Melanino chemija

Melaninas yra tamsus, natūraliai atsirandantis pigmentas, kuris būna kelių formų ir yra atsakingas už didžiąją dalį žmonių odos spalvos. Jį gamina vadinamos ląstelės melanocitai, kurios sėdi giliausioje išorinio odos sluoksnio vietoje. Didžioji šio melanino dalis patenka į vadinamąsias ląsteles keratinocitai, kurių yra daug daugiau nei melanocitų.

Susintetinus melaniną, jis laikomas melanocituose, vadinamuose, esančiuose kūnuose melanosomos. Dažniausias iš įvairių rūšių melanino vadinamas eumelaninas, kuris reiškia „geras melaninas“. Kai daug eumelanino yra didesniais kiekiais, atsiranda tamsesnė, rudesnė odos spalva, o šviesios odos žmonėms šis pigmentas yra mažas.

Kai žmonėms pasireiškia odos spalvos skirtumai, daugiausia dėl odos melanino kiekio skirtumų, taip nėra todėl, kad žmonės labai skiriasi numeris jų turimų melanocitų. Vietoj to, kai kurie žmonės individualus melanocitai yra daug aktyvesni nei kituose.

Kaip ir daugelis organizmo medžiagų, cheminis melanino makiažas apima anglies, vandenilio, deguonies ir azoto mišinį. The

(Dėl istorinių priežasčių a apgamas yra medžiagos kiekis gramais, kuriame yra 6 x 10 ²³ molekulės ir yra pagrindinis molekulės dydžio matas.)

Melaninas susideda iš trijų šešiakampių žiedų (šešių atomų, išsidėsčiusių aplink centrinį tašką), esančių vienoje iš kampų tarp savo ir kaimyno. Šiuose penkių narių žieduose yra vienas iš dviejų melanino azoto atomų ir jie sėdi priešingose ​​molekulės pusėse.

Keturi melanino deguonies atomai yra susieti su anglimis ant šešių atomų žiedo kiekviename gale, po du prie kiekvieno žiedo. Tai yra dvigubai sujungtos, o C = O išdėstymai yra priešingose ​​žiedo pusėse, iš kurių pritvirtinti penkių narių žiedai.

Jei norėtumėte melanino formulę išreikšti aiškesne forma nenaudodami a modelį, galite jį parašyti tokia forma, kokia naudojama supaprastintoje molekulinės įvesties linijos įvedimo sistemoje (SMILES):

CC1 = C2C3 = C (C4 = CNC5 = C (C (= O) C (= O) C (= C45) C3 = CN2) C) C (= O) C1 = O

kur skaičiai nėra prenumeratos, bet nuorodos į skaitines atomų vietas atskiruose žieduose. Vandenilis melanino atomai neįtraukiami, tačiau jų skaičių ir padėtį galima nustatyti užpildant bet kokias minėtos struktūros „spragas“, turint omenyje, kad kiekviena anglis sudaro keturis ryšius.

Žmogus oda turi tris sluoksnius, kurie nuo išorinio iki vidinio yra epidermio, dermos ir poodinio audinio sluoksniai. Pats epidermis yra padalintas į daugybę sluoksnių, iš kurių giliausias vadinamas stratum germinativum (kartais vadinamas stratum basale). Šis sluoksnis, esantis šalia pamatinės membranos, skiriančios epidermį nuo dermos, yra tas, kuriame gaminasi melanocitai.

Atliekant mikroskopiją, melanocitai turi būdingą netaisyklingą formą. Kiek melanocitai gamina melaniną, priklauso nuo to, kiek genas nes melaninas yra išreikštasarba įjungtas. Pagalvokite apie „genų išraišką“ kaip įjungimą gamykloje, kad gautumėte tam tikrą produktą, šiuo atveju - baltymą.

Beveik visi žmonės turi daug melaninas „gamyklos“ (melanocitai), tačiau tai, kiek žmonės naudoja šias „gamyklas“, labai skiriasi tiek tarp individų, tiek pagal etninę populiaciją.

Saulės šviesa daugumai žmonių tam tikru mastu sukelia melanino gamybą; tai yra trumpalaikis odos patamsėjimas, vadinamas „įdegiu“. Melaninas, kurį sukelia lengvas dirgiklis, tam tikru mastu apsaugo likusį kūną nuo jo kenksminga ultravioletinė (UV) spinduliuotė saulės šviesoje.

Kai kūnas nebejaučia UV spindulių gausos aplinkoje, kaip būna rudenį ir žiemą, sumažėja ir suvokiamas melanino gamybos poreikis, o oda jų metu yra linkusi šviesėti sezonus.

Be to, nors melanocitai gamina melaniną, taip pat jį saugo ir išleidžia, daug labiau paplitusios epidermio ląstelės, žinomos kaip keratinocitai baigiasi kaip didžiausias pigmento gavėjas. Melanino judėjimą iš melanocitų į keratinocitus palengvina daugybė čiuptuvų (iki maždaug 40), besitęsiančių iš kiekvieno melanocito.

Melanocituose susiformavusios melanosomos keliauja į keratinocitus ir įsitaiso tarp ląstelės membranos ir branduolio, padėdamos apsaugoti DNR (dezoksiribonukleino rūgštis, žmogaus „genetinė medžiaga“ ir visos žinomos gyvybės formos) tame branduolyje nuo UV spindulių pažeidimo.

Nors eumelaninas yra labiausiai paplitęs melanino tipas, kurį gamina žmonės, jis toli gražu nėra vienintelis paplitęs tipas. Jis egzistuoja dviem kitomis pagrindinėmis formomis: feomelaninas ir neuromelaninas. Eumelaninas ir feomelaninas funkciškai ir chemiškai turi daug bendro, o neuromelaninas yra kažkas nesąžiningo.

Eumelaniną ir feomelaniną abu gamina žemiausiame epidermio sluoksnyje (sluoksnyje) esantys melanocitai. Šios ląstelės prasideda kaip melanoblastai audinyje, kuris gaunamas iš nervinio vamzdelio žmogaus embriono vystymosi metu. Kiekvieno iš jų sintezė prasideda tirozinu, molekule, glaudžiai susijusia su amino rūgštimi fenilalaninu. Tirozinas netrukus virsta dopaquinonu, kuris gali sekti daugybę skirtingų cheminių būdų, kurie galiausiai sukelia melanino gamybą.

Neuromelaninas gaminamas smegenyse kaip neurotransmiterio skaidymo dalis dopaminas, dar vienas artimas fenilalanino ir tirozino cheminis giminaitis. Tai įvyksta smegenų dalyje, vadinamoje substantia nigra. Neuromelaninas, skirtingai nei kitos dvi žmogaus melanino formos, nėra odos spalvos nustatymo dalyvis.

Melanino teiginys apie biologinę šlovę yra jo indėlis į odos spalvą, tačiau jis taip pat atlieka daugybę susijusių ir nesusijusių fiziologinių funkcijų. Melaninas daro įtaką plaukų spalvai, taip pat apsaugo odą ir akis nuo šviesos pažeidimų nuo saulės ir kitų elektromagnetinės spinduliuotės šaltinių.

Eumelaninas yra labiau rusvai juodos spalvos, o feomelaninas - gelsvai raudonos spalvos. Per didelę žmogaus odos spalvą lemia šių dviejų melanino tipų santykis ir bendras melanosomų tankis atskirose ląstelėse.

Taip pat to paties asmens skirtingose ​​kūno dalyse vyrauja skirtingi melanino tipai. Pavyzdžiui, daugiau rausvose lūpose feomelanino yra daugiau.

Šviesesnės spalvos odos tankis paprastai yra dvi ar trys melanosomos vienoje grupėje melanocituose, tuo tarpu tamsesnėje odoje yra daugiau „judrių“ melanocitų, nes šios granulės labiau linkusios plisti į kaimynines keratinocitai.

Tam tikru žmogaus evoliucijos momentu skirtingos asmenų populiacijos apsigyveno toli viena nuo kitos kai kurie lieka arčiau pusiaujo, o kiti veržiasi link šiaurinių platumų, daugiausia Europoje Pirmas. Dėl buvimo saulėtesnėje ir karštesnėje aplinkoje žmonės, esantys arčiau pusiaujo, prarado didelę kūno plaukų dalį, palyginti su labiau į šiaurę nutolusiais kolegomis.

Manoma, kad būtent šis santykinio plaukų pasiskirstymo pokytis paskatino skirtingą melanogenezės vystymąsi skirtingose ​​populiacijose visame pasaulyje. Žmonės, gyvenantys arčiau pusiaujo, dabar rodo didesnį eumelanino ir feomelanino santykį, todėl oda ne tik tamsėja, bet ir sugeba sugerti UV spindulius. Kita vertus, žmonės, gyvenantys vėsesnėse vietose, kur mažiau saulės spindulių, rodo mažesnį eumelanino ir feomelanino santykį, todėl yra labiau jautrūs UV spindulių odos pažeidimams, įskaitant vėžį.

2015 m. Jeilio universiteto mokslininkai pranešė radę būdą UV spinduliai reaguoja į pelių melaniną tokiu būdu, kuris skatina vėžio susidarymą per kelias valandas. Tai tarsi išryškino išskirtinį „dviašmenį“ melanino pobūdį. Atrodo, kad kiekvienoje srityje, kur jis gali būti sveikatos turtas, tenka atsakomybė už sveikatą kažkur kitur.

Vitaminas D, kuris yra svarbus organizmui tvarkant mineralinį kalcį, turi būti veikiamas UV spindulių, kad pavartojus jis virstų aktyvia forma. Tai reiškia, kad žmonės, gyvenantys šiaurinėse platumose, paprastai yra labiau linkę į vitamino D trūkumą, nes jų kūnai vidutiniškai per metus gauna mažiau saulės šviesos nei arčiau pusiaujo esantys žmonės padaryti.

Kita UV šviesos ir melanino santykio reikšmė yra ta, kad tamsesnės odos žmonės, kad ir kur jie gyvų (ypač tų, kurie yra labai šiaurinėse ar pietinėse vietose), reikėtų stebėti, ar nėra vitamino D kiekio problemų, nes jų didelis melanosomų tankis, apsaugodamas nuo UV spindulių pavojaus, taip pat išskiria keletą jų naudingų efektai.

Daugybė UV spindulių, melanino ir odos elgesio sąsajų dar nėra iki galo išaiškinti. Pavyzdžiui, yra žinoma, kad UV spindulių skleidimas odai gali trumpam slopinti imuninę funkciją. Tai gali būti pageidautina bandant kontroliuoti uždegiminių odos ligų paūmėjimą naudojant imuninį komponentą, pvz., Psoriazę.

Nepriklausomai nuo imuninio vaidmens, kurį melaninas gali atlikti organizme, dar reikia išaiškinti.

Gerai žinomos kelios klinikinės būklės, susijusios su melanino sintezės ir pernašos pokyčiais. Tai gali paveikti kiekvieną melanino susidarymo ir melanino pasiskirstymo proceso etapą.

Jie apima:

Melanoblastų sutrikimai. Šios ląstelės, kaip jūs galite prisiminti, yra melanocitų pirmtakai. Manoma, kad jie persikels iš savo formavimosi vietų embriono ir vaisiaus vystymuisi į tas vietas, kur galiausiai atliks jiems priskirtus vaidmenis.

Tačiau kartais melanoblastams nepavyksta patekti ten, kur jie turėtų eiti. Vienas rezultatas yra Waardenburgo sindromas, kuriame nukentėję žmonės turi labai šviesią odą ir per anksti žilus plaukus dėl to, kad anksčiau melanoblastai neįsigyveno šiose vietose.

Melanocitų sutrikimai. Tarp žinomiausių iš jų yra vadinama būklė vitiligo, kuris apima autoimuninį melanocitų sunaikinimą nevienodu būdu visoje odoje.

Dėl asimetrinio būdo, kai kūnas puola savo ląsteles, odoje matomi ryškūs šviesios odos lopai, susimaišę su nepaveiktomis odos vietomis.

Melanosomų sutrikimai. Du iš dažniausiai pasitaikančių sutrikimų, susijusių su melanino laikymo vietomis, yra Chédiak-Higashi sindromas ir Griscelli sindromas, kurie abu susiję su matomomis odos pigmentacijos problemomis, tačiau taip pat apima ir kitas kūno sistemas.

Chédiak-Higashi sindromas, kuris gali sukelti albinizmas (beveik visiškai trūksta odos ir akių pigmentacijos), manoma, kad genų mutacija atsakingas už sutrikimo melanino komponentą, taip pat neleidžia sintezuoti svarbių imuninės sistemos cheminių medžiagų.

Su tirozinaze susiję sutrikimai. Tirozinazė yra fermentas arba biologinis katalizatorius baltymas, kuris paverčia melanino ir feomelanino sintezės tarpinį junginį, vadinamą dihidroksifenilalaninu, į dopaquinoną. Kai šis fermentas neveikia tinkamai arba jo nėra, melanino sintetinis kelias gali būti sutrikdytas.

Pavyzdžiui, sergant paveldima liga fenilketonurija (PKU), kito fermento gedimas lemia reikšmingą fenilalanino kaupimąsi, kuris turi antrinį, slopinantį poveikį tirozinazei. Dėl to „pasroviui“ sumažėja melanino sintezė, dėl to oda tampa nelygi.