Строение и функции меланоцитов

а) Меланобласты:
- Происходят из нервного гребня. На их миграцию/выживание в эпидермисе влияют многочисленные факторы.

б) Меланоциты:
- Населяют эпидермис, волосяной фолликул, глаз, улитку и мозговые оболочки.
- Синтезируют меланин, индоловое производное 3,4-дигидроксифенилаланина, который хранится в меланосомах.
- Подвержены воздействию эндокринных, паракринных и аутокринных факторов, а также ультрафиолетового облучения.

в) Меланосомы:
- Имеют четыре стадии зрелости.
- Содержат структурные матриксные белки, меланогенные ферменты, белки, поддерживающие уровень pH и скавенджеры свободных радикалов.
- Транспортируются к кончикам меланоцитарных отростков и передаются кератиноцитам.
- В коже поглощают УФ-излучение и защищают кожу от фотоповреждения.

Меланобласты - меланоцитарные стволовые клетки
Меланоцитарные стволовые клетки в мешочке волосяного фолликула.
На вставке с большим увеличением стрелка указывает на меланоцит стволовой клетки в волосяном фолликуле.
Меланоцитарные клетки положительно окрашиваются на TRP-2 (флюоресценция зеленым цветом), ранний маркер принадлежности к меланоцитарной клеточной линии,
но дают отрицательный результат окрашивания на маркер пролиферации Ki-67 (флюоресценция красным цветом),
который характеризует меланоциты, мигрирующие вглубь фолликула к дермальным сосочкам во время фазы анагена в волосяном цикле.
Hair bulge = волосяной фолликул.

а) Эмбриология меланоцитов. Меланоциты представляют собой вырабатывающие пигмент клетки, которые происходят из дорсальных участков замыкающейся нервной трубки в эмбрионах позвоночных. Они развиваются из плюрипотентных клеток нервного гребня, которые дифференцируются на множество клеточных линий, в том числе нейронов, глий, гладких мышц, черепно-лицевой кости, хряща и меланоцитов.

Прогениторные меланобласты мигрируют в дорсально-латеральном направлении между мезодермальными и эктодермальными слоями, достигая своего конечного месторасположения в волосяных фолликулах и коже, а также в улитке внутреннего уха, сосудистых оболочках глаза, ресничном теле и радужке. Клетки, вырабатывающие пигмент, можно обнаружить в эпидермисе плода уже на пятнадцатый день беременности.

На миграцию и дифференцировку меланобластов в меланоциты влияет ряд сигнальных молекул, которые производятся соседними клетками. К ним относятся Wnt, эндотелин-3 (ЕТ 3), костные морфогенные белки (BMP), фактор стволовых клеток (SCF, лиганд c-Kit) и фактор роста/рассеивания гепатоцитов (HFG). Взаимодействуя со специфическими рецепторами на клеточной поверхности, эти молекулы индуцируют внутриклеточную и внутриядерную сигнализацию и влияют на транскрипцию генов и синтез белка. Генетические дефекты в некоторых из этих молекул ассоциируются с генетическими заболеваниями человека: эндотелины с синдромом Ваарденбурга и болезнью Гиршпрунга, а фактор стволовых клеток или c-Kit-лиганд с пьебалдизмом.

б) Меланоцитарные стволовые клетки. Стволовые клетки находятся в недифференцированном состоянии и способны развиваться в различные типы дифференцированных клеток. Это пассивные клетки с медленным клеточным циклом, которые часто обнаруживаются в нишах, где они окружены дифференцированными клетками, влияющими на их поведение через секрецию цитокинов и факторов роста.

Меланоцитарные стволовые клетки находятся в мешочке волосяного фолликула. Они экспрессируют TRP-2, а также нестин, один из белков промежуточных филаментов стволовых клеток нервного гребня, а также другие маркеры стволовых клеток нервного гребня, включая факторы транскрипции Sox 10 и Рах5, участвующие в регуляции MITF и TRP-2. Меланоцитарные стволовые клетки могут покидать волосяной фолликул и мигрировать (или дифференцироваться) в эпидермис или волосяной фолликул.

в) Меланоциты кожи. Самое большое количество меланоцитов отмечается в коже и волосяных фолликулах. У большинства покрытых шерстью млекопитающих меланоциты содержатся только в волосяных фолликулах, но у человека меланоциты находятся также в межфолликулярном эпидермисе, в частности в базальном слое. Один меланоцит приходится примерно на пять-шесть базальных кератиноцитов. Меланоциты синтезируют меланин, полимерный пигмент, который содержится в цитозольных органеллах, так называемых меланосомах, которые транспортируются в кератиноциты через дендритные отростки меланоцитов. Поскольку кератиноциты непрерывно подвергаются десквамации, то для сохранения пигментации кожи необходим постоянный синтез и транспортировка меланосом из меланоцитов в кератиноциты.

Термином «эпидермальная меланиновая единица» обозначают один эпидермальный меланоцит, окруженный несколькими эпидермальными кератиноцитами. Интересно, что сигналы, идущие от кератиноцитов, в значительной мере регулируют выживание эпидермальных меланоцитов, их дендритность, меланогенез и экспрессию рецепторов на клеточной поверхности. Большинство получаемых от кератиноцитов сигналов индуцируется ультрафиолетовым облучением.

Плотность меланоцитов на мм2 составляет примерно от 550 до > 1200, при этом их наиболее высокие концентрации отмечаются в коже гениталий и лица. У лиц различной этнической принадлежности плотность меланоцитов одинакова, поэтому пигментация кожи зависит не от количества меланоцитов, а скорее от меланогенной активности самих меланоцитов, пропорции зрелых меланосом и/или их транспортировки и распределения в кератиноцитах.

Действительно, у светлокожих индивидуумов меланосомы имеют меньшие размеры и в кератиноцитах расположены группами, в то время как в этнических группах с более темным цветом кожи, меланосомы более крупные, более темные и рассеяны в кератиноцитах.

г) Меланоциты волосяного фолликула. В отличие от меланоцитов межфолликулярного эпидермиса, меланиновая единица волосяного фолликула подвергается циклическим модификациям в соответствии с циклом развития волос. В фазе анагена меланоциты расположены в проксимальной части волосяного мешочка, соотношение между меланоцитами и кератиноцитами составляет 1:5, а между меланоцитами и кератиноцитами базального слоя 1:1. Меланоциты пролиферируют, мигрируют и подвергаются дифференцировке в начальной и средней стадии анагена. Меланогенез и передача меланина кератиноцитам происходят в течение всей фазы анагена. В более поздней стадии катагена меланоциты подвергаются апоптозу.

У мышей пролиферация и дифференцировка меланоцитов в фазе анагена зависит от экспрессии c-Kit меланоцитами и синтеза фактора стволовых клеток SF кератиноцитами.

Как и меланоциты эпидермиса, меланоциты волос передают меланин дифференцированным кератиноцитам, которые затем образуют волосяной стержень. Таким образом, цвет волос определяется количеством переданного меланина, а также соотношением эумеланина (черно-коричневого пигмента) и феомеланина (красно-желтого пигмента).

В волосах меланин не оказывает защитного действия, поскольку ультрафиолетовое излучение не достигает волосяных фолликулов. Однако у покрытых шерстью животных цвет волос играет важную роль для маскировки, мимикрии и коммуникации между особями. Считается также, что меланоциты задерживают пролиферацию кератиноцитов, влияют на кальциевый гомеостаз и защищают от реактивных форм кислорода во время быстрой пролиферации и дифференцировки волосяного фолликула.

Меланосомы
Меланосомы в кератиноцитах организованы в форме «шапочек» над ядрами.
Обратите внимание на меланизированные дендритные меланоциты и соседние с ними кератиноциты с «шапочками» над ядрами. Окраска меланина серебром.
Эпидермальная меланиновая единица
Эпидермальная меланиновая единица.
А. На рисунке представлена связь между базальными меланоцитами, кератиноцитами и клетками Лангерганса в верхнем слое эпидермиса.
В. Электронный микрограф эпидермально-дермального соединения кожи человека: дендритный меланоцит (М) среди базальных кератиноцитов (К), k'-базальный кератиноцит в стадии митоза с уплотненным хроматином (стрелки).
В. Эпидермис человека. Иммуноокрашивание на фактор роста фибробластов-2 (FGF-2). На рисунке представлены базальные кератиноциты с пероксидазной реакцией, указывающей на наличие иммунореактивного FGF-2. Стрелки указывают на меланоциты.
Г и Д. Распределение меланосом в кератиноцитах у лиц европеоидной расы со слабо пигментированной кожей и у лиц африканского происхождения с темной кожей.
Меланосомы в слабо пигментированной коже у лиц европеоидной расы (Г) собраны в мембраносвязанные группы.
В отличие от этого, в темной коже лиц африканского происхождения (Д) меланосомы распределены в цитоплазме эпидермальных кератиноцитов по одиночке.
В обоих типах кожи меланосомы часто концентрируются над апикальным полюсом ядра (стрелки).
L = клетка Лангерганса (цена деления = 3,0 мкм).
Меланоциты в волосах
Меланоциты в волосах.
А. Пигментированный фолликул волоса, растущего на голове человека, представлен в стадии анагена с высокими уровнями мелоногенеза в волосяном мешочке.
Зрелые гранулы меланина передаются в кортикальный кератиноцит.
Б. Волосяной фолликул на волосистой части головы. Фолликул находится на ранней стадии катагена, что проявляется в потере некоторых меланотических меланоцитов вследствие апоптоза.
Стрелками указаны меланоциты, расположенные в области эпидермиса, воронки фолликула и наружного корневого влагалища.
В. Трансмиссионная электронная микроскопия: срез волосяного фолликула на ранней стадии катагена с апоптозом меланотических меланоцитов. Вставка: премеланосомы при сильном увеличении.
Г. Первичная культура меланоцитов волосяных фолликулов, расположенных на волосистой части кожи головы.
Зрелые, полностью дифференцированные (Diff—большая стрелка) и дифференцированные в меньшей степени (малые стрелки) меланоциты. DP=дермальные сосочки.

- Рекомендуем далее ознакомиться со статьей "Меланизация и образование меланосом"

Оглавление темы "Меланоциты и меланин.":
  1. Строение и функции меланоцитов
  2. Меланизация и образование меланосом
  3. Меланогенные белки влияющие на синтез меланина
  4. Этапы синтеза меланина
  5. Строение и функции дендритов меланоцитов
  6. Транспорт меланосом внутри меланоцитов и к кератиноцитам
  7. Стимуляция и ингибирование синтеза меланина (регуляция функции меланоцитов)
  8. Сигнальные пути регулирующие функцию меланоцитов
  9. Этапы и механизмы загара в ответ на ультрафиолетовое облучение
  10. Повреждение ДНК клеток при меланогенезе - загаре
  11. Фотостарение и старение меланоцитов

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: