет разные оттенки, что определяется генетическими особенностями личности.   Меланин синтезируется в двух основных формах, цвет которых  варьирует  от желтовато-красного до темно-коричневого и черного. Эумеланин - наиболее распространенная форма меланина - коричневого цвета. Другая основная форма меланина - феомеланин, который производит красновато-коричневый цвет, который часто ассоциируется с веснушками и рыжими волосами. Синтез меланина у каждого человека  определяется несколькими факторами.

Вообще, каждый человек на Земле имеет примерно одинаковое количество меланоцитов. Отличие  же в синтезе ими меланина зависит от:

  • Воздействие УФ-излучения. Меланин вырабатывается в ответ на УФ-излучение для того, чтобы предотвратить повреждение ДНК нуклеиновая кислота ядра) в кожных покровах. Лица, которые подвергаются воздействию солнечного УФ-излучения     производить больше меланина для защиты ДНК.
  • Генетический макияж. Разные национальности и культуры генетически предрасположены и наследуют  синтезу  меланина конкретных оттенков и количества его. Меланин, по существу, один из основных показателей, используемых при определении расы в человеческой популяции.
  •  Размер меланоцитов. Размер меланоцитов варьирует у разных людей, и может привести к различию в образовании   количества меланина на клетку.
  • Болезненные состояния. Некоторые заболевания могут влиять на синтез меланина  -альбинизм (генетическая неспособность синтезировать меланин) и витилиго (прогрессирующая потеря меланоцитов).

Все эти факторы играют важную роль в синтезе и распределении меланина в коже. Хотя некоторые факторы более заметны, чем другие, в итоге, все они важны для конкретного человека. 

Меланоциты, меланосомами и меланин 

Путь синтеза меланина  - сложный. Синтез меланина осуществляется  в Эпидермально-меланиновая единица (блок)узкоспециализированных клетках    меланоцитах специфическими органеллами меланосомами.  Меланоциты  через отростки своих клеток передают меланосомы в окружающие  кератиноциты, где происходит секреция меланина.  Анатомические отношения между кератиноцитами и меланоцитами называют "эпидермально-меланиновый блок". В базальных и супрабазальных слоях кожи  каждый из меланоцитов контактирует с  ~ 40 кератиноцитами . 

Основы надлежащего синтеза меланина  закладываются еще в эмбриональный период и включают:

  • Контролируемая генами миграция  предшественников меланоцитов меланобластов из нервного гребешка на периферию - 10 - 12 неделя беременности. 
  • Дифференцировка меланобластов в меланоциты в эпидермально-дермальных слоях кожи ( шестой месяц внутриутробной жизни).
  • Выживание и пролиферация  меланоцитов в местах миграции
  • В эпидермисе плода меланоциты  определяются  уже в 50 дней беременности. К моменту рождения  они практически исчезают, но усиленно пролиферируют  на стыке эпидермиса и дермы  и начинают вырабатывать меланин.
  • Формирование меланосом и синтез  меланина. Достигнув места постоянной локализации, меланоциты начинают синтезировать меланосомы -  высоко организованы эллиптические мембранные органеллы, в которых  осуществляется синтез меланина. Меланосомы  обнаруживаются с помощью электронной микроскопии  уже на   четвертом месяце беременности.
  • В созревании меланосом обычно выделяют   четыре этапа   (I-IV). Каждый этап характеризует определенная структура меланосом, их количество, качество и расположение синтезируемого меланина. Нарождающиеся меланосомами собраны в околоядерной области вблизи аппарата Гольджи получают все ферментативные и структурные белки, необходимые для меланогенеза. Меланосомы I этапа  - сферические вакуоли, в которых отсутствуют активность  тирозиназы - основного фермента, участвующего в меланогенезе) и нет  внутренних структурных компонентов. Активность тирозиназы проявляется на II этапе, на котором меланосомы трансформируются в удлиненные , фибриллярные органеллы. Этап  III созревания меланосом характеризует интенсивный синтез и отложение в них меланина.  Последняя стадия развития меланосом (IV) обнаруживается в очень пигментированных  меланоцитах; эти меланосомы эллиптической формы, электронно-непрозрачны, имеют минимальную активности тирозиназы.  Тирозиназа - ключевой фермент синтеза меланина, в меланосомах  имеется еще ряд ферментов и структурных белков, обеспечивающих синтез и полимеризацию разных форм меланина.
  • Меланины - полиморфные и многофункциональные биополимеры, которые включают эумеланин, феомеланин, смешанные меланины (сочетание двух) , и нейромеланин. Меланоциты млекопитающих  продуцируют два химически различных типа  пигментов меланина: черно-коричневый эумеланин и красновато-желтые феомеланин. Хотя они содержат обычную последовательность повторяющихся звеньев, связанных  углерод-углеродными связями, пигменты меланина  отличаются друг от друга химическими, структурными и физическими свойствами.  Благодаря своей химической структуре, как и эумеланин, так  и феомеланин способны связывать   катионы, анионы, наркотики и химических вещества и т.д., и, следовательно, играют важную защитную роль в меланоцитах. Нейромеланин, который синтезруется в дофаминергических нейронах черной субстанции человека, может  хелатировать металлы с окислительно- восстановительными свойствами - Cu, Mn, Cr, так  и тяжелые металлы ( Cd, Hg, Pb), и, таким образом защищать  мозг их нейродегенеративных свойств. Даже незначительные изменения в клеточной среде влияют на меланосомы и пигментацию. Многочисленные внутренние и внешние факторы, в том числе распределение в теле, этническая принадлежность / гендерные различий, изменение гормонального фона, генетические дефекты,   возраст, УФ- облучение, климат/ сезона, токсины, загрязняющие вещества, химические воздействия,  паразитарные инвазии, влияют на структуру, распределение и функцию меланосом.

Пигментация кожи   является результатом двух важных процессов: синтеза меланина   в меланосомах меланоцитов и передача его в окружающие кератиноциты. Хотя число меланоцитов в коже человека всех типов, по существу, постоянной, количество, размер, и способ, в котором меланосомами распределены в пределах кератиноцитов различаться. Содержание меланина из меланоцитов человека неоднородна не только между разными типами кожи, но и на различных объектах кожи от того же лица. Эта неоднородность строго регламентируется экспрессии генов, которая контролирует общую активность и экспрессию melanosomal белков в отдельных меланоцитов (27) ⇓.

Поиск по сайту