какая аминокислота участвует в синтезе меланина
Синтез меланинов
Меланин (от греч. μελανος melanos – черный) – это пигмент, представляющий собой смесь различных полимерных соединений. Различают эумеланины, феомеланины, смешанные из двух предыдущих, и нейромеланины.
Образование пигмента происходит в меланоцитах, для этого в них существуют специальные органеллы – меланосомы. Наполненные меланином меланосомы продвигаются к апикальной части клетки и мигрируют в кератиноциты.
Схема основных этапов синтеза меланинов
Синтез меланинов начинается с превращения тирозина в диоксифенилаланин под влиянием тирозиназы. Далее этот же фермент образует дофахинон и здесь пути синтеза эумеланинов и феомеланинов расходятся. В синтезе феомеланинов и придании им теплых цветовых оттенков участвует цистеин.
Эумеланины обладают коричневым и черно-коричневым цветом, феомеланины – желтые или красновато-желтые. Эумеланины и феомеланины синтезируются меланоцитами кожи, сетчатки глаза и радужки, волосяных луковиц. За выработку меланинов в коже отвечает 4 или 5 генов (по разным данным), расположенных в разных хромосомах. Количество действующих генов определяет интенсивность синтеза меланина.
Нейромеланины образуются в дофаминергических нейронах черной субстанции головного мозга.
Функцией меланинов является защитная. Они поглощают ультрафиолетовые лучи, способны связывать катионы и анионы, хелатировать металлы (медь, марганец, хром, свинец, ртуть). Также меланины являются мощными антиоксидантами.
Цвет волос изменяется в зависимости от количества, типа и распределения меланина в корковом слое. При увеличении количества пигмента он дополнительно может проникать в сердцевину волоса и усиливать темный оттенок. При низком количестве пигмента он распределяется диффузно и цвет волос будет светлым.
Цвет глаз определяется не только типом образуемого меланина, но также разным распределением его в слоях радужки и разным количеством. Если меланин присутствует только в четвертом и пятом слое, то у человека будет голубой или синий цвет глаз. При расположении пигмента в передних слоях радужки наблюдается карий или желто-коричневый цвет глаз, а при неравномерном распределении меланина в передних слоях – серый или зеленый.
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.
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:
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:
Стадии образования пигмента:
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:
Где содержится меланин?
Содержание статьи:
Меланин – это пигмент, который содержится в радужной оболочке глаз, волосах, коже. Он защищает организм от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, отражая и поглощая их. Количество меланина снижается с возрастом, из-за чего появляется седина. Недостаточное количество пигмента повышает риск онкологических заболеваний.
Функции меланина
Вещество вырабатывается благодаря окислению аминокислоты тирозина. Меланин вступает в реакцию с ультрафиолетовыми лучами, нейтрализуя их вредное воздействие. Он защищает ДНК и препятствует развитию онкологических заболеваний. Пигмент снижает риск ожогов, равномерно рассеивая тепло по коже.
Функции меланина до конца не изучены.
Часть переработанных ультрафиолетовых лучей трансформируется в тепло, другая – расходуется на фотохимические реакции в клетках кожи. В результате снижается риск их перерождения в злокачественные и развития опухоли.
Функции меланина в организме многогранны. Пигмент:
Помимо защиты от ультрафиолета, меланин отвечает за пигментацию волос, глаз и кожи. Достаточное количество в организме помогает получить ровный, красивый загар без ожогов и покраснений.
Недостаточное количество меланина повышает риск солнечных ожогов, болезненных кожных высыпаний, перепадов уровня сахара в крови. Вырастает риск болезни Аддисона, Паркинсона, возможно витилиго.
Если меланина недостаточно в организме, человек легко получит солнечный ожог, кожные высыпания, перепады сахара в крови, а также риск болезни Аддисона, Паркинсона, витилиго. В группу высокой предрасположенности к данным заболеваниям входят альбиносы (у них полностью отсутствует мелатонин в коже).
Таким образом, меланин – это природный пигмент, который защищает клетки кожи от воздействия мутагенных и канцерогенных факторов.
Симптомы недостаточного количества меланина в организме
Определить недостаток меланина в организме можно по внешним факторам. Если кожа легко краснеет при любом контакте с солнечными лучами, получить ровный загар практически невозможно, появляется ранняя седина – значит, в организме не хватает природного пигмента. Его дефицит также вызывает бледность, появление белых пятен на коже, выцветание радужки глаза, морщины в молодом возрасте.
Причин снижения выработки меланина может быть несколько. Среди самых распространенных – гормональные сбои и нарушения работы эндокринной системы, воздействие лекарственных средств, дефицит полезных веществ, недостаток аминокислот триптофана и тирозина, долгая работа в помещении. Исправить ситуацию помогут правильный образ жизни и сбалансированное питание.
Где содержится меланин
Пигмент вырабатывается исключительно в организме человека, получить его из продуктов питания или лекарственных препаратов невозможно. В синтезе меланина участвует аминокислота тирозин. Достаточное количество ее в рационе – залог ускоренной выработки меланина.
Большое количество меланина находится в продуктах животного происхождения. Их список включает печень, почки и другие субпродукты, морепродукты (особенно устрицы), сыр и молочные продукты содержат медь и эластин, которые необходимы для выработки этого пигмента.
Лучше способствует выработке меланина красное мясо.
Повышенное количество меланина содержится в сое. Регулярное ее употребление усиляет синтез пигмента.
Влияет на выработку меланина здоровый образ жизни. Правильное питание, крепкий сон, отказ от вредных привычек, долгие продукты на свежем воздухе нормализуют биохимические реакции, в том числе и синтез меланина. Кроме того, аминокислота содержится в семенах тыквы, кунжуте, фасоли.
Стоит включить в рацион орехи, шоколад, зерновые продукты, бананы. Это поможет организму эффективно вырабатывать меланин.Помогают выработать пигмент виноград, авокадо, миндаль.
Вторая аминокислота, участвующая в синтезе меланина – триптофан. Она встречается реже, но и ее можно найти в распространенных продуктах питания. Ее основные источники – орехи, финики, бурый рис. А бананы и арахис содержат обе аминокислоты, необходимые для синтеза меланина.
Меню должно быть сбалансированным, включать необходимые витамины и минералы. Каждый день на столе должны присутствовать фрукты, овощи, молоко, морепродукты.
Для синтеза меланина также необходимы витамины А, B10, C, E, каротин. Их можно получить из круп, злаков, зелени, бобовых. Персики, морковь, тыква, дыня, апельсин – источники каротина.
Необходимые для образования пигмента ферменты содержатся в печени, устрицах, кунжуте, пшене.
В отдельных случаях могут понадобиться биологически активные добавки. Если меланин вырабатывается плохо, только они помогут восстановить процесс. Но принимать их стоит только по рекомендациям врачей.
Продукты, снижающие выработку меланина
Чтобы пигмент вырабатывался эффективно, пища не должна включать вредные продукты. Категорически не рекомендуется жаренное и копченое. Не стоит злоупотреблять пищей, содержащей красители, ароматизаторы, усилители вкуса и прочие добавки.
Если вы хотите получить ровный и здоровый загар, не рискуя заработать ожог, не включайте в ежедневный рацион:
Понижает выработку меланина витамин C, но он эффективно борется с действием свободных радикалов, поэтому исключать его из рациона нельзя.
being_fox
being_foxbeing_fox
ПИГМЕНТАЦИЯ.
Меланогенез – это процесс образования меланина из тирозина с помощью ферментов тирозиназы и ДОФА-оксидазы.
Меланин необходим коже, он дезактивирует свободные радикалы, катализирует многие биохимические процессы. Основная функция меланина заключается в том, чтобы регулировать количество ультрафиолетового (УФ) излучения, проникающего в кожу.
При повреждении меланоцитов происходит «сбой в программе».
Основной причиной нарушения пигментации кожи является сбой синтеза и распада меланина, т.е. нарушение процесса меланогенеза. Согласно исследованиям последних лет, ведущую роль в его регуляции играет меланоцитстимулирующий гормон (по своей природе является пептидом), который вырабатывается непосредственно кератиноцитами эпидермиса. Этот пептидный гормон усиливает пигментацию кожи (загар) под действием ультрафиолета, тем самым защищая кожу от повреждающего действия свободных радикалов. Но когда происходит сбой в процессе меланогенеза, то этот же пептидный гормон может способствовать появлению гиперпигментации.
Регуляция синтеза меланина определяется генами, гормонами, ультрафиолетовым излучением от солнца или искусственных источников, и сочетанием перечисленных факторов.
Веснушки, которые остаются на коже в течение всего года и называются эфелиды, не исчезают при использовании средств против пигментации. Те веснушки, которые появляются только после пребывания на солнце, могут исчезнуть при использовании средств против пигменатции.
Веснушки нельзя устранить полностью, так как их появление обусловлено генетическими особенностями меланогенеза.
Косметические средства отбеливающего действия обычно содержат в себе следующие вещества: гидрохинон, перекись водорода, койевую кислоту, арбутин (входит в состав экстрактов толокнянки, бумажной шелковицы и некоторых других растений), производные аскорбиновой кислоты, глабридин (экстракт солодки), а также альфа-гидроксикислоты, ретиноиды и ряд других веществ. Все эти компоненты различаются по механизму действия, эффективности отбеливания и выраженности токсического действия на клетки.
Отбеливание как метод борьбы с гиперпигментацией состоит из двух основных элементов:
1) отшелушивания рогового слоя,
2) уменьшения продукции меланина.
Вследствие ускоренного клеточного цикла и отшелушивания участки гиперпигментации могут стать временно ярче. Постепенно при эксфолиации клеток, содержащих избыточное количество меланина, наступает клинический эффект осветления.
— Действие АНА (альфа-гидроксикислот), построено в основном на отшелушивающем эффекте.
Некоторые средства (отдельно списком в постах витС, кислоты, ниацинамид, ретиноиды) :
Меланин в организме человека: что это и как его восстановить
Многие из нас знают о том, что меланин определяет цвет наших волос, кожи, глаз и участвует в образовании загара, но об остальных функциях этого пигментного вещества и механизмах его выработки известно далеко не всем. Этот аморфный пигмент вырабатывается особыми клетками – меланоцитами – и не только выполняет роль живой, природной краски, но и является защитой нашего организма.
Процесс образования меланина у человека тесно взаимосвязан с функционированием многих эндокринных желез. Ученые установили, что синтез меланина контролируется гормонами, синтезируемыми в гипофизе при участии щитовидки, половыми и стероидными гормонами. Именно поэтому во время беременности или при гормональных расстройствах нередко наблюдаются нарушения пигментации кожных покровов и волос. В нашей статье мы ознакомим вас со свойствами меланина и способами нормализации его уровня в организме.
Меланин: что это и где он находится?
Меланин (от греческого слова melanos – черный) – это пигментное вещество, представляющее собой аморфную взвесь различных полимерных соединений, окрашивающих ткани животных, микроорганизмов, растений и грибов.
Выделяют несколько видов меланинов:
Не все из меланинов способны оказывать воздействие на человеческий организм, некоторые из них являются балластными веществами. Широко используются организмом человека только ДОФА-меланины (черные и коричневые).
В состав меланина входят такие вещества:
Аминокислотный состав меланинов пока недостаточно изучен. Известно, что в состав этого пигмента входят:
ДОФА-меланины не растворяются в воде, органических растворителях и кислотах, но многие из них чувствительны к воздействию щелочей. Такую реакцию мы может наблюдать при воздействии щелочного раствора на волосы.
Меланин скапливается в эпидермисе в особенных клетках кожи, меланоцитах. Эти клетки округлой формы имеют длинные отростки и похожи на морские звезды. Они расположены под слоем кератиноцитов и на 1 см2 кожи находится около 1200 таких клеток. Каждый меланоцит связан с кератиноцитами мостовидными десмосомами. Таким образом создается функциональная единица, которая обеспечивает поступление меланина из меланоцитов в верхние слои кожи, радужку глаза или корковый слой волос. Пигмент поступает из отверстий меланоцита в кератиноциты путем фагоцитоза, связывается там с белками и определяет цвет кожных покровов. Каждая такая эпидермально-меланиновая единица состоит из около 40 кератиноцитов и одного меланоцита.
Именно уровень меланина в тканях кожи, волос и радужной оболочке глаза определяет их цвет. У европейцев в верхнем слое кожи содержатся только единичные гранулы с этим природным пигментом, а у людей негроидной расы этим веществом эпидермис заполнен полностью.
Цвет волос регулируется уровнем меланина в корковом слое. Темные пигменты могут проникать даже в сердцевину волоса и придавать ему темный оттенок, а у светловолосых людей гранул с таким пигментом меньше, они расположены более поверхностно и мельче по своему размеру. Иногда меланин, содержащийся в волосах, является негранулированным (диффузным), и в таких случаях у человека будет рыжий оттенок волосяного покрова.
Цвет глаз также зависит от глубины расположения и уровня этого природного пигмента. Если меланин присутствует только в четвертом и пятом слое, то у человека будет голубой или синий цвет глаз. При расположении пигмента в передних слоях радужки наблюдается карий или желто-коричневый цвет глаз, а при неравномерном распределении меланина в передних слоях – серый или зеленый.
У некоторых людей наблюдается такое наследственное нарушение синтеза меланина, как альбинизм. У них этот пигмент либо вырабатывается в незначительных количествах, либо не врабатывается вовсе. Такие люди, помимо существенных изменений во внешнем виде (почти белый цвет глаз и волос, бесцветно-белая кожа, красные глаза и др.), часто страдают от проблем со слухом, зрением и отличаются от обычных людей существенно ослабленным иммунитетом.
При переизбытке меланина у человека развивается меланоз, который может быть:
Как синтезируется меланин?
Синтез этого пигмента чрезвычайно сложен, зависит от взаимодействия многих факторов и регулируется воздействием меланоцитостимулирующих гормонов (α-МСГ, β-МСГ и γ-МСГ), продуцируемых гипофизом. Наиболее выраженное влияние на процесс образования меланина оказывает альфа-меланоцитостимулириющий гормон.
Синтез пигмента происходит в органеллах меланоцитов – меланосомах. Он начинается с окисления тирозина (аминокислоты). В результате этой реакции образуется такой предшественник адреналина как аминокислота дигидроксифенилаланин (ДОФА). Впоследствии молекулы этой аминокислоты окисляются и после ряда реакций преобразуются в меланин.
Пигмент накапливается в клетках эпидермиса, и его количеством определяется оттенок кожных покровов, цвет глаз и волос. Под воздействием ультрафиолетовых лучей в нижних слоях кожи синтезируется большее количество этого пигмента, и она покрывается загаром.
Функции меланина
Главная функция меланина в организме человека заключается в его способности защищать ткани нашего тела от воздействия ультрафиолетовых лучей и других агрессивных канцерогенных факторов. Этот пигмент экранирует и поглощает избыточное количество лучей. Одна их часть трансформируется в тепло, а другая – расходуется на фотохимические реакции. Такая функция меланина препятствует злокачественному перерождению клеток под воздействием ультрафиолетовых лучей и ионизирующей радиации и уменьшает накопление радионуклидов в организме.
Интересен тот факт, что пигмент скапливается в клетке около ее ядра и таким образом обеспечивает защиту генетической информации, хранящейся в нем.
Кроме этого меланин и его предшественники способны:
Обобщив все вышеперечисленные свойства меланина, можно сделать следующий вывод – этот природный пигмент является универсальным протектором, который защищает клетки нашего организма от воздействия химических и физических канцерогенных и мутагенных факторов. Многофункциональность меланина доказана учеными из различных стран и подтверждает данные о том, что это вещество является одним из сильнейших естественных адаптогенов.
Что может вызывать снижение уровня меланина и каковы признаки его недостаточного количества?
Причинами снижения уровня этого природного пигмента могут стать следующие факторы:
Признаками нехватки меланина могут стать такие внешние проявления:
Как можно восстановить уровень меланина?
Для повышения уровня меланина в организме можно воспользоваться комплексом различных способов:
Следует отметить, что прием каких-либо препаратов для повышения уровня этого природного пигмента всегда должен обсуждаться с врачом.
Продукты питания
В процессе синтеза меланина участвуют такие аминокислоты, как тирозин и триптофан. Именно поэтому для активизации выработки этого природного пигмента целесообразно вводить в меню продукты, которые богаты этими веществами.
Для нормального синтеза меланина необходимы и такие вещества, как каротин, витамины С, Е и А. Они содержатся в таких продуктах:
Процесс синтеза меланина поддерживает и пара-амино-бензойная кислота (или витамин В10 или Н1). Она накапливается в верхних слоях кожи и активизируется под воздействием ультрафиолета, обеспечивая достаточную выработку пигмента.
Витамин В10 содержится в таких продуктах:
Полезными для нормализации выработки природного пигмента могут стать и продукты, содержащие медь и минеральные соли:
Немаловажное значение для нормального продуцирования меланина имеет магний. Он содержится в таких продуктах:
Пополнение запасов меланина путем введения в рацион полезных и вкусных продуктов можно назвать наиболее легким способом нормализации его синтеза. Единственным предостережением для такого метода является необходимость учета противопоказаний к употреблению тех или иных продуктов питания.
Здоровый образ жизни
Сбалансированное питание, прогулки на свежем воздухе и под лучами нежаркого солнца, достаточная двигательная активность, борьба со стрессами и отказ от вредных привычек, – все эти факторы самым позитивным образом отражаются на состоянии и восстановлении меланинового баланса. Это объясняется тем, что здоровый образ жизни способствует нормализации всех биохимических реакций в организме и обмена веществ, а значит положительно отражается и на процессе синтеза меланина.
Лекарственные препараты и БАДы
Для стабилизации уровня меланина в коже могут применяться различные биодобавки. Они производятся из натурального сырья, содержащего вещества, способствующие восполнению недостатка витаминов, минералов и аминокислот, участвующих в синтезе этого природного пигмента.
Для стимуляции процесса синтеза меланина могут применяться эти и другие витаминно-минеральные комплексы и БАДы. Перед началом их приема рекомендуется проконсультироваться с врачом и исключить возможные противопоказания к приему.
Ученые пытались создавать синтетические аналоги меланокортинов (гормонов промежуточной доли гипофиза, участвующих в стимуляции синтеза меланина), но эти попытки пока не увенчались успехом. Полученные в результате исследований гормональные вещества слишком быстро распадались в крови и не успевали оказывать ожидаемого эффекта.
Однако ученые смогли найти альтернативу таким аналогам меланокортинов: препарат Меланотан 2. Действующий компонент этого лекарственного средства был получен учеными из университета Аризоны и разрабатывался как средство для профилактики рака кожи. Меланотан 2 способствует образованию загара (даже при отсутствии солнечного света) и препятствует глубокому проникновению ультрафиолетовых лучей. В процессе клинических исследований были выявлены дополнительные эффекты от приема Меланотана 2: это лекарственное средство стимулирует либидо и уменьшает аппетит.
Этот препарат прошел ряд испытаний на людях и был одобрен многими врачами, но в настоящее время он не продается в аптечной сети и применяется только в виде субстанций для клинических исследований. Несмотря на это, пользователи интернета могут без труда встретить предложения о возможности приобрести Меланотан 2 в виде назального спрея и лиофилизата (порошка для инъекций) во флаконах в сети. Именно поэтому им следует помнить о том, что они могут столкнуться с контрафактной продукцией.
На прилавках аптек можно встретить препараты для наружного применения и косметические средства, в состав которых входит меланин или активаторы его естественного синтеза. Меланиновая мазь может назначаться больным, страдающих от витилиго, солнечной экземы и фотодерматозов. Косметическая индустрия предлагает множество шампуней, защитных спреев для волос и кожи на основе этого природного пигмента или веществ, способствующих его выработке.
Свойства меланина многогранны и до сих пор изучаются учеными многих стран. Ими уже доказан тот факт, что этот природный пигмент нашего организма является естественным и многофункциональным щитом от многих неблагоприятных факторов окружающей среды. Многие специалисты склоняются ко мнению, что меланин обладает омолаживающим действием и может применяться в различных отраслях медицины и косметологии.