Чураев (Карп Юрич)

Система нашей пигментации глазами косметолога-биохимика

• Введение
• Меланоцит как мишень для косметолога
• Меланоциты и синтез меланина
• Зачем человеку меланин
• Меланин и защита кожи
• УФ-излучение и кожа
• Что может меланин
• Незримые герои — DHI и DHICA
• Меланоцит и его окружение
• Нейропептиды и регуляция меланогенеза
• Заключение

Введение

Преувеличенное значение, которое люди придают внешности своих собратьев, заставляет женщин, особенно чувствительных к оценке окружающих, постоянно что-то предпринимать для улучшения своего внешнего вида. Чаще всего основной объем исправительных манипуляций приходится на лицо. Причина, видимо, кроется в том, что свое лицо женщины разглядывают ежедневно, пристально изучая его с помощью зеркальца, а про остальные части тела вспоминают лишь после соответствующей рекламно-пропагандистской обработки.

Наиболее заметными чертами внешнего облика, во многом определяющими первое впечатление, являются глаза, волосы и цвет лица. Это позволяет писателям и поэтам при необходимости экономить время, описывая внешность буквально несколькими мазками. Так, Мэри Стюарт в романе "Полые холмы” описывает внешность принцессы Морганы: "Кожа ее превосходила белизною мрамор, а продолговатые глаза, которые я хорошо помнил, отливали золотисто-зеленым из-под рыжеватых ресниц. Волосы она, как подобает незамужней женщине, носила, распустив по спине золотой волной, только убрав со лба под широкую белую ленту”. Не правда ли, уже после столь краткого описания, не остается сомнений, что перед нами — красавица? Заметьте, что цвет кожи в данном случае стоит на первом месте. В некоторых описаниях он становится главным или даже единственным определением ("белолица-черноброва”, "красавец — кровь с молоком”). Неудивительно, что желание улучшить цвет лица заставляет женщин не только прибегать к искусству макияжа, но и идти в косметический салон, чтобы добиться более радикальных изменений.

Цвет кожи определяется многими факторами — количеством и распределением пигментов, толщиной эпидермиса и рогового слоя, состоянием рогового слоя, количеством и расположением кровеносных сосудов, рельефом кожи. Наиболее важными пигментами кожи являются гемоглобин, каротиноиды и меланин. Оксигенированный гемоглобин в капиллярах и артериолах придает коже розовый или красноватый цвет, а венозная сеть — голубоватый оттенок. У молодых людей, страдающих вегетативным неврозом, лицо часто заливается алой краской, доставляя им немалые страдания, а при некоторых заболеваниях расширенные кровеносные сосуды окрашивают в синюшно-красный цвет щеки, нос и подбородок.

Роговой слой кожи оптически неоднороден, и это тоже вносит свой вклад в формирование ее цвета. Иногда, для того чтобы улучшить цвет лица, достаточно привести в порядок именно роговой слой — отшелушить старые чешуйки, пригладить и выровнять его поверхность. Влиять на оттенок кожи может даже подкожная жировая клетчатка, особенно когда эпидермис и дерма истончены (например, после тяжелой болезни). В этом случае кожа приобретает характерный желтоватый оттенок.

Несмотря на то, что цвет кожи складывается из многих компонентов, главным пигментом кожи считается меланин. Вклад меланина в пигментацию кожи даже у белых и незагорелых людей весьма существенен, в чем можно легко убедиться, взглянув на кожу больных витилиго, — участки кожи, в которых отсутствует меланин, очень заметны. Поэтому локальные гипер- и гипомеланозы являются серьезными косметическими дефектами, нередко травмирующими психику.

Меланин, располагающийся в глубине дермы, просвечивает сквозь эпидермис и придает коже серый или даже голубоватый оттенок (так, кожа гладко выбритых брюнетов, через которую просвечивают корни волос, кажется слегка голубоватой. А ещё на Новой Гвинее есть т.н. "голубые негры" - у них тоже пигмент из эпидермиса ушёл вглубь, в дерму - ЧМ). Меланин в эпидермисе и роговом слое делает кожу светло-коричневой, коричневой или черной в зависимости от его количества и распределения [1]. Хотя нарушения пигментации кожи имеют разную природу, в косметологической практике чаще всего возникает необходимость воздействовать именно на меланиновую пигментацию.

Обычно посетительницы косметических салонов хотят устранить неравномерную пигментацию лица, сделать кожу в целом более светлой (или даже белой) или, напротив, приобрести красивый загар в осенне-зимний период. Объектом косметического воздействия может быть как небольшой участок (возрастные пятна), так и достаточно обширная область кожи (например, в том случае, когда лицо густо усеяно веснушками). Справедливости ради стоит заметить, что иногда корректировать цвет кожи приходится после косметических процедур, которые привели к развитию неравномерной пигментации.

Итак, дама, жаждущая улучшить свою внешность, приходит в косметический салон и просит убрать веснушки, или возрастные пятна, или пигментацию, возникшую во время беременности, или даже сделать так, чтобы ее кожа превосходила белизною мрамор (такое желание в последнее время часто выражают обладательницы так называемой "этнической" кожи). Что ж, в арсенале современного косметолога есть много средств, обладающих отбеливающим действием, кроме того, для этого есть и аппаратные методики, например шлифовка кожи. Если же дама, напротив, хочет выглядеть как бронзовая Венера, то к ее услугам солярии, где она сможет осуществить и эту мечту. Стремясь исполнить пожелания своих клиентов, косметологи редко задумываются над тем, насколько целесообразно менять естественную пигментацию кожи, в каких случаях применение отбеливающих средств оправдано, от чего зависит эффективность отбеливающих средств и каких отдаленных последствий можно ожидать от процедур, направленных на изменение цвета кожи. Для того чтобы косметическое вмешательство не принесло вреда и было эффективным, необходимо хорошо представлять себе механизм действия применяемых средств и процессы, которые могут быть затронуты в каждом конкретном случае. Поэтому, прежде чем взяться за отбеливание кожи, необходимо ближе познакомиться с клетками, отвечающими за выработку темного пигмента кожи — меланоцитами.

Меланоциты — это крупные отростчатые клетки, которые располагаются под слоем базальных кератиноцитов в соотношении примерно 1 меланоцит на 10 базальных кератиноцитов  (рис. 1). В некоторых, более пигментированных, участках кожи меланоциты встречаются чаще — 1 меланоцит на 4 кератиноцита. Интересно, что в коже белых и чернокожих людей количество меланоцитов практически одинаково, меняется лишь количество и распределение меланиновых пигментов.

 

Рис. 1. Меланоцит, кератиноциты и клетка Лангерганса образуют единую функциональную единицу

Меланоциты связаны клеточными мостиками (десмосомами) с базальной мембраной, окружающими кератиноцитами и друг с другом. (Это ошибка! Я НИГДЕ не читал ничего подобного! Десмосомами связаны клетки шиповатого слоя, связи остальных клеток эпидермиса подробно описаны в статье "Жизнь и смерть эпидермиса" - ЧМ) Меланоцит и связанные с ним кератиноциты образуют единую функциональную единицу, в которую может входить до 36 кератиноцитов. Меланоциты и нервные клетки в эмбриогенезе развиваются из одного и того же зачатка, что позволяет предполагать наличие между ними тесной функциональной связи [2].

Из кожи человека можно выделить три разные популяции меланоцитов:

1. светлые биполярные клетки. Они менее дифференцированы, чем остальные меланоциты, и не содержат пигмента;
2. меланоциты волосяных фолликулов;
3. эпидермальные меланоциты.

Меланин в эпидермисе находится в меланосомах — пузырьках, окруженных мембраной. Он синтезируется из аминокислоты тирозина в серии последовательных окислительных реакций. Первые две стадии этого процесса — превращение тирозина в ДОФА-хинон через ДОФА (диоксифенилаланин) — осуществляются при участии фермента тирозиназы. ДОФА-хинон превращается в содержащий индольное кольцо ДОФА-хром, из которого при участии ДОФА-хром-таутомеразы в присутствии ионов металлов, синтезируется дигидроксииндолилкарбоновая кислота (5,6-dihidroxyindole-2-carboxylic acid, DHICA). Продукты окисления DHICA (ферментативного или неферментативного) полимеризуются, в результате чего образуется коричневый DHICA-меланин, содержащий от 100 до 1000 мономеров DHICA [3]. ДОФА-хром может также превращаться в 5,6-дигидроксииндол (5,6-dihidroxyindole, DHI). Продуктом окислительной полимеризации DHI является черный DHI-меланин (рис. 2). DHI- и DHICA-меланины называют эумеланинами. Помимо этого, в меланоцитах синтезируются серосодержащие пигменты — феомеланины (желтого, красного и коричневого цвета), предшественником которых является 5-S-цистеинил-ДОФА (5-S-cysteinyldopa). Растения, грибы и бактерии тоже синтезируют черные пигменты, защищающие их от избыточного УФ-излучения, их называют алломеланинами (эти меланины образуются из дифенолов и азота не содержат).

В последнее время бесцветные предшественники меланина стали объектом для интенсивных исследований. Оказалось, что их роль в коже не менее значима, чем роль черных и коричневых меланинов [4].

По мере созревания меланинов меланосомы перемещаются из центральной части меланоцита в его отростки, а оттуда — в базальные кератиноциты. Механизм передачи меланосом кератиноцитам предположительно осуществляется с помощью пиноцитоза, но точных доказательств, подтверждающих данную гипотезу, до сих пор нет (рис. 3).

 

Рис. 2. Стадии меланогенеза в коже человека

  Пигментация кожи подразделяется на конституционную (закрепленную генетически и не зависящую от внешних воздействий) и факультативную (физиологическая и патологическая гиперпигментация). Вид Homo sapiens разделен на популяции, которые обычно называют расами. Классификация рас несколько отличается у разных авторов, но деление человечества на негроидов, монголоидов и европеоидов не вызывает сомнений. Пигментация кожи является наиболее заметным признаком, демонстрирующим различия между расами, и коррелирует с наличием основных фигур пальцевых узоров (частота завитков уменьшается, а частота петель увеличивается от более темных к светлокожим) [5]. Количество и распределение меланина в черной (негроидной) и белой (европеоидной) коже различно. В черной коже меланин распределен равномерно по всему эпидермису от базального слоя до рогового. Достаточно равномерно распределен меланин и внутри каждого кератиноцита — множество крупных меланосом эллиптической формы надежно прикрывают ядро клетки. В коже европеоидов меланосомы в основном сосредоточены в базальном слое, и располагаются они не поодиночке, а в виде меланосомальных комплексов, окруженных общей мембраной (рис. 4).



Рис. 3. Расположение меланина в негроидной и европеоидной коже


Зачем человеку меланин

Различия в конституционной окраске кожи человека формировались в процессе его адаптации к изменениям во внешней среде. Большинство ученых считает, что основная задача меланина в коже человека — регулировать количество УФ-излучения, проникающего в кожу. В этом случае меланину отводится роль естественного УФ-фильтра, который защищает кожу негроидов и загорелых европеоидов от повреждающего действия УФ-излучения.

Конституционная пигментация у европеоидов незначительна, так как иначе их кожа не получала бы необходимого для синтеза витамина D количества УФ [6]. Связь степени пигментации и количества синтезируемого в коже витамина D из предшественника под действием УФ очевидна. У животных, имеющих неравномерную пигментацию кожи (например, у свиней с темной средней частью туловища и светлыми остальными частями), в светлых участках кожи после УФ-облучения образуется больше витамина D, что было подтверждено в экспериментах in vitro. Одна из теорий происхождения человека называет Африку колыбелью человечества. Можно предположить, что темная окраска кожи является более древней, а осветление ее является более поздним приспособлением, позволившим человеку жить, не страдая от недостатка витамина D, в областях с меньшей интенсивностью солнечной радиации. Учитывая очень жесткое давление отбора по признакам, контролирующим нормальное костеобразование (в результате рахитичной деформации таза вероятность смерти матери и ребенка в процессе родов резко увеличивается), эта теория выглядит довольно правдоподобно. Из нее несколько выпадают темнокожие эскимосы и африканские пигмеи (они почти всегда находятся в тени, под листьями зарослей), но эскимосы получают достаточное количество витамина D с печенью рыбы и тюленя, а в рацион пигмеев, успешно скрывающихся под пологом влажного леса благодаря темной коже, в большом количестве входят личинки насекомых [7].

На первый взгляд здесь все настолько очевидно, что граничит с банальностью. Между тем в последнее десятилетие интерес к физиологической роли меланина вспыхнул с новой силой. Защищает ли меланин кожу от фотостарения и УФ-индуцированного канцерогенеза так же, как он защищает ее от обгорания? Какие факторы (эндогенные и экзогенные), кроме УФ-излучения, влияют на выработку меланина клетками кожи? Почему гиперпигментация возникает не только под воздействием УФ-излучения, но и после воспалительных процессов, травмирующих воздействий, во время беременности, при старении, некоторых заболеваниях и пр.? Почему локальная гиперпигментация так часто возникает у людей с темной кожей и почему у этой группы людей отбеливающие средства часто оказываются неэффективны?..

Чем больше исследователи узнавали о меланине и о клетках, которые его производят (меланоцитах), тем сильнее разыгрывалось их любопытство. Особенно много интересных открытий, касающихся пигментообразования в коже, было сделано за последнее десятилетие ХХ века. Оказалось, что мир меланоцита полон загадок, не менее волнующих, чем загадки других клеток кожи — кератиноцитов, клеток Лангерганса, фибробластов и др. Теперь появились все основания утверждать, что меланоциты вносят существенный вклад в реакцию кожи на стрессовые воздействия, работая в содружестве с нейроиммунной системой кожи. Так, традиционное представление о меланоцитах, как о клетках, отвечающих за цвет кожи и защищающих ее от солнечного ожога, уступило место более сложной и интересной концепции.

Известный исследователь Hill, говоря о роли меланина в коже, вспоминает притчу о шести слепцах, которые пытались понять, как выглядит слон. Четверо сказали, что слон похож на толстую колонну, один сравнил его со змеей, а последний слепец, ощупав хвост, сказал, что слон тонкий, как веревка. Картина, описывающая роль меланина в живых системах, набросана отдельными мазками, и не известно, насколько она близка к реальным событиям. Узкая специализация исследований всегда затрудняет формирование цельного образа [8].

Так что же точно известно о роли меланина? Прежде всего, что он нужен для раскраски шкуры и кожи животных, как маскировочной (зебры, тигры, леопарды), так и декоративной. Часто интенсивность черной пигментации является важным критерием для самок в выборе партнера. Так, черные кончики хвоста и крыльев у самцов воробьев, широкая черная полоса на грудке самца синицы привлекают дополнительное внимание самок к брачному танцу. Более яркая и контрастная окраска самца увеличивает шанс передачи этого признака потомству. Веских доказательств фотопротективной роли меланина в животном мире найти не удается. Напротив, легко заметить, что животные, обитающие в жарких пустынях и саваннах, редко бывают черными. Для них скорее характерна светлая окраска. Черные же и бурые цвета распространены среди лесных животных, обитающих в средней полосе. По-видимому, в животном мире фотопротекцию осуществляет толстая кожа, покрытая шерстью, перьями, роговыми чешуями и т. п.

Среди сухопутных животных голым и тонкокожим является только человек, эволюция которого носила очень прерывистый, мозаичный характер. Став прямоходячими и выбравшись из-под спасительного покрова леса, предки человека стремительно продвигались по пути интеллектуального развития, за которым не всегда поспевало развитие физическое. Например, проблема фотозащиты встала очень остро, когда будущий человек лишился волосяного покрова. Гипотез на эту тему существует множество. Например, в книгах Д. Морриса, описывающего жизнь «Голой обезьяны» — особого вида приматов, потомком которого Моррис считает человека, исчезновение волосяного покрова объясняется изменениями в сексуальной сфере этих приматов (осязательная чувствительность голой кожи существенно увеличивалась по сравнению с волосяным покровом).

Возможно, первым людям, так же как и животным, меланин был нужен не столько для защиты от солнечного излучения, сколько для маскировки. Если представить, что они скрывались в лесной чаще, где солнечного света было не так уж много, можно предположить, что темная кожа, почти не отражающая свет, была полезнее, чем светлая, отражающая до 45% видимого света [9]. По мере расселения человека в северные районы и с появлением одежды и жилищ необходимость в маскировке отпала, зато возникла проблема синтеза витамина D. Поэтому у людей, переселившихся в зону умеренного климата, конституционная окраска кожи стала более светлой.

Итак, лишившись шерсти, человек испытал на своей шкуре все негативные эффекты УФ-излучения. Поэтому в его коже должна была сформироваться надежная система фотопротекции. Каким же образом была решена проблема защиты от УФ-излучения, и какую роль здесь сыграли меланоциты?

Для того чтобы свет мог оказать какое-либо влияние на биологическую ткань (в данном случае — на кожу), он должен быть поглощен ею. Энергия поглощенных квантов света превращается в другие виды энергии — тепловую (тогда мы чувствуем жар солнечных лучей) или химическую (тогда в коже начинают идти химические реакции, которые обычно либо вообще не идут, либо идут очень и очень медленно).

Упрощенно можно представить себе взаимодействие света и биологической ткани следующим образом. Молекула (белок, нуклеиновая кислота и т. д.) поглощает свет и получает энергию. Если энергии достаточно, молекула переходит в особое активное состояние (его называют возбужденным состоянием). Вернуться в обычное состояние молекула может несколькими путями — растратить энергию на тепло, испустить квант света, вступить в химическую реакцию или передать энергию другой молекуле. Квант света может выбить из молекулы электрон, в результате чего она превратится в свободный радикал. Чем больше энергия поглощенного света, тем больше энергии получит кожа. Энергию получает та молекула, которая поглотила свет (правда, тепловая энергия потом распространяется на соседние области кожи). Зная длину волны излучения и спектр поглощения основных молекул кожи, можно предсказать, при каких длинах волн какие молекулы будут затронуты в первую очередь. С возрастанием энергии излучения все большая его часть превращается в тепловую энергию (красный свет — самый горячий). Энергия УФ-излучения в основном идет на фотохимические превращения.

Из УФ-диапазона на кожу попадает УФ-В (280–320 нм) и УФ-А (320–400 нм) излучение, тогда как УФ-С (200–280 нм) полностью поглощается озоновым слоем атмосферы. Энергия УФ-А почти в 100 раз больше, чем УФ-В, однако УФ-В сильнее повреждает кожу, вызывая в ней настоящую фотохимическую бурю. К счастью, УФ-В не проникает дальше эпидермиса. Способность УФ-А вызывать повреждение биологических молекул меньше, чем у УФ-В, зато оно проникает в дерму и при достаточно длительной экспозиции может приводить к повреждению коллагеновых волокон и образованию морщин.

Разобраться в том, что происходит в коже после солнечной ванны, непросто. Слишком много здесь событий, между которыми трудно установить причинно-следственные связи. Так как антиоксиданты, нанесенные на кожу перед УФ-облучением, в значительной степени предотвращают его негативные последствия, можно предполагать, что свободнорадикальное окисление играет ведущую роль в УФ-индуцированном повреждении кожи, а остальные эффекты являются его следствием. В то же время нельзя не учитывать прямого воздействия УФ-излучения на структуры клетки.

Из всех возможных реакций с участием свободных радикалов наибольшее значение имеют превращения липидов и нуклеиновых кислот. Свободные радикалы липидов запускают реакцию перекисного окисления липидов биологических мембран, в результате которой не только образуется большое количество новых свободных радикалов (эффект снежного кома), но и появляются метаболиты арахидоновой кислоты, которые инициируют воспалительную реакцию. Свободнорадикальные реакции в молекуле ДНК приводят к ее повреждению (образованию пиримидиновых димеров), что чаще всего вызывает гибель клетки (апоптоз), но может также привести и к перерождению клетки в опухолевую.

УФ-излучение стимулирует базальные кератиноциты, тучные клетки, меланоциты, клетки эндотелия кровеносных сосудов. Отчасти это происходит за счет продуктов свободнорадикальных реакций, отчасти вследствие прямого воздействия УФ-излучения на клетки. Усиление скорости деления базальных кератиноцитов приводит к увеличению толщины эпидермиса, что позволяет снизить количество излучения, достигающее живых клеток. В результате стимуляции эпидермальных меланоцитов происходит усиление пигментации кожи — загар. При этом УФ-А вызывает так называемую немедленную пигментацию (сероватый загар, появляющийся практически сразу после облучения), а УФ-В — замедленную пигментацию (коричневый загар, которому предшествует покраснение кожи — эритема). Стимуляция эндотелиальных клеток кровеносных сосудов приводит к усилению ангиогенеза (росту сети кровеносных капилляров). Косвенным образом это может стимулировать канцерогенез, пробуждая "дремлющие” опухоли.

Еще одним важным эффектом УФ-излучения является иммуносупрессия — уменьшение числа клеток Лангерганса в эпидермисе (также впервые слышу! -ЧМ). Иммуносупрессия также вносит свой вклад в канцерогенез, позволяя переродившимся клеткам ускользать от контроля иммунной системы [10].

Теперь рассмотрим, каким же образом меланин влияет на события, происходящие в коже, после УФ-облучения.

Спектр поглощения меланина перекрывает весь диапазон видимого света (поэтому меланин выглядит черным) и УФ-диапазон. Когда меланин поглощает кванты света, он ведет себя как любая другая молекула — старается как-то избавиться от лишней энергии. Часть энергии он превращает в тепло, а часть расходует на фотохимические реакции. Меланин и его предшественники могут окисляться, полимеризоваться, а также продуцировать свободные радикалы кислорода, которые повреждают клетку. Наиболее высокая склонность к генерированию свободных радикалов отмечена у феомеланина, который содержится в коже рыжеволосых людей. Из-за того что меланин при поглощении УФ-излучения способен генерировать активные формы кислорода, Hill назвал его обоюдоострым мечом (two edged sword) [11]. По мнению Hill, меланин является хорошим УФ-фильтром только в черной коже, так как в ней он содержится в высокой концентрации и, кроме того, распределен нужным образом. В светлой коже меланин может увеличивать риск повреждения ДНК, продуцируя активные формы кислорода под воздействием УФ-излучения.

Итак, если смотреть на меланин как на УФ-фильтр, придется сделать вывод, что он не очень хорошо справляется с этой функцией. Между тем кажется невероятным, что природа была столь небрежна в таком важном деле, как фотопротекция. И в самом деле, все оказалось гораздо сложнее, чем представлялось на первый взгляд.

Как мы уже говорили выше, бесцветные предшественники меланина — DHI и DHICA при окислении полимеризуются, в результате чего образуются коричневый и черный пигменты — эумеланины. Окисление может происходить при участии ферментов или спонтанно. Оказалось, что реакция полимеризации предшественников меланина играет важную роль в защите кожи от повреждающего действия свободных радикалов. Впервые антиоксидантные свойства предшественников меланина были обнаружены в University of Naples Federico II (Италия). Оказалось, что DHI и DHICA ингибируют окисление арахидоновой кислоты 5-липооксигеназой [12], кроме того, DHI и DHICA в концентрации 100 мкМ существенно снижают образование малонового диальдегида (МДА), служащего маркером интенсивности протекания перекисного окисления липидов. При этом наиболее заметным антиоксидантным действием обладал DHI, эффективность которого была сравнима с a-токоферолом. Результаты этих исследований позволили авторам сделать вывод об эффективности предшественников меланина как эндогенных антиоксидантов [13]. Дальнейшие исследования показали, что DHI и DHICA играют важную роль в защите кожи от повреждения при любых воспалительных процессах.

При воспалении в коже появляется окись азота (NO), которая синтезируется макрофагами из аминокислоты аргинина. Кроме NO, макрофаг производит большое количество активных форм кислорода (АФК), таких, как супероксид и перекись водорода. При реакции NO с АФК образуются крайне токсичные молекулы, такие, как нитрит-ион и пероксинитрит. В условиях in vitro показано, что в присутствии DHI и DHICA происходит ингибирование NO-индуцированных окислительных реакций, таких, как окисление a-токоферола. По мере расходования NO происходит накопление темного пигмента [14]. Эти данные позволили Marco d’Ischia — одному из ученых, принимавших участие в данных исследованиях, — высказать смелое предположение о том, что черные и коричневые эумеланины можно рассматривать всего лишь как побочный продукт полезной деятельности DHI и DHICA.

Антиоксидантными свойствами обладает и сам эумеланин. В последние годы предпринимаются попытки использовать различные синтетические меланины и меланины, полученные биотехнологическим путем в медицине и косметологии в качестве антиоксидантов [15].

Так как меланин может быть как антиоксидантом, так и источником свободных радикалов, меланоциты сами могут быть повреждены при воздействии УФ-излучения. Эксперименты на химерном человеческом эпидермисе (содержащем как негроидные, так и европеоидные меланоциты) показали, что меланоциты европеоидов сильнее повреждаются УФ-излучением по сравнению с меланоцитами негроидов, что может быть объяснено большим содержанием легко окисляющихся полиненасыщенных жирных кислот в мембранах меланоцитов европеоидов. Кератиноциты, содержащие антиоксидантный фермент каталазу, вносят важный вклад в фотопротекцию, защищая меланоциты от перекисного окисления [16].

Таким образом, решение проблемы защиты кожи от повреждающего действия УФ-излучения, оказалось стандартным, неоднократно уже применявшимся в растительном и животном мире: антиоксидантная система, перехватывающая свободные радикалы и блокирующая свободнорадикальные реакции в коже, поглощение излучения с помощью естественных УФ-фильтров, утолщение кожного покрова, наличие на поверхности кожи насыщенных, устойчивых к окислению жиров.

В жарких странах кожа человека оказалась в условиях большей внешней агрессии, чем кожа людей, обитающих в умеренном поясе, — интенсивное УФ-излучение, влажное тепло, создающее хорошие условия для размножения микроорганизмов, или, напротив, сухой ветер, высушивающий кожу. Поэтому в процессе эволюции кожа негроидов и монголоидов настроилась на активную борьбу с внешним стрессом. Для этих этнических типов характерны: более толстая кожа с интенсивным пото- и салоотделением, большая устойчивость клеток к окислительному стрессу, активные меланоциты, обеспечивающие кожу мощными антиоксидантами, меланин, распределенный таким образом, чтобы максимально эффективно исполнять роль УФ-фильтра, повышенное содержание каротиноидов, каталазы и других антиоксидантов. Эффективность антистрессовой обороны кожи базируется на слаженной и гармоничной работе всех клеток, умеющих быстро реагировать на сигналы тревоги. По мнению некоторых ученых, меланоциты наряду с клетками Лангерганса и свободными нервными окончаниями можно рассматривать как сторожевой пост кожи.

Общеизвестно, что пигментация кожи усиливается после УФ-облучения. Однако гиперпигментация может возникать при воспалении и частом травмировании кожи (расчесы, трение и т. д.), после некоторых косметических процедур (шлифовка, лазерная эпиляция, пилинг и т. д.), при беременности, некоторых заболеваниях, во время менопаузы. Если исходить из посылки, что меланоцит синтезирует меланин специально для защиты кожи от УФ-излучения, создается впечатление, что здесь есть некоторая несообразность. Если же отвлечься от УФ и посмотреть на проблему шире, то станет ясно, что никакой ошибки природы тут нет и все вполне логично.

На XXI Международном конгрессе IFSCC (International Federation of Societies of Cosmetic Chemists — Международная федерация обществ косметических химиков) в Берлине японский ученый Imokawa представил результаты экспериментов, проведенных в лаборатории Tokyo Women’s Medical University, которые убедительно демонстрируют наличие тесной паракринной связи между кератиноцитами, фибробластами и меланоцитами. Так, среда, в которой 4 дня культивировались кератиноциты, подвергшиеся УФ-облучению, оказывала стимулирующее воздействие на культуру человеческих меланоцитов. Содержание цитокинов в культуре интактных и УФ-облученных кератиноцитов оказалось различным. Облученные кератиноциты секретировали преимущественно интерлейкин-1 (ИЛ-1), эндотелеин-1 (ЕТ-1) и гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (ГМ-КСФ). Все эти цитокины в концентрации 1–100 нМ стимулировали синтез ДНК в культуре человеческих меланоцитов. Этот эксперимент показывает, что УФ-излучение может стимулировать меланогенез не прямо, а опосредованно через цитокины, вырабатываемые другими клетками кожи [17]. Синтез меланина усиливает также NO, вырабатываемая активированными макрофагами [18], что объясняет тот факт, что УФ-В-индуцированная пигментация возникает после эритемы. Известно, что расширение сосудов, вызванное NO, является важным звеном в патогенезе УФ-индуцированной эритемы, но, кроме того, повышение уровня NO наблюдается при любой воспалительной реакции. Поэтому можно сказать, что к усилению меланогенеза должно приводить любое воздействие, при котором происходит повреждение клеток, появление свободных радикалов и активация иммунной системы. Недавно появились публикации об усилении синтеза меланина фрагментами ДНК. Комментируя эти результаты, авторы называют загар одной из составляющих общей реакции кожи на стрессовые воздействия [19].

Нейропептиды и регуляция меланогенеза

У рыб, амфибий и рептилий меланогенез находится под контролем гормонов гипофиза. В общих чертах это выглядит следующим образом — свет попадает на фоторецепторы, от них идет сигнал в головной мозг, после чего гипофиз начинает вырабатывать меланостимулирующий гормон (МСГ). В ответ на МСГ меланосомы перемещаются из тела меланоцита в отростки, в результате чего кожа темнеет. Через некоторое время меланосомы возвращаются обратно, а кожа снова светлеет (рис. 5). МСГ обнаружен у всех животных, включая человека, однако его участие в изменении пигментации кожи человека не столь очевидно, как у низших позвоночных. Недавно на меланоцитах были обнаружены рецепторы к МСГ, что подтверждает его участие в регуляции меланогенеза.



Рис. 4. Изменение пигментации кожи у амфибий



Однако оказалось, что в регуляции меланогенеза у человека основную роль играет не гипофизарный МСГ, а вырабатываемый непосредственно кератиноцитами эпидермиса под воздействием УФ-радиации и других повреждающих факторов [20]. Кроме МСГ, на меланогенез оказывают влияние и другие нейропептиды. Gilchrest с соавт. показали, что между свободными нервными окончаниями в эпидермисе и меланоцитами существует тесная связь. При стрессовых воздействиях свободные нервные окончания начинают вырабатывать нейропептиды, такие, как вещество Р (substance P), нейропептид, кодируемый геном кальцитонина (calcitonin gene-related peptide) и другие, оказывающие стимулирующий эффект на меланогенез [21].

Заключение

Появление новых данных о жизни меланоцитов заставляет все более уважительно и осторожно относиться к этим клеткам, особенно учитывая их нейроглиальное происхождение. Грубое и необдуманное вмешательство в процесс естественной пигментации кожи может привести к самым печальным последствиям. Это касается как отбеливания этнической кожи, так и стремления к бронзовому загару у людей с белой кожей.

Светлокожим от рождения людям следует помнить, что даже загар не защищает клетки их кожи от повреждения, поскольку меланин кожи европеоидов является не очень надежным УФ-фильтром. Солнце для белых людей — постоянно действующий вредный фактор, который является причиной преждевременного старения кожи и развития меланомы. Темная кожа содержит более активные меланоциты, а меланин надежно защищает ДНК клетки от УФ-излучения. Однако косметологам, к которым обращаются обладатели этнической кожи, мечтающие выглядеть по-европейски, надо отдавать себе отчет, что, пытаясь отбелить темную кожу, они вступают в единоборство с древней антистрессовой системой, мощной, закаленной в боях, всегда готовой дать отпор непрошенному вмешательству.

О меланоцитах нужно думать не только при отбеливании, но и при проведении косметических процедур, которые могут быть восприняты клетками кожи как внешняя агрессия. При повреждении клеток кожи (УФ-излучение, травма, воспаление и др.) весь клеточный ансамбль приходит в состояние возбуждения и начинает продуцировать огромное количество медиаторов, проследить действие которых практически невозможно, так как ни одна модельная система не может учесть все процессы, происходящие в коже. Цитокины, вырабатываемые клетками кожи в очаге воспаления, NO, продуцируемая активированными макрофагами, нейропептиды — все это стимулирует меланогенез в меланоцитах (рис. 6). Поэтому возможность развития гиперпигментации нужно учитывать каждый раз, когда кожа подвергается стрессу, — не только при воздействии УФ, ранениях и воспалении, но и при проведении травмирующих косметических процедур, таких, как шлифовка кожи, лазерная эпиляция, пилинг, нанесение токсичных и сенсибилизирующих веществ. Необходимо еще раз напомнить, что косметические процедуры, травмирующие кожу у темнокожих людей, должны проводиться с чрезвычайной осторожностью.



Рис. 6. Факторы, стимулирующие меланогенез в коже



Для того чтобы предотвратить развитие гиперпигментации при любом типе кожи, необходимо применять УФ-фильтры и избегать солнца:

до и после:

1)        пилинга (химического, лазерного, дермабразии);

2)        лазерной эпиляции;

3)        пластических операций;

4)        отбеливания кожи;

а также:

1)        во время беременности;

2)        при приеме гормональных контрацептивов;

3)        при приеме антибиотиков и других лекарств, которые могут оказаться фотосенсибилизаторами.

Если же гиперпигментация все-таки возникла и не проходит самостоятельно, ее приходится устранять — отбеливать. Для получения оптимального результата необходимо выбирать стратегию отбеливания с учетом типа кожи и причины, вызвавшей гиперпигментацию. Этому вопросу будет посвящена вторая часть данного обзора.


Список литературы
1.  Фержтек О. "Косметика и дерматология”. Пер. с чешск. М: Медицина; 1990, стр. 33-34.

2.  Михайлов И.Н. "Структура и функции эпидермиса”. М: Медицина;1979, стр. 77-88.

3.  Orlow SJ, Osber MP, Pawelek JM. "Synthesis and characterization of melanins from dihydroxyindole-2-carboxylic acid and dihydroxyindole”. Pigment Cell Res 1992; 5(3): 113-121.

4.  Prota G, Napolitano A. "Melanin pigmentation and skin photoprotection: recent advances and opportunities”. Cosmetic Science Conference (Montjuic-2, Barcelona): Proceedings; 2000; 5-11.

5.  Jablonski NG, Chaplin G. "The evolution of human skin coloration”. J Hum Evol 2000; 39(1): 57-106.

6.  Modrzewska K. "Finger print patterns and pigmentation”. Acta Fac Rerum Natur 1976; 23: 171-175.

7.  Фогель Ф, Мотульски А. "Генетика человека”. М: Мир;1990. т.3: стр. 35-8.

8.  Hill HZ. "The function of melanin, or six blind people examine an elephant”. Bioassays 1992; 14(1): 49-56.

9.  Nordlund JJ, Abdel Malek ZA. "Pigment cell biology: an historical review”. J Invest Dermatol 1989; 92: 53S-60S.

10.      Voss W. "Sun Protection: dermatological and cosmetical aspects”. Cosmetic Science Conference, Barcelona: Proceedings; 2000. p. 14-25.

11.      Hill H Z, Li W, Xin P, Mitchell DL. "Melanin: a two edged sword?” Pigment Cell Research 1997; 10: 158-161.

12.      Napolitano A, Palumbo A, Misuraca G, Prota G. "Inhibitory effect of melanin precursors on arachidonic acid peroxidation”. Biochim Biophys Acta 1993; 1168(2): 175-180.

13.      Memoli S, Napolitano A, d’Ischia M, Misuraca G, Palumbo A, Prota G. "Diffusible melanin-related metabolites are potent inhibitors of lipid peroxidation.” Biochim Biophys Acta 1997; 1346(1): 61-68.

14.      Novellino L, d’Ischia M, Prota G. "Nitric oxide-induced oxidation of 5,6-dihydroxyindole and 5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid under aerobic conditions: non-enzymatic route to melanin pigments of potential relevance to skin (photo)protection”. Biochim Biophys Acta 1998; 1425(1): 27-35.

15.      Kalka K, Mukhtar H, Turowski-Wanke A, Merk H. "Biomelanin antioxidants in cosmetics: assessment based on inhibition of lipid peroxidation”. Skin Pharmacol Appl Skin Physiol 2000; 13(3-4): 143-149.

16.      Bessou-Touya S, Picardo M, Maresca V, Surleve-Bazeille JE, Pain C, Taieb A. "Chimeric human epidermal reconstructs to study the role of melanocytes and keratinocytes in pigmentation and photoprotection”. J Invest Dermatol 1998; 111(6): 1103-1108.

17.      Imokawa G. "Biological mechanism of epidermal pigmentation, wrinkle formation anf barrier disruption in atopic dermatitis.” XXI IFSCC International Congress: Proceedings; 2000, p. 7-15.

18.      Horikoshi T, Nakahara M, Kaminaga H, Sasaki M, Uchiwa H, Miyachi Y. "Involvement of nitric oxide in UVB-induced pigmentation in guinea pig skin”. Pigment Cell Res 2000; 13(5): 358-363.

19.      Gilchrest BA, Eller MS. "DNA photodamage stimulates melanogenesis and other photoprotective responses”. J Investig Dermatol Symp Proc 1999; 4(1): 35-40.

20.      Tsatmali M, Ancans J, Yukitake J, Thody AJ. "Skin POMC peptides: their actions at the human MC-1 receptor and roles in the tanning response”. Pigment Cell Res 2000; 13 Suppl 8: 125-129.

21.      Hara M, Toyoda M, Yaar M, Bhawan J, Avila EM, Penner IR, Gilchrest BA. "Innervation of melanocytes in human skin”. J Exp Med 1996; 184(4): 1385-1395.

Источник - Сайт Анны Марголиной - кандидата медицинских наук - о косметике. ОЧЕНЬ (!) толковые тексты про всё-всё-всё: про кожу, про отношения кожи с мозгом, про то, как правильно и вовремя прибегать к косметическим процедурам, про суть этих процедур - исключительно рекомендую!