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.
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:
- феомеланины (определяют рыжий цвет волосяного фолликула, окрас кожи половых органов и сосков. Характеризуются возможностью растворяться в разбавленных щелочах);
- эумеланины (от них также зависит цвет каштановых волос и они, как правило, нерастворимы в органических веществах);
- смешанные (представляют собой комплекс из эумеланинов и феомеланинов);
- 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.
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.
Стадии образования пигмента:
Читайте также:
- Стадия 1. Происходит появление активности тирозиназы в меланосоме меланоцита. Что провоцирует формирование мелкозернистого вещества.
- Стадия 2. Пузырек обретает овальную форму. Внутри него находятся филаменты с поперечной исчерченностью. Меланин постепенно накапливается в белковом матриксе.
- Стадия 3. Усиление процессов предыдущей стадии.
- 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.
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. |
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.
Частые вопросы
Как происходит синтез меланина?
Синтез пигмента меланина происходит из аминокислоты тирозина под влиянием фермента тирозиназы в клетках эпидермиса меланоцитах, которые располагаются под слоем базальных кератиноцитов.
-
Читайте также:
Как вырабатывается меланин в организме?
Под воздействием солнечного света меланоциты в нижних слоях эпидермиса вырабатывают меланин и транспортируют его через особые клетки, названные дендритами, к верхнему слою кожи. Там меланин поглощает солнечный свет и защищает кожу от УФ-излучения, предотвращая его дальнейшее проникновение.
Какой фермент участвует в синтезе меланина?
Блокирование фермента тирозиназы Тирозиназа — фермент, участвующий в синтезе меланина.
Кто вырабатывает пигмент меланин?
Меланин вырабатывается специализированными клетками кожи, которые называются меланоцитами. Меланоциты разбросаны среди других клеток в самой глубине поверхностного слоя кожи (эпидермиса), который называется базальным слоем. После выработки меланин распространяется в другие близлежащие клетки кожи.
Полезные советы
СОВЕТ №1
При изучении синтеза меланина обратите внимание на роль ферментов тирозиназы, тирозина и DOPA в этом процессе.
СОВЕТ №2
Изучите влияние факторов окружающей среды, таких как ультрафиолетовое излучение, на синтез меланина и его функции в организме.
СОВЕТ №3
Познакомьтесь с ролью меланина в защите кожи от вредного воздействия солнечных лучей и его влиянием на пигментацию кожи.
