Синтез меланина с точки зрения биохимии, гистологии и физиологии

Синтез меланина – это физико-химический процесс, который протекает в несколько стадий и вырабатывается в клетках меланоцитах. Представляет собой комплекс полимерных соединений. Гранулы черного пигмента определяют цвет кожных покровов, оттенок волос, цвет радужки глаз, шерсти и перьев, а также содержится в черной субстанции мозга.

синтез меланина

 

Как синтезируется меланин в организме

Меланоциты, вырабатывая свой пигмент, создают барьер, который препятствует проникновению в организм ультрафиолетовых лучей.

Существуют четыре основных вида меланинов, в зависимости от места их локализации и выполнения функций:

  1. феомеланины (определяют рыжий цвет волосяного фолликула, окрас кожи половых органов и сосков. Характеризуются возможностью растворяться в разбавленных щелочах);
  2. эумеланины (от них также зависит цвет каштановых волос и они, как правило, нерастворимы в органических веществах);
  3. смешанные (представляют собой комплекс из эумеланинов и феомеланинов);
  4. нейромеланины (располагаются в катехоламинергических клетках черной субстанции мозга и голубого пятна, обеспечивая им характерный цвет).

Физиология образования меланина в коже происходит в несколько этапов, согласно определенной схеме, под действием солнечных лучей или гормонов. Запускается данный процесс, когда фотон ультрафиолета (hN) влияет на меланоциты и эйкозаноиды (регуляторы клеточных функций).

В этих клетках начинает активироваться синтез фермента тирозиназы, который занимается окислением тирозина. Тирозин – это аминокислота, в ходе превращения которой образуются меланин и тиреоидные гормоны (тироксин). Ультрафиолетовое излучение вызывает формирование полимерной структуры вещества из этой аминокислоты.

Далее пигмент, накопившийся в гранулах, поступает в ее отростки. Из отростков прямиком в кератиноциты (клетка эпидермального слоя кожи, которая содержит кератин). В кератиноцитах меланин активируется и поглощает УФ-лучи, тем самым защищая кожу от пагубного воздействия солнца. Через несколько часов он разрушается лизосомальными ферментами.

выработка меланина на солнце

За регуляцию обмена черного пигмента отвечают два основных гормона:

  • Меланоцитостимулирующий гормон (МСГ) – хроматотрофный гормон. Вырабатывается в средней доле гипофиза и формируется из общего предшественника с АКТГ проопиомеланокортина. В свою очередь МСГ регулируется релизинг-факторами гипоталамуса: меланостатинами (ингибируют синтез гормона) и меланолиберинами (усиливают синтез гормона). Действует по принципу негативно-обратной связи. МСГ – основный гормон, который принимает участие в образовании пигмента кожи.
  • Адренокортикотропный гормон (АКТГ) – образуется базальными клетками аденогипофиза. Этот тропный гормон зависит от статинов и лебиринов гипоталамуса. АКТГ участвует в активизации перехода тирозина в меланин.
От эффективности и слаженности работы этих механизмов будет зависеть резистентность кожи к солнечным лучам.

Стадии образования пигмента:

  1. Стадия 1. Происходит появление активности тирозиназы в меланосоме меланоцита. Что провоцирует формирование мелкозернистого вещества.
  2. Стадия 2. Пузырек обретает овальную форму. Внутри него находятся филаменты с поперечной исчерченностью. Меланин постепенно накапливается в белковом матриксе.
  3. Стадия 3. Усиление процессов предыдущей стадии.
  4. Стадия 4. Видна зрелая гранулка меланина эллипсоидной формы. В этой фазе пигмент мигрирует к апикальной части клетки и по цитоплазматических отростках попадает в ростковый и частично шиповатый слой плоского эпителия.

Какие аминокислоты принимают участие

Основой для синтеза меланина является медь (содержащий фермент тирозиназа). На активность ее влияют эйкозаноиды. Именно они в первую очередь реагируют на виляние ультрафиолета и гормонов.  Синтез меланина – это сложный биохимический процесс, который вовлекает такой аминокислотный ряд: тирозин, цистеин, аланин.

Тирозин также используется для синтеза катехоламинов (гормоны мозгового слоя надпочечников: адреналин, норадреналин, дофамин). Его роль в организме важна.

Недостаток тирозина или нарушение его обмена, снижение потребления белка, повлечет за собой патологические процессы.

Дефицит аминокислоты приведет к альбинизму (тотальной депигментация кожи и ее производных, радужки глаза). Кожа таких людей не загорает и очень ранима к действию солнечных лучей, а еще часто появляются фотодерматиты.

Схема и процесс

Аминокислота тирозин под действием фермента тирозиназы и ионов купрума (меди) образуется 3,4-диоксифениаланин L-формы (ДОФА) – ароматическая аминокислота. Этот продукт гидроксилирования тирозина повторно вступает в реакцию под влиянием меди и того же фермента с образованием дофахинона. На этом этапе формируются разные пути синтеза феомеланина и эумеланина.

меланин

Первый путь — образование феомеланина. Участие цистеина определяет теплый окрас волос. Далее появляется цистеинилдофа, содержащий в 5 и 6 положениях цистеин. Из него образуется бензотиазинилаланин, с последующим превращением в феомеланин.

Второй путь — синтез эумеланина. Схема реакций синтезирования меланина заключается в том, что сразу из дофахинона происходит формирование дофахром. Затем дофахром полимеризуется с образованием дигидроксииндола, имеющего в 5 и 6 положениях гидроксильные группы.

Схема реакций синтеза меланина:

Тирозин

Медь двухвалентная

Медь   двухвалентная

+ Цистеин

5,6-Цистеинилдофа

Бензотазинилаланин

3,4 – Диоксифениаланин

 ⇐ Дофахинон ⇒

 

Тирозиназа

Тирозиназа

Дофахром

5,6-Дигидроксииндол

Эумеланин

Причины нарушения выработки

Существуют две основные причины нарушения обмена тирозин-триптофановой группы. Со знаком «+» и «-», то есть пигментные дистрофии и избыток синтеза меланина (меланоз).

Гиперпродукция меланина имеет следующие клинические признаки:

  • частое появление пигментных пятен;
  • родинки, наросты, родимые пятна;
  • возникновение веснушек.

Гипопродукция меланина проявляется в таких признаках, как:

  • частичное или полное отсутствие кожного пигмента;
  • красный цвет радужки глаз;
  • обесцвеченные волосы;
  • появление белых пятен и волос (витилиго).

Меланоз

Врожденный

Приобретенный

Генетический дефект/предрасположенность. Заболевания гипофиза или гипоталамуса (опухоль).
Избыточная пролиферация меланоцитов (при гормональном нарушении обмена АКТГ). Патология надпочечников (туберкулез почки, аутоиммунные заболевания).
Депигментация (альбинизм)
Генетический дефект и предрасположенность. Из-за крупномасштабных ожогов и воспалительных процессов.
Отсутствие тирозиназы. В результате дерматозов и дерматитов.
Нарушение пролиферации и дифференцировки меланоцитов из СК.
Нарушение синтеза меланина также встречается при меланоме (рак кожи), поскольку пигментные образования часто служат причиной малигнизации. Обширный меланоз является следствием возможной надпочечниковой недостаточности.

Если у вас возникли подозрения, что процесс синтеза меланина нарушен, рекомендовано посещение врача-дерматолога и косметолога в ближайшее время. Вовремя не выявленные причины патологии могут привести к необратимым последствиям, которые не лечатся таблетками.

От чего зависит цвет кожи, волос и глаз

Окрас глаз и кожи зависит от количества меланина и его формы. Активность форм красящего пигмента неодинакова. Поэтому каждый человек имеет индивидуальный оттенок кожи, волос и глаз.

Если в фолликулах волосков мало феомеланина и он находится ближе к поверхности базального слоя, то оттенок волос и бровей будет светлым или русым (чаще рыжим). Чем глубже расположен эумеланин, тем темнее окрас. С возрастом активность синтеза меланина уменьшается, поэтому у стариков появляются седые волосы.

Карие и светло-коричневые оттенки глаз характерны при высоком содержании эумеланина, но на поверхности радужки. А вот в случае различной локализации пигмента, цвет глаз варьирует от серых до зеленых.

Следует понимать, что количество, форма и расположение меланина строго зафиксировано определенными аллелями генов. И передается по доминантному или рецессивному типу наследования.

ТЭГИ:
Рейтинг статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (4 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...

Комментарии

avatar