Меланин вырабатывается: Меланин: что это и для чего нужен
Меланин: что это и для чего нужен
Здоровье
© Shutterstock
Автор
Ирина Рудевич
22 декабря 2021
Меланин — пигмент от коричневого до черного, который содержится в волосах, коже и радужной оболочке глаз. РБК Стиль рассказывает, зачем он нужен и как нормализовать его уровень
В организме есть пигмент, ответственный за цвет кожи, глаз, волос, а также за интенсивность загара. Меланин участвует в некоторых обменных процессах, в том числе спасает клетки от повреждения свободными радикалами.
- Что такое меланин
- Для чего нужен меланин
- Нехватка меланина
- Избыток меланина
- Как повысить меланин
- Продукты с меланином
- Меланин в таблетках и витаминах
- Комментарий эксперта
Материал проверила и прокомментировала Анна Махова, доктор медицинских наук, врач-терапевт, клинический фармаколог, доцент Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова, автор блога о здоровье @dr.makhova.anna
Реклама на РБК www.adv.rbc.ru
Для чего нужен меланин
Меланин — высокомолекулярный пигмент, который вырабатывается меланоцитами — клетками нижнего слоя кожи [1]. Чаще говорят о меланине как об отдельном пигменте, хотя на самом деле существует три его вида:
- Эумеланин (ДОФА-меланин). Ассоциируется с темными тонами кожи, волос и глаз — коричневым и черным.
- Феомеланин. Отвечает за красные и желтые оттенки.
- Нейромеланин. Существует в мозге, придает пигмент структурам его областей. В отличие от двух предыдущих видов, нейромеланин не обеспечивает пигментацию кожи, глаз и волос.
Естественный уровень меланина определяется генетикой. Несмотря на различия в цветотипах, почти у всех людей примерно одно и то же количество меланоцитов. Однако есть и другие факторы, которые могут влиять на выработку пигмента, например:
- воздействие ультрафиолета;
- воспаления;
- гормоны;
- возраст;
- нарушения пигментации кожи.
© public domain
Меланин играет важную биологическую роль, обеспечивая защиту от солнца.
- Согласно научным исследованиям, он защищает организм от вредных ультрафиолетовых лучей UVC, UVB и UVA. Меланин поглощает свет до того, как наступают повреждения ДНК клеток кожи [2].
- Пигмент обладает антиоксидантной активностью, поглощая радикалы, образованные в результате УФ-повреждений.
- По некоторым данным, меланин снижает риск развития рака кожи [3].
- Ученые указывают на дополнительные позитивные воздействия меланина, такие как защита печени, кишечника и иммунной системы [4]. Однако исследований этих потенциальных преимуществ мало, поэтому пигментация и фотозащита остаются двумя основными функциями меланина.
Меланин определяет цвет волос. Когда производство этого пигмента замедляется, волосы седеют. На изменение оттенка в течение жизни влияют как генетика, так и внешние факторы: климат, токсины и экология. Большинство людей сталкивается с сединой в возрасте до 50 лет [5].
Как правильно загорать без вреда для здоровья
Нехватка меланина
Есть два диагноза, при которых организму не хватает меланина:
- Витилиго. Аутоиммунное заболевание, которое возникает, когда организм не производит достаточного количества меланоцитов. Это вызывает недостаток пигмента, который может проявляться в виде белых пятен на коже или волосах. Витилиго наблюдается у 1–2% людей во всем мире.
- Альбинизм. Редкое генетическое заболевание, которое возникает, когда организм не производит достаточного количества меланина. Это может произойти из-за уменьшения числа меланоцитов или снижения выработки меланина из меланосом. Существуют различные типы альбинизма: одни вызывают умеренную, другие — серьезную нехватку пигмента в коже, волосах и глазах.
Замедление выработки меланина — естественная часть старения организма. Синтезирующие его клетки отмирают. Нехватку пигмента также ассоциируют с увеличивающимся количеством пероксида водорода. Это происходит из-за того, что с возрастом перестает активно вырабатываться фермент каталаза, отвечающий за распад перекиси водорода в организме. На синтез меланина влияют гормоны — например, высокий эстроген усиливает его образование. Количество пигмента в организме может снижаться из-за стресса, гормональной терапии, нехватки некоторых аминокислот.
© Pexels
Избыток меланина
Избыточную выработку меланина называют гиперпигментацией. Она приводит к неровному тону кожи, может быть рассеянной и очаговой, когда наибольшее количество темных пятен собраны в районе лица или на тыльных сторонах ладоней. С возрастом распределение меланина становится менее равномерным, и этот процесс усугубляется длительным пребыванием на солнце и гормональными проблемами. Гиперпигментацию могут спровоцировать шрамы: они стимулируют активность меланоцитов на участках, где образуется плотная концентрация клеток кожи. Известны несколько последствий избытка меланина:
- Лентиго. Пятна на коже, образовавшиеся под воздействием солнца. Часто появляются у тех, кто долго находится на улице и не использует защитные средства от загара.
- Мелазма. Обычно этот термин используют для обозначения пигментации из-за воздействия гормонов. Встречается при повышенной активности гормонов, у женщин при приеме противозачаточных лекарств и во время беременности. Может быть реакцией на косметические средства и лекарственные препараты.
- Противовоспалительная гиперпигментация. Появляется из-за шрамов, например от акне и других повреждений кожи.
Как восстановить уровень меланина
Помимо генетической предрасположенности, меланин может снижаться в результате нездорового образа жизни, особенно при отсутствии сбалансированного правильного питания. Организм должен получить достаточное количество минералов, витаминов и аминокислот. Врачи также советуют вести здоровый образ жизни: не курить, чаще бывать на свежем воздухе, заниматься спортом и избегать стрессов.
Уровень меланина можно повысить с помощью определенных продуктов питания. В некоторых случаях показаны лекарственные средства. Однако давать назначения самому себе нельзя, необходимо проконсультировать с врачом.
Продукты с меланином
Существует несколько веществ, которые способствуют выработке пигмента. Все они есть в доступных продуктах:
- Тирозин: миндаль, бобовые, арахис, белок яйца, грецкие орехи, авокадо, молочные продукты, твердые сорта сыра, курица.
- Триптофан: сушеные финики, йогурт, яйца, кедровые орехи, соя, творог, сыр, грибы.
- Витамин Е: фундук, брокколи, болгарский перец, семена подсолнечника, печень трески, манго, лосось, арахисовая паста.
- Витамины А: печень, шпинат, батат, масло печени трески, морковь, тыква.
- Витамин С: перец, цитрусовые, киви, канталупа, зеленый горох, клубника, капуста.
- Витаминоподобное вещество В10 (парааминобензойная кислота): печень, морковь, картофель, цельнозерновые продукты, пивные дрожжи, капуста, семена и орехи.
- Магний: рис, фасоль, брокколи, пшеничные отруби, кунжут, тыквенные семечки, миндаль, бананы.
- Медь и минеральные соли: печень, какао, бобовые и цельнозерновые продукты, свекла, морепродукты, гречка.
Меланин может понижаться, если часто есть маринованные и соленые продукты, копчености, рафинированные сладости, употреблять алкоголь.
10 полезных орехов: как понять, какие стоит есть именно вам
© Pexels
Меланин в таблетках и витаминах
В настоящее время нет доказательств того, что прием какого-либо витамина или питательного вещества повышает уровень меланина, говорит фармаколог Анна Махова. При этом симптомы недостатка меланина часто видны невооруженным глазом, особенно при врожденных заболеваниях, таких как альбинизм и витилиго. Контраст между белыми пятнами и участками нормальной кожи оказывает значимое влияние на качество жизни детей и взрослых. Нередко пациенты с витилиго имеют низкую самооценку из-за отношения окружающих и недостатка информации о заболевании.
Хотя официальной «диеты при витилиго» не существует, врачи дают рекомендации увеличить количество продуктов, богатых антиоксидантами (цветные овощи и фрукты, темная листовая зелень, ягоды), и употреблять достаточное количество воды. Витамин С, В12, фолаты, альфа-липоевая кислота назначаются лишь в комплексной терапии и не имеют серьезной доказательной базы по лечению витилиго. С целью репигментации и улучшения эстетической составляющей назначается фототерапия, местные или пероральные кортикостероиды.
Изменения в пигментации кожи могут быть связаны как с излишней выработкой меланина, так и с его недостатком. Поэтому желательно раз в год проходить диспансеризацию у врача-дерматоонколога, для того чтобы он изучил все невусы (родинки), пигментные пятна, составил их карту. Это способствует ранней диагностике рака кожи.
Единственный проверенный способ предотвратить рак кожи — избегать чрезмерного солнечного света и использовать высококачественный солнцезащитный крем.
Комментарий эксперта
Анна Махова, доктор медицинских наук, врач-терапевт, клинический фармаколог, доцент Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова, автор блога о здоровье @dr.makhova.anna
Не существует анализа на меланин. Это пигмент, и его недостаток нельзя восполнить за счет косметических средств и добавок. Преждевременное поседение волос (потеря меланоцитов) иногда происходит даже в возрасте до 20 лет. К появлению седых волос в раннем возрасте могут приводить некоторые болезни, например фенилкетонурия. К факторам, способствующим преждевременному поседению, относятся: дефицит белка, витамина B12, меди и железа, сниженная функция щитовидной железы (гипотиреозе).
К сожалению, лечения нет, есть только рекомендации: отказаться от курения, перейти на диету с высоким содержанием омега-3 жирных кислот (жирная рыба, грецкие орехи), проводить меньше времени на солнце.
Основным методом решения проблемы остается краска для волос. Эффективность добавления в шампуни антиоксидантов, таких как витамины С и Е, сомнительна.
Меланин: роль в организме человека и в каких продуктах питания он содержится в большом количестве
15 июня 2022
29 230
Дарима Цыренова
Филолог, нутрициолог, копирайтер. Преподаю английский и китайский языки в университете. Окончила аспирантуру по специальности «Литература Китая». Была заведующей кафедрой, работала в учебно-методическом управлении университета. Окончила курсы по нутрициологии и копирайтингу. Сейчас пишу о здоровом образе жизни и питании.
Что такое меланин и в каких продуктах он содержится
Меланин защищает человека от ультрафиолета, естественно окрашивает кожу, волосы и глаза. Разнообразное и сбалансированное питание способно повлиять на содержание меланина в теле человека. Далее в статье:
Меланин: что это, его польза для организма, когда и как он вырабатывается. Чем вредны недостаток или избыток пигмента. Какие продукты питания содержат большое количество меланина.
Что такое меланин
Организм человека естественным образом вырабатывает красящее вещество – меланин. Природный краситель «дарит» богатство цвета глазам, волосам и коже и защищает от агрессивного ультрафиолета.
Как вырабатывается меланин в организме
Под действием УФ-лучей в меланоцитах – клетках кожи, корней волос и радужке глаз – созревают меланосомы и образуется красящее вещество.
Под яркими солнечными лучами меланин вырабатывается быстрее и больше, кожа темнеет и получает загар, так человек бережет себя от опасностей ультрафиолета.
Гены в основном определяют уровень меланина в организме. На показатель этого вещества также влияют внутренние и внешние причины:
- воспалительные процессы;
- гормональный фон;
- симптомы ослабленного иммунитета;
- пожилой возраст;
- воздействие УФ-излучения;
- загрязнение окружающей среды;
- алкоголизм и курение;
- погрешности в питании.
Типы меланина
Естественный пигмент встречается трех типов:
- черно-коричневый эумеланин;
- желто-красноватый феомеланин;
- и нейромеланин.
Эумеланин и феомеланин «награждают красителем» волосы, кожу и глаза. Нейромеланин же вырабатывается в средней области головного мозга и окрашивает эту часть. Точная структура и роль третьего типа меланина до сих пор неясны. Нейромеланин часто исследуется в связи с заболеванием Паркинсона.
Почему меланин важен для человека
Ученые обнаружили, что меланин защищает печень, кишечник и даже иммунную систему, однако эти механизмы не изучены полностью. Поэтому основными «миссиями» вещества для человека считаются две:
- пигментация
- и защита от ультрафиолета.
Кожа
На цвет кожи влияет доля меланосом с красящим пигментом в эпидермисе. У тех, кто имеет темную кожу, пигмента больше, чем у людей со светлой кожей. Цвет кожи бывает неравномерным по всему телу у одного человека. На поверхности ладоней и ступней, к примеру, концентрация меланина ниже, поэтому кожа в этих участках светлее.
Меланин необходим человеку, чтобы предупредить преждевременное старение кожи и различные заболевания, в том числе рак кожи.
Волосы
От типа и концентрации красящего вещества зависит и цвет волос. Цвет «шевелюры» может меняться на протяжении жизни человека. Когда выработка меланина снижается, волосы седеют и часто становятся сухими и ломкими.
Глаза
Цвет глаз, аналогично волосам и коже, определяется долей и соотношением черно-коричневого и желто-красноватого пигментов в организме. Разные пропорции красящего вещества вырабатываются в сосудистой оболочке глаз. В радужке голубых и зеленых глаз больше феомеланина, а карие содержат одинаковое количество каждого пигмента.
Защита от УФ-лучей
Меланин защищает от ультрафиолета: поглощает опасные лучи и не дает повредить чувствительную ДНК клеток кожи.
Пигмент обладает антиоксидантными свойствами. Под воздействием УФ-лучей возникают активные формы кислорода, которые могут повредить клетки в результате окисления, но меланин — «супермен» удаляет эти формы и спасает человека.
Защитные функции пигмента определяются его типом и концентрацией. Темные волосы, например, более устойчивы к УФ-лучам, чем светлые.
Нарушения содержания меланина
Пигментация – хрупкая функция, обусловленная внутренними и внешними составляющими, от них зависит избыток или недостаток меланина в организме.
Избыток меланина
Иногда краситель накапливается в некоторых областях кожи и вызывает их потемнение, что врачи именуют гиперпигментацией. Пигментация изменяется во время беременности, темные пятна на лице могут также возникнуть из-за гормональных изменений. Акне, атопический дерматит и другие кожные заболевания нередко сопровождаются усиленным появлением темных участков кожи в поствоспалительный период. Солнечные лентиго, возрастные пигментные пятна обычно возникают у взрослых старше 50 лет, хотя известны случаи их появления в более молодом возрасте после агрессивного ультрафиолета.
Недостаток меланина
Дефицит пигмента в организме случается в двух случаях:
- Витилиго, аутоиммунного заболевания, когда не вырабатывается достаточно пигмента. У людей появляются белые пятна на коже или волосах, так проявляется нехватка пигмента. Заболевание затрагивает 1-2% жителей планеты.
- Альбинизма, редкого генетического заболевания, когда в организме нет необходимого образования пигмента. Это может происходить, если уменьшается доля меланоцитов или мало вырабатывается пигмента в меланосомах. При альбинизме возможен легкий или сильный недостаток пигмента в коже, волосах или глазах.
Как восстановить уровень пигмента
Количество меланина в организме предопределяют гены, но оно уменьшается, если вести нездоровый образ жизни: злоупотреблять курением и алкоголем, мало двигаться, проводить много времени в закрытом помещении. Для восстановления достаточного уровня меланина советуют быть физически активным, чаще гулять на свежем воздухе, избегать нервных перегрузок и питаться сбалансировано.
Меланин в таблетках и витаминах
Иногда возможно применение лекарственных средств для регулирования уровня меланина, в этом случае необходима консультация с врачом. Производители некоторых биологически активных добавок заявляют о «волшебных» свойствах продукции и способности увеличить пигмент в организме. Однако нет достаточных научных данных об их эффективности.
В каких продуктах содержится меланин
Сбалансированное и здоровое питание воздействует на уровень красящего вещества. К сожалению, нет 100%-й доказательной базы об определенных продуктах, которые стимулируют образование пигмента в организме.
Для большего производства меланина в организме рекомендуют потреблять продукты с различными питательными веществами, например:
- Антиоксидантами
Национальные институты здоровья (NIH) выделяют продукты, богатые антиоксидантами, за их вероятный потенциал в увеличении меланина. К тому же антиоксиданты спасают клетки от воздействия свободных радикалов. Ешьте «радугу» из овощей и фруктов, так вы получите большой запас антиоксидантов, обязательных для накопления пигмента и здоровья кожи, волос и глаз.
- темный шоколад
- черника
- зелень (шпинат, рукола, салат, пекинская капуста )
- орехи пекан
- бобовые
- артишок
- Витамином А
Витамин А (ретинол) – сильный антиоксидант, поэтому он необходим для большего образования меланина. Каротеноид содержится в витамине А и окрашивает фрукты и овощи в красный, желтый или оранжевый цвет и влияет на содержание меланина в организме человека. Поэтому продукты с витамином А рекомендуют включать в рацион.
- Морковь
- Батат
- Рыба
- Мясо
- Цитрусовые
- Шпинат
- Горох
- Витамином С
Другой обладатель антиоксидантных свойств – витамин С, также вносит лепту в производство красящего пигмента в теле человека. Попробуйте добавить в рацион:
- Цитрусовые
- Ягоды
- Зеленые овощи
- Листовую зелень
- Витамином Е
Наверняка не раз встречался витамин Е в составе косметических средств, однако продукты питания с витамином Е могут повлиять и на долю меланина в организме.
- Орехи
- Семечки
- Зерновые продукты
- Фрукты
- Овощи
- Витамином В12
Исследования показывают, что дефицит этого витамина может привести к нарушениям пигментации, поэтому для увеличения содержания меланина рекомендуют расширять рацион продуктами с витамином В12.
- Говядина, печень, курица
- Жирная рыба, с высоким содержанием омега-3 жирных кислот
- Молоко, йогурт, сыр
- Яйца
- Витамином Н (биотином)
Этот водорастворимый витамин помогает росту волос и их здоровью. Нехватку биотина в организме часто связывают с преждевременным поседением волос. Поэтому включение продуктов с биотином может помочь увеличить выработку пигмента. Продукты – источники биотина:
- Яичный желток
- Печень и почки
- Орехи (миндаль, арахис, пекан, грецкий орех) и ореховые пасты
- Соя и другие бобовые
- Цельнозерновые крупы
- Цветная капуста
- Бананы
- Медью
Медь участвует в образовании меланина, поэтому старайтесь добавлять в меню такие продукты:
- крабовое мясо
- миндаль
- арахис
- говяжья печень
- белые грибы
- Железом
Потребление продуктов с большим содержанием железа также полезно для здоровья кожи и волос.
- Печень
- Красное мясо
- Бобовые
- Орехи
- Курага
- Селеном
Нехватка селена в рационе может снизить антиоксидантную функцию кожи, отчего кожа становится более чувствительной к УФ-излучению.
- Бразильский орех
- Рыба
- Говядина, свинина
- Мясо птицы (индейка, курица)
Выводы
Итак, меланин – естественная «краска», она вырабатывается в коже, волосяных луковицах и оболочке глаз. Пигмент защищает от агрессивного ультрафиолета и сохраняет ДНК клеток кожи от опасного воздействия. Доля красящего вещества в теле меняется с возрастом человека. Для поддержания и повышения уровня пигмента рекомендовано соблюдать сбалансированное питание с включением всех продуктовых групп. Выбирайте пищевое и цветовое разнообразие рациона, чтобы кожа, волосы и глаза оставались здоровыми и молодыми.
Биохимия, меланин — StatPearls — Книжная полка NCBI
Даниэль И. Шлезингер; МакДамиан Аноруо; Джоэл Шлезингер.
Информация об авторе и организациях
Последнее обновление: 8 мая 2022 г.
Введение
Меланин — это термин, используемый для описания большой группы родственных молекул, ответственных за многие биологические функции, включая пигментацию кожи и волос и фотозащиту кожи. и глаза.[1][2][3]
Основы
У человека меланин существует в трех формах: эумеланин (который далее подразделяется на черную и коричневую формы), феомеланин и нейромеланин.
Сотовый уровень
Эумеланин и феомеланин продуцируются в различных количествах в базальном слое эпидермиса внутри клеток, называемых меланоцитами. Меланоциты представляют собой зрелые формы меланобластов, которые мигрируют из нервного гребня после закрытия нервной трубки. Поскольку меланин вырабатывается внутри меланоцитов, он упакован в небольшие круглые мембранные органеллы, называемые меланосомами. Меланосомы транспортируются от меланоцитов к соседним кератиноцитам через щупальцеподобные дендритные отростки. Меланосомы, поступающие в кератиноциты, располагаются поверхностно по отношению к ядрам клеток, что служит для защиты от входящего ультрафиолетового (УФ) излучения.
Молекулярный уровень
Первый этап биосинтеза как эумеланина, так и феомеланина начинается одинаково. Тирозин превращается в дигидроксифенилаланин (ДОФА), который требует тирозингидроксилазы и тетрагидробиоптерина в качестве кофактора. Фермент тирозиназа затем превращает дигидроксифенилаланин в допахинон, который может следовать различным путям с образованием эумеланин или феомеланин.
Первичным стимулом для меланогенеза и последующего образования меланосом является УФ-излучение, которое усиливает выработку меланоцитами проопиомеланокортина (РОМС) и его нижележащих продуктов, альфа-меланоцитостимулирующего гормона (альфа-МСГ) и адренокортикотропного гормона (АКТГ). Общий эффект заключается в увеличении производства эумеланина. (Интересно, что у людей с мутациями проопиомеланокортина рыжие волосы и тип кожи по Фитцпатрику 1 из-за относительного увеличения экспрессии феомеланина по сравнению с эумеланином).
Нейромеланин представляет собой темный пигмент, вырабатываемый дофаминергическими и норадренергическими клетками черной субстанции и голубого пятна как продукт распада дофамина. [5]
Функция
В различных формах меланин выполняет множество биологических функций, включая пигментацию кожи и волос и фотозащиту кожи и глаз.
Пигментация кожи возникает в результате накопления меланинсодержащих меланосом в базальном слое эпидермиса. Различия в пигментации кожи обусловлены как относительным соотношением эумеланина (коричнево-черный) и феомеланина (желто-красный), так и количеством меланосом в меланоцитах. Феомеланин отвечает за розоватую кожу губ, сосков, влагалища и головки полового члена. В целом, слегка пигментированная кожа, как правило, содержит меланоциты с скоплениями из двух-трех меланосом, тогда как темнопигментированная кожа, как правило, содержит отдельные меланосомы, которые могут легче меланизировать соседние кератиноциты. Общая плотность меланина коррелирует с темным цветом кожи, а также с типом кожи по Фитцпатрику.
Взаимодействие между меланином и УФ-излучением является сложным. Исследователи широко полагают, что производство меланина в меланоцитах увеличилось в результате эволюционной адаптации к повсеместной потере волос на теле человека более миллиона лет назад. Популяции, живущие ближе к экватору, имели тенденцию к выработке большей доли эумеланина, который является УФ-абсорбентом, антиоксидантом и поглотителем свободных радикалов. И наоборот, популяции, живущие дальше от экватора, относительно богаче феомеланином, который вырабатывает свободные радикалы в ответ на УФ-излучение, ускоряя канцерогенез. Поскольку основным стимулом для выработки кожного витамина D является воздействие УФ-излучения, отсюда следует, что темнокожие люди также, как правило, имеют более низкий уровень витамина D и должны проходить соответствующий скрининг.
Менее ясна связь между меланином, солнцем и кожной иммунологией. Как острое, так и хроническое воздействие УФ-излучения вызывает иммуносупрессию; Свет UVA используется в терапевтических целях при большом количестве кожных заболеваний, включая псориаз. Интересно, что меланин, как полагают, обладает иммуномодулирующими и даже антибактериальными свойствами, хотя лежащие в их основе механизмы еще полностью не выяснены. Злокачественные меланоциты, богатые меланином, менее чувствительны к химио-, радио- или фотодинамической терапии, а меланотические меланомы имеют более длительную безрецидивную и общую выживаемость, чем меланотические. Поэтому некоторые предложили ингибирование меланогенеза в качестве терапии злокачественной меланомы.
Меланин не только защищает кожу от фотоповреждений, но и защищает глаза. Меланин сконцентрирован в радужной оболочке и сосудистой оболочке глаза, и у людей с серым, голубым и зеленым цветом глаз, а также у альбиносов больше проблем с глазами, связанных с солнцем.
Цвет волос определяется относительным соотношением различных форм меланина:
Черные и каштановые волосы являются результатом различных степеней черного и коричневого эумеланина
Светлые волосы являются результатом небольшого количества коричневого эумеланина в отсутствие черного эумеланина
Рыжие волосы являются результатом примерно равного количества феомеланина и эумеланина. Клубнично-светлые волосы являются результатом коричневого эумеланина в присутствии феомеланина.
Клиническое значение
Каждый этап образования и транспорта меланина может быть нарушен, что приводит к различным группам заболеваний: [6][7][8] Группа аутосомно-рецессивных (АР) и доминантных (АД) заболеваний, характеризующихся белой челкой, гипопигментацией кожи и преждевременным поседением волос, возникает в результате нарушения миграции меланобластов в ткани назначения (например, радужку, волосы). Различные формы также включают врожденную глухоту, гетерохромию радужки, синофриз и дистопию кантора.
Меланоциты: Витилиго, заболевание, характеризующееся светочувствительными и депигментированными белыми пятнами, окруженными нормальной пигментацией кожи, и офтальмологическими проблемами, возникающее в результате аутоиммунного разрушения меланоцитов.
Меланосома: Синдром Чедиака-Хигаси, аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся частичным кожно-глазным альбинизмом, дисфункцией тромбоцитов, гемофагоцитарным лимфогистиоцитозом (ГЛГ) и иммунодефицитом, возникает в результате мутаций в генах, которые, вероятно, регулируют перенос лизосом. Синдром Гришелли, аутосомно-рецессивная группа заболеваний, характеризующаяся гипопигментацией волос и кожи, возникает в результате мутаций в белковом комплексе, ответственном за перенос зрелых меланосом в кератиноциты. Различные формы также включают неврологические нарушения, иммунодефицит и ГЛГ.
Тирозиназа: Фенилкетонурия, аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся умственной отсталостью, эпилепсией, светлыми, светлыми волосами и голубыми глазами, а также другими изменениями кожи, возникает в результате дефицита фермента фенилаланингидроксилазы. Пигментные изменения обусловлены конкурентным ингибированием тирозиназы накоплением фенилаланина. Глазокожный альбинизм, группа аутосомно-рецессивных заболеваний, характеризующихся гипопигментацией и глазными проблемами, возникает в результате мутаций гена тирозиназы (TYR). Синдром Фогта-Коянаги-Харады, заболевание, характеризующееся прогрессированием через фазы менингоэнцефалита, увеита, алопеции с витилигоподобной депигментацией и рецидивирующим увеитом, возникает в результате аутоиммунного разрушения связанных с меланосомой антигенов, возможно, включая сам фермент тирозиназу.
Дофаминергические нейроны: Болезнь Паркинсона, нейродегенеративное состояние, характеризующееся прогрессирующими нарушениями осанки и походки, возникает в результате выпадения нейромеланин-продуцирующих дофаминергических нейронов в головном мозге. Депигментация компактной части черной субстанции является патологическим признаком этого состояния.
Контрольные вопросы
Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.
Комментарий к этой статье.
Ссылки
- 1.
Марандука М.А., Браништяну Д., Сербан Д.Н., Браништяну Д.С., Столериу Г., Манолаке Н., Сербан И.Л. Синтез и физиологические последствия мелановых пигментов. Онкол Летт. 2019 май; 17 (5): 4183-4187. [Бесплатная статья PMC: PMC6444329] [PubMed: 30944614]
- 2.
Фернандес-Флорес А., Саеб-Лима М., Кассарино Д.С. Гистопатология старения волосяного фолликула. Джей Кутан Патол. 2019 июль; 46 (7): 508-519. [В паблике: 30932205]
- 3.
Стараче М., Алессандрини А., Брэнди Н., Пираччини Б.М. Использование дерматоскопии ногтей при лечении меланонихии: обзор. Концепция Дерматол Практ. 2019 Янв;9(1):38-43. [Бесплатная статья PMC: PMC6368078] [PubMed: 30775147]
- 4.
D’Alba L, Shawkey MD. Меланосомы: биогенез, свойства и эволюция древней органеллы. Physiol Rev. 01 января 2019 г .; 99 (1): 1–19. [PubMed: 30255724]
- 5.
Дель Бино С., Дюваль С., Бернерд Ф. Клиническая и биологическая характеристика разнообразия пигментации кожи и ее последствий при воздействии ультрафиолета. Int J Mol Sci. 2018 Сен 08;19(9) [Бесплатная статья PMC: PMC6163216] [PubMed: 30205563]
- 6.
Juhasz MLW, Levin MK. Роль системных процедур для осветления кожи. J Космет Дерматол. 2018 дек;17(6):1144-1157. [PubMed: 30133125]
- 7.
Saleem MD. Биология развития меланоцитов человека, пьебалдизм и синдром Ваарденбурга. Педиатр Дерматол. 2019 Январь; 36 (1): 72-84. [PubMed: 30561083]
- 8.
Карбальо-Карбахаль И., Лагуна А., Ромеро-Хименес Х., Куадрос Т., Бове Х., Мартинес-Висенте М., Родитель А., Гонсалес-Сепульведа М., Пеньюэлас Н., Торра А , Родригес-Гальван Б., Баллабио А., Хасегава Т., Бортолоцци А., Гелпи Э., Вила М. Сверхэкспрессия тирозиназы в головном мозге указывает на возрастную выработку нейромеланина в патогенезе болезни Паркинсона. Нац коммун. 201907 марта; 10 (1): 973. [Бесплатная статья PMC: PMC6405777] [PubMed: 30846695]
Биохимия, меланин — StatPearls — Книжная полка NCBI
Daniel I. Schlessinger; МакДамиан Аноруо; Джоэл Шлезингер.
Информация об авторе и организациях
Последнее обновление: 8 мая 2022 г.
Введение
Меланин — это термин, используемый для описания большой группы родственных молекул, ответственных за многие биологические функции, включая пигментацию кожи и волос и фотозащиту кожи. и глаза.[1][2][3]
Основы
У человека меланин существует в трех формах: эумеланин (который далее подразделяется на черную и коричневую формы), феомеланин и нейромеланин.
Сотовый уровень
Эумеланин и феомеланин продуцируются в различных количествах в базальном слое эпидермиса внутри клеток, называемых меланоцитами. Меланоциты представляют собой зрелые формы меланобластов, которые мигрируют из нервного гребня после закрытия нервной трубки. Поскольку меланин вырабатывается внутри меланоцитов, он упакован в небольшие круглые мембранные органеллы, называемые меланосомами. Меланосомы транспортируются от меланоцитов к соседним кератиноцитам через щупальцеподобные дендритные отростки. Меланосомы, поступающие в кератиноциты, располагаются поверхностно по отношению к ядрам клеток, что служит для защиты от входящего ультрафиолетового (УФ) излучения.
Молекулярный уровень
Первый этап биосинтеза как эумеланина, так и феомеланина начинается одинаково. Тирозин превращается в дигидроксифенилаланин (ДОФА), который требует тирозингидроксилазы и тетрагидробиоптерина в качестве кофактора. Фермент тирозиназа затем превращает дигидроксифенилаланин в допахинон, который может следовать различным путям с образованием эумеланин или феомеланин.
Первичным стимулом для меланогенеза и последующего образования меланосом является УФ-излучение, которое усиливает выработку меланоцитами проопиомеланокортина (РОМС) и его нижележащих продуктов, альфа-меланоцитостимулирующего гормона (альфа-МСГ) и адренокортикотропного гормона (АКТГ). Общий эффект заключается в увеличении производства эумеланина. (Интересно, что у людей с мутациями проопиомеланокортина рыжие волосы и тип кожи по Фитцпатрику 1 из-за относительного увеличения экспрессии феомеланина по сравнению с эумеланином).
Нейромеланин представляет собой темный пигмент, вырабатываемый дофаминергическими и норадренергическими клетками черной субстанции и голубого пятна как продукт распада дофамина. [5]
Функция
В различных формах меланин выполняет множество биологических функций, включая пигментацию кожи и волос и фотозащиту кожи и глаз.
Пигментация кожи возникает в результате накопления меланинсодержащих меланосом в базальном слое эпидермиса. Различия в пигментации кожи обусловлены как относительным соотношением эумеланина (коричнево-черный) и феомеланина (желто-красный), так и количеством меланосом в меланоцитах. Феомеланин отвечает за розоватую кожу губ, сосков, влагалища и головки полового члена. В целом, слегка пигментированная кожа, как правило, содержит меланоциты с скоплениями из двух-трех меланосом, тогда как темнопигментированная кожа, как правило, содержит отдельные меланосомы, которые могут легче меланизировать соседние кератиноциты. Общая плотность меланина коррелирует с темным цветом кожи, а также с типом кожи по Фитцпатрику.
Взаимодействие между меланином и УФ-излучением является сложным. Исследователи широко полагают, что производство меланина в меланоцитах увеличилось в результате эволюционной адаптации к повсеместной потере волос на теле человека более миллиона лет назад. Популяции, живущие ближе к экватору, имели тенденцию к выработке большей доли эумеланина, который является УФ-абсорбентом, антиоксидантом и поглотителем свободных радикалов. И наоборот, популяции, живущие дальше от экватора, относительно богаче феомеланином, который вырабатывает свободные радикалы в ответ на УФ-излучение, ускоряя канцерогенез. Поскольку основным стимулом для выработки кожного витамина D является воздействие УФ-излучения, отсюда следует, что темнокожие люди также, как правило, имеют более низкий уровень витамина D и должны проходить соответствующий скрининг.
Менее ясна связь между меланином, солнцем и кожной иммунологией. Как острое, так и хроническое воздействие УФ-излучения вызывает иммуносупрессию; Свет UVA используется в терапевтических целях при большом количестве кожных заболеваний, включая псориаз. Интересно, что меланин, как полагают, обладает иммуномодулирующими и даже антибактериальными свойствами, хотя лежащие в их основе механизмы еще полностью не выяснены. Злокачественные меланоциты, богатые меланином, менее чувствительны к химио-, радио- или фотодинамической терапии, а меланотические меланомы имеют более длительную безрецидивную и общую выживаемость, чем меланотические. Поэтому некоторые предложили ингибирование меланогенеза в качестве терапии злокачественной меланомы.
Меланин не только защищает кожу от фотоповреждений, но и защищает глаза. Меланин сконцентрирован в радужной оболочке и сосудистой оболочке глаза, и у людей с серым, голубым и зеленым цветом глаз, а также у альбиносов больше проблем с глазами, связанных с солнцем.
Цвет волос определяется относительным соотношением различных форм меланина:
Черные и каштановые волосы являются результатом различных степеней черного и коричневого эумеланина
Светлые волосы являются результатом небольшого количества коричневого эумеланина в отсутствие черного эумеланина
Рыжие волосы являются результатом примерно равного количества феомеланина и эумеланина. Клубнично-светлые волосы являются результатом коричневого эумеланина в присутствии феомеланина.
Клиническое значение
Каждый этап образования и транспорта меланина может быть нарушен, что приводит к различным группам заболеваний: [6][7][8] Группа аутосомно-рецессивных (АР) и доминантных (АД) заболеваний, характеризующихся белой челкой, гипопигментацией кожи и преждевременным поседением волос, возникает в результате нарушения миграции меланобластов в ткани назначения (например, радужку, волосы). Различные формы также включают врожденную глухоту, гетерохромию радужки, синофриз и дистопию кантора.
Меланоциты: Витилиго, заболевание, характеризующееся светочувствительными и депигментированными белыми пятнами, окруженными нормальной пигментацией кожи, и офтальмологическими проблемами, возникающее в результате аутоиммунного разрушения меланоцитов.
Меланосома: Синдром Чедиака-Хигаси, аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся частичным кожно-глазным альбинизмом, дисфункцией тромбоцитов, гемофагоцитарным лимфогистиоцитозом (ГЛГ) и иммунодефицитом, возникает в результате мутаций в генах, которые, вероятно, регулируют перенос лизосом. Синдром Гришелли, аутосомно-рецессивная группа заболеваний, характеризующаяся гипопигментацией волос и кожи, возникает в результате мутаций в белковом комплексе, ответственном за перенос зрелых меланосом в кератиноциты. Различные формы также включают неврологические нарушения, иммунодефицит и ГЛГ.
Тирозиназа: Фенилкетонурия, аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся умственной отсталостью, эпилепсией, светлыми, светлыми волосами и голубыми глазами, а также другими изменениями кожи, возникает в результате дефицита фермента фенилаланингидроксилазы. Пигментные изменения обусловлены конкурентным ингибированием тирозиназы накоплением фенилаланина. Глазокожный альбинизм, группа аутосомно-рецессивных заболеваний, характеризующихся гипопигментацией и глазными проблемами, возникает в результате мутаций гена тирозиназы (TYR). Синдром Фогта-Коянаги-Харады, заболевание, характеризующееся прогрессированием через фазы менингоэнцефалита, увеита, алопеции с витилигоподобной депигментацией и рецидивирующим увеитом, возникает в результате аутоиммунного разрушения связанных с меланосомой антигенов, возможно, включая сам фермент тирозиназу.
Дофаминергические нейроны: Болезнь Паркинсона, нейродегенеративное состояние, характеризующееся прогрессирующими нарушениями осанки и походки, возникает в результате выпадения нейромеланин-продуцирующих дофаминергических нейронов в головном мозге. Депигментация компактной части черной субстанции является патологическим признаком этого состояния.
Контрольные вопросы
Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.
Комментарий к этой статье.
Ссылки
- 1.
Марандука М.А., Браништяну Д., Сербан Д.Н., Браништяну Д.С., Столериу Г., Манолаке Н., Сербан И.Л. Синтез и физиологические последствия мелановых пигментов. Онкол Летт. 2019 май; 17 (5): 4183-4187. [Бесплатная статья PMC: PMC6444329] [PubMed: 30944614]
- 2.
Фернандес-Флорес А., Саеб-Лима М., Кассарино Д.С. Гистопатология старения волосяного фолликула. Джей Кутан Патол. 2019 июль; 46 (7): 508-519. [В паблике: 30932205]
- 3.
Стараче М., Алессандрини А., Брэнди Н., Пираччини Б.М. Использование дерматоскопии ногтей при лечении меланонихии: обзор. Концепция Дерматол Практ. 2019 Янв;9(1):38-43. [Бесплатная статья PMC: PMC6368078] [PubMed: 30775147]
- 4.
D’Alba L, Shawkey MD. Меланосомы: биогенез, свойства и эволюция древней органеллы. Physiol Rev. 01 января 2019 г .; 99 (1): 1–19. [PubMed: 30255724]
- 5.
Дель Бино С., Дюваль С., Бернерд Ф. Клиническая и биологическая характеристика разнообразия пигментации кожи и ее последствий при воздействии ультрафиолета. Int J Mol Sci. 2018 Сен 08;19(9) [Бесплатная статья PMC: PMC6163216] [PubMed: 30205563]
- 6.
Juhasz MLW, Levin MK. Роль системных процедур для осветления кожи. J Космет Дерматол. 2018 дек;17(6):1144-1157. [PubMed: 30133125]
- 7.
Saleem MD. Биология развития меланоцитов человека, пьебалдизм и синдром Ваарденбурга.