Синтез меланина – Синтез меланина в коже: особенности, схема и процессы

estet-portal.com

Меланин. Нарушения обмена меланина. Аддисонова болезнь: этиология, патогенез, морфологическая характеристика.

— пигмент буровато-черного цвета. Пигмент синтезируется в специализиро­ванных органеллах (меланосомах), вид­ных при УЗ исследовании в меланоцитах.

Меланин образуется при окислении тирозина в ДОФА под действием фермента тирозиназы.

Основ­ная функция меланина

— рецепция света и защита от ультрафиолета. Меланоциты распола­гаются в базальном слое эпидермиса, сетчатке и радужной оболочке глаза, мягких мозговых оболочках. Синтез меланина активируют гормоны гипофиза (β-липотропин и меланоцитстимулирующий гормон), щитовидной железы, АКТГ, половые гормоны и медиаторы симпатической части вегетативной нервной системы. Подавляют синтез пигмента мелатонин и медиаторы парасимпатической части вегетативной нервной системы.

Нарушения обмена меланина

бывают врожденными и при­обретенными, местными и распространенными, выражаются в гиперпиг­ментации или гипопигментации.

Усиление меланогенеза называют гиперпигментацией, или меланозом.

Меланоз может быть приобретенным или наследуемым. Приобретенный распространен­ный меланоз развивается при аддисоновой болезни. Макроскопически кожа имеет интенсивную коричневую окраску, сухая, шелушащаяся. При микроскопическом исследовании цитоплазма меланоцитов базального слоя эпидермиса заполнена большим количеством зерен меланина. В дерме меланин встречает­ся в меланоцитах и макрофагах, фагоцитирующих пигмент при гибели меланоцитов. Эпидермис атрофичен, отмечает­ся гиперкератоз. Причина забо­левания в двустороннем поражении надпочечников (при туберкулезе, опухолях, метастазах), приводящем к снижению в крови уровня кортизола и к уси­лению синтеза АКТГ, обладающего меланинстимулирующим дейст­вием, что вызывает активацию тирозиназы и усиление синтеза мела­нина в коже и слизистых оболочках.

Примером врожденного распространенного меланоза является пигментная ксеродерма. Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу и связано с нарушением способности ДНК клеток кожи к репарации после воздействия ультрафиолета. После воздействия солнечного света возникает мелкая пятнистая гиперпигментация, трещины кожи. Для микроскопической картины характерны гиперкератоз эпи­дермиса.

К местным гиперпигментациям относятся веснушки, мелано­дермия, лентиго, невоклеточный невус (родинка). В элементах вес­нушек, возникающих после солнечного облучения, увеличено коли­чество меланина в кератиноцитах базального слоя эпидермиса. Меланодермия связана с усилением синтеза мелани­на и функциональными изменениями в меланоцитах, что приводит к усиленному переносу пигмента в базальные кератиноциты.

Лентиго

— овальная коричневая макула, не завися­щая от солнечного света, гистологически характеризующаяся линейной гиперплазией меланоцитов.

Невоклеточный невус

образу­ется из меланоцитов, которые растут гнездами или группами вдоль стыка эпидермиса и дермы. Невусные клетки имеют округлую или овальную форму, округлые ядра, относительно мономорфны. Злокачественная опухоль из меланоцитов называется злокачественной меланомой. Опухоль нередко развивается из предсуществующего невуса. Клетки меланомы поли­морфные. Беспигмент­ная меланома — характерно гематогенное и лимфогенное метастазирование. Меланома развивается не только в коже, но и в слизистой оболочке рта, в оболочке глаза, пищеводе, оболочках головного мозга, области поло­вых органов.

Уменьшение синтеза меланина проявляется альби­низмом и витилиго.

Альбинизм

— нарушение пиг­ментации, заболевание с аутосомно-рецессивным типом наследова­ния, характерно отсутствие/уменьшение активности фермента тирозиназы, меланоциты в организме имеются.

Витилиго

— местное проявление гипопигментации, характе­ризуется отсутствием меланоцитов на четко ограниченных и часто симметрично расположенных участках. Оно может развиваться после травм головы, после воспалительных или некротических про­цессов в коже).

alexmed.info

Биосинтез гормонов. Биосинтез мелатонина

Схема биосинтеза мелатонина

Этот фермент обладает, возможно, широкой субстратной специфичностью, подвергая декарбоксилированию не только 5-окситриптофан, но и ДОФА, фенилаланин, тирозин и гистидин (Вестерман и др., 1954). По-видимому, ДОФА-декарбоксилаза надпочечников и других тканей идентична 5-окситриптофандекарбоксилазе. Не исключено, что данный фермент является универсальным в биосинтезе биогенных моноаминов — серотонина, дофамина, гистамина, тирамина и т.д.

Таким образом, на определенном этапе биосинтеза мелатонина в эпифизе образуется серотонин — негормональный гуморальный агент, выполняющий ряд самостоятельных физиологических функций. Серотонин помимо эпифиза образуется в нервной ткани, слизистой оболочке желудка и кишечника, почках, печени, тучных клетках. Следовательно, стадии превращения триптофана в серотонин неспецифичны для эпифиза. Однако в эпифизе в отличие от других тканей серотонин является промежуточной стадией биогенеза мелатонина, а не конечным продуктом.

В пинеалоцитах имеются специальные ферментные системы, контролирующие дальнейшие этапы образования гормонов. Так, серотонин в эпифизарных клетках подвергается прежде всего N-ацетилированию с помощью ацетил-КоА (ацетилирующий коэнзим) с образованием N-ацетилсеротонина, уже не обладающего активностью серотонина. N-ацетилсеротонин подвергается действию ключевого фермента синтеза мелатонина — оксииндол-О-метилтрансферазы, превращающего 5,-оксигруппу индольного кольца в метоксигруппу и завершающего образование мелатонина. Этот фермент, вероятно, отличается от энзимов, О-метилирующих катехоламины в процессе их катаболизма.

Донором метильного радикала в процессе образования метоксигруппы серотонина, как и в случае биосинтеза адреналина из норадреналина, является S-аденозилметионин. Оксииндол-О-метилтрансфераза способна метилировать также серотонин и некоторые другие индолы. Однако скорость процесса метилирования этих веществ ферментом у большинства видов животных ниже более чем на порядок по сравнению с N-ацетилсеронином. Считается, что активность оксииндол-О-метилтрансферазы регулируется нервными импульсами, поступающими из шейного симпатического ганглия (Чазов, Исаченков, 1974).

В.Б. Розен

medbe.ru

Лазеры и Технологии, тел.: +7 (495) 724-56-87

Меланин (от греческого melas, melanos — темный, черный) — темнокоричневый или черный пигмент, содержащийся в волосах, коже, а также в сосудистой (в т.ч. в радужке) и сетчатой оболочках глаза. Меланин содержится не только в коже и волосах человека, но и во внутренних органах, включая substantia nigra мозга. При нарушении синтеза меланина в организме возникает целый ряд заболеваний, например, витилиго, фенилкетонурия, болезни Паркинсона, Аддисона и др. Отмечена необычно высокая восприимчивость альбиносов (у них отсутствует меланин) к болезням.

Метаболизм меланина

Меланин образуется путем полимеризации продуктов окисления тирозина в специализированных отростчатых клетках эпидермиса — меланоцитах. Гранулы, заполненные меланином, — меланосомы — транспортируются по отросткам меланоцитов и передаются кератиноцитам. В кератиноцитах меланин функционирует подобно фильтру с нейтральной оптической плотностью и поглощает ультрафиолетовое излучение. Под действием солнечного излучения синтез меланина увеличивается, и появляется загар. Это происходит за счет активации тирозиназы в меланоцитах, что в свою очередь обусловлено высвобождением эйкозаноидов и эндотелина-1. От эффективности работы этого механизма зависит устойчивость кожи к действию солнечного излучения. Меланины — аморфные пигменты темно-коричневого и черного цвета, содержащиеся в норме в волосах, коже, перьях и сетчатке глаза у позвоночных, а также в растениях, у насекомых и некоторых морских беспозвоночных.

У животных меланин сосредотачивается в специальных клетках — меланофорах. Усиление образования и отложения меланина в коже происходит под влиянием облучения солнечными и ультрафиолетовыми лучами, что обуславливает появление загара и веснушек. Меланин содержит в своем составе углерод, азот и водород в соотношении примерно 1:5:5, а также в ряде случаев серу (от 2 до 12%). Меланин нерастворим в воде, кислотах, органических растворителях и т.д. Но меланин волос легко растворяется в щелочах и выпадает в осадок при подкислении растворов. Варьирование цвета кожи определяется присутствием в эпидермисе специализированных клеточных органелл — меланосом. Избыточное накопление в организме пигмента меланина обусловливает меланоз. Меланоз может наблюдаться в органах, где меланин откладывается в норме (кожа, глаз, мозговые оболочки) и в органах и тканях, где в норме этот пигмент не встречается (слизистые оболочки, кишечник, пищевод). Процесс образования меланина у человека и животных связан с деятельностью эндокринных желез.

При ряде гормональных расстройств (адиссонова болезнь, хронический гипертиреоидизм, гипопитуитаризм и т.д.), а также при беременности наблюдаются нарушения пигментации кожи, волос и т.д. Установлено, что образование меланиина контролируется главным образом гормонами гипофиза (альфа и бета-меланоцитостимулирующие гормоны), а также щитовидной железой, стероидными и половыми гормонами. Механизм гормонального контроля не выяснен. По-видимому, основная роль принадлежит меланинстимулирующим гормонам, активность которых может стимулироваться другими гормонами (прогестероном) или подавляться (адреналином или норадреналином).

Виды меланинов

Различают коричневые и чёрные меланины — эумеланины, и жёлтые — феомеланины. — Эумеланины Eumelanin — Феомеланины Pheomelanin — Нейромеланины Neuromelanin

Функции меланина

Далеко не каждый меланин способен оказывать какое-либо физиологическое воздействие на организм животных и человека. Мощные защитные барьеры (кожный, барьер желудочно-кишечного тракта и др.) не пропускают то, что по структуре является чуждым. Такой меланин проходит как балластное вещество. Меланин млекопитающих, человека и ряда микроорганизмов, в том числе и Nadsoniella nigra, называется «эумеланином» или ДОФА-меланином. ДОФА-меланины — единственные пигменты, которые синтезируются и широко используются в организме млекопитающих и человека. Далее речь пойдет о них.

Особые свойства ДОФА-меланинов, которые делают их похожими на молекулярные сита и ионообменные смолы, антиоксидантные и полупроводниковые свойства позволяют успешно использовать меланины в медицине, фармакологии и других отраслях. Строение меланина сложное, это не отдельное вещество, а аморфная смесь полимерных соединений.

Классическая структура меланина — это длинноцепочечный полимер. Молекулы меланина «липкие». Бактерии и грибки «приклеиваются» к ним, и это останавливает их от распространения по организму. В литературе встречаются упоминания о том, что меланины, синтезируемые в организме человека, участвуют в ликвидации любого стрессового воздействия, нарушающего клеточное равновесие, и являются составной частью иммунной системы организма. Меланин дезактивирует свободные радикалы, возникающие после облучения организма ультрафиолетом и ионизирующим излучением, а также в результате некоторых ферментативных процессов и реакций аутоокисления. Катализирует многие биохимические процессы. Обладает ионообменными свойствами.

Растворимые формы меланина могут выполнять транспортную функцию, так как беспрепятственно преодолевают даже гематоэнцефалический барьер (барьер, который защищает головной мозг). Меланин защищает организм от злокачественного перерождения клеток, нейтрализуя канцерогенное воздействие: УФ-лучей и ионизирующей радиации, уменьшая накопление радионуклидов в организме; снижает метаболическую активность химических канцерогенов. ДОФА-меланин Nadsoniella nigra в условиях комбинированного действия тотального гамма-излучения и стресса проявляет мощный адаптогенный эффект, являясь очень сильным антиоксидантом. Выявлено, что этот меланин существенно уменьшает дистрофически-деструктивные изменения в печени, гипоталамусе, щитовидной железе и надпочечниках.

scvtech.ru

Биосинтез меланина

В пигментных клетках из тирозина образуется пигмент меланин (от греч. melas– черный). При действии тирозинмонооксигеназы тирозин окислятся в дигидроксифенилаланин (ДОФА). ДОФА под действием тирозиназы – ключевого фермента всего процесса биосинтеза меланина превращается в ДОФА-хинон, из которого в результате неферментативных реакций образуется меланин. Меланин представляет собой группу полимерных соединений с неупорядоченной структурой. Цвет кожи и глаз зависит от количества и распределения меланоцитов и содержания в них меланина. Врожденное отсутствие тирозиназы в меланоцитах или отсутствие самих меланоцитов проявляется как альбинизм. Для этого заболевания характерны отсутствие пигментации кожи, волос и радужной оболочки глаз, сниженная острота зрения.

11. Обмен гистидина

Катаболизм гистидина происходит путем его внутримолекулярного дезаминирования с образованием уроканиновой кислоты, которая затем через ряд реакций превращается в аммиак, одноуглеродный фрагмент, соединенный с тетрагидрофолатом, и глутаминовую кислоту. Дезаминирование гистидина катализируется гистидин-аммиаклиазой, которая содержится в печени и коже:

Уроканиновая кислота превращается в имидазолонпропионовую кислоту под действием уроканиназы, которая содержится только в печени:

И гистидин-аммиаклиазой, и уроканиназа появляются в крови при заболеваниях печени и измерение их активности используется для диагностики. Известна наследственная болезнь — гистидинемия, связанная с дефектом гистидин-аммиаклиазой. Для этого заболевания характерно повышенное содержание гистидина в тканях и нарушение физического и умственного развития.

12. Биогенные амины: их образование, функции и инактивация

Биогенные амины – органические соединения, которые образуются в результате декарбоксилирования аминокислот или их производных и имеют выраженную биологическую активность. В образовании биогенных аминов участвуют ферменты декарбоксилазы, коферментом которых служит пиридоксальфосфат.

Биогенные амины являются биологически активными веществами, которые выполнят функцию нейромедиаторов, гормонов, регуляторов местного действия.

Инактивация биогенных аминов происходит несколькими путями, основными из которых являются: 1) дезаминирование под действием ферментов моноаминоксидаз (МАО). Их коферментом служит ФАД. Сначала образуются альдегиды, а затем кислоты, которые выводятся почками.

R-CH₂-NH₂ → R-COH → R-COOH

2) путем метилирования под действием метилтрансфераз. При этом донором метильных групп является S-аденозилметионин (SAM).

Образование гистамина

Декарбоксилирование гистидина катализируется гистидиндекарбоксилаза. Гистамин выполняет следующие функции: 1) участвует в развитии воспалительных реакций, 2) является медиатором аллергических реакций, 3) вырабатывается железами желудка и стимулирует секрецию желудочного сока.

Инактивация гистамина происходит путем его метилирования с образованием 1-метилгистамина:

Образовавшийся 1-метилгистамин выводится из организма с мочой.

Образование 4-аминобутирата (гамк)

происходит в основном в пресинаптических отделах нейронов головного мозга. Наряду с глицином ГАМК является медиатором процесса торможения.

Инактивация ГАМК осуществляется путем переаминирования с 2-оксоглутаратом и последующим окислением образовавшегося сукцинат-полуальдегида в сукцинат:

studfiles.net

синтез и функции этого пигмента

Как барьер на пути агрессивного влияния окружающей среды кожный покров имеет в своем арсенале не одно средство для обезвреживания врага. И первый враг – это ультрафиолетовое излучение. Загар является прямым результатом активизации защитных сил организма и работы меланоцитов, которые продуцируют природный пигмент – меланин. Цвет кожи, глаз и волос определяется уровнем меланина в эпидермисе. Как два в одном: пигмент окрашивающий и защищающий организм. Меланин в организме способен активизировать множество биологических процессов. О синтезе меланина в организме и его функциях читайте в этой статье.

Что такое меланин?

Меланином называется взвесь соединений полимеров, которые окрашивают живые ткани (человека, животного, грибов, микроорганизмов). Общее понятие «меланин» объединяет несколько видов подобных соединений: ДОФА (черные, коричневые), феомеланины (желтые), нейромеланины. В организме человека широко функционируют только ДОФА-меланины. Меланины класса ДОФА не могут растворяться в воде, кислотах или растворителях. Но, они становятся чувствительны в щелочной среде.

Оседает в эпидермисе, меланин образуется в меланоцитах, которые находятся в базальном слое кожи. Располагаются меланоциты под слоем кератиноцитов и сохраняются в виде гранул, внутри которых пигмент соединяется с белком. На 1 см2кожного покрова приходится приблизительно 1200 меланоцитов, которые соединены с кератиноцитами специальными мостиками – десмосомами. По этим мостиками меланин поднимается к месту назначения: в верхние слои кожи, корни волос, радужку глаз.

Как это происходит:

Из отростков меланоцита пигмент меланин двигается к кератиноцитам по мостику при помощи процесса фагоцитоза. В кератиноцитах меланин связывается с белком и накапливается. Таким образом определяется цвет кожи, глаз, волос. На 1 эпидермально-меланиновую единицу приходится 40 кератиноцитов и всего 1 меланоцит. Уровень меланина определяет цвет, поэтому у людей светлых рас в эпидермисе содержатся единичные гранулы с пигментом. У людей негроидной расы эпидермис заполнен полностью гранулами с пигментом. При активном солнце организму необходима постоянная защита, поэтому меланоциты постоянно вырабатывают меланин, независимо от времени года.

Как синтезируется меланин в организме?

Итак, немного химии. Вырабатывается меланин в организме под руководством гормонов, секретируемых гипофизом – меланоцитостимулирующих гормонов. Меланин синтезируется в меланосомах (органеллах меланоцитов). Сначала окисляется аминокислота тирозин, в результате этого химического процесса вырабатывается ДОФА аминокислота – дигидроксифенилаланин (предшественник адреналина). После дальнейшего окисления молекулы ДОФА преобразуется в меланин. Пигмент накапливается в эпидермисе и активируется под действием солнечных лучей, покрывая тело загаром.

Зачем меланин организму: польза пигмента

Главная задача меланина – защита клеток организма от разрушительного действия ультрафиолетового излучения. Меланин действует как экран, отображая большее количество лучей, и как поглощающий компонент, который собирает те лучи, которые смогли проникнуть в эпидермис. Солнечные лучи, поглощенные меланином, никуда не исчезают, частично они перерабатываются на тепло, а остатки лучей – для резерва, чтобы обеспечивать фотохимические реакции.

Меланин защищает ядро клетки от потери и деформации генетической информации под влиянием солнца. Располагаясь в самом центре, меланин действует как система безопасности ДНК.

Функции меланинов:

• обезвреживают свободные радикалы;
• ускоряют химические и биологические реакции в организме;
• избавляют от стресса;
• обеспечивают адаптогенный эффект;
• водорастворимый меланин способен выполнять транспортную функцию;
• нейтрализуют патогенные изменения в щитовидной железе, гипоталамусе, надпочечниках, печени.

Как окрашиваются волосы и глаза?

ДОФА меланин проникает вглубь волоса и придает ему темный оттенок. Если в волосках гранул с пигментом мало и они расположены на поверхности, цвет волос будет светлым.

Интересно то, что у рыжеволосых людей меланин не гранулированный, а диффузный.

От того на каком уровне и насколько глубоко располагается меланин зависит цвет глаз. Присутствие меланина в 4 или 5 слое определяет синий или голубой цвет. Если пигмент расположился в верхних слоях радужки, то глаза будут карими или светло-коричневыми. В случае хаотичного расположения меланина в слоях радужки, глаза могут быть серыми или зелеными.

Что такое альбинизм?

Когда меланин в организме вырабатывается в незначительном количестве или его вообще не вырабатывается, рождаются альбиносы – люди с белым цветом волос, глаз, и почти бесцветно-белой кожей. Кроме отличительной внешности, такие люди страдают от проблем со зрением и слухом, не могут находиться на солнце, имеют слишком низкий иммунитет.

Интересно то, что меланин может вырабатываться не только в ограниченном количестве, но и быть в избытке. В этом случае развивается меланоз.

Таким образом, синтез меланина в организме важен для полноценного функционирования многих систем. Без него истощается иммунитет, ведь через кожный покров проникают многие патогенные вещества, способные навредить клеткам и привести к необратимой деградации и разрушения волокон, и, соответственно, всего организма в целом.

Бывайте больше на солнце, заряжайтесь позитивными эмоциями и повышайте свой иммунитет!

Источник

archive.smiruponitke.info