Меланин образуется в

Содержание статьи

• Как образуется меланин
• Меланиновые губки: особенности, плюсы и минусы
• В каких продуктах содержится меланин

Основная функция меланина – защищать организм от избытка ультрафиолетового излучения. Именно поэтому клетки кожи начинают усиленно продуцировать его, когда кожа подвергается усиленному воздействию солнечных лучей или похожего на них искусственного излучения. Люди называют это загаром. В разные эпохи отношение к загару менялось: когда-то его считали принадлежностью простолюдинок, не подобающей благородным дамам, в позднейшие времена он вошел в моду, но медики рекомендуют соблюдать меру в этом деле.

Клетки-производители меланина

За выработку меланина «отвечают» особые клетки – меланоциты. Такая клетка внешне напоминает дерево из-за большого количества отростков. По этим отросткам перемещаются меланосомы – гранулы, содержащие меланин. Эти гранулы могут содержать один из трех видов меланина: эумеланин (черный пигмент), феломеланин (желтый) или факомеланин (коричневый). Все многообразие цветов человеческой кожи, волос и глаз определяется количеством, размером и расположением меланосом.

Чем больше меланосом и чем крупнее они по размеру, тем темнее будут волосы, и наоборот. Если меланин не заключен в гранулы, а расположен в клетках диффузно, волосы будут рыжими.

Радужная оболочка глаза имеет пять слоев. Если меланин имеется только в наиболее глубоких слоях, они просвечивают через цветные слои, и глаза выглядят синими или голубыми. Присутствие меланина в поверхностных слоях делает глаза карими или желтыми при равномерном распределении меланина, а при неравномерном – серыми или зелеными.

Синтез меланина

Предшественник меланина в организме – тирозин. Это одна из заменимых аминокислот, которые организм может не только получать с пищей, но и синтезировать. С его участием образуются и другие вещества, например, гормон адреналин.

Другие вещества, необходимые для синтеза меланина – кислород и некоторые производные фенола. И тирозин, и производные фенола вступают в химическую реакцию с кислородом. Роль катализатора в этой реакции берет на себя фермент тирозиназа. В результате серии химических реакций тирозин превращается в ДОФА-хинон, затем – в ДОФА-хром, в дигидроксииндолкарбоновую кислоту, а в конечном итоге – в меланин, вещество, состоящее на 55% из углерода, на 30% из кислорода, на 9% из водорода, на 4% из азота, а на долю других веществ приходится 2%.

Нарушения синтеза меланина

Меланоциты развиваются из меланобластов – эмбриональных клеток, расположенных в нервном гребне. Оттуда они мигрируют в эпидермис – верхний слой кожи. Если миграции не произошло, человек рождается альбиносом, меланина у него не будет. То же самое происходит при мутации гена, ответственного за синтез тирозина или тирозиназы.

Нарушение синтеза меланина ведет не только к определенным особенностям внешности. Установлено, что альбиносы обладают более слабым иммунитетом, плохо переносят яркий свет, у них выше риск заболеть раком кожи.

Меланины (др.-греч. μέλας , родительный падеж μέλανος — чёрный) — высокомолекулярные пигменты, которые имеют нерегулярную структуру и сложный химический состав. В зависимости от химического строения их подразделяют на: эумеланины, феомеланины и алломеланины [1] . Меланины содержатся в коже, волосах, радужной оболочке глаза, секретируемых чернилах головоногих и т. п. Меланины не обязательно находятся в покровах; например, у человека много меланинов обнаруживается во внутреннем ухе и некоторых отделах мозга.

Меланин в кожных покровах позвоночных вырабатывается специализированными клетками — меланоцитами.

Миграцию меланина в организме обеспечивают макрофаги-меланофоры, которые из-за отсутствия тирозиназы не способны к синтезу меланина. [2]

Содержание

Химия меланинов [ править | править код ]

Меланины — нерастворимые полимеры, продукты окислительных превращений аминокислоты тирозина. При синтезе меланина вначале из тирозина образуется диоксифенилаланин (ДОФА), затем — ДОФА-хром, реакцию катализирует фермент тирозиназа. ДОФА-хром полимеризуется и приводит к образованию меланинов. Меланины у позвоночных образуются в меланоцитах, где откладываются в виде гранул, в связанном с белком виде (т. н. меланопротеиды).

Виды меланинов [ править | править код ]

У человека существуют три основных типа меланинов: эумеланины, феомеланины и нейромеланины. Эумеланины встречаются наиболее часто; могут иметь коричневую или чёрную окраску. Феомеланины имеют красноватую окраску, они придают характерный розовый или красный цвет губам, соскам, половым органам; волосы, содержащие феомеланин, будут иметь рыжий цвет. Нейромеланин обнаруживается в мозге, функции его до сих пор неизвестны.

Фитомеланин [en] , встречающийся у некоторых групп растений, несмотря на похожее название, химически не родственен меланинам животных и является поливиниловым ароматическим спиртом.

Биологическая функция [ править | править код ]

Меланины широко распространены в растительных и животных тканях, а также у простейших. Они определяют окраску кожи и волос, например масти лошадей, цвет перьев птиц (совместно с интерференционной окраской), чешуи рыб, кутикулы насекомых. Меланины поглощают ультрафиолетовые лучи, и тем самым защищают ткани глубоких слоёв кожи от лучевого повреждения.

Меланины могут иметь пониженную концентрацию, и даже вовсе отсутствовать — у альбиносов.

В результате экспериментов (Жеребин и другие, 1984) было выявлено, что длительное введение водорастворимого меланина препятствует развитию у животных чрезмерных эмоционально-реактивных проявлений и достоверно снижает аффективные реакции у эмоциональных крыс. При этом выявлено, что препарат предотвращает язвообразование, снижает число кровоизлияний в слизистую желудка и препятствует снижению общей массы тела животных в условиях стресса.

Согласно исследованиям Моссэ И. Б. и др. (Институт генетики и цитологии НАН Беларуси, Минск), Жаворонков Л. П. и др. (Медицинский радиологический научный центр РАМН, 249020, Обнинск, Россия) меланин является уникальной основой средства профилактики генетических и онтогенетических последствий облучения. Особая ценность исследований названных учёных состоит в том, что опыты проводили in vivo. Меланин снижает накопление радионуклидов в организме (активный сорбент урана и трансурановых элементов).

Меланин является одним из самых мощных антиоксидантов (концентрация парамагнитных центров 8⋅10 17 спингр.).

Генетические расстройства и болезненные состояния [ править | править код ]

Существует порядка девяти типов глазного альбинизма, который в основном является аутосомно-рецессивным заболеванием. Определенные этнические группы имеют более высокую заболеваемость различными формами. Например, наиболее распространенный тип, называемый окулокутативный тип альбинизма 2 (ОСА2), особенно часто встречается среди людей черного африканского происхождения. Это аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся врожденным уменьшением или отсутствием пигмента меланина в коже, волосах и глазах. Предполагаемая частота ОСА2 среди афроамериканцев составляет 1 на 10 000, что контрастирует с частотой 1 на 36 000 для белых американцев [3] . В некоторых африканских странах частота расстройств еще выше: от 1 на 2000 до 1 на 5000 [4] . Другая форма альбинизма, «желтый глазной альбинизм», по-видимому, более распространена среди амишей, которые имеют преимущественно швейцарское и немецкое происхождение. Люди с этим вариантом синдрома при рождении обычно имеют белые волосы и кожу, но в младенчестве быстро развивают нормальную пигментацию [4] .

Глазной альбинизм влияет не только на пигментацию глаза, но и на остроту зрения. Люди с альбинизмом обычно показывают нарушения остроты зрения в диапазоне от 20/60 до 20/400.

Связь между альбинизмом и глухотой хорошо известна, хотя и недостаточно понятна. В своем трактате 1859 года «О происхождении видов» Чарльз Дарвин заметил, что «кошки полностью белые и с голубыми глазами, как правило, глухи» [5] . У людей гипопигментация и глухота встречаются вместе при редком синдроме Ваарденбурга, который преимущественно наблюдается у индейцев хопи в Северной Америке. Заболеваемость альбинизмом у индейцев хопи оценивается примерно в 1 на 200 человек. Подобные образцы альбинизма и глухоты были обнаружены у других млекопитающих, включая собак и грызунов. Однако недостаток меланина сам по себе, по-видимому, не является непосредственной причиной глухоты, связанной с гипопигментацией, так как большинство людей, испытывающих недостаток в ферментах, необходимых для синтеза меланина, имеют нормальную слуховую функцию. Вместо этого отсутствие меланоцитов в stria vascularis внутреннего уха приводит к нарушениям в улитке [6] , хотя причины этого до конца не ясны.

При болезни Паркинсона, расстройстве, которое влияет на нейромоторное функционирование, наблюдается снижение уровня нейромеланина в черной субстанции и coeruleus locus вследствие специфического выпадения дофаминергических и норадренергических пигментированных нейронов. Это приводит к снижению синтеза дофамина и норэпинефрина. В то время как никакой корреляции между расой и уровнем нейромеланина в черной субстанции не поступало, значительно более низкая частота возникновения паркинсонизма у чернокожих, чем у белых, «заставила некоторых предположить, что кожный меланин может каким-то образом служить для защиты нейромеланина в substantia nigra от внешних токсинов» [7] .

Вдобавок к дефициту меланина, молекулярный вес полимера меланина может быть уменьшен различными факторами, такими как окислительный стресс, воздействие света, изменения pH или локальных концентраций ионов металлов. Предполагается, что уменьшение молекулярной массы или степени полимеризации глазного меланина достаточно, чтобы превратить обычно антиоксидантный полимер в прооксидант и в своем прооксидантном состоянии меланин участвует в возникновении и прогрессировании дегенерации желтого пятна и меланомы [8] . Разагилин, важный препарат для монотерапии при болезни Паркинсона, обладает меланино-связывающими свойствами и свойствами по уменьшению опухоли меланомы [9] .

Однако более высокий уровень эумеланина также может быть недостатком, помимо более высокой склонности к дефициту витамина D. Темная кожа является осложняющим фактором при лазерном удалении невусов. Эффективные в лечении белой кожи, лазеры, как правило, менее удаляют невусы у людей азиатского или африканского происхождения. Более высокая концентрация меланина у людей с более темной кожей просто рассеивает и поглощает лазерное излучение, подавляя поглощение света тканями-мишенями. Аналогичным образом, меланин может осложнить лазерное лечение других дерматологических состояний у людей с более темной кожей.

Веснушки и родинки образуются в местах с локализованной концентрацией меланина в коже. Они сильно связаны с бледной кожей.

Никотин обладает сродством к меланинсодержащим тканям из-за его функции прекурсора в синтезе меланина или его необратимого связывания с меланином. Предполагается, что это лежит в основе увеличения никотиновой зависимости и снижения частоты отказа от курения у более темнопигментированных лиц [10] .

Меланины у позвоночных образуются в специализированных клетках – меланоцитах. Они откладываются в виде гранул, в связанном с белком виде (т.н. меланопротеиды).

Это продукты окислительных превращений аминокислоты тирозина. Вначале образуется диоксифенилаланин (ДОФА), затем – в ДОФА-хинон, реакцию катализирует фермент тирозиназа. Дальнейшие превращения протекают без участия ферментов и приводят к образованию различных высокомолекулярных нерастворимых в воде веществ – меланинов.

Виды меланинов

Различают коричневые и чёрные меланины – эумеланины, и жёлтые – феомеланины.

Биологическая функция

Меланины широко распространены в растительных и животных тканях, а также у простейших. Они определяют окраску кожи и волос, например масти лошадей, цвет перьев птиц (совместно с интерференционной окраской), чешуи рыб, кутикулы насекомых. Меланины поглощают ультрафиолетовые лучи, и тем самым защищают ткани глубоких слоёв кожи от лучевого повреждения. Другой недавно обнаруженной функцией является усвоение ультрафиолетового излучения для обеспечения жизнедеятельности. Такая особенность обнаружена у некоторых видов микроскопических грибков (Cladosporium sphaerospermum), растущих на руинах реактора Чернобыльской АЭС. Меланины могут иметь пониженную концентрацию, и даже вовсе отсутствовать – у альбиносов.

Литература

На русском языке

• Lerner А. В., Hormones and skin color, "Scientific American", 1961, v. 205, № 1;
• Mason Н. S., Structure of melanins, в кн.: Pigment cell biology, N. Y., 1959, p. 563;
• Harley-Mason J., Melanins, в кн.: Comprehensive biochemistry, v. 6, Amst. – L. – N. Y., 1965.

На английском языке

• Diana Clarke, "Melanin: Aging of the Skin and Skin Cancer," EzineArticles.com.
• "Link 4-Melanin 95-97," taken from R.A.Nicolaus,G.Scherillo La Melanina.Un riesame su struttura,proprietà e sistemi, Atti della Accademia Pontaniana, Vol.XLIV,265-287, Napoli 1995.[1]
• Dr. Mohammed O. Peracha, Dean Elloit, and Enrique Garcia-Valenzuela, "Occular Manifestations of Albinism" (Abstract at emedicine.com, Sept. 13, 2005).

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Эумеланин" в других словарях:

эумеланин — Один из меланиновых пигментов, образуемых в процессе метаболизма тирозина, обуславливает окраску шерсти и эпителия сетчатки глаз млекопитающих; в норме Э. черного цвета, к настоящему времени известно значительное число мутаций, нарушающих… … Справочник технического переводчика

эумеланин — eumelanin эумеланин. Один из меланиновых пигментов, образуемых в процессе метаболизма тирозина , обуславливает окраску шерсти и эпителия сетчатки глаз млекопитающих; в норме Э. черного цвета, к настоящему времени известно… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

Хроматофор — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

Шерстной покров собаки — (canis lupus familiaris) совокупность волос, покрывающих тело собаки. Шерстной покров может быть двуслойным состоящим из более грубого подшерстка и более мягкого верхнего слоя, но может быть и однослойным. Содержание 1 Окрасы и типы … Википедия

Окрасы кошек — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. Эта статья или раздел … Википедия

Волосы — Запрос «Волос» перенаправляется сюда; см. также другие значения … Википедия

Пигментация волос — Цвет волос определяется содержанием в них двух пигментов эумеланина и феомеланина. Последний имеет красноватый оттенок и, в отличие от тёмного и зернистого меланина, его молекулы не образуют гранул (распределены диффузно). Если… … Википедия

Меланоциты — Меланоцит и меланин … Википедия

Брюнет — Цвет волос определяется уровнем меланина. Чем выше уровень меланина, тем темнее волосы. Также наблюдается зависимость количества волосяных луковиц на волосистой части головы от цвета волос. В среднем, наименьшую плотность растительности на голове … Википедия

Брюнетка — Цвет волос определяется уровнем меланина. Чем выше уровень меланина, тем темнее волосы. Также наблюдается зависимость количества волосяных луковиц на волосистой части головы от цвета волос. В среднем, наименьшую плотность растительности на голове … Википедия