В каких продуктах содержится меланин – помощь коже

Меланин важен для здоровья кожиЗдоровье кожи – индикатор состояния организма. Меланин – это пигмент, который защищает кожу от вредного воздействия солнечного света. Выработка меланина может со временем усиливаться, делая кожу более темной, и лучше защищая ее от солнечного воздействия. Но, чтобы это произошло, нужно есть правильные продукты, которые обеспечат организм питательными веществами, способствующими выработке меланина. В каких продуктах содержится меланин?

То, о чем вы не знали

Меланин не содержится в продуктах питания, в действительности он вырабатывается организмом человека. Это пигмент, который синтезирует наш организм, и в природе он не встречается.

Чтобы понять, каким образом можно повысить (или понизить) содержание меланина в коже, нужно понять, как работает процесс, в результате которого темнеет кожа.

Когда вы находитесь на солнце, ультрафиолетовое излучение проникает в кожу и фактически повреждает ДНК в коже.

Защита организма состоит в том, чтобы вырабатывать меланин в коже.

 

Меланин используется кожей, чтобы рассеивать накопившееся тепло и, таким образом, сократить повреждения в коже и ее ДНК.

 

В этом процессе участвует аминокислота под названием тирозин, которая трансформируется в меланин с помощью фермента, называемого тирозиназой. Эта реакция и лежит в основе выработки меланина.

Можем ли мы изменить оттенок кожи, влияя на количество тирозина в коже?

Особенности продуктов питания

Мы знаем, что определенные продукты содержат больше тирозина, чем другие. Например, соевый белок, яйца, сыр, рыба и индейка – это только некоторые из них. Итак, сократив употребление этих продуктов, мы теоретически могли бы снизить выработку меланина. К сожалению, не существует конкретных свидетельств того, что дело именно в этом.

Возможно, читая это, вы подумаете: это же очевидно: если солнце вызывает проблему, то нужно избегать воздействия солнечного света.

Это очевидный и хороший совет, но есть другая проблема: большое количество населения испытывает нехватку витамина D, который вырабатывается под воздействием солнца.

Когда мы находимся на солнце, наш организм превращает холестеринХолестерин в коже в витамин D. Это идеальный способ поддерживать нужный уровень витамина D, и многие люди нуждаются в том, чтобы больше бывать на солнце.

Хотя нам нравится загар, который придает красивый и здоровый вид, растет число людей, которые ценят светлые тона кожи. Кремы, осветляющие кожу, становятся все более популярными, и не только среди людей, которые хотят осветлить пигментные пятнаПигментные пятна: можно ли их убрать совсем? или покраснения на коже. К сожалению, преобладает использование кремов, которые содержат опасные ингредиенты (например, гидрохинон). Есть некоторые кремы, которые более безопасны, и которые назначают дерматологи, такие как Меладерм, но идея осветления кожи — не всегда самая лучшая.

Чтобы избежать чрезмерного воздействия солнца, большинству людей нужно использовать естественные солнцезащитные средства и воздерживаться от пребывания на самом жарком дневном солнце.

 

Изменения в диете могут дать небольшой эффект, но не настолько серьезный, чтобы стоило избегать определенных видов продуктов.

 

Если же вы хотите увеличить выработку меланина в коже, стоит обратить внимание на следующие продукты:

• продукты животного происхождения

Продукты животного происхождения могут содержать множество питательных веществ, которые способствуют выработке меланина. Один из важных минералов – это медь, которая нужна человеку в очень маленьком количестве, но все равно считается веществом, необходимым организму. Медь помогает вырабатывать меланин, а также эластин – белок, который придает вашей коже эластичность. Медь содержится в устрицах, в мясных субпродуктах (в частности, в печени), и в съедобных моллюсках. Другие продукты животного происхождения, в которых содержатся вещества, способствующие выработке меланина – это цыпленок, индейка и рыба, а также молочные продукты, такие как сыр и молоко.

Соя полезна для выработки организмом меланина, благодаря питательному веществу под названием тирозин. Это аминокислота, которая служит для образования в организме белков. Тирозин можно найти во многих других природных источников белка, особенно в соевых продуктах. Вы также можете получить тирозин из тыквенных семечек, лимской фасоли и кунжутного семени.

• другие продукты

Многие другие продукты в малом количестве содержат тирозин, медь или другие питательные вещества, способствующие выработке организмом меланина. Вы можете есть орехи и бобовые, включая миндаль, арахис и сушеную фасоль. Темные листовые овощи тоже могут оказаться полезными, а также авокадо, бананы, цельнозерновые продукты и шоколад.

Предупреждения

Хотя вы можете получать питательные вещества, которые необходимы для выработки мелатонина, из естественных пищевых источников, возможно, вам стоит также принимать пищевые добавки. В особенности это может быть полезно, если вы страдаете от дефицита определенных веществ, или находитесь на диете, ограничивающей поступление необходимых питательных веществ в организм. Поговорите с врачом, прежде чем начать принимать такие добавки, чтобы убедиться, что они безопасны для вас, и не будут негативно взаимодействовать с другими медикаментами, а также не усугубят ваши заболевания.

Источник

Что такое меланин: функции, признаки нехватки, способы повышения :: Здоровье :: РБК Стиль

© Shutterstock

Автор Ирина Рудевич

07 июня 2021

Меланин — пигмент от коричневого до черного, который содержится в волосах, коже и радужной оболочке глаз.

Рассказываем, зачем он нужен и как нормализовать его уровень

В организме есть пигмент, ответственный за цвет кожи, глаз, волос, а также за интенсивность загара. Меланин участвует в некоторых обменных процессах, в том числе спасает клетки от повреждения свободными радикалами.

Материал проверила и прокомментировала Анна Махова, доктор медицинских наук, врач-терапевт, клинический фармаколог, доцент Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова, автор блога о здоровье @dr.makhova.anna

Для чего нужен меланин

Меланин — высокомолекулярный пигмент, который вырабатывается меланоцитами — клетками нижнего слоя кожи [1]. Чаще говорят о меланине как об отдельном пигменте, хотя на самом деле существует три его вида:

• Эумеланин (ДОФА-меланин). Ассоциируется с темными тонами кожи, волос и глаз — коричневым и черным.
• Феомеланин. Отвечает за красные и желтые оттенки.
• Нейромеланин. Существует в мозге, придает пигмент структурам его областей. В отличие от двух предыдущих видов, нейромеланин не обеспечивает пигментацию кожи, глаз и волос.

Естественный уровень меланина определяется генетикой. Несмотря на различия в цветотипах, почти у всех людей примерно одно и то же количество меланоцитов. Однако есть и другие факторы, которые могут влиять на выработку пигмента, например:

• воздействие ультрафиолета;
• воспаления;
• гормоны;
• возраст;
• нарушения пигментации кожи.

Меланин играет важную биологическую роль, обеспечивая защиту от солнца.

• Согласно научным исследованиям, он защищает организм от вредных ультрафиолетовых лучей UVC, UVB и UVA. Меланин поглощает свет до того, как наступают повреждения ДНК клеток кожи [2].
• Пигмент обладает антиоксидантной активностью, поглощая радикалы, образованные в результате УФ-повреждений.
• По некоторым данным, меланин снижает риск развития рака кожи [3].
• Ученые указывают на дополнительные позитивные воздействия меланина, такие как защита печени, кишечника и иммунной системы [4]. Однако исследований этих потенциальных преимуществ мало, поэтому пигментация и фотозащита остаются двумя основными функциями меланина.

Меланин определяет цвет волос. Когда производство этого пигмента замедляется, волосы седеют. На изменение оттенка в течение жизни влияют как генетика, так и внешние факторы: климат, токсины и экология. Большинство людей сталкивается с сединой в возрасте до 50 лет [5].

Как правильно загорать без вреда для здоровья

Нехватка меланина

Есть два диагноза, при которых организму не хватает меланина:

• Витилиго. Аутоиммунное заболевание, которое возникает, когда организм не производит достаточного количества меланоцитов. Это вызывает недостаток пигмента, который может проявляться в виде белых пятен на коже или волосах. Витилиго наблюдается у 1–2% людей во всем мире.
• Альбинизм. Редкое генетическое заболевание, которое возникает, когда организм не производит достаточного количества меланина. Это может произойти из-за уменьшения числа меланоцитов или снижения выработки меланина из меланосом. Существуют различные типы альбинизма: одни вызывают умеренную, другие — серьезную нехватку пигмента в коже, волосах и глазах.

Замедление выработки меланина — естественная часть старения организма. Синтезирующие его клетки отмирают. Нехватку пигмента также ассоциируют с увеличивающимся количеством пероксида водорода. Это происходит из-за того, что с возрастом перестает активно вырабатываться фермент каталаза, отвечающий за распад перекиси водорода в организме. На синтез меланина влияют гормоны — например, высокий эстроген усиливает его образование. Количество пигмента в организме может снижаться из-за стресса, гормональной терапии, нехватки некоторых аминокислот.

Избыток меланина

Избыточную выработку меланина называют гиперпигментацией. Она приводит к неровному тону кожи, может быть рассеянной и очаговой, когда наибольшее количество темных пятен собраны в районе лица или на тыльных сторонах ладоней. С возрастом распределение меланина становится менее равномерным, и этот процесс усугубляется длительным пребыванием на солнце и гормональными проблемами. Гиперпигментацию могут спровоцировать шрамы: они стимулируют активность меланоцитов на участках, где образуется плотная концентрация клеток кожи. Известны несколько последствий избытка меланина:

• Лентиго. Пятна на коже, образовавшиеся под воздействием солнца. Часто появляются у тех, кто долго находится на улице и не использует защитные средства от загара.
• Мелазма. Обычно этот термин используют для обозначения пигментации из-за воздействия гормонов. Встречается при повышенной активности гормонов, у женщин при приеме противозачаточных лекарств и во время беременности. Может быть реакцией на косметические средства и лекарственные препараты.
• Противовоспалительная гиперпигментация. Появляется из-за шрамов, например от акне и других повреждений кожи.

Как восстановить уровень меланина

Помимо генетической предрасположенности, меланин может снижаться в результате нездорового образа жизни, особенно при отсутствии сбалансированного правильного питания. Организм должен получить достаточное количество минералов, витаминов и аминокислот. Врачи также советуют вести здоровый образ жизни: не курить, чаще бывать на свежем воздухе, заниматься спортом и избегать стрессов.

Уровень меланина можно повысить с помощью определенных продуктов питания. В некоторых случаях показаны лекарственные средства. Однако давать назначения самому себе нельзя, необходимо проконсультировать с врачом.

Продукты с меланином

Существует несколько веществ, которые способствуют выработке пигмента. Все они есть в доступных продуктах:

• Тирозин: миндаль, бобовые, арахис, белок яйца, грецкие орехи, авокадо, молочные продукты, твердые сорта сыра, курица.
• Триптофан: сушеные финики, йогурт, яйца, кедровые орехи, соя, творог, сыр, грибы.
• Витамин Е: фундук, брокколи, болгарский перец, семена подсолнечника, печень трески, манго, лосось, арахисовая паста.
• Витамины А: печень, шпинат, батат, масло печени трески, морковь, тыква.
• Витамин С: перец, цитрусовые, киви, канталупа, зеленый горох, клубника, капуста.
• Витаминоподобное вещество В10 (парааминобензойная кислота): печень, морковь, картофель, цельнозерновые продукты, пивные дрожжи, капуста, семена и орехи.
• Магний: рис, фасоль, брокколи, пшеничные отруби, кунжут, тыквенные семечки, миндаль, бананы.
• Медь и минеральные соли: печень, какао, бобовые и цельнозерновые продукты, свекла, морепродукты, гречка.

Меланин может понижаться, если часто есть маринованные и соленые продукты, копчености, рафинированные сладости, употреблять алкоголь.

10 полезных орехов: как понять, какие стоит есть именно вам

Меланин в таблетках и витаминах

В настоящее время нет доказательств того, что прием какого-либо витамина или питательного вещества повышает уровень меланина, говорит фармаколог Анна Махова. При этом симптомы недостатка меланина часто видны невооруженным глазом, особенно при врожденных заболеваниях, таких как альбинизм и витилиго. Контраст между белыми пятнами и участками нормальной кожи оказывает значимое влияние на качество жизни детей и взрослых. Нередко пациенты с витилиго имеют низкую самооценку из-за отношения окружающих и недостатка информации о заболевании.

Хотя официальной «диеты при витилиго» не существует, врачи дают рекомендации увеличить количество продуктов, богатых антиоксидантами (цветные овощи и фрукты, темная листовая зелень, ягоды), и употреблять достаточное количество воды. Витамин С, В12, фолаты, альфа-липоевая кислота назначаются лишь в комплексной терапии и не имеют серьезной доказательной базы по лечению витилиго. С целью репигментации и улучшения эстетической составляющей назначается фототерапия, местные или пероральные кортикостероиды. 

Изменения в пигментации кожи могут быть связаны как с излишней выработкой меланина, так и с его недостатком. Поэтому желательно раз в год проходить диспансеризацию у врача-дерматоонколога, для того чтобы он изучил все невусы (родинки), пигментные пятна, составил их карту. Это способствует ранней диагностике рака кожи.

Единственный проверенный способ предотвратить рак кожи — избегать чрезмерного солнечного света и использовать высококачественный солнцезащитный крем.

Комментарий эксперта

Анна Махова, доктор медицинских наук, врач-терапевт, клинический фармаколог, доцент Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова, автор блога о здоровье @dr.makhova.anna

Не существует анализа на меланин. Это пигмент, и его недостаток нельзя восполнить за счет косметических средств и добавок. Преждевременное поседение волос (потеря меланоцитов) иногда происходит даже в возрасте до 20 лет. К появлению седых волос в раннем возрасте могут приводить некоторые болезни, например фенилкетонурия. К факторам, способствующим преждевременному поседению, относятся: дефицит белка, витамина B12, меди и железа, сниженная функция щитовидной железы (гипотиреозе).

К сожалению, лечения нет, есть только рекомендации: отказаться от курения, перейти на диету с высоким содержанием омега-3 жирных кислот (жирная рыба, грецкие орехи), проводить меньше времени на солнце.

Основным методом решения проблемы остается краска для волос. Эффективность добавления в шампуни антиоксидантов, таких как витамины С и Е, сомнительна. 

В каких продуктах содержится меланин: список продуктов богатых меланином

Меланином называют природный пигмент, который присутствует в организме абсолютно каждого человека. Основное роль данного вещества является то, что оно отвечает за окрас эпидермиса, волос, а также глаз. Многие ошибочно принимают меланин исключительно за «красящее» вещество, но это не совсем верно. Пигмент выполняет и другую важную роль. Он обладает защитными свойствами. Если в организме недостаточно меланина, человек часто и довольно быстро обгорает под воздействием солнечных лучей, когда на коже появляется множество пигментных пятен. Дефицит этого пигмента снижает защитный свойства дерма, поэтому нередко возникает вопрос о том, как можно повысить его концентрацию в организме. Это может прозвучать достаточно парадоксально, но меланин позволяет восполнит специальная диета с продуктами, обогащенными данным пигментом.

Функции меланина в организме

Основная и наиболее важная роль меланина сводится к обеспечению защиты кожного покрова от ультрафиолетового негативного излучения. Благодаря присутствию в организме данного пигмента, происходит частичное поглощение канцерогенов. У людей, имеющих много меланина, на коже не появляются ожоги, а загар ложится красиво и ровно.

Оставшаяся «безопасная» часть ультрафиолета является теплом, некоторая доля которой участвует в фотохимической реакции. Таким образом, клетки не перерождаются, а, значит, не образуются злокачественные образования, а количество радионуклидов резко снижается. Наибольшая концентрация пигмента скапливается в непосредственной близости от клеточного ядра, благодаря чему генетический материал получает отличную защиту.

Защита от УФ-лучей — не единственная функция, которую выполняет меланин. Пигмент обладает еще рядом других воздействий:

• нейтрализует свободные радикалы;
• ускоряет биохимические реакции и процессы;
• снижает воздействие разнообразных стрессовых факторов;
• нормализует защитные функции организма;
• поддерживает работу печени и щитовидной железы в нормальном состоянии;
• несет непосредственную ответственность за цвет глаз и природный окрас волос.

Чем старше человек, тем меньше мелатонина в его организме. Это и становится причиной седины и пигментации. Поэтому, желая выглядеть красиво и привлекательно даже в пожилом возрасте, следует внимательно относиться к собственному рациону. Необходимо позаботиться о сбалансированном питании, в котором обязательно должны присутствовать продукты, которые стимулируют синтез меланина.

Пигмент нормально вырабатывается в организме тогда, когда человек ведет здоровый образ жизни — бывает на свежем воздухе, не находится на солнце дольше рекомендуемого времени, ездить на море, умеренно занимается физическими нагрузками. В некоторых случаях специалисты назначают пациентам со сниженным меланином различные пищевые добавки, которые повышают выработку пигмента и разнообразные синтетические комплексы.

Меланин в организме человека: что это и как его восстановить

Watch this video on YouTube

В каких продуктах содержится меланин, таблица продуктов

Чтобы предупредить недостаток вещества, достаточно присмотреться к своему ежедневному рациону и включить в меню продукты, которые содержат данный пигмент:

Категория продуктов	Конкретные наименования	Общие свойства
Продукты животного происхождения	Говядина, молочные продукты (сыр, творог, молоко), морепродукты (мидии, устрицы, моллюски, нежирная рыба, морская капуста), индейка, субпродукты (печень, почки)	Помимо меланина, в них содержится медь и белок, которые нужны для выработки рассматриваемого пигмента, вещества придают коже больше упругости
Злаки, бобовые, зелень	Кунжутное, тыквенное семя, бобы (соя, фасоль, чечевица, горох, нут), зерновые продукты и любые виды круп (преимущественно греча, овсянка, геркулес), листья салата, шпинат, сельдерей, укроп, петрушка, лук зеленый	Продукты, представленные в данном перечне, богаты витаминными веществами A, E, B, что способствует значительному усвоению других полезных компонентов, добытых непосредственно из пищи
Оранжевые фрукты, овощи	Тыква, морковка, абрикос, дыня, персик, хурма, мандарин, апельсин	Они содержат большое количество каротина, который наделяет плоды этих растительных культур насыщенным оттенком, а также повышает количество вырабатываемого меланина и эффективность процесса
Прочие группы источников	Это орехи (арахис, миндаль, фундук), некоторые фрукты (бананы, авокадо, кокосы), овощи (капуста, свекла), листовые культуры, обладающие темными оттенками	Все они обеспечивают усиление процесса продуцирования меланина, однако происходит это в меньшей степени в сравнении с прежними перечисленными группами

Включая эти продукты в рацион, можно в значительной степени повысить концентрацию меланина в организме даже в преклонном возрасте.

Наиболее полезной пищей для выработки меланина являются овощи с фруктами оранжевого окраса, зерновые и бобовые, а также продукты животного происхождения. Если есть эти продукты регулярно и в большом количестве, можно отсрочить появление седины и темных пятнышек на коже.

Не следует забывать о сбалансированном питании, поскольку необходимо соблюдать меру. Когда злоупотребляют пищей, продуцирующей мелатонин в ущерб другим продукта, это негативно сказывается на общем состоянии человека.

Какие продукты уменьшают выработку меланина

Существует ряд продуктов, которые, наоборот, снижают продуцирование пигмента. Если такая пища регулярно присутствует в рационе, то меланин резко снижается. Людям, желающим иметь красивый и ровный загар, следует избегать употребление данных продуктов на пляжном отдыхе и перед принятием солнечных процедур, эту пищу полностью исключает из своего ежедневного меню:

• чересчур соленые сухарики, которые едят вместе с пивом, чипсы, а также арахис, маринады и пересоленная пища;
• сдобная выпечка, торты, пирожки с булочками, мороженое, пирожные, конфеты, мармелад, зефир, вафли и печенье;
• спиртное, а в особенности вино, мартини, коньяк, ром, аперитив, водка и другие алкогольные напитки;
• газированные напитки, крепкий кофе с чаем;
• вареная кукуруза.

Кроме того, необходимо знать о том, что меланин зависит не только от пищи, которую они употребляют, но и от генетики. Изменить генетические факторы невозможно, но правильно составленный рацион позволяет увеличить концентрацию мелатонина, а, следовательно, избежать появления седины и пигментных пятен.

12 лучших продуктов для красивого загара

Публикуем 12 лучших продуктов для красивого загараФото: GLOBAL LOOK PRESS

Конечно, не надо думать — вот я сейчас съел полезное, вышел на солнышко и краа-а-асиво загорел! Конечно, продукты, даже самые лучшие такой эффект не дадут. Но они способны защитить кожу от вредного ультрафиолета. А также подготавливают ее для бронзирующей процедуры.

О том, какие продукты помогут нам загореть, рассказала врач-диетолог Людмила Денисенко:

— Есть определенные продукты, которые стимулируют выработку меланина и сохраняют бронзовый цвет кожи на более длительное время. Есть 5 главных ингредиентов, которые помогают в естественном процессе загара.

+ Первый — аминокислоты тирозин и триптофан. Они стимулируют выработку меланина в коже — пигмента, который придает коже цвет загара.

+ Второй — бета-каротин, защищающий кожу от свободных радикалов. Бета-каротин активизирует естественную защиту организма от солнечного излучения, ожогов, предотвращает разрушение мембраны клеток. Так же, как меланин, этот пигмент откладывается в коже и придает ей определенный оттенок.

+ Третий — витамин Е. Мощнейший антиоксидант, обеспечивает защиту от свободных радикалов и защищает кожу от преждевременного старения.

+ Четвертый — селен — защищает кожу от вредного воздействия солнечных лучей и помогает избежать неприятных последствий загара — сухости кожи, ожогов. Укрепляет иммунную систему.

+ И пятый — ликопин, который в два раза увеличивает естественную защиту кожи от свободных радикалов, ускоряет выработку меланина и обеспечивает получение красивого загара.

Разумеется все эти пять полезных элементов можно найти в продуктах питания. В каких-то их больше, в каких-то меньше. Итак, наши лидеры:

1. Морковь

Содержит большое количество бета-каротина. Помогает сохранить загар на более длительное время. Особенно эффективен с этой точки зрения морковный сок. Перед принятием солнечных ванн советуется выпить стакан свежевыжатого морковного сока.

2. Абрикосы

Содержат бета-каротин, витамины группы B, РР, фосфор, железо, биофлавоноиды. Ускоряют появление загара, обеспечивают защиту от ультрафиолета. Чтобы получить более интенсивный оттенок, нужно съедать примерно 200 г абрикосов в день.

3. Персики

Содержат калий, железо, бета-каротин, витамины С, РР, группы В. Способствуют выработке пигмента меланина, предотвращают появление ожогов, защищают кожу, обеспечивают ровный загар.

4. Виноград

Содержит витамины А, РР, С и группы В, а также аскорбиновую кислоту. Предотвращает кожные заболевания, убивает вредные клетки, укрепляет иммунитет и позволяет сохранить организму здоровый водный баланс.

5. Спаржа

Содержит аспарагин, большое количество витамина А, а также витамины С, РР и группы В. Обеспечивает защиту кожи от ультрафиолетовых лучей и эффективно препятствует развитию рака кожи.

6. Дыня

Содержит витамины В1, В2, РР, С, калий, железо, бета-каротин. Ускоряет появление загара и усиливает цвет. Рекомендуется съедать 300 г дыни ежедневно для получения ровного и красивого загара.

7. Томаты

Содержат ликопин, витамины группы В, минералы. Предотвращают окисление и обеспечивают профилактику рака кожи. Ускоряют появление загара. Всего полстакана ( 60-100 г) томатного сока помогают защитить кожу от ультрафиолета так же, как солнцезащитный крем с низким уровнем SPF.

8. Шпинат

Содержит бета-каротин, витамины РР и С, лютеин. Сохраняет загар на коже на более длительный срок, защищает от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей. Позволяет получить более насыщенный бронзовый оттенок кожи.

9. Брокколи

Содержит витамины А, С, Е, группы В. Прекрасный источник антиоксидантов и защитник кожи во время, до и после инсоляции. Обладает лечащим эффектом: уменьшает покраснения и отеки кожи, полученные вследствие злоупотребления солнечными ваннами.

10. Арбуз

Содержит ликопин, витамины В1, В2, РР, С, калий, железо и бета-каротин. Ускоряет появление загара и защищает клетки кожи от ультрафиолета, нормализует водный баланс не только кожи, но и всего организма.

11. Рыба и морепродукты

Содержат витамины A, D, E, группы В, кислоты омега-3 и 6, тирозин. Обеспечивают защиту кожи от вредных ультрафиолетовых лучей, нейтрализуют действие свободных радикалов, восстанавливают водный баланс, предотвращают сухость и шелушение кожи.

12. Мясо и печень

Содержат целый комплекс микроэлементов, а также являются источником тирозина. Особенно стоит обратить внимание на говяжью, свиную печень и красное мясо. Они стимулируют выработку меланина и помогают загару продержаться на коже дольше.

ВАЖНО!

Враги загара: от чего лучше воздержаться

Некоторые продукты замедляют процесс выработки меланина и тем самым препятствуют появлению загара. К ним в первую очередь относятся:

— соленые, маринованные и жареные блюда;

— копчености, в том числе колбасы;

— шоколад, кофе, какао;

— кукуруза;

— петрушка;

— алкогольные напитки: пиво, коктейли, аперитивы;

Также забудьте на время о низкокалорийных диетах — урезанный рацион питания может стать причиной едва заметного и даже неровного загара.

КСТАТИ

Цитрусовые — то ли враг, то ли друг

Цитрусовые, богатые витамином с, с одной стороны, надежно защищают кожу от действия свободных радикалов, спасая от раннего старения и морщинок. С другой — этот добрый витамин тормозит выработку меланина.

Поэтому злоупотреблять богатыми витамином С фруктами и ягодами (например, смородина, вишня) не стоит, но и отказываться от них совсем нельзя. Ешьте в меру, и те, что с яркой окраской — апельсины, клубнику и т.д.

Ученые придумали препарат для загара и омоложения без риска рака

14 июня 2017

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Меланин определяют окраску кожи и цвет волос — как у человека, так и у животных

Ученые разработали препарат, который имитирует воздействие солнечного света, благодаря чему загар появляется на коже без воздействия вредного ультрафиолетового излучения.

Во время тестов, проведенных на образцах человеческой кожи и мышах, препарат «обманул» кожу, заставив ее вырабатывать коричневый пигмент меланин — благодаря которому на коже и появляется загар.

Предполагается, что новое средство будет эффективно даже для людей с рыжими волосами, которые обычно просто обгорают на солнце.

Группа исследователей из Центрального госпиталя Массачусетса надеется, что их открытие сможет предотвратить рак кожи и даже замедлить наступление видимых признаков старения.

Новый метод

Ультрафиолетовые лучи вызывают загар, причиняя вред коже.

Их воздействие инициирует цепь химических реакций, что в конечном итоге приводит к синтезу темного меланина — естественного солнцезащитного средства, вырабатываемого организмом.

Новый препарат позволяет обойтись без воздействия ультрафиолета — после контакта с кожей он сам запускает механизм производства меланина.

«Он вызывает сильный эффект потемнения кожи. С помощью микроскопа можно убедиться, что вырабатывается настоящий меланин, это средство активирует производство пигмента при отсутствии ультрафиолетовых лучей», — рассказал Би-би-си доктор Дэвид Фишер, один из разработчиков препарата.

Автор фото, NISMA MUJAHID AND DAVID FISHER

Подпись к фото,

На снимке: так выглядит образец кожи (справа) после воздействия средства для загара

Это принципиально новый метод получения искусственного загара. До сих пор это можно было сделать тремя основными способами:

• путем имитации загара с помощью красителей, когда кожа приобретает смуглый цвет без помощи защитного меланина;
• посещением соляриев, где кожа подвергается сильному ультрафиолетовому облучению;
• приемом специальных таблеток, которые стимулируют производство меланина — но для этого все равно необходимо ультрафиолетовое излучение

Впрочем, авторы изобретения не ставили себе задачу создать новое косметическое средство.

«В действительности мы разрабатываем новую стратегию защиты кожи от ультрафиолетового излучения и рака», — пояснил доктор Фишер.

Рак кожи — самый распространенный вид онкологического заболевания, в лечении которого медицина продвигается медленно.

«Наличие темного пигмента означает невысокий риск образования всех форм рака кожи, и это очень важно», — добавил ученый.

Результаты тестов, подробно описанные в журнале Cell Reports, показали, что меланин, вырабатываемый, благодаря препарату, способен блокировать вредные ультрафиолетовые лучи.

Ученые хотят использовать препарат в сочетании с кремом для защиты от солнечной радиации.

Как считает Фишер, абсолютно всем необходимо использовать солнцезащитный крем, но у него есть один недостаток: «Вы останетесь бледными», — говорит доктор.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

У рыжих людей кожа особенно чувствительна к ультрафиолету

Новый препарат может решить проблему воздействия солнечных лучей на обладателей рыжих волос и светлой кожи. У этих людей из-за особенностей генома процесс образования темного меланина под воздействием ультрафиолетовых лучей протекает необычно, и вместо загара рыжеволосые часто получают ожоги.

Возможным побочным воздействием лекарства, теоретически, может стать изменение цвета волос, хотя считается, что препарат не должен проникнуть так глубоко в кожу, чтобы затронуть волосяные фолликулы.

Другим побочным воздействием может стать замедление появления у человека признаков старения. «Многие считают, что самое очевидное указание на возраст человека — это состояние его кожи, а даже случайное воздействие ультрафиолетовых лучей на протяжении жизни наносит ей вред», — говорит доктор Фишер.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Новый препарат способен менять цвет волос и замедлять старение

Как бы то ни было, препарат еще не готов для коммерческого использования. Ученые хотят провести дополнительные исследования на предмет безопасности продукта, хотя, по их словам, до сих пор не было «никаких намеков на проблемы».

Вероятно, они придумают средству для загара и омоложения название получше, чем нынешнее «SIK-ингибитор».

Строение и структура волос — салоны красоты «Kawaicat»

Инопланетная структура или нет?

В большинстве случаев мы не задумываемся о строении волос… Зато примерно «знаем» как покрасить волосы, какой рецепт наша бабушка в молодости использовала для укрепления и ускорен роста волос, ну или же наизусть знаем номер салона, где ежемесячно спасают наши волосы. 

А порой нужна знать не так уж много «внутреннем мире» наших красивых и шелковистых спутников жизни, чтобы сохранить их качество.
Пришло время узнать, понять, каковы же они на вкус, эти волосы?)
 

 

Начнём с основ! 

Строение волос

Абсолютно каждый человеческий волос на 80% состоит из белка-кератина, от 10% до 15% «жилплощади» занимает вода, ну а все остальное, примерно 5% — 10%,-пигменты, минералы и липиды. 

 

 

Волос состоит из 3 частей:

1.  Медула;
2. Кутикула
3. Кортепкс 

Теперь нужно познакомится с каждым отдельно.

Первой составляющей является 

Медула – это стержень волоса, который состоит из 2-4 слоев, не ороговевших клеток кубической формы. Медула отвечает за терморегуляцию, объем и силу волос . В наше время медула у многих прерывистая или отсутствует  вообще. Раньше, когда ещё ниши предки танцевали вокруг костра и охотились на диких кабанов в шкурах тигров, волосы согревали в холодные времена и защищали от жары. Например, у индейцев медула была очень прочной.

Второй составляющей является 

Кутикула – верхний слой волоса, который состоит из 6-10 слоев, удлиненных ороговевших пластинообразных клеток, которые по типу черепицы накладываются друг на друга по направлению от корней к концам. Кутикула прежде всего выполняет функцию воина, который яро сражается за безопасность и «спокойный сон» волоса. Именно этот слой отвечает за блеск и шелковистость волоса.

 

И последний не по значению, конечно же, 

Кортекс – центральная, самая значимая по размерам часть волоса. Именно в кортексе  происходят все химические процессы: окрашивание, химическая завивка и.т.д.

Кортекс или кора в свою очередь состоит из 2-х частей:

кератин — белковое вещество,  именно белок, а точнее белковые нити обеспечивают прочность волос. Волосы почти на 90% состоят кератина.

Кератин построен в виде спирали. Отдельные цепочки кератина скреплены поперечно многочисленными связями (дисульфидными мостиками), что придает им дополнительную прочность. Дисульфидные мостики играют важную роль в химической завивке и выпрямлении.

При химической завивке волосам придают необходимую форму (с помощью коклюшек) разрушая дисульфидные мостики, а затем волосы подсушивают феном, при этом образуются новые мостики, которые фиксируются, что позволяет сохранить новую форму прически на длительное время.

Правда, в результате химической обработки волоса: окрашивания, блондирования, химической завивки и т.п., количество кератина резко снижается, что может привести к различного рода проблемам.

меланин — натуральный пигмент волоса, он содержит  два пигмента:

а) эу–меланин,

б) фео–меланин,

помимо этого в волосе присутствуют мельчайшие пузырьки воздуха.

Цвет волос зависит от количества того или иного пигмента, а также  от количества воздуха, который «разбавляет» пигмент.

Чем больше эу–меланина в волосах, тем темнее цвет волос и, наоборот, в светлых волосах эу–меланин практически отсутствует, на его месте преобладают пузырьки воздуха.

Например, седые волосы вместо пигмента содержат молекулы кислорода, поэтому их тяжелее прокрасить, чем другие волосы.

Если рассмотреть молекулы  эу–меланина под микроскопом, мы увидим три основных цвета: синий, красный, желтый.

Когда мы осветляем  волосы, в первую очередь растворяются синие молекулы,  они отвечают за глубину и холодность тона. Это самые слабые молекулы. Именно пепельные оттенки быстрее всех вымываются из волоса, так как в основе содержат синий пигмент.

Красные молекулы отвечают за яркость и насыщенность цвета.

Желтые — самые устойчивые, осветляются плохо, отвечают за  яркость цвета.

*именно поэтому, когда нас осветляют, мы похожи на цыплят))) 

 

Фео–меланин, молекула маленького размера, округлой формы желтого и красного цвета. Фео–меланин  рассеянный  пигмент, более мелкий, он  отвечает за фон осветления.

Молекулу фео–меланина  мы не разрушаем, а осветляем до определенного уровня и  проводим нейтрализацию нежелательных оттенков. Если мы разрушим фео-меланин, то разрушим структуру волоса.

 

«Немного много» информации о структуре волос, но зато теперь можно с уверенностью сказать, что волос — структура вполне земная, которая требует к себе чуткого внимания и бережного отношения! Берегите Ваши волосы, тем более теперь Вы имеете представление о внутреннем мире шелковистых и блестящих) 

 

Ждём всех за подбором ухода и бережным окрашиванием у нас в студии каждый день с 11 до 21 по адресу улица Бауманская дом 11 строение 8

Все подробности так же по телефону 

8(495)134-22-54

 

В каких продуктах содержится меланин

Человеческое тело наполнено меланином. Это пигменты, которые содержатся в радужной оболочке глаз, в коже, в волосах. Эти пигменты вырабатываются в организме из-за определенных веществ.

Выберите свой рецепт

По мнению ученых, меланины являются важнейшими катализаторами биохимических процессов, происходящих в организме человека. Кроме того, они активно участвуют в управлении стрессом.

Меланин образуется в организме в результате взаимодействия двух аминокислот: триптофана и тирозина. Поэтому, если есть необходимость интенсифицировать выработку этого пигмента, вы должны есть больше продуктов, которые способствуют этому процессу.

Вам нужно стремиться к тому, чтобы ваше питание было сбалансированным. Организму ежедневно требуется определенное количество белков, жиров и углеводов, витаминов и минералов, содержащихся в разнообразных и, что немаловажно, цветных овощах и фруктах.

Источниками тирозина являются продукты животного происхождения: мясо, рыба, печень. Но это не значит, что тирозин не содержится в растительной пище. Миндаль, авокадо, бобы содержат эту аминокислоту в достаточном количестве. Триптофан встречается реже, например, он содержится в коричневом рисе и финиках. Комбинация обеих кислот содержится в бананах и арахисе.

Производство меланина невозможно без участия витаминов А, В10, С, Е, каротина. Они содержатся в крупах, крупах, хлебе. Каротин больше всего содержится в апельсиновых фруктах и ​​овощах, например, в моркови, морковном соке, абрикосах, персиках, тыквах, дынях. Чтобы стимулировать образование меланина, можно использовать бобовые, такие как соя. Наиболее активно меланин вырабатывается под воздействием солнечных лучей, поэтому стоит часто гулять, когда солнце светит в небе.

Однако есть продукты, которые содержат вещества, препятствующие выработке меланина. К ним относятся: копчености, соленья и маринады, алкоголь, кофе, шоколад, витамин С.

Меланин | биологический пигмент | Britannica

Меланин , темный биологический пигмент (биохром), обнаруженный в коже, волосах, перьях, чешуе, глазах и некоторых внутренних оболочках; он также обнаружен в брюшине многих животных (, например, лягушек), но его роль там не изучена. Меланин образуется как конечный продукт в процессе метаболизма аминокислоты тирозина, меланины заметны в темных родинках кожи человека; в черных кожных меланоцитах (пигментных клетках) большинства темнокожих людей; и в виде коричневых диффузных пятен на эпидермисе.

Меланизм относится к отложению меланина в тканях живых животных. Химический состав процесса зависит от метаболизма аминокислоты тирозина, отсутствие которого приводит к альбинизму или отсутствию пигментации. Меланизм также может возникать патологически, например, при злокачественной меланоме, раковой опухоли, состоящей из пигментированных меланином клеток.

Подробнее по этой теме

окраска: Меланины

Эти пигменты дают желтые, красно-коричневые, коричневые и черные цвета. Меланин s широко встречается в перьях птиц; в волосах, …

Мелановая пигментация имеет множество преимуществ: (1) Она является барьером против воздействия ультрафиолетовых лучей солнечного света. Например, под воздействием солнечного света эпидермис человека постепенно загорает в результате увеличения пигмента меланина. (2) Это механизм поглощения тепла солнечного света, функция, которая особенно важна для хладнокровных животных. (3) Он укрывает некоторых животных, которые становятся активными в сумерках.(4) Он ограничивает попадание лучей света в глаз и поглощает рассеянный свет внутри глазного яблока, обеспечивая большую остроту зрения. (5) Он обеспечивает стойкость к истиранию благодаря молекулярной структуре пигмента. Например, многие обитающие в пустыне птицы имеют черное оперение как приспособление к абразивной среде обитания.

«Промышленный» меланизм встречался в некоторых популяциях бабочек, в которых преобладающая окраска изменилась с бледно-серых на темные особи.Это яркий пример быстрых эволюционных изменений; это произошло менее чем за 100 лет. Это происходит у видов бабочек, выживание которых днем ​​зависит от слияния со специализированным фоном, таким как лишайниковые стволы деревьев и ветви. Промышленное загрязнение в виде сажи убивает лишайники и затемняет деревья и землю, тем самым разрушая защитный фон светлой моли, которую быстро снимают и поедают птицы. Затем мелановая моль из-за своего камуфляжа становится предпочтительной.«Промышленные» меланические бабочки возникли в результате повторяющихся мутаций и распространились посредством естественного отбора. См. Окраску ; кожный покров.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Химия меланина | Sciencing

Меланин — это темный естественный пигмент, который имеет несколько форм и отвечает за большую часть цвета кожи у людей. Он вырабатывается клетками, называемыми меланоцитами , которые находятся в самой глубокой части самого внешнего слоя кожи.Большая часть этого меланина попадает в клетки, называемые кератиноцитами , которых гораздо больше, чем меланоцитов.

После того, как меланин синтезируется, он откладывается в телах внутри меланоцитов, называемых меланосомами. Самый распространенный из различных типов меланина называется эумеланин , что означает «хороший меланин». Когда много эумеланина присутствует в больших количествах, получается более темный, более коричневый цвет кожи, тогда как низкая плотность этого пигмента наблюдается у людей с более светлой кожей.

Когда люди демонстрируют различия в цвете кожи, главным образом из-за различий в содержании меланина в коже, это не потому, что люди сильно различаются по количеству имеющихся у них меланоцитов . Вместо этого у одних людей отдельных меланоцитов намного активнее, чем у других.

Химическая структура меланина

Как и многие вещества в организме, химический состав меланина включает смесь углерода, водорода, кислорода и азота.Химическая формула меланина : C ₁₈ H ₁₀ N ₂ O ₄ , что дает меланину молекулярную массу или молярную массу 318 грамм на моль (г / моль).

(По историческим причинам моль — это количество вещества в граммах, которое содержит 6 x 10 ²³ молекул и является основной мерой размера молекулы.)

Меланин состоит из трех шестичленных колец. (шесть атомов, расположенных вокруг центральной точки) в линию, каждый из которых имеет пятичленное кольцо, расположенное под одним из углов между ним и его соседом.Каждое из этих пятичленных колец содержит один из двух атомов азота в меланине и находится на противоположных сторонах молекулы.

Четыре атома кислорода в меланине связаны с атомами углерода на шестиатомном кольце на каждом конце, по два на каждое кольцо. Они связаны двойной связью, а расположение C = O лежит на противоположных сторонах кольца, от которого присоединены пятичленные кольца.

Альтернативная химическая формула меланина

Если вы хотите выразить формулу меланина в более явной форме, не прибегая к рисованию модели, вы можете записать ее в форме, используемой в упрощенной системе линейного ввода молекулярного ввода (SMILES) :

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

где числа не индексы, а ссылки на числовые положения атомов в отдельных кольцах.Атомы водорода в меланин не включены, но их количество и положение можно определить, заполнив любые «пробелы» в приведенной выше структуре, имея в виду, что каждый углерод образует четыре связи.

Основы цвета кожи

Кожа человека состоит из трех слоев, от внешнего до внутреннего — это эпидермис, дерма и слой подкожной ткани. Сам эпидермис разделен на множество слоев, самый глубокий из которых называется stratum germinativum (иногда его называют базальным слоем).В этом слое, примыкающем к базальной мембране, отделяющей эпидермис от дермы, образуются меланоциты.

При микроскопии меланоциты имеют характерную неправильную форму. Степень, в которой меланоциты продуцируют меланин, зависит от степени, в которой ген меланина экспрессируется или включен. Думайте о «экспрессии генов» как о включении переключателя на заводе для производства определенного продукта, в данном случае белка.

Почти у всех людей есть множество меланиновых «фабрик» (меланоцитов), но степень, в которой люди используют эти «фабрики», широко варьируется как у отдельных людей, так и у этнических групп населения.

Другие факторы, влияющие на цвет кожи

Солнечный свет в некоторой степени вызывает выработку меланина у большинства людей; это процесс кратковременного потемнения кожи, известный как «загар». Меланин, производимый световым раздражителем, в некоторой степени защищает остальное тело от вредного ультрафиолетового (УФ) излучения солнечного света.

Когда организм больше не ощущает обилие УФ-лучей в окружающей среде, как это происходит осенью и зимой, воспринимаемая потребность в производстве меланина также уменьшается, и в это время года кожа имеет тенденцию светлеть.

Кроме того, в то время как меланоциты производят меланин, а также накапливают его и высвобождают, гораздо более распространенные эпидермальные клетки, известные как кератиноцитов , в конечном итоге становятся главными реципиентами пигмента. Движению меланина от меланоцитов к кератиноцитам способствует множество щупалец (до 40 или около того), выходящих наружу от каждого меланоцита.

Меланосомы, образованные в меланоцитах, перемещаются к кератиноцитам и располагаются между клеточной мембраной и ядром, помогая защитить ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота, «генетический материал» человека и всех известных форм жизни) в этом ядре от повреждения УФ-излучением. .

Типы меланина

Хотя эумеланин является наиболее распространенным типом меланина, вырабатываемым людьми, это далеко не единственный распространенный тип. Он существует в двух других основных формах: феомеланин и нейромеланин . Эумеланин и феомеланин имеют много общего функционально и химически, в то время как нейромеланин является чем-то вроде мошенника.

И эумеланин, и феомеланин производятся меланоцитами в самом нижнем слое (слое) эпидермиса. Эти клетки начинаются как меланобластов в ткани, которая происходит из нервной трубки во время эмбрионального развития человека.Синтез каждого из них начинается с тирозина, молекулы, тесно связанной с фенилаланином аминокислоты. Тирозин вскоре превращается в допахинон, который может следовать ряду различных химических путей, которые в конечном итоге приводят к выработке меланина.

Нейромеланин вырабатывается в головном мозге как часть разложения нейромедиатора дофамина , другого близкого химического родственника фенилаланина и тирозина. Это происходит в части мозга, называемой черной субстанции .Нейромеланин, в отличие от двух других форм меланина человека, не участвует в определении цвета кожи.

Функции меланина

Заявление о биологической известности меланина — это его вклад в цвет кожи, но он также выполняет ряд связанных и не связанных физиологических функций. Меланин влияет на цвет волос, а также защищает кожу и глаза от светового воздействия солнца и других источников электромагнитного излучения.

Эумеланин имеет более коричневато-черный цвет, тогда как феомеланин более желтовато-красный цвет.Избыточный цвет кожи человека определяется сочетанием соотношения этих двух типов меланина и общей плотности меланосом в отдельных клетках.

Кроме того, разные типы меланина преобладают в разных частях тела у одного и того же человека. Например, более розовые губы содержат больше феомеланина.

Кожа более светлого цвета обычно имеет плотность двух или трех меланосом на кластер внутри меланоцитов, тогда как более темная кожа имеет более «подвижные» меланоциты, поскольку эти гранулы более склонны к распространению на соседние кератиноциты.

Меланин и защита от ультрафиолета

В какой-то момент эволюции человека разные популяции людей поселились далеко друг от друга, причем одни оставались ближе к экватору, а другие отправлялись в северные широты, в основном сначала в Европу. В результате пребывания в более солнечной и жаркой окружающей среде люди, расположенные ближе к экватору, потеряли большую часть волос на теле по сравнению с их более северными коллегами.

Считается, что именно это изменение в относительном распределении волос стимулировало дифференцированное развитие меланогенеза в разных популяциях во всем мире.Люди, живущие ближе к экватору, теперь демонстрируют более высокое соотношение эумеланина и феомеланина, что приводит не только к более темной коже, но и к большей способности поглощать УФ-излучение. С другой стороны, люди, живущие в более прохладных районах с меньшим количеством солнечного света, имеют более низкое соотношение эумеланина и феомеланина и, следовательно, более восприимчивы к УФ-повреждению кожи, включая рак.

В 2015 году исследователи из Йельского университета сообщили, что они обнаружили способ, которым УФ-свет реагирует на меланин у мышей таким образом, что способствует образованию рака в считанные часы.Это, казалось, подчеркивало изысканно «обоюдоострую» природу меланина. Кажется, что для каждой области, в которой он может служить активом для здоровья, он представляет угрозу для здоровья где-то еще.

Другие физиологические роли меланина

Витамин D, который важен для работы организма с минеральным кальцием, должен подвергаться воздействию ультрафиолетового света, чтобы преобразоваться в активную форму после приема внутрь. Это означает, что люди, живущие в северных широтах, обычно более восприимчивы к дефициту витамина D, потому что их тела в среднем получают меньше солнечного света в течение года, чем люди, живущие ближе к экватору.

Другое значение взаимосвязи между УФ-светом и меланином, однако, заключается в том, что темнокожие люди, независимо от того, где они живут (но особенно те, кто проживает в очень северных или южных районах), должны находиться под наблюдением на предмет проблем с уровнем витамина D, потому что их высокая плотность меланосом, обеспечивая защиту от опасностей УФ-лучей, также нейтрализует их немногочисленные полезные эффекты.

Ряд взаимосвязей между УФ-светом, меланином и поведением кожи еще предстоит полностью выяснить.Известно, например, что воздействие ультрафиолетового света на кожу может на короткое время подавить иммунную функцию. Это может быть желательно при попытке контролировать обострения воспалительных состояний кожи с помощью иммунного компонента, таких как псориаз.

Какую бы иммунную роль меланин ни играл в организме, еще предстоит выяснить.

Заболевания, связанные с меланином

Хорошо известен ряд клинических состояний, связанных с нарушениями синтеза и транспорта меланина.Они могут влиять на каждый этап процесса образования и распределения меланина.

Заболевания меланобластов. Эти клетки, как вы помните, являются предшественниками меланоцитов. Предполагается, что они мигрируют со своих мест формирования в процессе эмбрионального и внутриутробного развития в места, где в конечном итоге будут играть отведенные им роли.

Однако иногда меланобласты не могут добраться туда, куда они должны были попасть. Одним из результатов является синдром Ваарденбурга , при котором пораженные люди имеют участки очень светлой кожи и преждевременно седые волосы из-за неспособности меланобластов поселиться в этих областях в более раннем возрасте.

Заболевания меланоцитов. Среди наиболее известных из них — состояние под названием витилиго , которое включает аутоиммунно-опосредованное разрушение меланоцитов неравномерным образом по всей коже.

Из-за асимметричного способа, которым тело атакует собственные клетки, на коже видны отдельные участки светлой кожи, смешанные с непораженными участками кожи.

Заболевания меланосом. Двумя наиболее распространенными заболеваниями, связанными с местами накопления меланина, являются синдром Чедиака-Хигаши и синдром Гриселли , оба из которых связаны с видимыми проблемами пигментации кожи, но также включают эффекты и в других системах организма.

При синдроме Чедиака-Хигаши, который может вызывать альбинизм (почти полное отсутствие пигментации кожи и глаз), считается, что мутация гена, отвечающая за меланиновый компонент расстройства, также предотвращает синтез важных химические вещества иммунной системы.

Заболевания, связанные с тирозиназой. Тирозиназа — это фермент или белок биологического катализатора, который превращает промежуточное соединение в синтезе меланина и феомеланина, называемое дигидроксифенилаланином, в допахинон.Когда этот фермент не работает должным образом или отсутствует, синтез меланина может быть нарушен.

Например, при наследственном заболевании фенилкетонурия (ФКУ) отказ другого фермента приводит к значительному накоплению фенилаланина, который оказывает вторичное ингибирующее действие на тирозиназу. Это приводит к образованию пятен на коже из-за «нисходящего» снижения синтеза меланина.

Что такое меланин? Что делает меланин в организме?

Если у вас есть какие-либо медицинские вопросы или опасения, обратитесь к своему врачу.Статьи в Health Guide основаны на рецензируемых исследованиях и информации, полученной от медицинских обществ и правительственных агентств. Однако они не заменяют профессиональные медицинские консультации, диагностику или лечение.

Меланин — это термин, обозначающий группу природных пигментов, встречающихся в большинстве форм жизни. У людей меланин вырабатывается клетками внутреннего слоя кожи (базального слоя) и волосяных фолликулов, называемых меланоцитами. Пигмент присутствует и придает цвет частям тела, таким как кожа, волосы, нос, внутреннее ухо и сосудистая оболочка глаз (область между сетчаткой и белой склерой).

• Меланин — это натуральный пигмент, придающий цвет коже, волосам и т. Д.
• Меланин в некоторых отношениях защищает, а в других опасен.
• Не существует проверенного способа безопасного повышения уровня меланина.
• Полноценная диета может помочь организму и выработке меланина нормально функционировать.

Меланин играет тонкую двойную роль в организме. Он помогает защитить тело от воздействия ультрафиолетового (УФ) света от солнца (и солнечных лучей), производя коричневатый пигмент (загар).Но меланин также может накапливаться в концентрированных формах, представляющих опасность для здоровья. Хотя не существует проверенного способа безопасного повышения уровня меланина, есть шаги, которые вы можете предпринять, чтобы ваша кожа оставалась здоровой и нормально функционировала.

Существует три типа меланина: эумеланин, феомеланин и нейромеланин. Эумеланин можно разделить на черный и коричневый тип. Например, уровень эумеланина влияет на внешний вид цвета волос. Большое количество черного или коричневого эумеланина приводит к более темным волосам, а небольшое количество — к светлым.

Объявление

Roman Daily — поливитамины для мужчин

Наша команда штатных врачей создала Roman Daily для устранения распространенных недостатков питания у мужчин с помощью научно обоснованных ингредиентов и дозировок.

Учить больше

Волосы становятся седыми, когда в более позднем возрасте производство эумеланина замедляется. И если у вас есть мутация в так называемом рецепторе меланокортина 1 (MC1R), который участвует в превращении феомеланина в эумеланин, преобладает феомеланин, и именно это вызывает рыжие волосы.Уровень феомеланина также влияет на цвет кожи, создавая желтые, красные и розовые оттенки.

Считается, что этот особый тип пигмента придает отчетливый темный цвет частям мозга, таким как черная субстанция и голубое пятно. Некоторые исследователи говорят, что присутствие пигмента помогает предотвратить гибель клеток в этих частях мозга, и связывают потерю феомеланина с признаками и симптомами болезни Паркинсона, неврологического расстройства (Vila, 2019).

Меланин играет важную роль в определении цвета ваших волос, кожи и глаз.Ваши гены, унаследованные от родителей, во многом определяют, сколько меланина вы производите; у людей с темной кожей больше меланина, чем у людей со светлой (светлой) кожей.

Тело вырабатывает меланин посредством нескольких химических реакций, известных как меланогенез. Ключевым этапом в этой сложной последовательности является окисление аминокислоты тирозина, которая является одним из нескольких строительных блоков белка. Примечательно, что разница во внешности людей со светлой и темной пигментацией определяется уровнем производства меланоцитов, а не количеством меланоцитов в коже.

Можно ли получить достаточно витамина D от солнца?

4 минуты чтения

К сожалению, с пигментацией кожи не всегда все идет так, как должно. Например, у людей с генетическим нарушением альбинизма мало или совсем нет пигмента меланина, что приводит к минимальному окрашиванию кожи, волос и глаз или его отсутствию; у большинства белые или светло-русые волосы и очень бледная кожа.

Витилиго — еще одно заболевание, связанное с недостатком меланина. Это происходит, когда клетки, которые обычно производят меланин, перестают работать или умирают.

С одной стороны, меланин — это широкополосный УФ-абсорбент и солнцезащитный крем, обеспечивающий защиту как от УФА, так и от УФВ-лучей. Под воздействием ультрафиолетового света производство и активность меланоцитов возрастают, а кожа темнеет по мере повышения уровня меланина.

Обладая защитным действием, пигмент меланина — веснушки — может образовываться после пребывания на солнце.Меланин также служит антиоксидантом и поглотителем свободных радикалов, помогая избавиться от аномальных клеток, которые могут привести к заболеваниям.

Объявление

Упростите процедуру ухода за кожей

Каждая бутылка прописанного врачом Nightly Defense изготовлена ​​для вас из тщательно отобранных, сильнодействующих ингредиентов и доставлена ​​к вашей двери.

Учить больше

Наступает переломный момент, когда повышенный уровень меланина не помогает, а повышает риск возникновения проблем.Увеличение выработки меланина, потемнение тона кожи и накопление концентрированных участков меланина в течение 48 часов после воздействия УФ-излучения могут увеличить риск рака кожи, такого как злокачественная меланома. Из двух основных типов УФ-лучей УФ-В в значительной степени отвечает за солнечный ожог. Оба типа могут вызвать рак кожи.

Ученые говорят: «Пожалуйста, не собирайте солнечную энергию своим анальным отверстием».

6 минут на чтение

Хотя необходимы дополнительные исследования, чтобы понять связь и подтвердить, что у них больше меланина, люди с более темной кожей, по-видимому, с меньшей вероятностью заболеют меланомой и другими видами рака кожи.Однако это возможно — безопасного загара не существует. Любой может заболеть раком кожи.

Также неясно: рискуют ли люди с более темной кожей получать слишком мало витамина D, поскольку людям с темным оттенком кожи может потребоваться воздействие солнечного света по крайней мере в три-пять раз дольше, чтобы выработать такое же количество витамина D, как и человеку с белой кожей. делает (Наир, 2012).

Слишком мало витамина D небезопасно. Помимо прочего, этот витамин помогает предотвратить сердечные заболевания, депрессию, грипп, рак и аутоиммунные заболевания.Поскольку только небольшое количество продуктов содержат витамин D, диетические добавки могут быть ответом для этих людей (Управление диетических добавок NIH, 2020).

Нет доказательств того, что уровень меланина можно безопасно повысить с помощью пищевых добавок, витаминов или других средств. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США предупреждает, что не существует «волшебной таблетки» для ускорения загара при небольшом воздействии ультрафиолетового излучения (U.S. FDA, 2018).

Но, хотя мгновенного решения проблемы не существует, питательная и сбалансированная диета, вероятно, поможет сохранить уровень меланина на должном уровне.Наиболее эффективен для упругой и здоровой кожи? Скорее всего, продукты, богатые витаминами-антиоксидантами (A, C и E).

Считается, что антиоксиданты

помогают предотвратить или отсрочить повреждение клеток кожи и другие типы повреждений, противодействуя окислительному стрессу от нестабильных молекул, называемых свободными радикалами (Liu-Sith, F, 2016).

• Витамин A: Учитывая его антиоксидантный эффект, некоторые ученые утверждают, что этот жирорастворимый витамин в большей степени, чем любой другой, может быть ключом к здоровой выработке меланина (Godic, 2014).Так что положите на тарелку рыбу, листовые зеленые овощи, брокколи, морковь, томатные продукты и другие оранжевые и желтые овощи.
• Витамин C: Этот антиоксидант, вероятно, улучшает здоровье кожи, поддерживая иммунитет. Организм также использует его для выработки коллагена, белка и ранозаживляющего вещества, жизненно важного для укрепления кожи, а также волос, сухожилий, связок и т. Д., А также для предотвращения обвисания кожи. Американцы редко испытывают дефицит витамина С, но вы можете подстраховаться, употребляя много фруктов и овощей, богатых этим питательным веществом, таких как красный и зеленый перец, киви, брокколи, клубника, помидоры и печеный картофель.
• Витамин E: Смягчающее и антиоксидантное средство, витамин E может защищать мембраны от повреждения ультрафиолетом. Попробуйте наносить составы непосредственно на кожу, чтобы уменьшить повреждение кожи, вызванное солнцем. И через продукты: используйте растительные масла и ешьте орехи, семена и зеленые листовые овощи.
• Травы и растительные вещества: Цельные экстракты трав, содержащие ключевые витамины, могут помочь коже оставаться здоровой и хорошо заживать. Считается, что сложная смесь ингредиентов зеленого и черного чая способствует заживлению кожи.То же самое с гелем алоэ вера (особенно после солнечных ожогов) и кунжутным маслом. Тем не менее, ни один из них не является убедительным доказательством того, что он играет роль в повышении выработки меланина (Korac, 2011).
• Форсколин: Несмотря на волнение, вызванное «Письмом в редакцию» Института рака Дана-Фарбер в журнале Nature в 2006 году, нет никаких доказательств того, что экстракт корня индийского растения Coleus forskholii может увеличивать выработку меланина в организме человека ( Д’орацио, 2006; MSKCC, 2020). Хотя форсколин действовал как защита от вредных ультрафиолетовых лучей у мышей со светлой кожей, а также работал как средство для загара, исследование никогда не распространялось на людей.

Хотите, чтобы производство меланина продолжалось? Ограничьте пребывание на солнце и упакуйте эти овощи!

1. Бреннер, М., и Хиринг, В. Дж. (2007). Защитная роль меланина от УФ-излучения в коже человека †. Фотохимия и фотобиология, 84 (3), 539–549. https://doi.org/10.1111/j.1751-1097.2007.00226.x.
2. Д’Оразио, Дж. А., Нобухиса, Т., Цуй, Р., Арья, М., Спрай, М., Вакамацу, К.,… Фишер, Д. Э. (2006). Стратегия местного применения лекарств и защита кожи, основанная на роли Mc1r в УФ-индуцированном загаре.Природа, 443 (7109), 340–344. https://doi.org/10.1038/nature05098. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16988713/
3. Годич, А., Полйшак, Б., Адамич, М., и Дахман, Р. (2014). Роль антиоксидантов в профилактике и лечении рака кожи. Окислительная медицина и клеточное долголетие, 2014, 1–6. https://doi.org/10.1155/2014/860479. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/247
   /
4. Интегративная медицина в Мемориальном онкологическом центре им. Слоуна Кеттеринга. (2020, апрель). Форсколин. Получено с https: // www.mskcc.org/cancer-care/integrative-medicine/herbs/forskolin.
5. Ито, С., и Вакамацу, К. (2011). Разнообразие пигментации волос человека по данным химического анализа эумеланина и феомеланина. Журнал Европейской академии дерматологии и венерологии, 25 (12), 1369–1380. https://doi.org/10.1111/j.1468-3083.2011.04278.x.
6. Korać, R., & Khambholja, K. (2011). Потенциал трав в защите кожи от ультрафиолета. Обзоры фармакогнозии, 5 (10), 164.https://doi.org/10.4103/0973-7847.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22279374/
7. Лю-Смит, Ф., & Мейскенс, Ф. Л. (2016). Молекулярные механизмы флавоноидов в синтезе меланина и потенциал для профилактики и лечения меланомы. Молекулярное питание и исследования пищевых продуктов, 60 (6), 1264–1274. https://doi.org/10.1002/mnfr.201500822 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26865001/
8. Наир Р., Масих А. (2012). Витамин D: витамин «солнечного света». J. Pharmacol Pharmacother, 3 (2), 118-126.DOI: 10.4103 / 0976-500X.95506, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3356951/
9. Управление пищевых добавок, Национальные институты здравоохранения. Витамин А. Получено с https://ods.od.nih.gov/factsheets/VitaminA-HealthProfessional/
.
10. Управление пищевых добавок, Национальные институты здравоохранения. Витамин D. Получено с https://ods.od.nih.gov/factsheets/VitaminD-HealthProfessional/.
11. Schlessinger DI, Anoruo MD, Schlessinger J. Биохимия, Меланин.[Обновлено 27 апреля 2020 г.]. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2020 Янв. Доступно по ссылке: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK459156/.
12. Фонд рака кожи. Загар и твоя кожа. Источник: https://www.skincancer.org/risk-factors/tanning/.
13. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. (2018, март) Таблетки для загара. Получено с: https://www.fda.gov/cosmetics/cosmetic-products/tanning-pills#:~:text=In%20their%20quest%20for%20the,to%20appear%20on%20the%20market.
14. Вила, М. (2019). Нейромеланин, старение и уязвимость нейронов при болезни Паркинсона. Расстройства движения, 34 (10), 1440–1451. https://doi.org/10.1002/mds.27776. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31251435/

Подробнее

границ | Пигмент меланин в растениях: современные знания и перспективы на будущее

Введение

Коричневая и черная окраска семян — широко распространенный признак растений. Цвет может быть вызван меланином, который представляет собой высокомолекулярный пигмент, образующийся в результате окисления и полимеризации фенолов (Britton, 1985; Solano, 2014).Он присутствует во всех царствах живых организмов, но до сих пор остается самым загадочным пигментом растений. Отсутствие научного внимания к этому растительному пигменту связано с отсутствием очевидных функций, которые можно было бы приписать ему (Thomas, 1955). Долгое время этот растительный пигмент не считался меланином, поскольку, согласно определению термина «меланин», который был сформулирован на основе исследований меланина на животных, он должен быть азотсодержащим пигментом; меланин в растениях не содержит азота (Thomas, 1955; Prota, 1992).Сравнительные исследования черных пигментов, выделенных из микроорганизмов, растений и животных, выявили их общие физико-химические свойства, за исключением наличия азота (Nicolaus et al., 1964). Терминология была пересмотрена, и потребность в азоте была исключена из определения термина «меланин» (Britton, 1985; Solano, 2014). В настоящее время различают три типа меланина: эумеланины, феомеланины и алломеланины. Эумеланины — преобладающие формы, обнаруживаемые у животных и микроорганизмов, а также у некоторых грибов; феомеланины специфичны для высших животных, млекопитающих или птиц.Оба они являются производными тирозина, но феомеланины состоят из серосодержащих мономерных единиц, в основном бензотиазина и бензотиазола, вместо индольных единиц в эумеланинах. Меланин растений и грибов, лишенный азота, обычно называют алломеланином (другими меланинами). Это самая разнородная группа; его предшественники разнообразны. Меланин грибов может быть образован из гамма-глутамил-3,4-дигидроксибензола, катехола и 1,8-дигидроксинафталина, в то время как катехиновая, кофейная, хлорогеновая, протокатехиновая и галловая кислоты считаются возможными предшественниками в растениях (Лях, 1981). ; Белл, Уиллер, 1986; Солано, 2014).Благодаря уникальным свойствам меланина, таким как его стабильное состояние свободных радикалов, поглощение ультрафиолетового и видимого света (UV-Vis), а также способность к комплексообразованию и ионному обмену, эти пигменты привлекают растущий интерес в качестве материалов для широкого спектра биомедицинских и технологических приложений (d’Ischia et al., 2015; Di Mauro et al., 2017; Vahidzadeh et al., 2018). Поскольку растительный меланин в большинстве случаев присутствует в недорогих сельскохозяйственных отходах (например, в виноградных выжимках и шелухе семян подсолнечника), он привлекает особое внимание.Продемонстрирован потенциал меланина из лузги подсолнечника в качестве сорбента с высокой энтеросорбционной эффективностью и в качестве антивозрастного агента в эластомерных композициях (Грачева, Желтобрюхов, 2019; Каблов и др., 2019).

По сравнению с таковыми у животных и микроорганизмов, биохимические и молекулярно-генетические аспекты образования меланина у растений менее изучены. Одной из причин, помимо сложной полимерной природы пигмента, является то, что растительный меланин накапливается в твердых оболочках семян, где могут присутствовать другие соединения с аналогичным цветом, такие как проантоцианидины.Кажется очевидным, что отправной точкой любого биохимического и молекулярно-генетического исследования меланогенеза у растений является подтверждение меланической природы пигмента. Чтобы оценить текущее состояние исследований меланогенеза растений и наметить направления будущих исследований, в этом обзоре мы собрали данные о функциях, локализации и молекулярно-генетическом контроле образования меланина в семенах с акцентом на исследованиях, в которых меланическая природа пигмент подтвержден физико-химическими методами.

Физико-химические методы идентификации и изучения меланинов растений

Стандартный протокол обнаружения меланинов включает их щелочную экстракцию и последующее осаждение в кислых условиях (Sava et al., 2001). Извлеченный таким образом пигментный материал представляет собой темный глянцевый порошок, нерастворимый в воде и большинстве органических растворителей, частично растворим в концентрированной серной и азотной кислотах и ​​полностью растворим в гидроксиде натрия. При воздействии сильных окислителей, таких как перекись водорода, перманганат калия или бромная вода, пигмент теряет свой цвет, а воздействие хлорида железа приводит к осаждению хлопьевидного материала, который постепенно растворяется снова при повышении концентрации хлорида железа.Результаты реакций указывают на наличие хиноидных и фенольных групп в меланинах (Thomas, 1955; Fox, Kuchnow, 1965; Лях, 1981; Downie et al., 2003; Shoeva et al., 2020).

Помимо химических тестов, были применены спектроскопические методы для подтверждения меланической природы пигментов. УФ-видимая спектроскопия наиболее широко используется для идентификации и количественного определения меланинов. Меланины различного происхождения характеризуются высоким поглощением в видимой и ультрафиолетовой областях спектра с максимумом в области 196–300 нм (Лях, 1981; Pralea et al., 2019). Для идентификации основных функциональных групп в макромолекулах меланина использовалась инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR). Типичные ИК-Фурье-спектры меланина включают характерные полосы для фенольных фрагментов, хинона, алифатических углеводородных групп и ароматической углеродной основы (Mbonyiryivuze et al., 2015; Pralea et al., 2019). Анализ ядерного магнитного резонанса (ЯМР) можно использовать для подтверждения присутствия в меланинах ароматических атомов водорода и углерода, метильных или метиленовых групп, связанных с атомами азота и / или кислорода, NH-группы, связанной с индолом, алкильных фрагментов (Pralea et al., 2019). Меланины являются парамагнитными биополимерами из-за наличия стабильных свободных радикалов, которые могут быть обнаружены с помощью спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) (Butterfield, 1982). Характерный сигнал ЭПР меланинов приписывают семихиноновым радикалам (Enochs et al., 1993).

Благодаря использованию химических тестов в сочетании с некоторыми из описанных спектроскопических методов, меланическая природа черных пигментов в семенах была доказана для следующих видов: арбуз (Nicolaus et al., 1964), подсолнечник (Nicolaus et al., 1964; Грачева, Желтобрюхов, 2016), гречка (Журавель, 2010), виноград (Жеребин, Литвина, 1991), томат (Downie et al., 2003), ароматная маслина (Wang et al., 2006), ночной жасмин (Kannan and Ganjewala, 2009), кунжут (Panzella et al., 2012), ипомея (Park, 2012), черная горчица и рапс (Yu, 2013), каштан (Yao et al. , 2012), чеснок (Wang, Rhim, 2019), овес (Varga et al., 2016) и ячмень (Shoeva et al., 2020; Рисунок 1). Многообещающие результаты в определении структуры растительных меланинов были недавно получены с помощью матричной лазерной десорбции / ионизации-времяпролетной масс-спектрометрии (MALDI-TOF MS), которая была применена для определения структуры меланина овса, который оказался гомополимер, состоящий из p -куаровая кислота и состоящий в основном из низкомолекулярных олигомеров, состоящих из 3–9 мономерных звеньев (Varga et al., 2016).

Рисунок 1 . Некоторые виды растений накапливают меланины в семенах; наличие меланинов подтверждено физико-химическими методами. Первый ряд (слева направо): каштан ( Castanea mollissima ) и овес ( Avena sativa ), второй ряд: подсолнечник ( Helianthus annuus ), арбуз ( Citrullus lanatus ) и ячмень ( Hordeum vulgare). ), третий ряд: гречка ( Fagopyrum esculentum ), виноград ( Vítis vinífera ) и ипомея ( Ipomoea purpurea ), четвертый ряд: кунжут ( Sesapum indicum ), рапс и черная горчица ( Brassica nigra ).

Хотя наличие меланинов было подтверждено в семенах нескольких видов растений, тот факт, что эти виды принадлежат к разным таксономическим группам, подразумевает более широкое распространение пигментов, чем это было продемонстрировано в настоящее время.

Функции пигментов меланина в растениях

Считается, что черная пигментация возникла в результате адаптации живых организмов к неблагоприятным условиям окружающей среды. Функциональное значение этого типа пигмента подробно рассмотрено для животных, насекомых и микроорганизмов (Solano, 2014; Cordero and Casadevall, 2017).Роль пигмента в растениях все еще неясна, но собранная информация показывает, что черный цвет может дать им некоторые преимущества.

Как и у животных, окраска растений на основе меланина важна для маскировки. Например, у большинства диких злаков есть черная пигментация корпуса. Падающие на землю в зрелом состоянии семена, покрытые черной оболочкой, считаются невидимыми для птиц на фоне темной почвы (Zhu et al., 2011).

Благодаря способности черных поверхностей поглощать больше солнечной энергии, чем светлые, и преобразовывать ее в тепло, теоретически семена с черным зерном могут созревать раньше, чем желтые.Сравнительное исследование староместных сортов ячменя с черными и белыми семенами показало, что первые имеют тенденцию созревать раньше, чем вторые (Ceccarelli et al., 1987).

Меланины придают оболочке семян дополнительную механическую прочность, защищая их от повреждений. Более того, меланин обеспечивает устойчивость к насекомым и вредителям из-за своей токсичности (Jana and Mukherjee, 2014). У подсолнечника семена с черной оболочкой меньше повреждаются личинками крота, чем белые семена (Pandey and Dhakal, 2001).

Поскольку меланины являются сильными антиоксидантами (Panzella et al., 2012; Lopusiewicz, 2018), они могут придать больше энергии семенам, которые их накапливают, и могут защитить семена при стрессе. Есть несколько примеров, подтверждающих эту гипотезу. У арбуза коричневые семена были более энергичными, чем семена светлого цвета; у них был более высокий вес семян, процент прорастания и всхожести, а также свежий и сухой вес проростков, чем у светлых семян (Mavi, 2010). У видов Brassica желтые семена с прозрачной оболочкой имеют более тонкую оболочку и меньше волокон, чем сорта с темными, более толстыми и более одревесневшими семенами (Marles and Gruber, 2004).Местные сирийские староместные сорта ячменя с черными семенами выращиваются в наиболее засушливых регионах страны, в отличие от староместных сортов с белыми зернами, которые адаптированы к более мягким условиям выращивания (Ceccarelli et al., 1987). Сравнение этих образцов показало, что образцы с черными зернами более устойчивы к холоду и засухе, чем образцы с белыми зернами (Ceccarelli et al., 1987; Weltzien, 1988). Были предприняты попытки продемонстрировать защитные функции меланина в зерне ячменя в условиях засоления, засухи и токсичности кадмия с использованием точной генетической модели почти изогенных линий (НИЛ), различающихся по цвету зерна.Полученные данные показали, что меланин не дает проросткам ячменя каких-либо преимуществ в испытанных стрессовых условиях (Глаголева и др., 2019). Более убедительные результаты о защитных функциях меланинов были получены при тестировании устойчивости к патогенной инфекции. Сорта ячменя и овса с темной окраской колоса менее поражены инфекцией Fusarium , чем сорта без темных пигментов шелухи (Zhou et al., 1991; Лоскутов и др., 2016). Рекомбинантные инбредные линии ячменя (RIL) с черными зернами продемонстрировали более низкую заболеваемость фитофторозом Fusarium и меньшее накопление микотоксина дезоксиниваленола, чем RIL с желтыми зернами (Choo et al., 2015).

Известно, что соединения, накапливающиеся в оболочках семян, влияют на период покоя и скорость прорастания семян (Debeaujon et al., 2000; Gu et al., 2011). Это верно в случае флавоноидных пигментов, но некоторые противоречивые результаты были получены в случае меланина. Например, два мутанта томата с темным семенником, вызванным меланином, показали низкую скорость прорастания и процентное содержание как воды, так и гиббереллина по сравнению с таковыми семян дикого типа, в которых не были обнаружены пигменты меланина (Downie et al., 2003). Однако сравнительное исследование всхожести семян ячменя НИЛ с разной окраской зерен не выявило различий между желтыми и черными зернами (Глаголева и др., 2019).

На основании обобщенных данных можно сделать вывод, что меланины не являются необходимыми для растений. Поэтому их функциональную роль, скорее всего, сложно раскрыть. Однако широкое распространение этого пигмента предполагает его функциональное значение, которое еще предстоит определить для растений.

Синтез меланина в растениях и его молекулярно-генетический контроль

Синтез меланина в растениях связан с ферментативными реакциями потемнения, которые происходят в поврежденных тканях полифенолоксидазами (PPO), которые принадлежат к семейству Cu-содержащих оксидоредуктаз, которые способны воздействовать на фенолы в присутствии кислорода (Nicolas et al. ., 1994). Нарушение целостности клеточных компартментов из-за старения, ранения, взаимодействия с вредителями и патогенами или обработки во время послеуборочной обработки и хранения приводит к высвобождению PPO из пластид, где они расположены, в цитоплазму.PPO вступают в контакт с вакуолярными фенольными субстратами и образуют высокореактивные o -хиноны. o -хиноны впоследствии либо подвергаются неферментативной полимеризации, либо взаимодействуют с другими соединениями, такими как тиолы, аминокислоты и пептиды, и образуют окрашенные продукты; они также могут медленно взаимодействовать с водой, приводя к образованию трифенолов, или могут быть восстановлены до исходных фенолов (рис. 2). Поскольку PPO вызывают нежелательное потемнение растительных продуктов, физико-химические свойства этих ферментов были изучены на многих экономически важных видах, включая in vitro, исследований субстратной специфичности очищенных ферментов (Jukanti, 2017; Taranto et al., 2017). Тем не менее, PPOs остаются одними из наиболее интенсивно изучаемых ферментов, поскольку ожидается, что они будут выполнять другие функции помимо ферментативной реакции потемнения; Из этих возможных функций функции, связанные с их локализацией в хлоропластах, представляют собой наиболее интригующую загадку (Sullivan, 2014; Boeckx et al., 2015, 2017).

Рисунок 2 . Реакции, катализируемые полифенолоксидазой (PPO) (A и B), и реакции o -хинона (1–6) согласно Nicolas et al.(1994). Благодаря активности монофенолазы (или крезолазы) и дифенолазы (или катехолазы), PPO гидроксилируют монофенолы до o -дифенолов (A) и впоследствии окисляют o -дифенолы до o -хинонов (B) соответственно. Образующиеся o -хиноны могут реагировать с другой молекулой фенола с образованием димеров исходного фенола (реакция 1). Эти димеры с o -дифенольной структурой могут быть окислены либо ферментативно, либо другим o -хиноном до коричневого полимера.Посредством нуклеофильного присоединения o -хиноны могут взаимодействовать с тиоловыми группами (реакция 2) или аминогруппами аминокислот или пептидов (реакция 3), в результате чего образуются соединения с o -дифенольной структурой, которые могут быть дополнительно окислены (с помощью лакказы). или кислород) или реагируют с избытком o -хинонов с образованием окрашенных продуктов. Вода может быть добавлена ​​к o -хинонам, что приводит к трифенолам, которые могут окисляться PPO или o -хинонами с образованием p -хинонов (реакция 4).Наконец, реакции с аскорбиновой кислотой или сульфитами приводят к регенерации исходного фенола (реакция 5). Все реакции неферментативные, за исключением реакций с лакказой и PPO. AA-NH ^* , аминокислоты или пептиды; Asc A, аскорбиновая кислота; R’-SH, небольшие тиоловые соединения (например, цистеин или глутатион).

Под вопросом участие PPOs в образовании меланина в интактных тканях семян. До недавнего времени считалось, что пигменты меланина накапливаются внеклеточно в виде слоя фитомеланина.Это исключило бы участие расположенных в пластидах PPOs в образовании меланина и подразумевает некоторые другие окисляющие фенол ферменты с внеклеточной локализацией в качестве кандидатов на синтез меланина, такие как связанные с клеточной стенкой лакказы (Wang et al., 2015). Однако недавние наблюдения накопления меланина в меланопластах, происходящих из хлоропластов, идентифицированные в черных зернах ячменя (Shoeva et al., 2020), заставляют нас пересмотреть связь синтеза меланина со слоем фитомеланина. Слой фитомеланина был описан как черный, твердый, устойчивый материал, который заполняет межклеточные пространства между гиподермой и склеренхимой в околоплоднике некоторых видов семейства подсолнечников (Pandey and Dhakal, 2001).Химическая структура материала, составляющего слой фитомеланина, не определена. Некоторые авторы предполагают, что он не является меланином, и считают его производным поливинилового ароматического спирта (Pandey and Dhakal, 2001; Jana and Mukherjee, 2014). Однако одновременное присутствие слоя фитомеланина и меланина в семенах некоторых видов, например, в шелухе подсолнечника (Thomas, 1955; Rogers, Kreitner, 1983; Gracheva, Zheltobryukhov, 2016), затрудняет их различение. два срока.Поскольку образование меланина происходит внутриклеточно внутри пластид (Shoeva et al., 2020), а внеклеточный слой фитомеланина формируется в результате катаболизма гиподермальных клеток (Pandey and Dhakal, 2001), представляется вероятным, что синтез меланина и формирование слоя фитомеланина — это разные клеточные процессы, которые следует различать.

Меланопласты были обнаружены только в семенах ячменя, и необходимы дополнительные исследования на семенах, накапливающих меланин, чтобы подтвердить локализацию синтеза меланина в этом типе пластид.Однако это открытие, помимо данных о наличии фенольных субстратов ПФО в хлоропластах (Запрометов, Николаева, 2003; Boeckx et al., 2017), позволяет предположить, что ПФО являются основным ферментом, участвующим в меланогенезе растений в интактных семенах. ткани. Эта гипотеза подтверждается данными молекулярной генетики, показавшими ассоциацию черного цвета семян с генами PPO. Например, были идентифицированы два комплементарных гена, определяющих черную пигментацию рисовой шелухи: Ph2 , который кодирует PPO, и Bh5 , который кодирует транспортер тирозина (Fukuda et al., 2012). Однако меланическая природа черного пигмента в семенах риса химически не подтверждена; это можно было предположить только на основании наблюдаемой ассоциации. Ген, кодирующий PPO, был недавно идентифицирован как ген-кандидат, ответственный за пигментацию меланина в семенах арбуза (Li et al., 2020).

У некоторых других видов растений в настоящее время имеются данные о способе генетической наследственности. Было показано, что наличие слоя фитомеланина в семянках подсолнечника является доминантным признаком, который моногенно контролируется геном Pml (Johnson and Beard, 1977).Исследования наследования паттерна пигментации в трех слоях околоплодника подсолнечника также убедительно подтверждают, что присутствие слоя фитомеланина (внешний слой околоплодника) контролируется одним доминантным геном (Mosjidis, 1982).

У ячменя черный цвет шипа, вызванный меланином, находится под моногенным контролем локуса Blp (Costa et al., 2001). Сообщалось о трех доминантных аллелях, Blp1.b , Blp1.mb и Blp1.g , придающих экстремально черный, средний черный и светло-черный или серый цвета, соответственно.Сообщалось о соотношении сегрегации 3: 1 для скрещиваний между ячменями с разной интенсивностью пигментации семян (Woodward, 1941). На сегодняшний день локус Blp был сужен до 21 гена, и в качестве кандидата был предложен ген, кодирующий пурпурную кислотную фосфатазу (Long et al., 2019).

Получены данные о метаболизме меланина в связи с другими метаболическими процессами, происходящими в семенах растений. Было показано, что семена ячменя темного цвета имеют более высокое содержание фенольных соединений и лигнина, чем неокрашенные семена.Поэтому было высказано предположение, что гены биосинтеза меланина могут быть связаны с путями биосинтеза фенилпропаноидов, такими как пути флавоноидов и лигнинов (Choo et al., 2005; Shoeva et al., 2016). Сравнительный анализ транскриптома, проведенный с использованием NIL ячменя с черными и неокрашенными семенами, продемонстрировал влияние доминантного аллеля Blp на экспрессию более тысячи генов, среди которых преобладали гены биосинтеза фенилпропаноидов и жирных кислот (Глаголева и др., 2017). В исследовании Ipomoea tricolor было показано, что накопление меланинов в семенной оболочке находится под контролем того же гена ItIVS , который кодирует фактор транскрипции с доменом bHLH, который регулирует биосинтез антоциана (Park, 2012). В томате эпистатический анализ мутанта bks , который накапливает темные пигменты меланина в семенниках, в отношении мутантов без антоцианов , синтез которых нарушен, показал, что bks действительно эпистатичен по отношению к мутантам без антоцианов .Данные подразумевают, что фенотип черного семени вызван повреждением в гене, необходимом для стадии перед ветвью биосинтеза флавоноидов (Downie et al., 2003). В подтверждение этого открытия было продемонстрировано, что гены пути биосинтеза флавоноидов не участвуют в образовании меланина в ячмене (Shoeva et al., 2016). Примеры демонстрируют, что сравнительные исследования молекулярной генетики представляют собой эффективное средство понимания синтеза меланина в контексте общих метаболических процессов, происходящих в тканях растений.

Выводы и перспективы

За последнее десятилетие исследования синтеза меланина в растениях значительно продвинулись вперед. Одним из достижений в этой области было признание того факта, что меланины широко распространены в царстве растений. Хотя их присутствие в оболочках семян все еще не связано с какой-либо очевидной функцией, их широкое распространение предполагает наличие некоторых функций, среди которых защита от патогенов является наиболее вероятной.Открытие ассоциации синтеза меланина с внутриклеточными пластидами можно признать еще одним достижением в исследовании меланина растений. Локализация синтеза меланина в пластидах оболочек зерен продемонстрирована только у одного вида; Для подтверждения этого вывода необходимы дополнительные исследования других видов растений. Более того, функциональное значение локализации PPOs в хлоропластах долгое время оставалось неразрешенной загадкой. Учитывая доказательства, кажется вероятным, что присутствие PPO в хлоропластах не является случайностью и может быть напрямую связано с меланогенезом.Как минимум, такую ​​связь следует изучить.

Авторские взносы

AG написала первоначальный черновик рукописи, OS и EK разработали ее концептуальное оформление. Все авторы просмотрели и отредактировали рукопись.

Финансирование

Стоимость подготовки и публикации обзора профинансирована Российским научным фондом, грант № 19-76-00018. AG была поддержана проектом ICG 0259-2019-0001.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы благодарят фотографа Александра Клепнева за микрофотографии семян растений, накапливающих меланин в конвертах, Гербарий ВИР (WIR) и руководителей отделов сбора семян за предоставленные семена ипомеи, кунжута, горчицы, ячменя и овса для фотосъемки.

Список литературы

Белл А.А. и Уиллер М.Х. (1986). Биосинтез и функции меланинов грибов. Annu. Rev. Phytopathol. 24, 411–451.DOI: 10.1146 / annurev.py.24.0

.002211

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беккс, Т., Винтерс, А. Л., Уэбб, К. Дж., И Кингстон-Смит, А. Х. (2015). Полифенолоксидаза в листьях: какое значение имеет хлоропластическая локализация? J. Exp. Бот. 66, 3571–3579. DOI: 10.1093 / jxb / erv141

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беккс, Т., Винтерс, А., Уэбб, К. Дж., И Кингстон-Смит, А. Х. (2017). Обнаружение потенциальных хлоропластических субстратов для полифенолоксидазы предполагает их роль в неповрежденных листьях. Фронт. Plant Sci. 8: 237. DOI: 10.3389 / fpls.2017.00237

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бриттон, Г. (1985). Биохимия природных пигментов . Кембридж: Издательство Кембриджского университета.

Google Scholar

Баттерфилд, Д. А. (1982). «Мечение спина при болезни» в биологическом магнитном резонансе . изд. Л. Дж. Берлинер (Бостон, Массачусетс: Springer, США), 1–78.

Google Scholar

Чеккарелли, С., Грандо, С., и Ван Лер, Дж. А. Г. (1987). Генетическое разнообразие староместных сортов ячменя из Сирии и Иордании. Euphytica 36, 389–405. DOI: 10.1007 / BF00041482

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чу, Т. М., Вижье, Б., Хо, К. М., Чеккарелли, С., Грандо, С., и Франковяк, Дж. Д. (2005). Сравнение черного, пурпурного и желтого ячменя. Genet. Ресурс. Обрезать. Evol. 52, 121–126. DOI: 10.1007 / s10722-003-3086-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чу, Т.M., Vigier, B., Savard, M. E., Blackwell, B., Martin, R., Wang, J., et al. (2015). Черный ячмень как средство уменьшения загрязнения дезоксиниваленолом. Crop Sci. 55, 1096–1103. DOI: 10.2135 / cropci2014.05.0405

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коста, Дж. М., Кори, А., Хейс, П. М., Джобет, К., Кляйнхофс, А., Копиш-Обуш, А. и др. (2001). Молекулярное картирование ячменя орегонского волка: фенотипически полиморфная популяция с двойными гаплоидами. Теор.Прил. Genet. 103, 415–424. DOI: 10.1007 / s001220100622

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Debeaujon, I., Léon-Kloosterziel, K. M., and Koornneef, M. (2000). Влияние панциря на покой, всхожесть и долголетие семян Arabidopsis . Plant Physiol. 122, 403–414. DOI: 10.1104 / стр.122.2.403

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ди Мауро, Э., Сюй, Р., Соливери, Г., и Сантато, К. (2017).Природные пигменты меланина и их взаимодействие с ионами и оксидами металлов: новые концепции и технологии. MRS Commun. 7, 141–151. DOI: 10.1557 / mrc.2017.33

CrossRef Полный текст | Google Scholar

d’Ischia, M., Wakamatsu, K., Cicoira, F., Di Mauro, E., Garcia-Borron, J.C., Commo, S., et al. (2015). Меланины и меланогенез: от пигментных клеток до здоровья человека и технологических приложений. Pigment Cell Melanoma Res. 28, 520–544. DOI: 10,1111 / шт.12393

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дауни, А. Б., Чжан, Д., Дирк, Л. М. А., Такер, Р. Р., Пфайфер, Дж. А., Дрейк, Дж. Л. и др. (2003). Связь между материнским семенником и эмбрионом и / или эндоспермом влияет на свойства семенника томата. Plant Physiol. 133, 145–160. DOI: 10.1104 / стр.103.022632

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Enochs, W. S., Nilges, M. J., and Swanz, H. V.(1993). Стандартный тест для идентификации и характеристики меланина с помощью электронной парамагнитной (ЭПР) спектроскопии. Pigment Cell Res. 6, 91–99. DOI: 10.1111 / j.1600-0749.1993.tb00587.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фокс, Д. Л., и Кучнов, К. П. (1965). Обратимый светоотражающий пигмент эластожаберных глаз: химическая идентичность с меланином. Наука 150, 612–614. DOI: 10.1126 / science.150.3696.612

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фукуда, А., Симидзу, Х., Сирацучи, Х., Ямагути, Х., Одаира, Й., и Мочида, Х. (2012). Дополнительные гены, которые вызывают черную созревающую шелуху у растений F1 от скрещивания сортов риса индика и японика. Завод Производ. Sci. 15, 270–273. DOI: 10.1626 / pps.15.270

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Глаголева А.Ю., Шоева О.Ю., Хлесткина Е.К. (2019). «Сравнительная характеристика почти изогенных линий, различающихся локусом Blp в отношении устойчивости к абиотическому стрессу» в Текущие проблемы генетики, геномики, биоинформатики и биотехнологии растений , 89–91.Тезисы взяты из материалов пятой международной научной конференции PlantGen2019. DOI: 10.18699 / ICG-PlantGen2019-28

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Глаголева А.Ю., Шмаков Н.А., Шоева О.Ю., Васильев Г.В., Шацкая Н.В., Бёрнер А. и др. (2017). Метаболические пути и гены, идентифицированные с помощью анализа РНК-seq почти изогенных линий ячменя, различающихся по аллельному состоянию гена Black lemma и гена околоплодника ( Blp ). BMC Plant Biol. 17: 182. DOI: 10.1186 / s12870-017-1124-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Грачева Н.В., Желтобрюхов В.Ф. (2016). Способ получения меланинов из лузги подсолнечника и изучения его антиоксидантной активности. Новости Казань Технол. Univ. 19, 154–157.

Google Scholar

Грачева Н.В., Желтобрюхов В.Ф. (2019). Сорбционные свойства меланинов лузги подсолнечника. Pharm. Chem. J. 53, 337–341. DOI: 10.1007 / с11094-019-02002-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гу, X. Y., Фоли, М. Э., Хорват, Д. П., Андерсон, Дж. В., Фенг, Дж., Чжан, Л. и др. (2011). Связь между покоем семян и окраской околоплодника контролируется плейотропным геном, который регулирует синтез абсцизовой кислоты и флавоноидов в сорном красном рисе. Генетика 189, 1515–1524. DOI: 10.1534 / genetics.111.131169

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Яна, Б.К., и Мукерджи, С. К. (2014). Заметки о распределении слоя фитомеланина у высших растений — краткое сообщение. J. Pharm. Биол. 4, 131–132.

Google Scholar

Джонсон, А. Л., и Берд, Б. Х. (1977). Повреждения подсолнечника и наследование слоя фитомеланина в семянках подсолнечника. Crop Sci. 17, 369–372. DOI: 10.2135 / cropci1977.0011183X001700030007x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джуканти, А. (2017). Полифенолоксидазы (ППО) в растениях . Сингапур: Спрингер.

Google Scholar

Каблов В. Ф., Новопольцева О. М., Грачева Н. В., Желтобрюхо В. Ф., Дао П. К. (2019). Перспективы применения меланинов в качестве антивозрастных средств в эластомерных композициях. Вьетнам J. Chem. 57, 255–260. DOI: 10.1002 / vjch.201960024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kannan, P., and Ganjewala, D. (2009). Предварительная характеристика меланина, выделенного из плодов и семян nyctanthes arbor-tristis. J. Sci. Res. 1, 655–661. DOI: 10.3329 / jsr.v1i3.2005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Б., Лу, X., Гебремескель, Х., Чжао, С., Хе, Н., Юань, П. и др. (2020). Генетическое картирование и открытие гена-кандидата окраски оболочки черных семян арбуза ( Citrullus lanatus ). Фронт. Plant Sci. 10: 1689. DOI: 10.3389 / fpls.2019.01689

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лонг, З., Цзя, Ю., Tan, C., Zhang, X.-Q., Angessa, T., Broughton, S., et al. (2019). Генетическое картирование и эволюционный анализ признака черного зерна ячменя. Фронт. Plant Sci. 9: 1921. DOI: 10.3389 / fpls.2018.01921

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лопусевич, Л. (2018). Антиоксидантные, антибактериальные свойства и оценка светового барьера сырых и очищенных меланинов, выделенных из семян Citrullus lanatus (арбуз). Herba Pol. 64, 25–36. DOI: 10.2478 / hepo-2018-0008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лоскутов И.Г., Блинова Е.В., Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. (2016). Ценные характеристики генотипов овса и устойчивость к болезни Fusarium . Вавилов Ж. Генет. Порода. 20, 286–294. DOI: 10.18699 / VJ16.151

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лях, С. П. (1981). Микробный меланогенез и его функции. Наука , 22–270.

Google Scholar

Марлес, М.С., и Грубер, М.Ю. (2004). Гистохимическая характеристика неэкстрагируемых пигментов оболочки семян и количественное определение экстрагируемого лигнина в Brassicaceae. J. Sci. Продовольственное сельское хозяйство. 84, 251–262. DOI: 10.1002 / jsfa.1621

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мави, К. (2010). Взаимосвязь между цветом кожуры и качеством семян арбуза Crimson sweet. Hortic. Sci. 37, 62–69. DOI: 10.17221 / 53/2009-HORTSCI

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мбонырьивузе, А., Мвакикунга, Б., Дхламини, С. М., и Мааза, М. (2015). Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье для сепии меланина. Phys. Матер. Chem. 3, 25–29. DOI: 10.12691 / PMC-3-2-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мосжидис, Дж. А. (1982). Наследование окраски околоплодника и венчика цветков диска у подсолнечника. J. Hered. 73, 461–464. DOI: 10.1093 / oxfordjournals.jhered.a109698

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Николас, Дж.Дж., Ричард-Форгет, Ф. К., Гупи, П. М., Амиот, М., и Обер, С. Ю. (1994). Ферментативные реакции потемнения в яблоках и яблочных продуктах. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 34, 109–157. DOI: 10.1080 / 10408399409527653

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пандей, А. К., и Дхакал, М. Р. (2001). Фитомеланин в композитах. Curr. Sci. 80, 933–940.

Google Scholar

Панцелла, Л., Эйденбергер, Т., Наполитано, А., и Д’Искиа, М. (2012). Черный кунжутный пигмент: очистка на основе анализа DPPH, антиоксидантные / антиинитрозионные свойства и идентификация структурного маркера деградации. J. Agric. Food Chem. 60, 8895–8901. DOI: 10.1021 / jf2053096

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Парк, К. И. (2012). Белок bHLH частично контролирует пигментацию проантоцианидина и фитомеланина в семенных оболочках ипомеи Ipomoea tricolor . Hortic.Environ. Biotechnol. 53, 304–309. DOI: 10.1007 / s13580-012-0006-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Pralea, I.E., Молдован, R.C., Petrache, A.M., Ilieș, M., Hegheș, S.C., Ielciu, I., et al. (2019). От экстракции до передовых аналитических методов: проблемы анализа меланина. Внутр. J. Mol. Sci. 20: 3943. DOI: 10.3390 / ijms20163943

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Прота, Г. (1992). Меланины и меланогенез .Лондон: Academic Press.

Google Scholar

Роджерс К. Э. и Крейтнер Г. Л. (1983). Фитомеланин семянок подсолнечника: механизм устойчивости околоплодника к истиранию личинками подсолнечной моли ( Lepidoptera : Pyralidae ). Environ. Энтомол. 12, 277–285. DOI: 10.1093 / ee / 12.2.277

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сава, В. М., Ян, С.-М., Хун, М.-Й., Янг, П.-К., и Хуанг, Г.С. (2001). Выделение и характеристика меланических пигментов, полученных из чая и полифенолов чая. Food Chem. 73, 177–184. DOI: 10.1016 / S0308-8146 (00) 00258-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шоева О.Ю., Мурсалимов С.Р., Грачева Н.В., Глаголева А.Ю., Бёрнер А., Хлесткина Е.К. (2020). Образование меланина в зерне ячменя происходит в пластидах клеток околоплодника и лузги. Sci. Отчет 10: 179. DOI: 10.1038 / s41598-019-56982-y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шоева О.Ю., Мокка Х.-П., Кукоева Т.В., Бёрнер А., Хлесткина Е. К. (2016). Регуляция генов пути биосинтеза флавоноидов в пурпурных и черных зернах Hordeum vulgare . PLoS One 11: e0163782. DOI: 10.1371 / journal.pone.0163782

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Солано, Ф. (2014). Меланины: пигменты кожи и многое другое — типы, структурные модели, биологические функции и пути образования. New J. Sci. 2014, 1-28. DOI: 10.1155 / 2014/498276

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Таранто, Ф., Pasqualone, A., Mangini, G., Tripodi, P., Miazzi, M., Pavan, S., et al. (2017). Полифенолоксидазы в сельскохозяйственных культурах: биохимические, физиологические и генетические аспекты. Внутр. J. Mol. Sci. 18: 377. DOI: 10.3390 / ijms18020377

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Томас, М. (1955). «Меланины» в Современные методы анализа растений / Moderne Methoden der Pflanzenanalyse . ред. К. Паеч и М. В. Трейси (Гейдельберг, Берлин: Springer), 661–675.

Google Scholar

Вахидзаде, Э., Калра, А. П., и Шанкар, К. (2018). Электроника на основе меланина: от протонных проводников до фотовольтаики и не только. Biosens. Биоэлектрон. 122, 127–139. DOI: 10.1016 / j.bios.2018.09.026

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Варга, М., Беркеси, О., Дарула, З., Мэй, Н. В., и Паладьи, А. (2016). Структурная характеристика алломеланина черного овса. Фитохимия 130, 313–320. DOI: 10.1016 / j.phytochem.2016.07.002

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Дж., Фэн, Дж., Цзя, В., Чанг, С., Ли, С., и Ли, Ю. (2015). Инженерия лигнина через модификацию лакказы: перспективная область для совершенствования энергетических установок. Biotechnol. Биотопливо 8: 145. DOI: 10.1186 / s13068-015-0331-y

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Х., Пань Й., Тан Х. и Хуанг З. (2006). Выделение и характеристика меланина из семян Osmanthus Fragrans ’. LWT Food Sci. Technol. 39, 496–502. DOI: 10.1016 / j.lwt.2005.04.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Л. Ф., и Рим, Дж. У. (2019). Выделение и характеристика меланина из черного чеснока и чернил сепии. LWT 99, 17–23. DOI: 10.1016 / J.LWT.2018.09.033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Weltzien, E. (1988). Оценка популяций староместных сортов ячменя ( Hordeum vulgare L.), происходящих из различных регионов Ближнего Востока. Растение породы. 101, 95–106.DOI: 10.1111 / j.1439-0523.1988.tb00273.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вудворд, Р. У. (1941). Наследование меланиноподобного пигмента в чешуях и зернах ячменя. J. Agric. Res. 63, 21–28.

Google Scholar

Яо З., Ци Дж. И Ван Л. (2012). Выделение, фракционирование и характеристика меланин-подобных пигментов из раковин каштана ( Castanea mollissima ). J. Food Sci. 77, 671–676. DOI: 10.1111 / j.1750-3841.2012.02714.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Запрометов М. Н., Николаева Т. Н. (2003). Хлоропласты, выделенные из листьев фасоли, способны к биосинтезу фенольных соединений. Русс. J. Plant Physiol. 50, 623–626. DOI: 10.1023 / A: 1025683922953

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Жеребин Ю. Л., Литвина Т. М. (1991). Производство водорастворимых фитомеланинов. Chem. Nat. Compd. 27, 649–650.DOI: 10.1007 / BF00630388

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжоу, X., Чао, М., и Лян, X. (1991). Скрининг и тестирование сортов ячменя на устойчивость к парше. Acta Phytophylacica Sin. 18, 261–265.

Google Scholar

Zhu, B.-F., Si, L., Wang, Z., Jingjie Zhu, Y. Z., Shangguan, Y., Lu, D., et al. (2011). Генетический контроль перехода от черной к соломенно-белой оболочке семян при одомашнивании риса. Plant Physiol. 155, 1301–1311.DOI: 10.1104 / стр.110.168500

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Журавель О.И. (2010). Изучение меланина околоплодника гречихи (Fagopyron saggitatum). Фармацевтический журнал 6, 93–96.

Google Scholar

Пролить свет на меланины в меланоцитах человеческого глаза in situ с использованием методов профилирования с помощью 2-фотонной микроскопии

Подготовка образца

Хориоидальная ткань человека

Вскрытие человеческих глаз были получены из Lions NSW Eye Bank с информированного согласия ближайший родственник донора глаза и одобрение Комитета по этике исследований на людях Университета Нового Южного Уэльса (HREC # HC14261).Все методы, использованные в исследовании, были выполнены в соответствии с утвержденными руководящими принципами этики исследований на людях.

Глаза без роговицы фиксировали 2% параформальдегидом (Sigma-Aldrich, Австралия) в фосфатно-солевом буфере (PBS) (pH 7,4) в течение 18 часов. post-mortem . Был сделан круговой разрез по краю цилиарного тела и удалены радужная оболочка, хрусталик, цилиарное тело и стекловидное тело. Фиксированный глаз с интактной сетчаткой, сосудистой оболочкой и склерой использовали для изготовления хориоидальных плоских образцов (n = 8) или залитых парафином поперечных срезов ткани (n = 3).Все обработанные образцы помещали в 100% глицерин.

Культура клеток и посев на предметные стекла

Первичные HCM культивировали из вскрытых хориоидальных тканей человека (n = 3, возраст 59–77 лет), как описано ранее ^64,65 с небольшими модификациями. ГКМ выделяли и культивировали в среде для роста меланоцитов [10% фетальная бычья сыворотка (FBS) в F12 Хэма с 2 мМ L-глутамином, 0,1 мМ изобутилметилксантином (IBMX) (Sigma-Aldrich), 100 нМ форбол 12-миристат 13-ацетат (PMA ) (Sigma-Aldrich), 10 нг / мл холерного токсина (Sigma-Aldrich)], высевали на предметные стекла с 8-луночной камерой (Merck Millipore) и культивировали в течение не менее трех дней, дважды промывали PBS и фиксировали 2% параформальдегидом в PBS (pH 7.4) при комнатной температуре в течение 30 минут.

Плоские держатели хориоидеи

Прыжки сетчатки и сосудистой оболочки неподвижных глаз (n = 8, возраст 49–76 лет) были взяты (без прокалывания наружной склеры) с использованием 2-миллиметрового биопсийного перфоратора (Kai Medical) в центральной сосудистой оболочке (суб- макула, около диска зрительного нерва). С помощью препарирующего микроскопа (Leica M60) с помощью изогнутых щипцов и кисти тщательно отделили тканевые точки сетчатки-сосудистой оболочки от подлежащей склеры, а сетчатку тщательно отделили от прилегающей хориоидеи RPE в PBS.Затем плоские держатели осторожно ориентировали супрахориоид вверх на предметных стеклах Super-Frost Plus (Menzel-Glaser), покрывали слоем 80% глицерина / PBS и закрывали лаком для ногтей.

Парафиновые поперечные срезы

Фиксированные человеческие глаза (сетчатка-сосудистая оболочка-склера) (n = 3, возраст: 59–72 года) были обработаны и залиты парафином, а поперечные срезы вырезались толщиной 7 мкм. Срезы собирали на предметных стеклах Super-Frost Plus (Menzel-Glaser). Парафиновые срезы депарафинизировали с помощью ксилола и спиртов до воды, затем сушили на воздухе.

Сводная информация о поле донора, возрасте, причине смерти, глазных и системных заболеваниях представлена ​​в таблице 1.

Таблица 1 Демографическая информация, причина смерти, медицинская карта доноров-людей.

Спектральное излучение возбуждения 2PM и визуализация FLIM

2PM требует одновременного поглощения двух фотонов в одном количественном событии ⁶⁶ . Спектральное излучение 2PM и визуализация FLIM были получены на микроскопе Zeiss LSM 880 с использованием настраиваемого лазера Mai Tai Insight DeepSea 2P, работающего с частотой повторения 80 МГц, и Plan-Apochromat 63.0 × 1.4 Масляный объектив (Zeiss-GmbH, Германия). Плата TimeHarp 260 использовалась для сбора данных о затухании флуоресценции с использованием коррелированного по времени подсчета одиночных фотонов (TCSPC). Для получения изображения HCM в одной плоскости, объектив микроскопа был сфокусирован на заднюю супрахориоидную плоскость хориоидальной ткани глаза. Поскольку толщина хориоидального слоя варьируется между тканевыми пластинами, мы получили наиболее сфокусированную плоскость ГКМ в супрахориоиде, которая была ориентирована вверх и помещена ближе всего к покровному стеклу.Супрахориоид — это самый внешний слой сосудистой оболочки и переходная зона между сосудистой оболочкой и наружной склерой. В основном он содержит коллагеновые волокна и меланоциты, вкрапленные между фибробластами ¹ .

Режим спектрального изображения лямбда () был настроен на 32 канала (32-канальный спектральный детектор GaAsP), каждый со спектральной шириной ячейки 8,9 нм и общим диапазоном от 410 до 696 нм. Все спектральные данные собирались по всему спектру с приращениями. Это позволило разделить спектральные сигналы, даже если они перекрываются.FLIM, измеренный с HCM и хориоидальной ткани, регистрировался детекторами, не подвергавшимися десканированию GaAsP (модуль Zeiss BiG.2 типа A с двумя детекторами GaAsP; BP 500–550 нм; BP 575–610 нм). И спектральное излучение, и изображение FLIM были получены с кадром 1024 × 1024 пикселей. Время пребывания пикселя для визуализации FLIM составляло 8,19 мкс / пиксель и 32,8 мкс / пиксель для спектрального изображения. Калибровку измерений срока службы проводили с использованием водного раствора 1 мкМ ATTO 488 / милли-Q (ATTO-TEC GmbH, Зиген, Германия). Спектральное излучение и данные визуализации FLIM были проанализированы с использованием подхода векторных графиков FLIM с использованием программного обеспечения SimFCS, разработанного в Лаборатории динамики флуоресценции (UC Irvine).

Сегментация графика спектрального фазора

Подход спектрального фазора дает преимущество, заключающееся в том, что весь спектр не требуется для некоторых классических методов спектрального анализа, таких как разделение видов. Для этих расчетов достаточно всего нескольких параметров спектрального распределения ⁶⁷ .

Спектры флуоресценции в каждом пикселе спектрального изображения были преобразованы в две координаты на декартовом спектральном векторном графике, как описано следующими уравнениями: ²⁷ .{\ lambda max} I (\ lambda) d \ lambda} $$

I (λ) представляет интенсивность на каждой спектральной длине волны (канале), n — номер гармоники, а λ _i — исходная длина волны. Векторы наносили на четырехквадрантный спектральный векторный график с началом координат в точке (0,0). Вектор фонового сигнала, который можно рассматривать как спектр с бесконечной спектральной шириной, располагался в центре вектора с координатой (0,0) ⁶⁸ . Положение каждого пикселя на спектральном векторном графике описывалось фазовым углом ( и модулем (M).{2}} _ {({\ rm {\ lambda}})}} $$

Угловое положение на спектральном векторном графике относится к центру масс спектра излучения, а модуль зависит от полной ширины спектра при половина максимума ²⁷ . Если спектр широкий, его местоположение должно быть ближе к центру графика. Если в спектре излучения есть красное смещение, его местоположение будет перемещаться против часовой стрелки в сторону увеличения угла от положения (1,0). Спектральные векторы следуют правилам сложения векторов и ортогональности, как и векторы времени жизни.Для этого метода требуется только нулевой и первый порядок спектра, что позволяет быстро и надежно разделить спектрально перекрывающиеся флуорофоры в биологических образцах. Следовательно, на анализ не влияет спектральное размытие, и он подходит для разрешения перекрывающихся спектров ⁶⁸ . Он также не требует спектрального разделения, если форма спектров различна; их можно не смешивать даже при перекрытии пиков.

Кластеры выбора цветных векторов использовались для сегментации спектрального распределения векторов ²⁷ .Спектры флуоресценции, соответствующие относительным смесям эумеланина и феомеланина в отобранных HCM, анализировали попиксельно. После того, как спектральное распределение фазора было сегментировано путем сопоставления кластеров векторов с интересующими областями изображения, анализируемый график векторов называется сегментированным графиком векторов. Была определена максимальная длина волны излучения центра масс выбранного курсора. Все пиксели, выделенные курсором, имеют одинаковую максимальную длину волны.

Сегментация изображения цитоплазматических спектральных векторов меланина была пространственно согласована с сегментацией изображения векторов FLIM путем сопоставления сегментированных спектральных кластеров векторов с теми же областями HCM, сегментированными кластерами векторов FLIM.Это позволило нам сравнить качество результатов сегментации фазора от обоих методов.

Сегментация векторной диаграммы FLIM

Вкратце, кривая затухания флуоресценции в каждом пикселе изображения FLIM была преобразована в две координаты на диаграмме вектора времени жизни в декартовой системе координат с использованием правил преобразования фазора Фурье ⁶⁹ . {\ infty} I (t) dt} $$

, где g ( ω ) и s ( ω ) были координатами X и Y векторных преобразований. . ω была угловой частотой повторения ( 2πf ) источника возбуждения, где f была частотой повторения лазерного излучения ²⁸ . Фазоры были построены в виде двумерного векторного графика с началом в точке (0,0). Горизонтальная ось представляет «действительный» компонент вектора (g) со значениями от 0 до 1. Вертикальная ось представляет компонент «мнимого» вектора (s) со значениями от 0 до 0,5. Координаты не имеют единиц измерения, так как векторы нормированы ^28,40 .

Все фазоры, производные от одного флуорофора, должны лежать на универсальной окружности векторной диаграммы. Двухкомпонентный фазор должен располагаться на линии между временами жизни флуоресценции двух отдельных видов флуорофоров ( τ 1 и ( τ 2), причем его положение рассчитывается путем взвешивания двух времен жизни. Многокомпонентные векторы вносят свой вклад за счет линейной комбинации нескольких однокомпонентных векторов распределяются внутри универсальной окружности ⁴² , где векторы следуют правилам сложения векторов и ортогональности ²⁷ .Если фазор не находится на универсальном круге, соответствующие молекулярные частицы должны иметь сложный многоэкспоненциальный распад ⁴² . В общем, общий распад в образце с несколькими флуоресцентными частицами представляет собой вектор, который является суммой независимых векторов каждого флуоресцентного компонента ⁴² .

Линейная комбинация векторов действительно учитывает разложение отдельных видов, которые имеют сложную кинетику распада. Относительный вклад компонентов можно получить графически, вычислив расстояние между точкой комбинации на векторном графике и положениями отдельных компонентов в универсальной окружности i.е. соотношение линейной комбинации определяет долю компонентов. Например, два молекулярных вида с многоэкспоненциальным распадом идентифицируются двумя конкретными точками на векторном графике внутри универсального круга. Все возможные веса двух молекулярных разновидностей дают фазоры, распределенные вдоль прямой линии, соединяющей фазоры двух разновидностей ⁴² . Для трех или более молекулярных частиц все возможные комбинации, содержащиеся на треугольном или многоугольном графике, могут по-прежнему образовывать прямую линию, если суммирование векторов нескольких флуоресцентных частиц дает линейно распределенные фазоры.Вершины линии соответствуют конкретному фазору видов ⁴² . Это одно из основных преимуществ использования фазорного анализа сложных образцов, таких как биомолекулы меланина. Это свойство позволило использовать «безмодельный» подход к идентификации областей на изображении за время существования с одинаковым или различным сроком службы ⁷⁰ . Это позволяет делать выводы на основании линейности распределения. Кроме того, исследуемые отдельные виды не обязательно должны быть моно или одноэкспоненциальными видами для отображения линейного фазового распределения.Это ключевая концепция применения векторного графика для анализа сложной системы, в которой практически невозможно определить отдельные компоненты срока службы ⁴³ .

Преобразованные времена жизни флуоресценции, распределенные близко к точке (1,0), были короткими, и более длительные времена жизни были распределены от этой точки внутри универсального круга. Процедура E-filter (медианный фильтр свертки) SimFCS была применена к результирующим графикам векторов, так что дисперсия положения вектора могла быть уменьшена без уменьшения разрешения изображения.Фазоры, измеренные на границе изображения, не фильтровались в этой процедуре свертки ²⁸ .

Цветные кластеры выбора фазоров использовались для сегментации полученных векторов времени жизни путем сопоставления их с конкретными пикселями изображения взятой пробы ткани, такими как внутриклеточное содержание меланина в HCM. Пиксели сопоставленного изображения были помечены цветом применительно к кластерам выделения. Множественные курсоры использовались для выбора множества векторных кластеров на векторном графике, что позволяло визуализировать пространственное расположение этих выборок.Время жизни флуоресценции, соответствующее относительным смесям эумеланина и феомеланина в отобранных HCM, анализировали попиксельно. Размер и расположение курсоров зависели от конкретного анализируемого распределения векторов.

Чтобы уменьшить систематическую ошибку отбора, процесс сегментации векторной диаграммы основывался на хорошо сфокусированном FLIM-изображении морфологии ткани и FLIM-профилировании фазора для контрольных элементов меланин-хориоидального флуорофора. После того, как распределение векторов FLIM было сегментировано путем сопоставления кластеров векторов с интересующими областями изображения, анализируемый график векторов называется сегментированным графиком векторов.

Анализ средних точек и стандартного отклонения сегментированных векторных кластеров

Всего было выбрано не менее 15 независимых областей из FLIM или спектральных изображений образцов клеток / тканей (n = 3). Области были выбраны, потому что они сопоставлены с конкретным векторным кластером, представляющим интерес. Средняя точка кластера векторов, соответствующая выбранным областям, была рассчитана с использованием инструмента построения обратных векторов SimFCS (Лаборатория динамики флуоресценции; UC Irvine), и SD была определена для каждой группы средних точек.Была построена диаграмма разброса средних точек и соответствующее SD для каждой выборки. Тестирование статистической значимости проводилось между 2 выборками представляющих интерес популяций с использованием t-критерия (уровень значимости P <0,05). Все статистические анализы были выполнены с использованием IBM SPSS Statistics (Армонк, Нью-Йорк, США).

Спектральное излучение 2PM и профили FLIM контрольных флуорофоров

Перед исследованием характеристик флуоресценции меланинов цитоплазмы меланоцитов, 2PM FLIM и профили спектрального контроля меланинов с различными уровнями пигментации и флуорофоров сосудистой оболочки были идентифицированы при 780 нм (Таблица 2).Хотя эти контроли не полностью воспроизводят микроокружение образца ткани, они предоставляют систему отсчета для времени жизни и спектров внутриклеточного меланина. Невозможно получить элементы управления, которые напрямую и полностью воспроизводят микросреду хориоидеи человека, учитывая ее сложность. Стратегия использования человеческих волос с различной пигментацией (обогащенные эумеланином черные волосы и обогащенные феомеланином рыжие волосы) в качестве биологического контроля использовалась ранее ^25,71 .Кроме того, это также обеспечило метод проверки фазорного анализа. Меланины в человеческих волосах локализуются в коре головного мозга ⁴⁴ . Спектральное изображение 2PM и FLIM-изображение коры и сердцевины волоса были получены на глубине 19 мкм при наблюдении за структурой поверхностного кератина.

Таблица 2 2PM FLIM и спектральное профилирование контрольных флуорофоров.

2PM FLIM и спектральное профилирование внутриклеточного меланина в клетках HCM

2PM FLIM и профиль спектральной визуализации безметки и фиксированных HCM in vitro (n = 3, возраст: 59–77 лет) с гетерогенной пигментацией (очень темная до очень света) были получены при 780 нм.

Полученные распределения FLIM и спектрального фазора были сегментированы путем сопоставления специфических кластеров фазора с внутриклеточным содержанием меланина в клетках HCM. Этот процесс сегментации был повторен с объединенными диаграммами фазора, полученными из клеток HCM, и различных контрольных флуорофоров (меланины с различным уровнем пигментации и хориоидальные флуорофоры), чтобы проверить уровень пигментации меланина, который был сегментирован в клетках HCM.

2PM FLIM из внутриклеточной смеси меланина и цитоплазматического NADH

Согласно предыдущим исследованиям, наиболее заметным эндогенным флуорофором, присутствующим в HCM, является сложный биополимерный меланин, состоящий из смеси эумеланина и феомеланина; Темно-пигментированный эумеланин имеет короткое время жизни флуоресценции, а светлый пигментированный феомеланин имеет длительное время жизни флуоресценции ²⁵ .Когда распределение фазоров 2PM FLIM было получено от пигментированных HCM «от очень темного до очень светлого», мы ожидали, что результирующие фазоры будут линейно распределены между фазорами, сопоставленными с эумеланином и смесью меланина, обогащенной феомеланином.

Однако все клетки, включая меланоциты, содержат повсеместно распространенный эндогенный цитоплазматический НАДН и эндогенные флуорофоры цитохромного комплекса внутри митохондриальной внутренней мембраны ^34,72 . Чтобы проверить, отличалось ли распределение фазора FLIM от внутриклеточного меланина HCM от цитоплазматического НАДН, мы включили в исследование цитоплазматический контроль НАДН.Клетки HEK293, не содержащие меланина (линия клеток эмбриональной почки человека 293, ATCC), использовали в качестве цитоплазматического контроля NADH. Клетки HEK293 и HCM без метки возбуждали на длине волны 740 нм, максимальной длине волны возбуждения для NADH ⁴² .

2PM FLIM-графики фазора для фиксированных HCM при возбуждении 740 нм, оптимизированном для NADH, и при оптимальном возбуждении для внутриклеточного меланина (780 нм), были объединены и исследованы на предмет вариации распределения фазора. Кроме того, графики фазора 2PM FLIM от нефиксированных и фиксированных клеток HEK293 были объединены и исследованы на влияние фиксации на цитоплазматический NADH.Клетки HEK293 фиксировали 2% параформальдегидом (Sigma-Aldrich) в PBS (pH 7,4) в течение 30 минут с последующей промывкой PBS. Наконец, графики фазора 2PM FLIM, измеренные для фиксированных клеток HEK293 и HCM при 740 нм, были объединены, чтобы проверить, отличается ли полученное распределение фазора FLIM от внутриклеточного меланина от цитоплазматического NADH.

Одноточечные измерения спектрального излучения и времени жизни флуоресценции при увеличении концентрации синтетического меланина

Темный раствор синтетического меланина (1 г / мл; Sigma-Aldrich) был приготовлен для получения диапазона концентраций меланина (0.01 мг / мл, 0,025 мг / мл, 0,05 мг / мл, 0,1 мг / мл) в воде MilliQ. Приготовление солюбилизированного синтетического меланина было основано на протоколе, используемом Riesz et al . ⁷³ . PH растворов доводили с помощью 1 M NaOH до примерно 11,5 при постоянном перемешивании для улучшения растворимости.

Одноточечные измерения спектрального излучения и времени жизни флуоресценции были получены с использованием спектрофлуориметра Fluoromax-4C Horiba Scientific. Для одноточечных измерений спектрального излучения образцы синтетического меланина (0.01 мг / мл, 0,025 мг / мл, 0,05 мг / мл, 0,1 мг / мл) возбуждали при 390 нм, и спектральное излучение собирали в диапазоне 405-700 нм. Одноточечные измерения времени жизни флуоресценции были получены при возбуждении 370 нм, единственном лазерном источнике для этого модуля.

Исследование иммунофлуоресценции HCM с использованием метода 2PM FLIM phasor

HCM были иммуномечены с использованием стандартных протоколов. Камерные предметные стекла с HCM фиксировали и промывали PBS, инкубировали в 5% бычьем сывороточном альбумине (BSA) / PBS в течение одного часа при комнатной температуре с последующей инкубацией в течение ночи в меланоцит-специфических первичных антителах Melan-a Ab3 (клеточная локализация: меланосомная мембрана. , эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, хозяин: мышь; NeoMarkers, Fremont CA; 2 мкг / мл в 1% BSA / PBS) при 4 ° C на встряхиваемом столе.После промываний PBS при встряхивании локализацию антитела визуализировали с помощью вторичных антител осла против мышиных антител, конъюгированных с Alexa Fluor 594 (Molecular Probes; 1: 1000 в 1% BSA / PBS) в течение 2 часов при комнатной температуре с последующими промываниями PBS при встряхивании. Слайды камеры были помещены в 100% глицерин и закрыты покровными стеклами.

Иммуномеченные HCM были исследованы с использованием фазора 2PM FLIM, где было исследовано распределение фазора эндогенных меланинов HCM и нанесенный флуорофор, конъюгированный с антителами, Alexa Fluor 594, чтобы подтвердить, что специфическое для меланоцитов иммунное мечение было обнаружено в основном для HCM с легкой пигментацией меланина.

Профиль внутриклеточного меланина HCM

Профиль гистограммы внутриклеточного меланина из поля образца изображения HCM был получен путем определения доли соотношения из каждого сегментированного изображения 2PM FLIM (и спектральных) кластеров фазора, сопоставленных с гетерогенно пигментированным внутриклеточным меланином. Долю внутриклеточных векторных кластеров меланина определяли по следующему уравнению:

$$ \ frac {Number \, of \, image \, пикселей \, mapped \, to \, segmented \, FLIM \, or \, spectral \ , вектор \, кластер} {Всего \, изображение \, пикселей \, в пределах \, выборка \, изображение \, поле} $$

Измерения долей соотношения были выполнены с использованием функции SimFCS Stats.

Профилирование внутриклеточного меланина ГКМ и окружающих хориоидальных компонентов

Внутриклеточные меланины, содержащиеся в безметки и фиксированных ГКМ в плоских хориоидеях (n = 8; возраст: 49–76 лет) и поперечных срезах тканей (n = 3; возраст) : 59–72 года) были исследованы и профилированы с использованием полученных 2PM FLIM, данных спектрального излучения и сегментации векторных графиков. Долю пикселей изображения, связанных с сегментированным внутриклеточным меланином (на основе FLIM и спектрального векторного графика) на общее количество пикселей из поля образца, измеряли для культивируемых HCM, HCM в плоских креплениях и поперечных срезах.Это позволило сравнить сегментированный внутриклеточный меланин с помощью методов FLIM и спектральных векторных графиков.

Кроме того, FLIM и спектральные кластеры фазора, отображающие другие эндогенные возбужденные флуорофоры в образцах тканей, такие как молекулы ECM (например, коллаген и эластин), гем в эритроцитах, липофусцин-меланофусцин в клетках RPE и добавленное связывание нуклеиновой ДНК пятна были сегментированы и исследованы. Ядра клеток плоских и поперечных срезов окрашивали Hoechst 33342 для определения распределения хориоидальных клеток, включая HCM, фибробласты, макрофаги и тучные клетки ¹ .

Также было исследовано влияние различного времени фиксации параформальдегида на время жизни флуоресценции и характеристики спектрального излучения внутриклеточного меланина in situ , и никакого эффекта не наблюдалось (дополнительное примечание 11).

Почему волосы седеют?

Ответ

Хорошо известно, что седые волосы возникают в результате уменьшения пигментации, в то время как белые волосы не имеют пигмента, но почему это происходит, остается загадкой.

Энергия волос Айера для туалета: восстанавливает естественную жизнеспособность и цвет седых волос, 1886 год. Отдел эстампов и фотографий, Библиотека Конгресса.

Родители часто называют подростков причиной появления седых волос. Это хорошая гипотеза, но ученые продолжают исследовать, почему волосы становятся седыми. Со временем волосы у всех седеют. Ваш шанс поседеть увеличивается на 10-20% каждые десять лет после 30 лет.

Изначально волосы белые. Он получает свой естественный цвет за счет пигмента под названием меланин.Образование меланина начинается еще до рождения. Естественный цвет наших волос зависит от распределения, типа и количества меланина в среднем слое стержня волоса или коры головного мозга.

Волосы имеют только два типа пигментов: темный (эумеланин) и светлый (феомеланин). Они смешиваются друг с другом, образуя широкий спектр цветов волос.

Меланин состоит из специализированных пигментных клеток, называемых меланоцитами. Они располагаются у отверстий на поверхности кожи, через которые растут волосы (фолликулы).Каждый волос растет из одного фолликула.

Марта Вашингтон, седая, в чепце и шали. Отдел эстампов и фотографий, Библиотека Конгресса.

Процесс роста волос делится на три фазы:

• Анаген: это этап активного роста волосяного волокна, который может длиться от 2 до 7 лет. В любой момент 80-85% наших волос находятся в фазе анагена.
• Катаген: Иногда его называют переходной фазой, когда рост волос начинает «прекращаться» и прекращается активность.Обычно это длится 10-20 дней.
• Телоген: Это происходит, когда рост волос полностью прекращается и волокна волос выпадают. В любой момент времени 10-15% наших волос находятся в фазе телогена, которая обычно длится 100 дней для волос на коже головы. После фазы телогена процесс роста волос снова начинается в фазе анагена.

По мере формирования волос меланоциты вводят пигмент (меланин) в клетки, содержащие кератин. Кератин — это белок, из которого состоят наши волосы, кожа и ногти.На протяжении многих лет меланоциты продолжают вводить пигмент в кератин волос, придавая им красочный оттенок.

С возрастом уровень меланина уменьшается. Волосы становятся седыми и, в конце концов, белыми.

Патентная этикетка на безымянный женский тоник для волос, который «восстанавливает седину… лечит перхоть и предотвращает облысение» между 1839 и 1870 годами. Отдел эстампов и фотографий, Библиотека Конгресса.

Так почему наши волосы становятся седыми или белыми?

Доктор Десмонд Тобин, профессор клеточной биологии из Университета Брэдфорда в Англии, предполагает, что волосяной фолликул имеет «меланогенные часы», которые замедляют или останавливают активность меланоцитов, тем самым уменьшая пигмент, который получают наши волосы.Это происходит незадолго до того, как волосы готовятся к выпадению или выпадению, поэтому корни всегда выглядят бледными.

Более того, доктор Тобин предполагает, что волосы становятся седыми из-за возраста и генетики, поскольку гены регулируют истощение пигментного потенциала каждого отдельного волосяного фолликула. Это происходит с разной скоростью в разных волосяных фолликулах. У некоторых людей это происходит быстро, у других — медленно, в течение нескольких десятилетий.

В статье Science от февраля 2005 г. (Nishimura, et al.Ученые из Гарварда предположили, что неспособность стволовых клеток меланоцитов (МСК) поддерживать производство меланоцитов может вызвать поседение волос. Этот сбой в обслуживании MSC может привести к нарушению сигналов, определяющих цвет волос.

Реставратор цвета седых волос Мэри Т. Гольдман, 1924. Цифровые коллекции Национальной медицинской библиотеки.

Есть и другие факторы, которые могут изменить пигментацию волос, сделав их светлее или темнее. Ученые разделили их по внутренним (внутренним) и внешним (внешним) факторам:

Внутренние факторы:

• Генетические дефекты
• Гормоны
• Распределение кузова
• Возраст

Внешние факторы:

• Климат
• Загрязняющие вещества
• Токсины
• Химическое воздействие

Возвращаемся домой с уловом: рыбак с длинными белыми волосами, сеткой через плечо и трубкой из кукурузного початка.Леон Х. Абалдалян, фотограф, 1916 год. Отдел эстампов и фотографий, Библиотека Конгресса.

В 2009 году европейские ученые описали, как волосяные фолликулы производят небольшое количество перекиси водорода. Это химическое вещество накапливается на стержнях волос, что может привести к постепенной потере цвета волос. (Вуд, Дж. М. и др. Старческое поседение волос: окислительный стресс, опосредованный h3O2, влияет на цвет волос человека, притупляя восстановление сульфоксида метионина. FASEB Journal , v. 23, July 2009: 2065-2075).

Факты о том, что волосы встают дыбом:

• Средняя кожа головы состоит из 100 000–150 000 волосков.
• Волосы настолько крепкие, что каждый волос может выдержать нагрузку в 100 граммов (3,5 унции). Средняя шевелюра могла бы вместить 10-15 тонн, если бы только кожа головы была достаточно сильной!
• Человеческие волосы растут автономно, то есть каждый волос проходит свой индивидуальный цикл. Если бы все наши волосы были в одном цикле, мы бы линяли!
• Волосы имеют самую высокую скорость митоза (деления клеток). В среднем волосы растут на 0,3 мм в день и на 1 см в месяц.

Ой! ты седой парень.Джером Х. Ремик и Ко, 1916. Музыкальное отделение Библиотеки Конгресса.

Опубликовано: 19.11.2019. Автор: Справочная секция по науке, Библиотека Конгресса

Afriscitech — Меланин: общий обзор

Меланин — это химическое соединение, широко распространенное в животном и растительном космосе. Первое, что нужно сказать о меланине, это то, что, хотя многие из его функций были описаны учеными, его основная структура остается загадкой даже после более чем столетних исследований.

Количество меланоцитов в коже примерно одинаково между этническими группами. Различия заключаются в количестве, размере и рассредоточении меланосом.

«[Т] ​​структура меланина остается плохо определенной. Классические биофизические методологии не могут быть применены для расшифровки структуры меланина, потому что этот полимер нерастворим в водных или органических жидкостях, и любая попытка солюбилизации нарушает его структуру. Хотя меланины имеют упорядоченные локальные структуры, их дальняя организация аморфна, и, следовательно, их структуры не могут быть определены с помощью рентгеновской кристаллографии.Меланины обычно имеют темный цвет (обычно черный или коричневый), устойчивы к кислотам и обесцвечиваются окислителями (Nicholaus et al., 1964; Prota, 1992; Butler and Day, 1998). Невозможность определения меланина на основе методов растворения или кристаллографии побудила использовать альтернативные подходы к их структурной характеристике, включая спектроскопию электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), которая основана на наличии стабильной сигнатуры органических свободных радикалов (Enochs et al. , 1993).”( Носанчук и др., 2015 )

Что мы действительно знаем, так это то, что «полимер» меланина означает, что он образован из большого количества различных молекул (мономеров), объединенных в длинную цепь. Меланинсодержащие ткани были обнаружены в различных других частях тела, включая сердце, легкие, печень, мозг, центральную нервную систему, гортань и пищевод. « В темнокожих этнических группах меланин также был обнаружен в лимфатической системе, дренирующей кожу » ( Yerger and Malone, 2006: 488 ).

В организме человека существует по крайней мере три основных типа меланина, которые были обозначены как эумеланин , феомеланин и нейромеланин. Эумеланин и феомеланин вырабатываются в клетках, называемых меланоцитами, которые находятся в коже и волосяных фолликулах, а также в слизистой оболочке, улитке уха, радужной оболочке глаза, среднем мозге мозга ( Yamaguchi and Hearing, 2014: 2 ) сердце и другие области, включая жировую ткань (например, жир) ( Brenner & Hearing, 2009: 2

Меланоциты производят гранулы меланина внутри органелл, называемых меланосомами.Этот сложный процесс, состоящий из нескольких стадий, известен как меланоген. Videira et al (2013) подробно описывают эти различные стадии, а также выделяют многие расстройства, возникающие из-за генетических дефектов в этом процессе.

«Есть два различных типа меланоцитов: дифференцированные меланоциты, которые происходят из нервного гребня и могут быть найдены в различных местах тела, и второй тип, пигментный эпителий сетчатки (ППЭ), специфически присутствующий только в виде единственного слоя. клеток, лежащих за сетчаткой, которые развиваются in situ из глазного бокала мозга.RPE играет решающую роль в активном фагоцитозе и обновлении стержневых наружных сегментов сетчатки, а также в захвате, переработке и транспортировке ретиноидов и, следовательно, играет важную роль в зрении ». ( Brenner & Hearing, 2009: 2 )

Список литературы

Бреннер, М. и Хиринг, Дж. (2009). Что на самом деле меланоциты делают в течение всего дня…? : с точки зрения кератиноцита: меланоциты — клетки с тайной идентичностью и несравненными способностями. Экспериментальная дерматология , Том 18 (9), стр. 799–819. [Полный текст: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2792575/, дата обращения 21.08.18]

Носанчук и др., (2015). Грибковый меланин: что мы знаем о структуре? Frontiers in Microbiology, 6: 1463. [Полная ссылка: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2015.01463/full, доступ 26.08.18]

Videira, I. et al. (2013). Механизмы регуляции меланогенеза. Anais Brasileiros do dermatologia, Том 88 (1), стр.76-83. [Полный текст: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3699939/#__ffn_sectitle, по состоянию на 22.08.18]

Yamaguchi, Y and Hearing, v. (2014). Меланоциты и их болезни. Cold Spring Harbor Perspectives on Medicine, Volume 4 (5), a017046. [Полный текст: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3996377/, дата обращения 21.08.18]

Йергер В. и Мэлоун Р. (2006). Меланин и никотин: обзор литературы. Исследования никотина и табака, том 8 (4), стр.487–498. [Резюме: https://academic.oup.com/ntr/article-abstract/8/4/487/1072272?redirectedFrom=fulltext, доступ к 22.