Гормон меланин что это такое: Три главных гормона для молодости и здоровья: как за ними следить

Чудо или миф? (Исследование мелатонина) | Арендт

Сегодня о мелатонине говорят, пожалуй, больше, чем о любом другом гормоне. Его считают чуть ли не панацеей от всех болезней, источником молодости; по объему продаж в США он в настоящее время конкурирует с витамином С и аспирином. К сожалению, роль мелатонина чрезмерно преувеличена, и претензии в значительной степени необоснованы или подкрепляются лишь данными, полученными в опытах на животных [1, 2]. Для уточнения механизма действия этого гормона и его взаимосвязи с физиологической хронобиологией необходимо провести гораздо больше исследований. В частности, еще предстоит определить наиболее оптимальные время назначения и дозировку мелатонина для людей, позволяющие добиться максимального воздействия этого препарата на циркадный ритм человека и на множество функций, зависимых от него.

Мелатонин (ТЧ-ацетил-5-метокситриптамин) был открыт Ароном Лернером с сотрудниками в 1958 г. В то время группа Лернера была занята поисками в шишковидной железе фактора, осветляющего кожу [3]. Для получения нескольких микрограммов чистого материала было обработано много тысяч желез. Мелатонин оказался самым мощным из факторов, когда-либо исследованных на культурах клеток пигментированной кожи лягушек. Во избежание неправильного понимания хотелось бы пояснить, что, хотя меланофоры низших позвоночных чувствительны к мелатонину, они отличаются от пигментных клеток млекопитающих, и практически нет доказательств какой-либо осветляющей кожу активности у людей.

Мелатонин является основным гормоном, секретируемым шишковидной железой — крошечным органом, расположенным в промежуточном мозге и соединенным со светочувствительной системой у млекопитающих. У всех исследованных к настоящему времени видов мелатонин в норме синтезируется и высвобождается во время темной фазы суток. Таким образом, имеется очевидная связь со сном у видов, ведущих дневной образ жизни, таких, какими являются люди. Однако у ночных грызунов самые высокие уровни мелатонина наблюдаются в период их активности.

Поскольку мелатонин вырабатывается в темное время суток, его содержание отражает продолжительность ночи (а следовательно, и продолжительность дня). Его первичной физиологической функцией является доведение информации, касающейся суточного прохождения времени, до уровня жизнедеятельности организма. Длительная продолжительность секреции мелатонина свидетельствует о длинных ночах, а короткая — о коротких. Суточный ритм освещения (фотопериод) и меняющаяся продолжительность дня являются нашими самыми точными ориентирами времени, связанными с окружающей средой. Они лежат в основе организации физиологических и поведенческих функций, которые реагируют на изменения сезонных и циркадных (т. е. суточных) ритмов, таких как сон, бодрствование и внутренняя температура. У человека функции, на которые влияет продолжительность дня и интенсивность света, скорее всего изменяются под воздействием мелатонина. Именно потому, что мелатонин влияет на множество систем организма, можно говорить о потенциальной опасности недифференцированного применения гормона в качестве универсальной панацеи.

Ритм секреции мелатонина генерируется эндогенно

Мелатонин синтезируется из триптофана посредством ацетилирования и последующего О-метилирования серотонина. В организме человека практически весь циркулирующий мелатонин выделяется из шишковидной железы. Небольшое его количество синтезируется в других участках, таких как сетчатка, которая в последнее время привлекает все большее внимание ученых. С другой стороны, секрецию мелатонина можно подавить с помощью p-адренергических антагонистов.

Ежедневный ритм секреции генерируется в головном мозге и в отсутствие ориентиров времени сохраняет свою периодичность в диапазоне около 24 ч, что характерно для истинного циркадного ритма. Достаточно яркий свет синхронизирует ритм до 24 ч и в то же время подавляет выработку мелатонина ночью, устанавливая таким образом специфическую продолжительность его секреции в соответствии с продолжительностью дня [3]. На основе этого наблюдения была сделана попытка лечить ярким светом зимнюю депрессию, хотя, как ни странно, нет убедительных доказательств, свидетельствующих о причастности мелатонина к возникновению этого расстройства.

Когда циклическая смена света/темноты и других ориентиров времени ускоряется или замедляется (например, после перелета через временные пояса или при сменной работе), циркадная система медленно адаптируется к новому положению фаз. В процессе адаптации эндогенные ритмы не совпадают по фазе с внешней окружающей средой и иногда — друг с другом. Считается, что это вызывает многие заболевания и функциональные расстройства у сменных рабочих и путешественников, перелетающих через временные пояса. Кроме того, нарушение циркадных ритмов характерно для слепых, лиц пожилого возраста и некоторых психически больных.

Физиологические количества мелатонина оказывают воздействие на синхронизацию репродуктивных функций у видов, зависимых от дневного света [3]. Например, у зародышей и новорожденных млекопитающих этот гормон помогает запрограммировать циркадную систему и определяет время начала и окончания стадий развития организма, особенно полового созревания. С другой стороны, хотя у европейцев действительно наблюдается колебание частоты зачатий (наивысшее увеличение весной и небольшой всплеск осенью), его зависимость от уровня содержания мелатонина не выяснена. Мелатонин оказывает в основном подавляющее воздействие на репродуктивную функцию человека, и путем введения достаточно высокой дозы (80—300 мг в день) можно частично подавить пик лютеинизирующего гормона. Мелатонин был исследован в качестве противозачаточного средства в комбинации с минитаблеткой прогестина [4]. Однако если учесть, что гораздо более низкие дозы (< 10 мг) оказывают сильное влияние на ритмические функции организма, использование этих больших количеств потенциально опасно.

Было доказано, что мелатонин и шишковидная железа не играют существенной роли в поддержании циркадных ритмов у млекопитающих в нормальной окружающей среде, однако введение мелатонина в определенное время действительно сдвигает циркадные ритмы [3]. Первым человеком, испытавшим на себе действие нового гормона, был сам Арон Лернер. В 1960-е годы некоторые пациенты участвовали в исследовании последствий приема больших доз мелатонина (до 1,5 г), которые вызвали у них сонливость и спазмы мышц живота [3].

Мелатонин в низких дозах оказывает на человека внезапное легкое ’’снотворное” воздействие и вызывает изменения электроэнцефалограммы, аналогичные, но не идентичные изменениям, вызываемые бензодиазепинами [5, 6]. Предполагалось, что очень низкие, “физиологические” дозы мелатонина (0,3 мг) благотворно влияют на сон, но поступавшие сообщения были противоречивы, и в некоторых случаях отмечалось нарушение сна [7].

При приеме в спокойной обстановке, в затемненном помещении мелатонин в дозе 1 — 10 мг быстро снимает напряжение, вызывает сонливость, затормаживает некоторые функции и снижает температуру тела в зависимости от дозы [8]. Вечерний прием провоцирует фазовое ускорение циркадных ритмов, а утренний может вызвать фазовое замедление [3]. Яркий свет и мелатонин оказывают сильное, но противоположно направленное воздействие на внутреннюю температуру тела. На основе этих, а также ряда других наблюдений была создана теория, согласно которой вызываемый мелатонином циркадный фазовый сдвиг и сонливость опосредованы изменениями внутренней темпратуры.

Представляется, что благодаря этим свойствам мелатонин, вводимый в подходящем режиме, является перспективным способом лечения нарушений циркадных ритмов. Можно будет также оказывать помощь при таких состояниях, как бессонница пожилых людей (возможно, связанная со снижающейся выработкой мелатонина), затрудненное засыпание и раннее пробуждение. У многих горожан нередко отсутствуют четкие временные ориентиры, а среди людей, проживающих в умеренной и полярной зонах, наблюдается сильная тенденция к замедлению ритма циркадной системы зимой (в условиях недостаточного освещения). Мелатонин может широко использоваться для ’’синхронизации” желаемого времени сна с внешней циркадной фазой. Факты коррекции фазового замедления в зимнее время могут служить объяснением всех разрозненных сообщений об “улучшении самочувствия и сна при лечении мелатонином”.

Нарушение циркадного ритма при перелете через временные пояса и сменной работе

Когда вы летите в восточном направлении, вам необходимо ускорить циркадные ритмы, а путешествуя на запад — замедлить их. Однако индивидуальное время начала лечения, предназначенного для ускорения или замедления хода биологических часов, может быть определено только тогда, когда известно положение циркадной фазы человека. По этой причине очень трудно лечить пилотов сверхдальних рейсов, которые постоянно пересекают временные пояса. Обычные путешественники с успехом используют мелатонин для облегчения состояния, вызванного нарушением циркадных ритмов при перелете через временные пояса. Исследования показывают, что самостоятельная оценка в баллах действительных нарушений циркадных ритмов при перелете через временные пояса может быть снижена в среднем на 50%. В то же время в имитационных исследованиях наблюдалось субъективное улучшение сна, активности, настроения и работоспособности (сообщения о воздействии на сон были довольно противоречивыми) [3, 8].

Имеется очень мало опубликованных работ об использовании мелатонина сменными рабочими. Любые воздействия этого препарата на работоспособность человека требуют тщательного изучения. Например, не всегда желательна адаптация циркадной системы при быстром чередовании смен, поскольку нарушаются сон и активность в дни отдыха. В этих случаях острые эффекты мелатонина могут быть более полезны, чем его способность сдвигать циркадные фазы. В двух отчетах о полевых исследованиях сообщалось об улучшении сна и некоторой адаптации циркадных ритмов [8].

Нарушения сна

Некоторые слепые люди, ведущие в целом нормальную жизнь, страдают от нарушения ритма сна и бодрствования. В недавно проведенном исследовании 58% обследованных жаловались на расстройство сна [9]. Когда их биологические часы не совпадают по фазе с окружающей средой, у них периодически возникают нарушения, в частности они испытывают сонливость и снижение работоспособности в дневное время и плохо спят ночью. Многие переносят это состояние очень тяжело. До настоящего времени обследовано лишь небольшое число лиц, но на большинство из них введение мелатонина оказало некоторое благоприятное воздействие, которое заключалось главным образом в стабилизации засыпания. Кроме того, хорошие результаты дало лечение мелатонином детей с множественными расстройствами, преимущественно старадающих нарушениями зрения, поведения и сна [3, 8].

Вечерний прием мелатонина (5 мг) ускоряет время наступления сна у пациентов с синдромом задержки фазы сна, которые не могут заснуть до раннего утра [3]. В ряде предварительных сообщений описаны случаи улучшения сна у лиц пожилого возраста, что было отнесено на счет влияния замещения низкоамплитудного мелатонина его более ’’юношескими” концентрациями [10]. Представляется, что это, по крайней мере частично, можно объяснить оптимизацией циркадных зависимостей путем усиления стимулов во время пробуждения. Небезуспешными были попытки применения высоких фармакологических доз мелатонина при лечении ’’хронической бессонницы”.

Иммунная функция, “тушение” свободных радикалов и рак

Шумиха, поднятая в последнее время вокруг мелатонина, была связана с его возможностями в плане предотвращения рака и старения [1—3]. Сообщалось, что этот гормон подавляет рост ряда экспериментально вызванных опухолей и клеточных линий in vitro. Однако далеко не во всех исследованиях были получены положительные результаты; например, в определенные фотопериоды мелатонин стимулировал рост меланомы у хомяков. Фармакологические дозы мелатонина могут оказывать стимулирующее воздействие на некоторые элементы иммунной системы. Некоторый оптимизм внушают предварительные результаты комбинированного применения мелатонина и тамоксифена или интерлейкина. Полностью отсутствуют данные о возможном использовании мелатонина при лечении СПИДа.

В ряде работ сообщалось об антиоксидантной функции мелатонина [1—3]. Утверждалось, что он представляет собой самый мощный известный нейтрализатор гидроксильных ионов, который защищает ДНК и другие системы от окислительного повреждения. На сегодняшний день известно, что большие дозы мелатонина оказывают некоторое воздействие на животных, но данных о воздействии на людей нет. Более того, имеются серьезные доказательства того, что мелатонин (опятьтаки в больших дозах) может усиливать вызванное светом поражение сетчатки у крыс, предположительно вследствие прооксидантного воздействия.

Еще большие надежды возлагали на предполагаемую эффективность мелатонина в качестве средства против старения [1—3]. Основой этих представлений послужили опыты, проведенные с серьезными нарушениями на линиях мышей с генетической неспособностью вырабатывать мелатонин. Никаких данных о продлении молодости у людей не существует, и трудно представить, как можно провести какие-либо должным образом контролируемые испытания в этой области.

Планы на будущее и перспективы

Наряду с оптимизацией дозы, композиции и времени введения мелатонина необходима соответствующая оценка его безопасности. Такие проблемы, как продолжительность действия, взаимодействие с другими лекарственными препаратами, применение во время беременности и воздействие на половое созревание у людей, еще недостаточно изучены. При оральном введении мелатонин имеет очень короткий период полувыведения; наблюдаются также огромные индивидуальные различия его фармакокинетики [3]. Действительно, у одних людей имеются очень низкие естественные концентрации мелатонина, в то время как у других эти величины в 100 раз превышают нормальный уровень. Некоторые из уже обнаруженных противоречивых и разрушительных воздействий мелатонина могут быть обусловлены этой индивидуальной метаболической изменчивостью и(или) трудностями определения оптимального времени введения.

Существует вероятность того, что при неправильном определении времени введения мелатонина он может оказать неблагоприятное воздействие на многие системы, включая скорость неврологических процессов. Тем не менее мелатонин является одним из самых перспективных открытий последнего времени. Современные исследования включают разработку ряда аналогов, действие которых будет более стабильным. Помимо этого, было проведено клонирование рецепторов мелатонина, что открывает новые горизонты исследовательских возможностей и привлекает еще большее внимание к этому многогранному биологическому веществу.

1. ЛгелЛ J. // Brit. med. J. 1996. Vol. 312. P. 19961997.

2. Reppert S. A/., Weaver D. R. // Cell. 1995. Vol. 83. P. 1059-1062.

3. Arendt J. Melatonin and the Mammalian Pineal Gland. — London, 1994.

4. Cohen M., Josimovich J., Brzezinski A. Melatonin: from Contraception to Breast Cancer Prevention. — Potomac, 1995.

5. Cramer H., Rudolph J., Consbruch V. // Adv. Biochem. Psychopharmacol. — 1974. — Vol. 11. — P. 187—191.

6. Nave R., Herer P., Shlitner A., Lavie P. // J. Sleep Res. — 1997. — in press.

7. Middleton B. , Stone B., Arendt J. // Lancet. — 1996. — Vol. 348. P. 551-552.

8. Arendt J., Deacon S., English J. et al. // J. Sleep Res. — 1995. — Vol. 4, Suppl. 2. P. 74-79.

9. Lockley S. W., Slene D. J., Tabandeh H. et al. // J. Biol. Rhythms. — 1997. — in press.

10. Haimov L., Lavie P., Landon M. et al. // Sleep. — 1995. — Vol. 18, Suppl. P. 98-103.

что это? Зачем нужен? Вред и польза. Кому, как и сколько пить?

Что такое мелатонин, как он помогает регулировать ритм сна и бодрствования? Рассказываем в данной статье.

У большинства людей были периоды, когда долго не можешь уснуть, наступление бессонницы, сон не такой глубокий, как обычно и это свидетельствует о нарушениях суточных биоритмов.

Мелатонин – это гормон, он же гормон сна, который вырабатывается в шишковидной железе (находится в полости черепа), регулирует ритм сна-бодрствования. Отвечает за стабилизацию циркадного ритма – внутренние часы человека, благодаря нему организм знает, когда нужно ложиться спать и когда нужно просыпаться.
Начинает активно вырабатываться в темное время суток, поступает в кровь и спинномозговую жидкость, тем самым дает сигнал, что нужно приступать ко сну и расслабляться. В сутки в организме человека вырабатывается около 30 мкг мелатонина.

Какие полезные эффекты у мелатонина?

• Нормализация сна – устраняет дневную сонливость и регулирует засыпание вечером.
• Укрепляет иммунитет
• Улучшает психическое состояние
• Поднимает настроение
• Замедляет процессы старения
• Повышает выработку гормона роста
• Улучшает зрение
• Убирает звон и посторонние шумы в ушах
• Антиоксидантный эффект
• Благоприятно влияет на лечение язвы желудка

Мелатонин важен для женского организма – регулирует выработку женских половых гормонов, помогает организму определить, когда должна наступить менструация и когда она должна закончиться, а так же когда должна наступить менопауза.

На данный момент существует несколько известных факторов, негативно влияющих на выработку мелатонина: кофеин, стресс, повышенное количество света ночью, старение, курение, алкоголь, работа посменно (когда есть ночные смены), недостаток солнечного света.

Какая дозировка нужна, и как принимать добавку мелатонина?

Сейчас мелатонин существует в виде пищевой добавки в форме таблеток, капсул, в жидком виде. На данный момент установленной рекомендованной дозы нет, так как все люди разные и у каждого индивидуальные особенности. Начинать нужно с наименьшей дозировки (1-2 мг в сутки первые три дня), постепенно ее повышая, это нужно для того, чтоб понять как организм реагирует и какая дозировка нужна именно Вам. Правильно подобрав дозировку можно решить проблему со сном, можно будет нормально выспаться и не чувствовать усталости днём.

Люди, которые страдают нарушениями сна, начинают пить снотворные средства, но такие препараты имеют свойство погружать в сон очень быстро, после чего с утра ощущается «тяжелая голова». Если принимать мелатонин или добавки, в составе которых есть мелатонин, то таких признаков не наблюдается. Иногда мелатонин может быть полезен для детей, когда встречаются нарушения нервно-психического развития, врач-педиатр может назначить данную добавку. Его используют в период время лечения расстройств развития, детского церебрального паралича, аутизма. Большие дозы могут привести к эпилептическим припадкам у детей до 16 лет. Поэтому только с указаниями врача должно проходить лечение.

Есть ли передозировка или побочные эффекты?

Мелатонин не причиняет вред здоровью, если даже превысить дозировку в сутки. Но в зависимости от индивидуальных особенностей организма иногда бывает: головная боль, аллергическая реакция, утренняя сонливость, тошнота.

Есть так же противопоказания:

• Беременность и период лактации
• Сахарный диабет
• Эпилепсия
• Аллергия
• Хроническая почечная недостаточность
• Лимфома
• Лейкоз
• Прием детям до 12 лет

В каких продуктах питания содержится мелатонин?

Мелатонин есть в некоторых продуктах питания:

• Грецкие орехи
• Кукуруза
• Бананы
• Помидоры
• Клубника
• Гранат
• Спаржа

Мелатонин обеспечивает нормализацию сна и улучшает его качество. Нужно придерживаться индивидуальной дозировки для благоприятного состояния всего организма. Если в жизни происходит смена часовых поясов, принимайте мелатонин после перелета.

🤰 Мелатонин и эндометриоз

Очень приятно осознавать, что наши пациенты — очень грамотные и начитанные люди. Вопросы, которые вы поднимаете в своих комментариях, в чатах и на приемах, достаточно серьезные, научно обоснованные, имеющие в своей основе данные научных статей, в том числе, представленных иностранными авторами.

Это очень замечательно и бесконечно меня радует!

С таким ответственным подходом каждый из Вас обязательно достигнет желанного успеха! А сегодня хочу остановиться на одной из тем, заданных вами в инстаграме в ответ на ТВ передачу с моим участием, касающуюся лечения эндометриоза.

Речь шла о том, почему в ней не упомянули о таких современных подходах к терапии, как применение мелатонина, ведь об этом есть уже несколько научных статей, опубликованных в интернете.

Что такое мелатонин? Это вещество, которое условно можно назвать гормоном, которое вырабатывается большей частью нашем головном мозге, в шишковидной железе (эпифизе) и регулирует биологические ритмы в нашем организме. Вырабатывается он ночью, во время сна, преимущественно в 2 часа ночи. Помимо непосредственной регуляции биоритмов, доказано, что мелатонин участвует в созревании и развитии половых органов, работе иммунной системы, регуляции настроения и сна, и является одним из самых мощных антиоксидантов в организме, т. е. подавляет процессы окисления, повреждающие здоровые клетки.

Кроме эпифиза мелатонин продуцируют специальные клетки во многих органах и системах, и такая распространенность его выработки в организме позволяет предположить его важное влияние на многие обменные процессы и жизненную важность для организма. Доказаны даже антиопухолевые эффекты мелатонина, которые заключаются в его влиянии на синтез и секрецию гипофизарных и половых гормонов, вовлечённых в рост опухолей, формирование иммунного ответа на рост опухолевой ткани, и прямое цитотоксическое воздействие на опухоль. Есть работы, в которых описана гибель клеток злокачественных опухолей молочных железы на фоне действия мелатонина.

Влияет мелатонин и на активность репродуктивной системы: он активирует выработку стимулирующих гормонов через рецепторы гипоталамо-гипофизарной области, оказывая антигонадотропное действие и регулирует секрецию эстрогенов яичниками.

И действительно, уже есть целый ряд работ об эффективности мелатонина при лечении опухолевых процессов и эндометриоза, данные о регрессии и атрофии эндометриоидных разрастаний на фоне его приема и уменьшении роста опухолей.

Но на сегодняшний день назначать этот чудесный препарат в качестве средства от эндометриоза вне научного исследования пока не представляется возможным. Для того, чтобы начать применять тот или иной препарат, к сожалению недостаточно одной или нескольких статей о его замечательной результативности.

Есть свод правил применения любых лекарственных средств и БАД, обусловленный в первую очередь требованиями безопасности для пациента:

• должна быть доказана их надежность и эффективность;
• тщательно исследованы побочные эффекты, отдаленные результаты и прочее.

Поэтому, пока мы не имеем официальных клинических рекомендаций с использованием этого препарата, свободно применять его для лечения патологии, которая не указана в инструкции к его применению мы не можем, ведь основное правило врача Noli nocere («не навреди!»).

Тем не менее, результаты научных работ очень впечатляющие и перспективные, и я надеюсь, в скором времени у нас будут не только статьи о возможности применения новых медикаментов с мелатонином при различных серьезных заболеваниях, но и надежные, доказанные, эффективные схемы, разрешенные к повсеместному применению. И это позволит нам избавиться от многих серьезных заболеваний, сделает нашу с Вами жизнь проще и счастливее. Лично я в это верю, а Вы?

Мнение эксперта

Кикина Юлия Алексеевна
Акушер-гинеколог, репродуктолог, врач ультразвуковой диагностики

Как выбрать мелатонин в добавках, как принимать

Мелатонин — гормон, который регулирует биологические ритмы человека. Его часто называют “гормоном сна” или “гормоном ночи”, а всё потому, что его концентрация значительно возрастает в тёмное время суток, позволяя человеку погрузиться в глубокий сон.

К чему ведёт недостаток мелатонина

В случае нарушения нормальной выработки мелатонина (а это может происходить из-за излишней освещенности помещения, как естественной так и искусственной), ухудшается качество сна. Такие сбои ведут к целому “букету” проблем:

• увеличивается концентрация гормона стресса — кортизола;
• 
  организм начинает накапливать лишний жир;
• 
  появляются проблемы с восстановлением после физических нагрузок;
• 
  организм быстрее “изнашивается”: начинают появляться ранние признаки старения;
• 
  снижается иммунитет и работоспособность.

Что можно сделать без БАДов

Избежать этих проблем можно только в том случае, если подойти к её решению комплексно. А начать нужно с режима и гигиены сна:

1. Ложиться спать в одно и то же время.
2. 
   Не нагружать желудок на ночь: даже после интенсивной вечерней тренировки лучше выпить протеиновый коктейль, творог, кефир или ряженку.
3. 
   Создать комфортные условия для сна: никакого освещения, желательно, перед сном отказаться от использования гаджетов и просмотра телевизора.
4. 
   Включить в свой рацион продукты, которые помогают в выработке мелатонина: вишня, орехи, томаты, бананы, рис, кукуруза, гранат, брокколи.

Это, конечно же, идеальная формула, которой современный человек может придерживаться не всегда. Учитывая ритм жизни, частые стрессы, а также вечерние тренировки, которые часто “разгоняют” нервную систему и могут даже при всей усталости не дать нормально уснуть, такая схема может показаться невозможной. Здесь на помощь может прийти приём мелатонина в качестве добавки.

Как выбрать

Конечно, принимать мелатонин можно без лишних опасений, но здесь важно не перестараться, а перед применением всё же проконсультироваться со специалистом.

Существует несколько видов мелатонина:

• в разных дозировках от 2 до 10 мг;
• 
  в жидкой форме и в виде таблеток и капсул;
• 
  действующие “быстро” и постепенно (для медленного погружения в сон).

Выбор дозировки и формы зависит от того, чего конкретно вы ожидаете от приёма добавки. Так, например, для скорейшего засыпания подойдёт быстрорастворимый (Fast Dissolve) мелатонин, для постепенного восстановления режима сна — капсулы в небольших дозировках. 

Чем отличается мелатонин, который продаётся в спортивных магазинах от аптечных аналогов? Основное отличие в дозировке: “аптечный” мелатонин имеет минимальную дозировку, что не всегда подходит в ситуации высоких и интенсивных физических нагрузок, когда качественный сон для спортсмена играет ключевую роль в восстановлении.

Как принимать

В нормальном состоянии здоровый организм вырабатывает 30 мкг мелатонина, поэтому принимая его отдельно лучше начинать с 1-2 мг в сутки, постепенно дозировку можно увеличить до 5 мг в сутки. Продолжительность курса не должна превышать 1-2 месяца. Более подробно о том как принимать мелатонин и с чем его можно сочетать в статье:”Как наладить сон: принимаем мелатонин с пользой для здоровья”.

Синие сны: влияние света на выработку гормона мелатонин

ГОРМОН СНА

Правильный для ребенка режим зависит и от образа жизни семьи, и от организма самого малыша. Извне влияют родители: они подбирают время для прогулок, кормления, гигиенических процедур. А изнутри режим дня во многом регулируется ритмами и особенностями организма, в том числе и гормонами, один из которых – мелатонин – отвечает за полноценный сон и отдых.

Мелатонин – это гормон, который вырабатывается эпифизом. Он имеет большое значение для защиты от стрессов и заболеваний, поддержания иммунитета и восстановления организма. Но главная его роль – регулирование суточных ритмов. Если гормона достаточно, сон ребенка крепок и здоров. В том случае, если что-то мешает выработке гормона, сон будет «непродуктивным»: организм не отдохнет и не восстановится, и утром малыш встанет разбитым.

СИНИЙ ВРАГ

Помешать эпифизу выработать нужное количество мелатонина может недостаточная затемненность спальни или поздний – после 23.00 – отход ко сну. Кроме того, на «сонную фабрику» негативно влияет определенный световой спектр – синее излучение. Оказывается, синий – самый бодрящий цвет для наших клеток. Свет синего спектра, в большом количестве излучаемый светодиодными лампами и экранами гаджетов, сигнализирует мозгу о том, что время сна еще не пришло.

«Сравнение с зеленым светом показало, что синий свет сдвигает в сторону дня стрелку биологических часов в среднем на три часа, а зеленый — только на полтора, и эффект синего света держится дольше»

Именно поэтому дети, которые во второй половине дня любят посмотреть мультфильм на экране ноутбука или поиграть на планшете, зачастую испытывают трудности с засыпанием. Помимо нарушения режима, синий свет негативно влияет и на сетчатку глаз, повреждая фоторецепторы и вызывая симптомы зрительного переутомления.

«Любой экран, ЭЛТ или ЖК в любом случае не отражает свет, а излучает его прямо вам в глаза, к чему они биологически не особенно приспособлены, а потому рано или поздно устают»

КАКИЕ АЛЬТЕРНАТИВЫ?

Однако мультфильмы могут быть полностью безопасны для здоровья засыпающего крохи. Достаточно демонстрировать их не на экране гаджета, а с помощью отраженного света – например, на стене комнаты или потолке. Это удобно делать с помощью детского проектора CINEMOOD: он способен проецировать четкое и яркое изображение на любую поверхность.

Отраженный свет не взбудоражит засыпающего ребенка, не утомит его глаз и не нарушит биоритмов организма. В CINEMOOD уже предустановлены 100 мультфильмов, 20 диафильмов, 5 уроков театра теней и 31 колыбельная на разных языках. А для того чтобы малыш не смотрел один мультфильм за другим, предусмотрен таймер.

Чтобы покупке CINEMOOD бесплатно разблокировать 18 эпизодов преключений Ам Няма и получить чехол в подарок, воспользуйтесь промо-кодом в корзине:

bluedream

Мелатонин: где содержится гормон сна – продукты от бессонницы

8 июня 2020

8 июня 2020

Cosmo

Хотя это распространенная проблема, недостаток сна может вызвать серьезные последствия: снизить твою продуктивность и увеличить риск таких заболеваний, как высокое кровяное давление и даже диабет. Не говоря уже о том, что бессонница сказывается на твоем внешнем виде. Согласись, ходить как панда с темными кругами под глазами – не слишком-то радужная перспектива.

Мелатонин – это гормон, который сообщает нашему телу, когда настало время отправиться спать. Он также стал популярной добавкой, особенно среди людей, которые страдают от недосыпания.

Мелатонин часто называют “гормоном сна”, поскольку высокие уровни этого вещества помогают заснуть. Однако сам мелатонин не буквально усыпляет, как снотворное. Этот гормон просто дает мозгу и телу сигнал, что наступило ночное время, что ты можешь расслабиться и уснуть. Он также помогает регулировать температуру тела, кровяное давление и уровни других гормонов.

Мелатонин является мощным антиоксидантом, который дает множество преимуществ. Фактически он позволяет поддерживать здоровье глаз, восстанавливать работу ЖКТ, лечить изжогу и даже повысить уровень гормона роста у мужчин.

Где содержится мелатонин

Мелатонин можно найти в качестве добавок, но его содержат и некоторые продукты питания. Кроме того, мелатонин вырабатывается нашими телами, и стимулировать его производство также можно с помощью еды. Так что, не всегда стоит принимать добавки.

Где содержится мелатонин

Мелатонин содержится в готовом виде в таких пищевых продуктах:

• 
  вишня и вишневый сок;
• 
  грецкие орехи;
• 
  кукуруза;
• 
  корень имбиря;
• 
  рис;
• 
  овсяные хлопья;
• 
  арахис и арахисовое масло;
• 
  спаржа;
• 
  бананы;
• 
  помидоры;
• 
  брокколи и брюссельская капуста;
• 
  гранат;
• 
  клубника;
• 
  маслины и оливки;
• 
  зеленый и черный чай;
• 
  свежая мята.

Чтобы естественным образом увеличить выработку гормона мелатонина, стоит насыщать наш организм достаточным количеством “строительного материала” – кальция, триптофана и витамина В6. А уж эти вещества содержатся в следующих продуктах.

Лучшие источники кальция:

• 
  овсяные хлопья;
• 
  молочные продукты;
• 
  зелень, бобовые, орехи;
• 
  инжир;
• 
  семена кунжута;
• 
  капуста;
• 
  соевые бобы;
• 
  соя; 
• 
  брюква; 
• 
  чечевица.

Лучшие источники триптофана:

• 
  тофу;
• 
  миндаль;
• 
  тыквенные семечки;
• 
  семена кунжута;
• 
  грецкие орехи.

Лучшие источники витамина В6:

• 
  красный болгарский перец;
• 
  абрикосы;
• 
  бананы;
• 
  семечки подсолнуха;
• 
  семена кунжута;
• 
  грецкие орехи;
• 
  чечевица;
• 
  фасоль.  

Что Такое Мелатонин? Польза и Как Правильно Принимать

Часто люди не высыпаются, и это отрицательно влияет на продуктивность в течение дня. Недостаток мелатонина может стать причиной плохого сна.

Мелатонин – что это? 

Мелатонин – это гормон, хорошо влияющий на работу всего организма. Ночью он вызывает сон, из-за этого у него есть второе название «ночной гормон». Этот гормон не только влияет на сон, но и регулирует работу желудочно-кишечного тракта, нервной системы и головного мозга. Недостаточное количество гормона мелатонина наблюдается у людей, постоянно нарушающих режим сна или часто меняющих часовые пояса. Мелатонин снижается у курящих и людей, злоупотребляющих алкоголем. Уровень гормона уменьшается с возрастом. Мелатонин начинает вырабатываться шишковидной железой сразу после захода солнца. Врачи советуют ложиться спать не позже 22 часов, так как пик выделения гормона происходит в 2 часа ночи.

Когда вырабатывается мелатонин?

Гормон производится в организме ночью. Эпифиз или шишковидное тело – это железа в головном мозге, отвечающая за синтез меланина. В эпифизе серотонин, являющийся основой мелатонина. Триптофан под воздействием солнца перерабатывается в серотонин. Поэтому важно на свежем воздухе хотя бы один час в день проводить. Производство большего количества серотонина приведет к производству большего количества мелатонина. Конечно, если сон продолжается более 8 часов.

Мелатонин – польза

Считается, что мелатонин одно из самых важных веществ, которое вызывает качественный сон. Некоторые формы бессонницы лечатся препаратами содержащими мелатонин. Так же этот гормон является сильным антиоксидантом. За ночь поврежденные клетки восстанавливаются благодаря этому гормону, а старение замедляется. У него есть важные функция снижения уровня холестерина и гликемии в крови, что предотвращает появление сахарного диабета, атеросклероза и гипертонии. Предполагается, что высокое содержание гормона способствуют долгой жизни и хорошему здоровью даже в 70 лет, а это значит, что мелатонин увеличивает длительность жизни. Гормон предотвращает появление и развитие злокачественных опухолей. Это происходит из-за того, что он влияет на выработку соматотропного гормона, в высоких концентрациях приводящий к онкологическим заболеваниям. Так же мелатонин способствует нормальному функционированию нервной системы, препятствуя появлению депрессий и тревожностей.

Недостаток мелатонина – симптомы

Низкое количество гормона может вызвать такие последствия как:

• Усталость;

• Нарушение гормональной системы;

• Повышенная раздражимость;

• Частые боли в голове;

• Замедляет старение;

• Заболевания сердца и сосудов;

• Расстройства пищеварения;

• Нарушение функций головного мозга.

Недостаток мелатонина может стать причиной диабета 2 типа, предстательной железы или рака молочной железы. Из-за плохого сна у людей снижается метаболизм, что впоследствии может выразиться лишним весом и ухудшением хронических заболеваний.

Puritan’s Pride Melatonin 3 mg

Как повысить количество мелатонина

• Желательно всегда ложиться в одинаковое время, при этом сон длится не менее 8 часов. Если лечь спать до полуночи, то будет вырабатываться большее количество гормона.
• В комнате для сна не должно быть естественного или искусственного света.
• Нужно находиться на улице днем не менее 1 часа в день.
• Включить продукты, содержащие мелатонин, такие, как черешня, черный хлеб, овсянка, бананы, йогурт, изюм, арахис.
• Иногда требуется употребление мелатонина в таблетках. Такие лекарства повышают не только количество сна, но и его качество, что помогает организму вернуться в норму.

Мелатонин в продуктах питания

Купить мелатонин в таблетках довольно легко. Его можно найти в ассортименте почти любого магазина спортивного питания. Но он содержится также и в некоторых продуктах питания. Кроме того, мелатонин вырабатывается нашим организмом, и стимулировать его производство также можно с помощью пищи. Так что, не всегда стоит принимать добавки.

Мелатонин содержится в таких продуктах:

• вишня и вишневый сок;
• грецкие орехи;
• кукуруза;
• корень имбиря;
• рис;
• овсяные хлопья;
• арахис и арахисовое масло;
• спаржа;
• бананы;
• помидоры;
• брокколи и брюссельская капуста;
• гранат;
• клубника;
• маслины и оливки;
• свежая мята.

Как принимать мелатонин

Препараты, содержащие гормон эпифиза назначаются для коррекции сна. Курс продолжается несколько недель в вечернее время суток. Так же мелатонин назначают при депрессии, хронической усталости, снижении функций головного мозга. Гормон животного происхождения схож в действии с искусственным гормоном человека, но обладает сильным иммуностимулирующим эффектом. Оптимальная дозировка препарата 3 мг. В случае необходимости дозировку можно повысить до 10 мг за один преим. Больше 10 мг мелатонина не рекомендуется употреблять за один раз. К каждому препарату есть инструкция к применению, которая указывается на этикетке.

Мелатонин является важным компонентом, без которого может нарушиться работа всего организма, поэтому следует соблюдать рекомендации для долгой и здоровой жизни.

Гормон, стимулирующий меланоциты (МСГ) | Hormone Health Network

Меланоцит-стимулирующий гормон (МСГ) характеризует группу гормонов, вырабатываемых гипофизом, гипоталамусом и клетками кожи. МСГ необходим для защиты кожи от ультрафиолетовых лучей, развития пигментации и контроля аппетита.

Что делает MSH?

Ультрафиолетовые (УФ) лучи увеличивают выработку МСГ кожей и гипофизом. Он играет жизненно важную роль в пигментации (окрашивании) кожи, волос и глаз.Специализированные клетки кожи, известные как меланоциты, производят меланин, который помогает защитить клетки от рака кожи.

Окраска кожи (пигментация) – центральная роль МСГ, но МСГ, производимый в гипоталамусе, также действует на подавление аппетита. Гормон лептин еще больше усиливает последнее.

MSH также влияет на другие процессы в организме. Он помогает регулировать гормон альдостерон и обладает другими противовоспалительными эффектами.

MSH, продуцируемый гипофизом, увеличивается под воздействием УФ-излучения.

Какие проблемы могут возникнуть с MSH?

Высокий уровень MSH приводит к увеличению выработки меланина. Это улучшение происходит из-за длительного пребывания на солнце или загара. Люди с очень светлой кожей часто вырабатывают меньше меланина, потому что их рецепторы MSH различаются. Это означает, что они не реагируют на уровень MSH в крови.

Гиперпигментация (потемнение кожи) – частое заболевание кожи у пациентов с надпочечниковой недостаточностью (низкий уровень гормонов надпочечников, в основном кортизола).В результате гипоталамус стимулирует гипофиз, чтобы вырабатывать больше гормонов, которые могут «стимулировать» работу надпочечников. Этот гормон может расщепляться на МСГ, который вызывает гиперпигментацию.

Уровни MSH

также высоки во время беременности и у женщин, принимающих противозачаточные таблетки, что также может вызывать гиперпигментацию. Синдром Кушинга, еще одно эндокринное заболевание, также может привести к гиперпигментации.

Вопросы, которые следует задать вашей группе здравоохранения

• Как врачи проверяют уровень MSH?
• В настоящее время я обращаюсь к дерматологу по поводу проблем с кожей.Следует ли мне обратиться к эндокринологу для получения второго мнения?

Меланоцит-стимулирующий гормон | Britannica

Меланоцитстимулирующий гормон (MSH) , также называемый интермедином или меланотропином , любой из нескольких пептидов, полученных из белка, известного как проопиомеланокортин (POMC) и секретируемого в основном гипофизом. У большинства позвоночных пептиды меланоцитстимулирующего гормона (МСГ) секретируются специфически промежуточной долей гипофиза и действуют, главным образом, при потемнении кожи с рядом других, второстепенных действий.

гормоны гипофиза

Гипофиз секретирует несколько гормонов, включая меланоцитстимулирующий гормон (МСГ или интермедин), адренокортикотропный гормон (АКТГ) и тиреотропин (тиреотропный гормон или ТТГ).

Encyclopædia Britannica, Inc.

Подробнее по этой теме

гормон: Меланоцит-стимулирующий гормон (интермедин)

Меланоцит-стимулирующий гормон (МСГ; или интермедин), секретируемый промежуточной частью гипофиза…

Пептиды MSH включают α-MSH, β-MSH и γ-MSH. Они отличаются друг от друга своим предпочтительным связыванием с различными рецепторами меланокортина (MCR), через которые они проявляют свои эффекты, и своей структурой, каждый из которых возникает из разных областей POMC. Пептид α-MSH, например, происходит от средней области POMC, тогда как β-MSH происходит от C-конца (конец, содержащий карбоксильную группу), а γ-MSH – от N-конца (конец, содержащий аминогруппа). Другой пептид, образующийся в результате расщепления POMC, – это адренокортикотропный гормон (АКТГ), который может быть дополнительно расщеплен с образованием α-MSH. Пептид α-MSH содержит 13 аминокислот, которые находятся в одинаковой последовательности у всех изученных видов. β-MSH и γ-MSH различаются по длине и последовательности. Считается, что различные аминокислотные последовательности пептидов MSH объясняют их способность активировать различные MCR.

После секреции гипофизом MSH циркулирует в крови и связывается с MCR на поверхности пигментсодержащих клеток, называемых меланоцитами (у людей) и хроматофорами (у низших позвоночных).Последующая активация MCR вызывает увеличение концентрации пигмента меланина и изменяет распределение меланина в клетках. У людей этот процесс наиболее заметно проявляется в потемнении кожи, при этом воздействие солнечного света служит стимулом для производства и секреции MSH. Подобные эффекты наблюдаются у земноводных, у некоторых рыб и рептилий, у которых МСГ регулирует синтез меланина в клетках, известных как меланофоры (тип хроматофоров), и позволяет животным адаптировать свою окраску к окружающей среде. У этих видов пигментация кожи, вызванная МСГ, обычно происходит за счет стимуляции фоторецепторов (например, из-за отражения света от поверхности воды), активации гипофиза и высвобождения МСГ. Однако местное производство МСГ в коже посредством межклеточной коммуникации (паракринная передача сигналов) без вовлечения гипофиза также может опосредовать изменения пигментации кожи. Пептиды MSH также могут высвобождаться из нейронов, образующихся в дугообразном ядре и других областях мозга, где они действуют на пути, контролирующие питание и расход энергии.Известно, что у млекопитающих МСГ подавляет аппетит.

Заболевания, которые могут быть приписаны недостаточной или избыточной секреции MSH, у людей не определены. Предполагается, что дефицит α-MSH в нейронах POMC вносит вклад в нарушение физиологии, которое характерно для сахарного диабета 2 типа.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишись сейчас

Меланин-концентрирующий гормон – обзор

Меланин-концентрирующий гормон

Меланин-концентрирующий гормон (MCH) – это пептид из 19 аминокислот, который был выделен из гипофиза лосося и первоначально был известен своей ролью в изменении окраски кожи у рыб ( 749). В головном мозге млекопитающих MCH-содержащие клеточные тела в основном располагаются в латеральном гипоталамусе, incerta зоне и перифорникальной области (750 751). MCH-содержащие волокна широко распространены по ЦНС (751 752). MCH является родственным лигандом для рецептора SLC-1 (теперь называемого «рецептором MCH»), который экспрессируется во многих ядрах гипоталамуса и ствола мозга (753–755).

MCH нейроны в боковом гипоталамусе и incerta зоне регулируются нутритивными сигналами. Уровни мРНК MCH увеличиваются у мышей ob / ob с дефицитом лептина и у голодных животных с пониженными концентрациями лептина в сыворотке крови, но снижаются у этих животных обработкой лептином (756 757).Лептин, вводимый интрацеребровентрикулярно, также снижает уровни мРНК гипоталамического MCH у животных, не голодавших (758). MCH-экспрессирующие нейроны в латеральном гипоталамусе экспрессируют рецепторы лептина, что говорит о том, что лептин оказывает прямое влияние на нейроны MCH (294). Дополнительные доказательства того, что нейроны MCH являются нижестоящими мишенями лептина, включают наблюдения, что дефицит MCH ослабляет фенотип ожирения у мышей ob / ob (759), а инъекция антисыворотки MCH в MPOA крыс OVX, примированных эстрогеном, предотвращает стимуляцию лептином секреции LH. при введении в zona incerta (760).

Хотя латеральный гипоталамус содержит большую популяцию нейронов, чувствительных к глюкозе, данные о том, чувствительны ли нейроны MCH к доступности глюкозы, противоречивы. Хотя одна группа сообщила, что экспрессия мРНК MCH в латеральном гипоталамусе активируется глюкопривацией (550), другие не смогли воспроизвести это открытие ни in vivo (761), ни in vitro (762). Из-за этих очевидных несоответствий в настоящее время неясно, участвуют ли нейроны MCH в обеспечении кормления и / или репродуктивных реакций на глюкопривацию.

Латеральный гипоталамус долгое время считался «центром питания» в головном мозге (763), а нейроны MCH в боковом гипоталамусе были идентифицированы как компоненты нейронной цепи, контролирующей аппетитное поведение. Острая инъекция MCH в желудочки головного мозга стимулирует прием пищи (756 764 765), тогда как хроническая центральная инфузия MCH увеличивает потребление пищи, массу тела и массу жировой ткани (765 766). У трансгенных мышей со сверхэкспрессией MCH в латеральном гипоталамусе развивается ожирение и инсулинорезистентность (767). Напротив, мыши, несущие целенаправленное нарушение гена MCH, являются гипофагическими и худыми, и на сегодняшний день MCH является единственным нейропептидом, нацеленная делеция которого приводит к фенотипу худой (768).

MCH также участвует в регуляции репродуктивной функции. У крыс с OVX / адреналэктомией, примированных эстрогеном, инъекция MCH в MPOA или вентромедиальное ядро ​​усиливает сексуальную восприимчивость (769). Уровни ЛГ в плазме повышаются, когда MCH вводится в MPOA или медианное возвышение, а высвобождение LH снижается путем инъекции антисыворотки MCH в MPOA крыс, примированных стероидом OVX / адреналэктомии (770).Напротив, Tsukamura et al. (771) наблюдали, что введение ICV MCH снижает циркулирующие уровни ЛГ и частоту пульса ЛГ у крыс OVX с интактными надпочечниками, которых лечили эстрогеном. Это говорит о том, что влияние MCH на высвобождение гонадотропина может зависеть от концентрации стероидов в циркулирующих гонадных и надпочечниках (771). MCH-содержащие волокна оканчиваются в непосредственной близости от портальных кровеносных сосудов гипофиза на среднем возвышении, и MCH стимулирует высвобождение LH и FSH из гипофиза, собранных у самок крыс во время проэструса (772). Несмотря на эти наблюдения, другие свидетельства указывают на гипоталамический сайт действия MCH. MCH-иммунореактивные волокна расположены в POA (752), где они находятся в тесном контакте с нейронами GnRH (133). Кроме того, MCH стимулирует высвобождение гонадолиберина у проэстральных крыс in vitro (772). Таким образом, МСН, по-видимому, модулирует секрецию гонадотропина как в головном мозге, так и на уровне гипофиза.

Меланин – обзор | ScienceDirect Topics

Характеристики меланина и нейромеланина (NM) – сходство и несходство

Меланин – это черный пигмент, синтезируемый неферментным или ферментативным путем из дофамина, l-DOPA и l-тирозина.Меланин-содержащие клетки, включая катехоламинергические (КА) клетки в головном мозге и меланоциты волос и кожи, пигментные клетки внутреннего уха, радужной оболочки и сосудистой оболочки глаза, происходят из нервного гребня. Однако путь синтеза, химическая структура и функция меланина сильно различаются в нервных и периферических клетках. У взрослых CA нейронов черной субстанции (SN), голубого пятна (LC) и дополнительных локусов ствола головного мозга NM продуцируется в цитоплазме в основном за счет аутоокисления дофамина.Однако также был предложен ферментативный синтез NM тирозингидроксилазой, пероксидазой, простагландин-H-синтазой и фактором ингибирования миграции макрофагов. В меланоцитах тирозиназа синтезирует 1-ДОФА, а затем ДОФА-хинон из 1-тирозина в меланосомах. Тирозиназная мРНК и промоторная активность обнаруживаются в SN, но тирозиназозависимый синтез не происходит в головном мозге человека, хотя он действительно происходит в пигментированном эпителии сетчатки.

NM, выделенный из человеческого SN, представлен в виде большой агрегированной структуры, состоящей из трех основных компонентов, меланина, белка и липида, с различной электронной плотностью.Полимер меланина имеет самую высокую плотность, а белковый компонент имеет промежуточную плотность, тогда как третий липидный компонент является полупрозрачным. Компонент меланина представляет собой смесь классов меланина, черно-коричневого «эумеланина» и желто-красного «феомеланина» в соотношении 4–3: 1. Эумеланин состоит из производных индола, образующихся путем автоокисления дофамина, тогда как феомеланин содержит молекулы бензотиазина из включены цистеин или GSH с дофамин-хиноном, полученным из дофамина путем автоокисления.Белковые компоненты ковалентно связаны с ЯМ, составляют 5-15% изолированной молекулы и включают в основном лизосомные белки, в дополнение к белкам, связанным с митохондриями, цитозолем и эндоплазматическим ретикулумом, как обнаружено с помощью субклеточной протеомики. Белковые компоненты получены в результате реакции полимера меланина и белков или допамина (хинона), связанного с цистеиниловым остатком пептидных цепей. Липидные компоненты составляют до 20% от массы и идентифицированы как 1% холестерина и 14% полиизопреноидного долихола.Липидный компонент адсорбируется на НМ, а не интегрируется в структуру. Было высказано предположение, что гранулы NM происходят из липофусцина, липидсодержащего пигмента, но теперь эта гипотеза оспаривается тем фактом, что липофусцин локализуется в лизосомах, продуцируется также в глии и повсеместно распределяется в головном мозге.

Высшая структура молекулы NM представляет собой многослойную трехмерную структуру, аналогичную синтетическому и природному меланину, как показали исследования дифракции рентгеновских лучей.Совсем недавно атомно-силовая микроскопия показала сферическую структуру гранул НМ диаметром около 30 нм. Сферическая структура NM состоит из ядра феомеланина с более высоким окислительным потенциалом и менее окислительно-восстановительной поверхностью эумеланина. Однако эта модель не может объяснить появление свободных сульфгидрильных (SH) остатков на поверхности НМ.

NM сильнее всего связывает железо, а цинк, медь, марганец, хром, кобальт, ртуть, свинец и кадмий на 1,5% массы, а остальные 2–5% связаны с натрием, калием, кальцием и другими неорганическими соединениями.Железо связывается с НМ в двух разных местах: катехоловые группы, образующие металлические центры в решетке, и железо-кислородные каркасы небольшого размера в нерастворимой матрице НМ. В дофаминовых нейронах SN железо связывается в основном с NM и составляет 10–20% от общего количества железа, а остальное хранится в микроглии как связанное с ферритином.

Результаты могут привести к разработке методов лечения, которые загорают или осветляют кожу без УФ-излучения или токсичных отбеливающих агентов – ScienceDaily

Когда клетки кожи, ответственные за пигментацию, подвергаются воздействию эстрогена или прогестерона, клетки реагируют, регулируя выработку меланина, что приводит к либо потемнение кожи, либо осветление.Хотя беременные женщины часто испытывают изменения пигментации кожи, причина этих изменений давно озадачила врачей. Новое исследование, проведенное Медицинской школой Перельмана при Университете Пенсильвании, выявило клеточные пути в пигментных клетках кожи, которые активируются эстрогеном и прогестероном – двумя из основных женских половых гормонов, – а также выявило производные синтетических гормонов, которые специфически влияют на путь производства пигмента. В совокупности полученные данные предоставляют важную информацию, которая может привести к разработке новых продуктов, изменяющих тон кожи без воздействия УФ-излучения или токсичных отбеливающих агентов. Об открытии сообщается в журнале eLife .

«Исправить нарушения пигментации кожи человека сложно, поскольку отсутствуют безопасные и эффективные лекарства, которые изменяют выработку пигмента меланина. Но информация, полученная в этом исследовании, предполагает, что, используя производные половых гормонов для избирательного воздействия на естественный механизм производства меланина, мы “, – сказал старший автор Тодд В. Ридки, доктор медицинских наук, доцент дерматологии Медицинской школы Перельмана в Университете Пенсильвании.«Кроме того, понимание того, как изменять тон кожи без вредного ультрафиолетового излучения или токсичных химикатов, может оказать значительное влияние на косметическую промышленность, поскольку большое количество людей во всем мире в настоящее время тратят миллиарды долларов на зачастую безуспешные или потенциально опасные попытки осветляют или затемняют их естественный цвет кожи.Разработка лекарств, специально нацеленных на естественный путь производства пигментов в клетках кожи, могла бы стать более безопасной и эффективной альтернативой соляриям и отбеливающим кремам, которые часто используются сегодня. «

Хотя молекулярные сигналы, контролирующие цвет кожи, разнообразны и сложны, наблюдение, что беременные женщины часто испытывают изменения в оттенке кожи, подсказало ученым, что, скорее всего, в этом были задействованы половые гормоны. Однако, поскольку во время беременности меняются уровни многих гормонов и других молекул, исследователям трудно определить, какая из них или какая комбинация может быть ответственна за изменение пигментации. Потемнение кожи лица у беременных женщин зарегистрировано более 2000 лет назад, что делает этот вопрос давно остающимся без ответа.Но ученые получили ключ к разгадке, когда было отмечено, что у женщин иногда появляется более темный пигмент кожи на лице при приеме противозачаточных таблеток, которые содержат только производные гормонов эстрогена и прогестерона.

Загар с эстрогеном, прогестерон осветляет

В ходе исследования меланоциты человека – клетки, вырабатывающие пигмент кожи меланин, – подвергались воздействию эстрогенов, обычно наблюдаемых во время беременности. Клетки ответили увеличением производства меланина.Этинилэстрадиол, синтетический вариант эстрогена, обычно используемый в противозачаточных таблетках, имел аналогичный эффект. Любопытно, что препарат тамоксифен, который обычно блокирует действие эстрогена, также приводит к потемнению кожи. Через четыре дня содержание меланина в клетках увеличилось на 200–300 процентов, что представляет собой значительную реакцию кожи на загар. Светопоглощающие свойства меланина позволяют ему блокировать большую часть ультрафиолетового излучения солнечного света, прежде чем он повредит другие клетки кожи.

Во многих тканях действие эстрогена уравновешивается прогестероном.В соответствии с этим, когда меланоциты подвергались воздействию прогестерона, выработка меланина снижалась, в результате чего кожа становилась светлее.

Поиск рецепторов

В результате возник вопрос: как эстроген и прогестерон могут оказывать такое действие?

При нормальной реакции загара, вызванной солнечным светом, УФ-повреждение вызывает увеличение выработки меланоцит-стимулирующего гормона (MSH), который представляет собой короткий белок (пептид), который связывает и активирует другой белок, рецептор меланокортина 1 (MC1R), на меланоциты. Активация MC1R запускает дополнительный каскад специфических сигналов в меланоцитах, что в конечном итоге приводит к увеличению выработки меланина.

Исследователи обнаружили, что эстроген активирует, а прогестерон подавляет большую часть того же сигнального каскада, который стимулируется МСГ. Однако неясно, как гормоны вызывают эти эффекты, поскольку ни эстроген, ни прогестерон не действуют на MC1R. Еще больше усложняет историю то, что не было также доказательств того, что меланоциты экспрессируют классические рецепторы эстрогена и прогестерона (ER / PR), которые, как известно, ответственны за большую часть эффектов половых стероидов в других тканях.Рецепторы ER / PR также не имеют известной прямой связи с сигнальными молекулами, активируемыми MC1R.

Однако дальнейшие исследования показали, что меланоциты экспрессируют отдельный неклассический рецептор эстрогена, GPER, а также неклассический рецептор прогестерона, PAQR7. Ни один из рецепторов ранее не исследовался в меланоцитах, но результаты нового исследования, в котором устранены эффекты эстрогена и прогестерона путем удаления рецепторов, подтвердили, что новые рецепторы ответственны за эффекты пигмента кожи. Ученые из Пенсильвании также использовали синтетические производные эстрогена и прогестерона, которые не связывают ER / PR (но все же связывают неклассические рецепторы), чтобы усилить пигмент кожи с помощью GPER или уменьшить его с помощью PAQR7.

В качестве первого шага к разработке терапии исследователи очистили соединение, активирующее селективный GPER, и нанесли его в виде крема на уши мышей. Лечение повысило уровень меланина примерно на 60 процентов за три недели, что привело к заметному потемнению кожи мыши.

Работая с лабораторией Джеффри Винклера, доктора философии, профессора химии Мерриама в Пенсильванском университете, команда теперь надеется разработать оптимизированные активаторы – или «агонисты» – рецепторов GPER и PAQR7 для последующего тестирования на людях. клинические испытания.

Команда также исследует другие рецепторы на меланоцитах, которые могут влиять на выработку меланина. Некоторые воспалительные состояния, например, приводят к ненормальному потемнению кожи, а меланоциты экспрессируют рецепторы медиаторов воспалительных сигнальных молекул, таких как гистамин.

«Мы начинаем видеть, что меланоциты интегрируют сигналы от нескольких рецепторов для модуляции выработки пигмента, что поможет нам построить более полную модель того, как регулируется пигментация», – сказал Кристофер А. Натале, аспирант лаборатории Ридки, и первый автор исследования.

Производство меланина путем новой обработки проопиомеланокортина во внеклеточном отделе кожи ушной раковины мышей C57BL / 6 после УФ-облучения

Генетическая расшифровка антагонистической активности меланин-концентрирующего гормона и путей меланокортина в пигментации кожи

Abstract

Генетическое происхождение пигментации кожи человека остается открытым вопросом в биологии. Некоторые кожные расстройства и заболевания происходят из-за мутаций в генах консервативной пигментации, включая альбинизм, витилиго и меланому.Костистые насекомые обладают способностью изменять свою пигментацию, чтобы адаптироваться к окружающей среде и избегать хищников. Эта фоновая адаптация происходит через агрегацию меланосом (белый фон) или дисперсию (черный фон) в меланоцитах. Эти механизмы в значительной степени регулируются меланин-концентрирующим гормоном (MCH) и α-меланоцит-стимулирующим гормоном (α-MSH), двумя нейропептидами гипоталамуса, также участвующими в пигментации кожи млекопитающих. Несмотря на доказательства того, что экзогенное применение пептидов MCH вызывает агрегацию меланосом, неизвестно, отвечает ли система MCH физиологически за фоновую адаптацию.У рыбок данио мы идентифицировали, что нейроны MCH нацелены на портал гипофиза и кровеносных сосудов и что экспрессия эндогенного пептида MCH регулирует концентрацию меланина для фоновой адаптации. Мы демонстрируем, что этот эффект опосредуется рецептором 2 MCH (Mchr2), но не Mchr1a / b. mchr2 нокаут-рыба не может адаптироваться к белому фону, что является первой генетической демонстрацией того, что передача сигналов MCH физиологически необходима для контроля пигментации кожи. Фенотип mchr2 можно спасти у взрослых рыб путем нокаута pomc , гена, кодирующего предшественник α-MSH, что демонстрирует значимость антагонистической активности между MCH и α-MSH в контроле организации меланосом. Интересно, что рецептор MCH также экспрессируется в меланоцитах человека, таким образом, аналогичная антагонистическая активность, регулирующая пигментацию кожи, может сохраняться в процессе эволюции, и нарушение регуляции этих путей имеет важное значение для нашего понимания кожных заболеваний и рака человека.

Сведения об авторе

Меланоциты производят меланин, естественный пигмент кожи, для окрашивания тела, который помогает защитить и замаскировать организм и привлечь партнеров. Меланоциты – это повсеместно распространенные пигментные клетки у позвоночных, а гены, лежащие в основе их развития, хорошо сохранены, что делает рыб, обладающих способностью изменять свою пигментацию, биологически значимыми и успешными моделями кожных заболеваний человека.Многие кожные заболевания человека, включая альбинизм, витилиго и меланому, происходят из-за мутаций в консервативных генах пигментации. Однако многие консервативные молекулярные механизмы, лежащие в основе этих заболеваний и пигментации человека, остаются неизвестными. Например, гормон, концентрирующий меланин (MCH), был первоначально идентифицирован как пептид, который при инъекции мог сделать рыбу бледнее, способствуя агрегации меланина, но не сообщалось о мутантах, демонстрирующих эндогенную функцию MCH в пигментации.Здесь мы используем мутанты MCH и рецептора MCH у рыбок данио для определения их специфической генетической функции в пигментации. Кроме того, мы демонстрируем, что MCH обладает антагонистической функцией пигментации по отношению к системе меланокортина, где экспрессия MCH способствует более светлой пигментации, а активность меланокортина способствует потемнению. Таким образом, мы обнаружили, что баланс между активностями системы МСН и меланокортина, вероятно, необходим для пигментации кожи, а нарушение регуляции этих путей может лежать в основе неблагоприятных состояний кожи человека.

Образец цитирования: Madelaine R, Ngo KJ, Skariah G, Mourrain P (2020) Генетическая расшифровка антагонистической активности меланин-концентрирующего гормона и путей меланокортина в пигментации кожи. PLoS Genet 16 (12):
e1009244.

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009244

Редактор: Ян Джексон,
Институт генетики и молекулярной медицины, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ

Поступила: 07.07.2020; Принят в печать: 30 октября 2020 г .; Опубликовано: 10 декабря 2020 г.

Авторские права: © 2020 Madelaine et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в рукописи и ее вспомогательных информационных файлах.

Финансирование: Эта работа была поддержана грантами (DK0 и HL151576) Национального института здоровья (https: // www.nih.gov/) и Фонд BrightFocus (https://www. brightfocus.org/). R.M также был поддержан программой долгосрочного сотрудничества EMBO (ALTF 413-2012). Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что конкурирующих интересов не существует.

Введение

Пигменты кожи играют роль в защите, притяжении и маскировке организма.Окраска тела, такая как цвет пигмента и рисунок, происходит из специализированных пигментных клеток, называемых меланоцитами. Меланоциты производят меланин, естественный пигмент кожи, который отвечает за окраску кожи, глаз и волос человека. В коже человека эти клетки обеспечивают защиту от ультрафиолетовых лучей, повреждающих ДНК. Хотя у некоторых животных есть дополнительные клетки, продуцирующие пигмент, меланоциты являются повсеместным типом клеток, синтезирующих пигмент, у позвоночных животных [1]. Нарушения функции меланоцитов могут приводить к нарушениям пигментации кожи, включая витилиго, альбинизм и меланому [1–3].

Сохранение меланоцитов и генов, регулирующих меланофор у позвоночных, сделало рыб биологически актуальными и успешными моделями для раскрытия молекулярных механизмов, регулирующих заболевания человека, связанные с меланоцитами [2–4]. Например, исследования рыбок данио выявили первые генетические доказательства, объясняющие межэтнические различия кожи человека. Мутации в SLC24A5 , гене, который кодирует катионообменник и ассоциирован с мутантом рыбок данио golden , вносят самый большой известный вклад в различия в цвете кожи между людьми европейского, азиатского и африканского происхождения [5, 6].Вариация светлого цвета кожи может рассматриваться как фактор предрасположенности к раку [5, 6].

Рыбы и млекопитающие также имеют общие нейропептиды гипоталамуса, способные изменять пигментацию кожи, такие как меланин-концентрирующий гормон (MCH) и α-меланоцит-стимулирующий гормон (α-MSH) [7–11]. Однако их генетическое влияние до конца не изучено. MCH был первоначально идентифицирован у лосося (Oncorhynchus keta) как пептид, который может регулировать пигментацию кожи, способствуя агрегации меланосом [7, 8]. Действительно, введение экзогенного MCH в кровоток заставляло лососей бледнеть. Однако до сих пор не сообщалось ни о одном рыбном мутанте MCH, демонстрирующем эндогенную функцию пигментации. Ранее мы обнаружили, что геномы рыб кодируют два разных гена MCH , Pmch2 и Pmch3 , кодирующие MCh2 (17 аминокислот) и MCh3 (19AA) соответственно [12]. Принимая во внимание, что Pmch2 и соответствующий ему пептид MCh2 напоминают MCH, первоначально обнаруженный у лосося (sMCH), мы обнаружили, что ген Pmch3 и пептид MCh3 имеют общую геномную структуру, синтению и высокую гомологию пептидной последовательности с геном и пептидом MCH млекопитающих. (mMCH) [12].Это открытие подтвердило сохранение этого пути у позвоночных. Однако специфические генетические функции в пигментации пептидов MCh2 / sMCH и MCh3 / mMCH остаются неясными.

Если экспрессия MCH способствует более светлой пигментации, система α-MSH / меланокортин имеет противоположный эффект у рыб и млекопитающих [13]. Рецептор меланокортина-1 (MC1R) представляет собой рецептор, связанный с G-белком (GPCR), в основном расположенный на меланоцитах, который регулирует ответ цАМФ / протеинкиназы A (PKA) посредством связывания α-MSH, кодируемого геном проопиомеланокортина (POMC) . [14–16].У млекопитающих передача сигналов MC1R определяет количество синтезируемого пигмента меланина, влияющего на пигментацию кожи [17]. Точно так же у рыб и земноводных пептиды гормона α-MSH связываются с MCR, чтобы стимулировать физиологические изменения цвета тела [3, 18]. В отличие от МСН, α-МСГ, который в основном экспрессируется в задней части гипофиза, способствует диспергированию меланосом, регулируя фоновую адаптацию [3, 18]. Интересно, что также было высказано предположение, что гипоталамический пептид MCH высвобождается в гипофизе, чтобы ингибировать высвобождение α-MSH [19, 20].Поскольку MCH снижает уровень внутриклеточного цАМФ, в то время как α-MSH увеличивает его [3, 18], баланс между активностями этих двух пептидов является ключевым компонентом организации меланосом микротрубочками и актиновым цитоскелетом. Между тем в меланоцитах человека эта антагонистическая активность наблюдается на уровне продукции пигмента, а не агрегации: α-МСГ стимулирует меланогенез, а МСГ его ингибирует [21]. Эти наблюдения указывают на консервативные антагонистические отношения между α-MSH и MCH, в результате чего α-MSH способствует более темной пигментации, а MCH способствует более светлой пигментации.

Тем не менее, генетические доказательства, демонстрирующие эндогенную роль пути MCH и его антагонистическое взаимодействие с α-MSH в пигментации кожи позвоночных, отсутствуют. Здесь мы создали мутанты трех генов рецепторов MCH (MCHR) у рыбок данио, а также трансгенные линии для контроля экспрессии пептидов MCH. Мы впервые генетически продемонстрировали, что система MCH контролирует пигментацию кожи у рыбок данио. Мы обнаружили, что как MCh2, так и его паралогичный пептид, консервативный у млекопитающих, MCh3 / mMCH, могут регулировать сокращение меланосом.Этот эффект опосредуется активностью Mchr2, но не Mchr1a и 1b. mchr2 и pomc двойные мутанты также обнаруживают эпистатические взаимодействия, демонстрируя in vivo , что MCH и α-MSH играют антагонистическую роль в регуляции фоновой адаптации. Основываясь на сохранении пептидов MCh3 / mMCH и α-MSH и их рецепторов от рыб к млекопитающим, наши результаты раскрывают дополнительные генетические доказательства антагонистических функций между системами MCH и меланокортином в гомеостазе меланоцитов позвоночных.Это также предполагает, что их нарушение регуляции может быть частью аномальных процессов, лежащих в основе кожных заболеваний человека, таких как витилиго и меланома.

Результаты

Проекты аксонов Mch в гипофиз

Геном рыбок данио кодирует три ортолога рецепторов MCH (MCHR) [21]. Гены mchr1a и mchr1b широко экспрессируются в головном мозге, тогда как экспрессия mchr2 специфически обнаруживается в меланоцитах кожи [12], что указывает на уникальную функцию этого рецептора в пигментации кожи и фоновой адаптации. Однако специфические функции пептидов MCh2 рыбок данио (сходных с MCH лосося) и MCh3 (сходные с MCH млекопитающих) и то, как сигнал MCH может передаваться из мозга в MCHR, экспрессируемый в коже, остаются неясными.

Ранее мы показали, что гены Pmch2 и Pmch3 экспрессируются в нейронах, расположенных в гипоталамусе, которые проецируются по всему мозгу вокруг желудочков [12], чтобы, вероятно, соединяться с нейронами, экспрессирующими MCHR1a и MCHR1b.Помимо плотных выступов в вентральном конечном мозге, таламусе и заднем туберальном ядре [12], мы обнаружили существование гипоталамических волокон MCH, которые простираются к гипофизу в мозге взрослых рыбок данио (Рис. 1A). Однако, поскольку взрослый гипофиз заключен в костную структуру, он был утерян в препарате ткани мозга, и фактическая связь нейронов MCH с гипофизом все еще оставалась неясной. Тем не менее, используя антитело MCH, мы смогли показать, что пептид MCH присутствует в гипофизе, выделенном из мозга взрослых рыбок данио, показывая синаптические клубочки-подобные структуры (рис. 1B).В целом, эти наблюдения показывают, что нейроны MCH гипоталамуса могут нацеливаться на гипофиз, что указывает на потенциальный путь через кровоток для распределения пептида MCH по организму. Чтобы подтвердить вышеприведенную гипотезу и выявить всю иннервацию MCH на гипофизе, мы использовали промотор гена Pmch3 рыбок данио и создали стабильную репортерную линию Tg (mch3: egfp) (Рис. 1C и S1 Рис). У личинок рыбок данио Tg (mch3: egfp) мы наблюдали яркие тела клеток EGFP + в латеральном гипоталамусе обоих полушарий, которые посылают сходящиеся проекции к вентральной средней линии и плотно иннервируют гипофиз.Кроме того, мозаичная экспрессия EGFP в одном нейроне MCH показала, что отростки аксонов иннервируют гипофиз во многих точках (S1 (B), фиг.). В соответствии с этими проекциями нейронов, используя антитело MCH [12], мы показали аналогичные проекции и что пептиды MCH преимущественно накапливаются в гипофизе, на границе гипоталамо-нейрогипофиза (рис. 1D, S1 (D) и S1 (E)). Рис). Это напоминает другие известные пептиды гипофиза, такие как α-MSH и окситоцин (рис. 1E и 1F), где антитело α-MSH окрашивает клетки задней доли гипофиза, а антитело окситоцина окрашивает аксоны, нацеленные на нейрогипофиз [22].Эти данные подтвердили физическое взаимодействие между нейронами MCH и гипофизом у рыбок данио (Рис. 1B – 1F), которое первоначально наблюдалось у лосося [8].

Рис. 1. Гипоталамический пептид MCh3 взаимодействует с нейрогипофизом.

(A-B) Конфокальная проекция иммуномечения с MCH в мозге взрослых рыбок данио (A) и гипофизе (B). Область контура представляет собой проекцию MCH гипоталамуса в непосредственной близости от гипофиза взрослых рыбок данио, потерянную во время подготовки ткани. (C, D) Конфокальная проекция иммуномечения с EGFP в гипоталамусе Tg (mch3: egfp) (C) или с антителом MCh3 (D) при 5 dpf, показывает, что нейроны MCh3 в гипоталамусе имеют аксональные проекции на гипофиз. (E, E ’) Конфокальная проекция двойной иммунной метки с MCh3 и α-MSH при 7 dpf, показывающая клеточные проекции MCH на α-MSH + домен (E). Схематическое изображение вентральной части мозга рыбок данио, показывающее нейроны гипоталамуса, экспрессирующие MCh3, нацеленные на заднюю часть гипофиза, экспрессирующую α-MSH (нейрогипофиз) (E ’). (F) Конфокальная проекция двойной иммунной метки с Oxtl и EGFP в гипоталамусе Tg (mch3: egfp) при 7 dpf, демонстрируя, что нейроны MCH нацелены на нейрогипофиз. (G, G ’) Конфокальная проекция двойной иммунной метки с MCh3 и кровеносными сосудами при 5 dpf, предполагающая, что пептид MCH может высвобождаться в кровоток (G). Схематическое изображение вентральной части мозга рыбок данио, показывающее концевые выступы гипоталамуса MCh3, нацеленные на нейрогипофиз, окруженный кровеносными сосудами (гипоталамо-гипофизарная система) (G ’).Вентральный (A-C) или (D-F) вид сверху спереди вверх. Масштабные линейки: 50 мкм м (A) или 10 мкм м (B-G).

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009244.g001

Поскольку гипофиз от рыб до млекопитающих может использоваться в качестве портала к сосудистой сети тела, это наблюдение указывает на потенциальный способ, которым MCH может контролировать кожу. пигментация периферических тканей через кровоток. Чтобы оценить эту возможность, мы использовали антитела для маркера рецептора эндотелия сосудов, Kdrl, для визуализации архитектуры окружающей сосудистой сети.Мы наблюдали, что пептиды MCH были вложены в кольцеобразную сосудистую структуру (фиг. 1G и 1G ’). Тесная близость проекций MCH к кровеносным сосудам позволяет предположить, что пептиды MCH действительно могут попадать в кровоток через гипофиз, чтобы контролировать множество физиологических функций во всем организме.

Избыточная экспрессия Mch2 и Mch3 снижает пигментацию кожи

Чтобы исследовать роль пептидов MCh2 и MCh3 в контроле пигментации кожи, мы создали две стабильные трансгенные линии, которые экспрессируют mch2 и mch3 после теплового шока; тг (hs: mch2) и тг (hs: mch3) .Поскольку известно, что экспрессия пептида MCH увеличивается, когда рыба адаптируется к белому цвету [12, 23], мы выращивали этих личинок на черном фоне, чтобы оценить активность этих пептидов в процессе пигментации. После теплового шока и MCh2, и MCh3 индуцировали экспрессию, снижая дисперсию меланосом даже на темном фоне (рис. 2A, 2B и 2C). Мы наблюдали снижение покрытия кожи пигментами на 45% после индукции экспрессии MCH по сравнению с контрольными личинками, которые не несут трансген, но также подвергаются тепловому шоку (рис. 2D).Этот результат указывает на то, что MCh3, подобно MCh2, может приводить к более бледной коже при сверхэкспрессии, и предполагает, что оба пептида могут нести избыточную активность в контроле пигментации кожи и физиологической регуляции организации меланосом и фоновой адаптации.

Рис. 2. Ортологичный пептид MCh3 млекопитающих вызывает сокращение меланосом.

(A-C) Дорсальные меланоциты контроля (A), Tg (hs: mch2) (B) или Tg (hs: mch3) (C) черные адаптированные личинки при 7 dpf после теплового шока. (D) Покрытие меланосом определяли количественно в контроле, Tg (hs: mch2) или Tg (hs: mch3) в интересующей области (ROI). ROI определяется как область от задней части глаз до задней части заднего мозга. Планки погрешностей представляют собой s.d. * P <0,05, ** P <0,001, *** P <0,0005, определено с помощью t-критерия, двусторонний.

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009244.g002

MCHR2 необходим для агрегации меланосом и фоновой адаптации

Затем мы попытались раскрыть механизм, с помощью которого пептиды MCH вызывают изменения в организации меланосом.Пептиды MCH действуют через рецепторы MCH, рецепторы, связанные с G-белками I типа [19, 24]. Гены mchr1a и mchr1b рыбок данио широко экспрессируются в головном мозге, тогда как экспрессия mchr2 специфически обнаруживается в меланоцитах кожи с ранней стадии развития личинок [12]. У людей есть два рецептора MCH, MCHR1 и MCHR2 [25], которые также в значительной степени экспрессируются в головном мозге, но только экспрессия MCHR1 была показана в меланоцитах человека [10]. Эти наблюдения показывают, что экспрессия MCHR в меланоцитах сохраняется у позвоночных, от человека до рыбок данио. Хотя известно, что рецептор MCHR1 экспрессируется в коже человека и культивируемых меланоцитах [10], что свидетельствует о сохранении функции у позвоночных, о прямой роли рецепторов MCH в контроле пигментации кожи ранее не сообщалось. Чтобы лучше понять функцию системы MCH в регуляции пигментации кожи и фоновой адаптации, мы использовали набор нокаут-мутантов для трех рецепторов MCH у рыбок данио. Мы создали мутанты mchr1a и mchr2 , используя метод редактирования генома CRISPR / Cas-9, тогда как мутант mchr1b был получен обратной генетикой с использованием TILLING.Мутант mchr1a несет небольшую делецию 4 п.н., приводящую к сдвигу рамки считывания в открытой рамке считывания (ORF) и появлению преждевременного стоп-кодона (S2 (A) Рис.), Тогда как мутант mchr1b несет точку мутация также приводит к преждевременному стоп-кодону (S2 (B) фиг.). Чтобы нокаутировать ген mchr2 , мы создали делецию 4 нуклеотидов, что привело к преждевременному стоп-кодону в ORF (рис. 3A). Чтобы воздействовать на функцию пути MCH в пигментации кожи, мы использовали комбинацию этих 3 мутантов рецептора MCH.

Рис. 3. Потеря Mchr2-зависимой передачи сигналов ведет к дисперсии меланосом.

(A) Схематическое изображение локуса mchr2 и небольшой геномной делеции, индуцированной CRISPR / Cas-9, приводящей к преждевременному стоп-кодону в кодирующей последовательности mchr2. (B, C) Дорсальные меланоциты контроля (B) или mchr2 гомозиготных мутантных личинок (C), адаптированных к черному цвету при 7 dpf. (D) Покрытие меланосомами количественно оценивали в контроле или mchr2 гомозиготных мутантных черных адаптированных личинок при 7 dpf в ROI, области от задней части глаз до задней части заднего мозга. (E, F) Дорсальные меланоциты контроля (E) или mchr2 гомозиготные мутантные белые адаптированные личинки (F) при 7 dpf. (G) Охват меланосом определяли количественно в контроле mchr2 гомозиготных мутантных белых адаптированных личинок при 7 dpf. (H, I) Личинки и взрослые особи mchr2 гомозиготные мутантные фенотипы характеризуются дисперсией меланосом на белом фоне, что указывает на то, что передача сигналов MCH необходима для стимулирования сокращения меланосом в меланоцитах.Вид сверху спереди вверх (B, C, E, F и H). Вид сбоку (I). Планки погрешностей представляют собой s.d. * P <0,05, ** P <0,001, *** P <0,0005, определено с помощью t-критерия, двусторонний.

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009244.g003

Посредством гибридизации in situ мы ранее показали, что в коже личинок отсутствует экспрессия гена mchr1a и mchr1b [12]. Однако оставалось возможным, что нашему методу обнаружения не хватало чувствительности, необходимой для реального улавливания экспрессии этих рецепторов MCH; таким образом, мы наблюдали эффекты нокаута mchr1a и mchr1b на коже личинок, чтобы гарантировать, что они не участвуют в пигментации кожи. Как и ожидалось, одиночные гомозиготные мутанты mchr1a и mchr1b не показали никаких дефектов пигментации кожи или фоновой адаптации. Чтобы оценить, была ли частичная избыточная экспрессия и функция этих двух рецепторов, которые вызывали нормальный фенотип у мутантов с единичным нокаутом, мы скрестили одиночные мутанты, чтобы получить двойной мутант для mchr1a и mchr1b . Двойной мутант также показал нормальную пигментацию кожи и адаптацию к белому фону (S2 (C), S2 (D) и S2 (E) фиг.), Что позволяет предположить, что передача сигналов MCH в меланоцитах все еще функционирует в этом генетическом контексте.Хотя мы не можем полностью исключить, что один из этих мутантов mchr1 не является нулевым аллелем, несмотря на присутствие преждевременных стоп-кодонов в их ORF, эти результаты убедительно свидетельствуют о том, что mchr1a и mchr1b не участвуют в контроле концентрации меланосом. и пигментация кожи.

После исключения роли mchr1a и mchr1b в регуляции пигментации кожи и организации меланосом, мы предположили, что из-за ограниченной экспрессии MCHR2 в меланоцитах [12] и сохранения его последовательности с человеческим MCHR1, экспрессируемым в кожи (S2 (F) фиг. ), MCHR2 может быть функциональным эффектором пути MCH в контроле пигментации кожи.Поразительно, что мутант mchr2 показывает увеличение пигментного покрытия кожи на 75% при выращивании на черном фоне (рис. 3B, 3C и 3D). В этом мутанте меланоциты несут обширную дисперсию меланосом в клетке, что указывает на сильную инактивацию передачи сигналов MCH. Кроме того, мутант mchr2 не способен адаптироваться к белому фону как личинки (рис. 3E – 3H; 200% увеличение пигментного покрытия у мутанта) и как взрослые особи (рис. 3I), показывая, что передача сигналов MCH является критическим компонентом. системы фоновой адаптации на протяжении всей жизни.Наконец, избыточная экспрессия mch2 или mch3 на мутантном фоне mchr2 не способна спасти фенотип пигментации или уменьшить дисперсию меланина (Fig 4A-4E). Этот результат демонстрирует, что пептиды MCH нуждаются в функциональном MCHR2 в меланоцитах, чтобы способствовать концентрации меланина. Кроме того, это подтверждает наблюдение, что MCHR1a и MCHR1b не обладают компенсаторными функциями в контроле пигментации кожи. В целом, эти данные предоставляют первые генетические доказательства, которые демонстрируют прямую физиологическую роль рецепторов MCH в контроле организации меланосом у позвоночных.

Рис. 4. MCH-зависимое сокращение меланосом зависит от активности Mchr2.

(A-D) Дорсальные меланоциты контроля (A), mchr2 гомозиготный мутант (B), mchr2 гомозиготный мутант; Tg (hs: mch2) (C) или mchr2 гомозиготный мутант; Tg (hs: mch3) (D) черные адаптированные личинки при 7 dpf после теплового шока. (E) Охват меланосом определяли количественно в контроле, mchr2 гомозиготный мутант, mchr2 гомозиготный мутант; Tg (hs: mch2) или mchr2 гомозиготный мутант; Tg (hs: mch3) личинок при 7 dpf.Вид сверху спереди вверх. Планки погрешностей представляют собой s.d. * P <0,05, ** P <0,001, *** P <0,0005, определено с помощью t-критерия, двусторонний.

https://doi. org/10.1371/journal.pgen.1009244.g004

Антагонистическая активность между МСН и α-МСГ контролирует пигментацию кожи

У мутанта mchr2 , у которого передача сигналов MCH отменена в меланоцитах, мы наблюдали увеличение пигментного покрытия кожи. Однако мутанты mchr2 демонстрируют нормальные уровни экспрессии тирозиназы в меланоцитах (S3 (A) и S3 (B) фиг.), Что позволяет предположить, что эти клетки развиваются нормально у этого мутанта.Это также предполагает, что фенотип пигментации не связан с увеличением синтеза меланина. Кроме того, ранее было показано, что α-MSH индуцирует дисперсию меланосом [3, 18, 26], а при нокдауне рецептора меланокортина-1 (mc1r) ингибируется дисперсия меланосом у рыбок данио [22]. В целом, эти наблюдения привели нас к гипотезе, что поскольку передача сигналов MCH не функционирует в меланоцитах mchr2 – / – , путь меланокортина (POMC / α-MSH-MC1R) отвечает за индукцию дисперсии меланина.

Затем мы спросили, как α-MSH, отщепленный от предшественника проопиомеланокортина (POMC), может участвовать в дефектах пигментации кожи, наблюдаемых у мутанта mchr2 . Костистые насекомые обладают двумя паралогами POMC, pomca и pomcb , происходящими из древнего события полногеномной дупликации [27]. Во время эволюции костистости домены экспрессии паралогов pomc претерпели процесс субфункционализации, разделив экспрессию pomca на гипофиз и вентральный гипоталамус, а экспрессию pomcb – на преоптическую область мозга [27–30 ].Основываясь на этих различных паттернах экспрессии, мы решили сосредоточиться на pomca , аргументируя это тем, что паралог pomca с большей вероятностью был предшественником α-MSH в гипофизе. В нокауте mchr2 мы не обнаружили каких-либо изменений в экспрессии мРНК pomca или малых пептидов α-MSH (S3 (C) –S3 (F) Fig), что позволяет предположить, что путь меланокортина может быть ответственным за по фенотипу пигментации кожи. Подтверждая эту гипотезу, экспрессия α-MSH способствует дисперсии меланосом [3, 18], фенотип, напоминающий мутант mchr2 , что указывает на то, что активность POMC / α-MSH может быть ответственной за организацию меланосом и фоновые дефекты адаптации, наблюдаемые в mchr2 мутант.

Чтобы исследовать роль pomc в процессе пигментации у мутанта mchr2 , мы генерировали нокаут гена pomca (рис. 5A – 5C ‘), единственного предшественника α-MSH, который экспрессируется в гипофизе (S3 (G) и S3 (H) Рис). Мутантный аллель несет две делеции, созданные редактированием CRISPR / Cas9 (по одной в каждом кодирующем экзоне ORF pomca ; фиг. 5A). Двойное иммуномечение антителами к α-MSH и MCH подтверждает, что гомозиготный мутант pomca лишен экспрессии α-MSH, но все еще поддерживает экспрессию MCH по сравнению с контрольными личинками-братьями и сестрами, что указывает на нарушение передачи сигналов меланокортина (рис. 5B – 5C ’).В соответствии с ранее описанным фенотипом истощения mc1r [22], мутантные личинки pomca не способны адаптироваться к черному фону (рис. 5D и 5E), о чем свидетельствует сниженный охват пигментацией кожи на 50% по сравнению с контролем. братья и сестры (рис. 5F). Более того, сообщенные мутанты mc1r и нарушили дорсо-вентральное противозатенение. Если у рыб обычно темная спина и светлая брюшная стенка, то у мутантов mc1r брюшная стенка гиперпигментирована, а спинные меланофоры меньше [31, 32].В отличие от этих нокаутов mc1r , нокауты pomca имеют относительно нормальное затенение, поскольку они имеют темную спинку (S4 (A) –S4 (D) Fig) и белые брюшные стенки (S4 (E) и S4 (F)). Рис). Различия в количестве дорсальных меланофоров и ксантофоров оказались статистически незначимыми (S4 (G) Рис.), Что указывает на то, что наблюдаемые изменения пигментации действительно в основном связаны с фоновой адаптацией.

Рис. 5. Потеря функции pomca приводит к сокращению меланосом, но этого недостаточно для спасения мутантного фенотипа mchr2 у личинок.

(A) Схематическое изображение локуса pomca и небольших геномных делеций, индуцированных CRISPR / Cas-9, приводящих к преждевременным стоп-кодонам в кодирующей последовательности pomca . (B-C ‘) Конфокальная проекция (B, C) или участок (B’, C ‘) двойной иммунной метки с использованием антител MCh3 и α-MSH при 5 dpf, показывающий, что экспрессия MCH, но не α-MSH, является обнаружен у гомозиготного мутанта pomca . (D, E) Дорсальные меланоциты контроля (D) или pomca гомозиготных мутантных личинок (E), адаптированных к черному цвету при 7 dpf. (F) Покрытие меланосомами определяли количественно у контрольных или гомозиготных мутантных черных адаптированных личинок по помкам при 7 dpf. (G-J) дорсальные меланоциты контроля (G), pomca гомозиготный мутант (H), mchr2 гомозиготный мутант (H) или pomca; mchr2 двойной гомозиготный мутант (J) белые адаптированные личинки на 7 dpf. (K) Охват меланосом определяли количественно в контроле, pomca, гомозиготный мутант, mchr2, гомозиготный мутант или pomca; mchr2 – двойные гомозиготные мутантные белые адаптированные личинки на 7 dpf.Вид сверху спереди вверх (D, E и G-J). Масштабные линейки: 10 мкм. Планки погрешностей представляют собой s.d. * P <0,05, ** P <0,001, *** P <0,0005, определено с помощью t-критерия, двусторонний.

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009244.g005

Фенотип пигментации кожи мутанта pomca – / – напоминает фенотип пигмента при сверхэкспрессии MCH (рис. 2A – 2D и 5D– 5F), что указывает на то, что потеря функции α-MSH приводит к преобладающей активности системы MCH.Интересно, что нокаут pomca в мутанте mchr2 не спасает мутантный фенотип mchr2 , так как мутантные личинки mchr2 – / -, pomca – / – не способны адаптироваться к белому фону и они поддерживают обширную дисперсию меланосом (Рис. 5G – 5J), более похожую на адаптированный к черному фенотипу (Рис. 5D). Этот результат указывает на то, что дополнительные факторы, кроме α-MSH, могут способствовать дисперсии меланосом в генетическом фоне мутанта mchr2 у личинок.

Удивительно, но у молодых и взрослых рыб фенотип двойных мутантов mchr2 – / -, pomca – / – отличается от фенотипа личинок. Действительно, примерно через 1 месяц после оплодотворения мы наблюдаем, что пигментация кожи у двойного мутанта mchr2 – / -, pomca – / – больше не идентична мутанту mchr2 и становится напоминанием pomca- / – фенотип у взрослых (рис. 6A – 6D). Поразительно, что взрослые двойные мутанты не способны адаптироваться к черному фону и несут паттерн пигментации, подобный мутантным рыбам pomca , где полосатый паттерн светлее, чем полосы у мутантов mchr2 (Fig. 6E-6H).Эти наблюдения показывают, что неспособность взрослого мутанта mchr2 адаптироваться к белому фону обусловлена ​​преобладающей активностью пути меланокортина, и что отмены этой передачи сигналов достаточно, чтобы способствовать сокращению меланосом у гомозиготного мутанта mchr2 . В целом, эти данные предоставляют функциональные доказательства, чтобы продемонстрировать, что антагонистическая активность между MCH и передачей сигналов меланокортина является основным регулятором организации меланосом, пигментации кожи и раскрывает другой способ взаимодействия между этими двумя путями во время развития и взрослой жизни.

Рис. 6. Передача сигналов MCH противодействует активности системы меланокортина, способствуя сокращению меланосом у взрослых рыбок данио.

(A-D) Фенотип с потерей функции пигментации кожи у адаптированных к белому цвету взрослых контрольных животных (A) , pomca (B) , mchr2 (C) или двойной mchr2; pomca (D) гомозиготный мутант. (E-G) Фенотип потери функции пигментации кожи от адаптированного к черному цвету взрослого контроля (E) , pomca (F) , mchr2 (G ) или двойной mchr2; pomca (H) гомозиготный мутант.Подобен гомозиготному мутанту pomca , pomca; Двойной гомозиготный мутантный фенотип mchr2 характеризуется сокращением меланосом на черном фоне, что указывает на то, что потеря функции pomca достаточна, чтобы позволить сокращение меланосомы в отсутствие передачи сигналов MCH у взрослых рыбок данио. Вид сбоку (E-G).

https://doi. org/10.1371/journal.pgen.1009244.g006

Обсуждение

Это исследование генетически демонстрирует, что системы MCH и α-MSH / меланокортин взаимодействуют, чтобы контролировать пигментацию кожи у рыбок данио и, вероятно, у всех позвоночных.Посредством исследований флуоресцентного мечения мы показываем тесную пространственную ассоциацию пептидов MCH с порталом гипофиза, предполагая высвобождение нейропептида в периферическое кровообращение, посредством чего могут быть вызваны реакции всего организма. Мы и другие продемонстрировали, что экспрессия MCh2 и MCh3 увеличивается, когда рыба адаптируется к белой, что указывает на физиологическую роль в контроле фоновой адаптации этих пептидов [12, 23]. Здесь мы показываем, что, как и MCh2, сверхэкспрессия MCh3 может снижать пигментацию кожи у рыбок данио, что повышает вероятность того, что тот же ген у млекопитающих также может влиять на пигментацию.У млекопитающих из-за избыточной системы пигментации возможно, что нарушенного гена недостаточно, чтобы вызвать заболевание кожи, но вместо этого он может усугубить патологию и исход заболевания. Кроме того, из мутантов рецептора MCH только нокаут mchr2 – / – обнаруживал измененный фенотип пигмента. Таким образом, высвобожденным пептидам MCH требуется функциональный MCHR2, но не MCHR1a или MCHR1b, чтобы влиять на организацию меланосомы, что указывает на то, что MCHR2 может передавать сигналы от обоих пептидов MCH. В отличие от рыбок данио, экспрессия MCHR2 у людей не обнаруживается в тканях кожи или меланоцитах [10].Поскольку MCHR2 рыбок данио гомологичен человеческим MCHR1 и MCHR2, вполне вероятно, что, несмотря на то, что они несут ту же самую передачу сигнала, в ходе эволюции от костистых к млекопитающим паттерны экспрессии рецепторов MCH менялись местами.

В соответствии с идеей, что системы MCH и α-MSH / меланокортин действуют антагонистично друг другу, фенотип личинок pomca – / – напоминает фенотип избыточной экспрессии MCh2 и MCh3, при котором пигментация кожи снижена. Мутант pomca – / – остается бледным на протяжении всей своей жизни; тогда как mchr2 – / – сохраняет темную пигментацию, и оба мутанта теряют свою способность к фоновой адаптации, указывая тем самым, что и меланокортин, и системы MCH необходимы для колебаний между дисперсией меланосом и сокращением. Некоторые нарушения и заболевания пигментации кожи человека происходят из-за нарушений в развитии и функции меланоцитов. Однако причинно-следственные связи между регуляторными системами МСН и α-МСГ и распространенными кожными заболеваниями, такими как меланома и витилиго, все еще плохо изучены.

Меланома – это наиболее смертельное кожное заболевание, возникающее из-за аномалий развития меланоцитов. Рецептор α-MSH, MC1R, экспрессируется в клетках кожи, таких как меланоциты [33], а варианты MC1R являются известными факторами риска меланомы [17].Действительно, предыдущие клинические исследования показывают, что существует корреляция между повышенным уровнем α-МСГ и прогрессированием меланомы [34, 35]. Хотя прямая роль MCH в меланоме не была идентифицирована, было обнаружено, что MCHR1 экспрессируется в человеческих меланоцитах и ​​клетках меланомы [36], что потенциально делает возможным передачу сигналов MCH. Высококонсервативные взаимодействия между путями MCH и меланокортина в контроле развития и функции меланоцитов вводят возможность того, что варианты MCH также могут быть факторами риска меланомы, в результате чего изменения в MCH влияют на передачу сигналов POMC / α-MSH.

У человека витилиго представляет собой заболевание депигментации кожи, вызванное потерей меланоцитов [37]. Причины заболевания до конца не изучены, но поскольку у пациентов с витилиго присутствуют аутоантитела и аутореактивные Т-лимфоциты против антигенов меланоцитов, была предложена аутоиммунная теория [36]. В некоторых случаях аутоантитела против MCHR1 были обнаружены в сыворотке крови пациентов с витилиго, и было высказано предположение, что они могут модулировать активность рецепторов [38, 39]. Действительно, аутоантитела MCHR1, как было показано, блокируют связывание пептида MCH с MCHR1 конкурентным образом и / или ингибируют активацию рецептора, блокируя высвобождение внутриклеточного кальция в ответ на MCH [39].Авторы предположили, что блокирование активности MCHR1 может влиять на нормальное поведение меланоцитов из-за отсутствия подавления α-MSH. Известно, что у млекопитающих α-MSH положительно регулирует синтез меланина [37], а поскольку увеличение синтеза меланина может привести к гибели меланоцитов [37, 40, 41], поддержание физиологического баланса между MCH и передачей сигналов POMC / α-MSH имеет решающее значение для процесса пигментации кожи. В целом, эти наблюдения и наше исследование подтверждают представление о том, что антагонистическая активность между MCH и системой меланокортина является главным регулятором организации меланосом, сохраняющейся у позвоночных.

Тем не менее, к удивлению, мы наблюдали, что устранение противоположных функций MCH и α-MSH не приводит к одному и тому же фенотипу у личинок и взрослых особей, показывая, что их антагонистическая активность не интегрируется одинаковым образом во время развития. Мутант с двойным нокаутом pomca / mchr2 лишен способности к фоновой адаптации и имеет темную пигментацию на личиночной стадии, схожую с фенотипом одиночного мутанта mchr2 – / – . Однако пигментация двойного мутанта mchr2 / pomca становится бледнее во взрослом возрасте, напоминая одиночный мутант pomca – / – .Одним из возможных объяснений этого несоответствия является избыточная активность других молекулярных факторов, которые по-разному выражаются в течение жизни, например, гормоны полового созревания или другие нейропептидергические сигналы. Например, у молоди рыбы возможно, что дополнительные открытые нейропептиды контролируют организацию меланосом и обладают избыточной активностью с системой меланокортина, тем самым предотвращая восстановление фенотипа mchr2 – / – через потерю функции pomca .Однако у взрослых наши результаты показывают, что нокаутный фенотип pomca доминирует над мутантным фенотипом mchr2 , подтверждая, что дополнительные факторы помимо MCH могут контролировать сокращение меланосом.

Такие факторы могут включать другие антагонисты рецепторов меланокортина, такие как сигнальный белок агути (Asip) и родственный агути белок (Agrp), или другие пути передачи сигналов. Сообщалось, что мутации в передаче сигналов галанина подавляют периферические уровни гормонов щитовидной железы, что приводит к уменьшению количества полос и бледности [42].Важно отметить, что и галанин, и MCH участвуют в регуляции сна и пигментации, что указывает на общие физиологические функции и мишени [42, 43]. Возможно, комбинированные эффекты пигментации в нескольких сигнальных путях, таких как передача сигналов галанина и меланокортина, могут вызывать различные фенотипы во время развития. У млекопитающих asip экспрессируется в клетках дермальных сосочков и участвует в пигментации, конкурируя с α-MSH за связывание MC1R и MC4R и вызывая последующие изменения в составе меланина [44–48].Также сообщалось, что asip может влиять на дифференцировку и созревание меланоцитов у мышей [49]. Между тем, у млекопитающих agrp в основном экспрессируется в гипоталамусе, где он преимущественно изучался в контексте регуляции энергетического баланса [50, 51]. В отличие от четвероногих у костистых животных есть четыре эндогенных антагониста: asip1, asip2, agrp1 и agrp2 из-за дупликации генома [52, 53]. Предыдущие исследования на рыбах показали, что asip1, agrp1 и agrp2 экспрессируются в коже и головном мозге [54–56], где asip1 и agrp2 экспрессируются в шишковидной железе, а agrp1 . в гипоталамусе, что делает их многообещающими факторами-кандидатами для регуляции организации меланосом при фоновой адаптации.

Подтверждая предыдущее наблюдение, инъекция мРНК asip1 вызывает побледнение кожи спины у многих видов рыб и может снизить экспрессию тирозиназного белка-1 (tyrp1) , ключевого фермента в синтезе меланина [52, 57]. Более того, в medaka (Oryzias latipes) , asip1 , как было обнаружено, ингибируют индуцированное α-MSH перемещение меланосом посредством конкуренции связывания Mc1r [55]. Agrp2 также противодействует Mc1r, и предыдущие демонстрации показали, что agrp2 требуется для концентрации меланина [23], повышая вероятность того, что asip1 и / или agrp2 могут способствовать концентрации меланосом в двойном mchr2 / pomca мутант.В этом случае наши наблюдения также предполагают, что активности Asip1 или Agrp2 одной недостаточно, чтобы вызвать сокращение меланосом и противодействовать передаче сигналов меланокортина в мутанте mchr2 ; либо потому, что он действует частично посредством передачи сигналов Mchr2, вероятно, через повышающую регуляцию mch2 и mch3 [23]; или потому, что активность MCH и Asip1 / Agrp2 должна взаимодействовать, чтобы противодействовать пути меланокортина. Функции пептидов Asip и Agrp еще предстоит изучить в контексте антагонистических действий систем MCH и α-MSH / меланокортин в организации меланосом, где они могут играть консервативную роль в пигментации позвоночных и в этиологии кожных заболеваний.

Из-за частой димеризации GPCRs [58, 59], мы не можем исключить возможность того, что гетеродимеризация подтипов MCR вносит вклад в наблюдаемое несоответствие фенотипа кожи. Хотя нет прямых доказательств того, что существует перекрестное связывание между MCH и лигандами меланокортина с их подтипами рецепторов или что лиганды конкурентно ингибируют связывание друг друга с соответствующими рецепторами [13], некоторые исследования предполагают, что MCH может иметь некоторое сродство к MC5R. поскольку высокие концентрации MCH могут имитировать эффекты α-MSH в тканях и культурах клеток, экспрессирующих MC5R [60].В самом деле, ранее были сообщения о том, что MCH проявляет самоантагонистическую, MSH-подобную активность при высоких концентрациях в меланофорах костистых мышц, посредством чего диспергирование пигмента индуцируется [61, 62] посредством неизвестного механизма. Хотя пигментация в основном не связана с активностью MC5R, как в случае с MC1R, MC5R слабо экспрессируется в головном мозге и широко распространена в более периферических областях, таких как кожа [63, 64], и способна гетеродимеризоваться с MC1R [65]. Сообщалось, что гетеродимеризация MC1R / MC5R ослабляет передачу сигналов α-MSH путем ингибирования накопления цАМФ, и что этот лиганд-селективный рецепторный комплекс может быть способен влиять на изменения цвета у костистых насекомых [65].Таким образом, снижение передачи сигналов α-MSH и самоантагонистическая активность пигмента MCH можно объяснить конкурентным связыванием MCH и α-MSH для гетеродимера MC1R / MC5R, и этот механизм вносит вклад в различные фенотипы, наблюдаемые в pomca / mchr2 двойные нокауты на протяжении всего развития. Кроме того, исследования показали, что MCR млекопитающих могут димеризоваться [66–68], что приводит к возможности того, что димеры MC1R / MC5R появляются у амниотических позвоночных и могут аналогичным образом влиять на пигментацию посредством балансировки активности MCH и α-MSH.

Поскольку регулирование пигментации кожи имеет решающее значение для многих аспектов жизни животных, включая защиту от ультрафиолета, камуфляж, мимикрию, апосематизм (предупреждающая окраска) и пригодность к половому отбору / воспроизводству, и многие другие, его точное регулирование, скорее всего, требует сложного взаимодействия сигналов от мозг и тело. Общность позвоночных и генетика поддающихся рыбам продолжает раскрывать глубину этих законсервированных механизмов.

Материалы и методы

Лески и условия развития рыб

Заявление об этике.

Эмбрионы выращивали и выращивали в соответствии со стандартными протоколами [69]. Наш протокол IACUC для животных (# 9935) одобрен Американской ассоциацией по аккредитации ухода за лабораторными животными (AAALAC) в соответствии с рекомендациями Стэнфордского университета по уходу за животными.

Tg (kdrl: ras-mCherry) [70] использовали для визуализации кровеносных сосудов. mchr1b Мутант был создан в рамках проекта по мутации рыбок данио (Институт Сэнгера) и получен из ZIRC. Тепловые удары проводились на водяной бане при 37 ° C в течение 1 часа.Эмбрионы фиксировали в течение ночи при 4 ° C в 4% параформальдегиде / 1xPBS, после чего их дегидратировали серией этанола и хранили при -20 ° C до использования.

CRISPR / Cas-9 поколение мутантов рыбок данио

Для создания мутантов mchr1a, mchr2 и pomca мы воспользовались ранее описанным методом редактирования генома [71]. Мы использовали гРНК, нацеленную на ORF ( mchr1a : 5′-GTATGTGGCTACTGTCCACC-3 ‘, mchr2 : 5′-CAATCTACGGCGTCCTGTGC-3′ и pomca : ex1-5′-GAGG’ATGTTGCTG-3- ‘ GTGGGGCAAACCGGTCGG-3 ‘).Совместная инъекция этих гРНК с мРНК Cas9 приводила к небольшим делециям. Носители F0 для делеции в зародышевой линии были идентифицированы путем секвенирования аллелей кладок и скрещены для получения гетерозиготных мутантов F1. Мутанты F2, гомозиготные по делеции, также были идентифицированы путем секвенирования. Наш нокаут pomca несет гомозиготный мутантный аллель, содержащий обе делеции.

Конструирование плазмиды и создание трансгенной линии

Для генерации Tg (mch3: egfp) , 5 т.п.н. промотора mch3 рыбок данио амплифицировали с помощью ПЦР на геномной ДНК и клонировали в векторе входа p5E 5 ’tol2kit.Для получения линий теплового шока ORF mch2 и mch3 амплифицировали с помощью ПЦР из кДНК рыбок данио и клонировали в средний вектор входа pME. Соответствующие начальные и средние начальные клоны смешивали с вектором входа SV40pA 3 ’и рекомбинировали с вектором назначения транспозона Tol2. Для создания стабильных трансгенных линий плазмиды вводили в эмбрионы на одноклеточной стадии с мРНК-транспозазой Tol2 [72].

In situ гибридизация и иммуноокрашивание

Гибридизацию in situ проводили, как описано ранее [73]. тирозиназа (tyr) pomca и pomcb ORF клонировали в векторе pCS2 + с использованием кДНК рыбок данио, а меченные антисмысловыми DIG зонды транскрибировали с использованием линеаризованной плазмиды pCS2 +, содержащей ORF. In situs были выявлены с использованием BCIP и NBT (Roche) или Fast Red (Roche) в качестве субстратов. Иммуногистохимическое окрашивание проводили, как описано ранее [74], с использованием анти-GFP (1/1000, Torrey Pines Biolabs), анти-α-MSH (1/10000, Millipore), анти-OXT (1/500, Bachem) или анти-MCH (1/500, Phoenix Pharmaceuticals) в качестве первичных антител и Alexa 488 или Alexa 555, конъюгированные в качестве вторичных антител (1/1000, Molecular Probes).

Получение изображения и количественная оценка покрытия пигментации

Конфокальные снимки были выполнены с использованием конфокального микроскопа Leica SP5 (Stanford Cell Science Imaging Facility), а изображения меланосом были получены с помощью световой микроскопии. Изображения были подготовлены с помощью программного обеспечения Photoshop (Adobe). Для количественной оценки пигментного покрытия изображения анализировали с помощью программного обеспечения ImageJ. Статистический анализ, связанный с каждой фигурой, представлен в подписях к рисункам.

Количество меланофоров и ксантофоров

Следуя ранее описанным протоколам у взрослых рыб [31, 32], клетки меланофоров и ксантофоров были подсчитаны в 1 мм ² областях в спинной области от края головы до спинного плавника.Чтобы сократить меланосомы, рыбу анестезировали трикаином и погружали в раствор адреналина (Sigma) 10 мг / мл на 30 мин. Изображения анализировали с помощью программного обеспечения ImageJ. Данные выражены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего (SEM) и оценены с помощью t-критерия, где значение p <0,05 было определено как статистически значимое. n = 2 рыбы на категорию.

Дополнительная информация

S1 Рис.

mch3 Репортерная линия демонстрирует, что аксоны Mch достигают гипофиза.

(A, B) Конфокальная проекция иммуномечения с EGFP в Tg (mch3: egfp) гипоталамус на 5 (A) или 3 (B) dpf, показывает, что нейроны MCh3 в гипоталамусе имеют аксональные проекции на гипофизе. железа. (C) Конфокальный срез двойной иммунной метки, показывающий перекрытие в экспрессии эндогенных пептидов MCh3 и EGFP в Tg (mch3: egfp) при 5 dpf. (D, E) Конфокальная проекция иммуномечения с EGFP в Tg (mch3: egfp) (D) или с MCh3 (E) на 7 dpf, демонстрируя идентичное проекционное формирование паттерна нейронов MCh3 на нейрогипофизе с обоими инструментами.Вид снизу вверх. Масштаб: 10 мкм м.

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009244.s001

(TIF)

S2 Рис.

mchr1a и mchr1b не участвуют в организации меланосом.

(A) Схематическое изображение локуса mchr1a и небольшой геномной делеции, индуцированной CRISPR / Cas-9, приводящей к преждевременному стоп-кодону в кодирующей последовательности mchr1a. (B) Схематическое изображение локуса mchr1b и нуклеотидная замена, приводящая к преждевременному стоп-кодону в кодирующей последовательности mchr1b. (C, D) Дорсальные меланоциты контроля (C) или mchr1a; mchr1b – двойные гомозиготные мутантные (D) белые адаптированные личинки с 7 dpf. (E) Покрытие меланосом определяли количественно в контроле или mchr1a; mchr1b – двойные гомозиготные мутантные белые адаптированные личинки на 7 dpf. Вид сверху спереди вверх. (F) Выравнивание аминокислотных последовательностей Mchr2 рыбок данио и белков MCHR1 человека. Выделенная последовательность показывает сохранение рецепторного домена G-белка.Вид сверху спереди вверх. Планки погрешностей представляют собой s.d. * P <0,05, ** P <0,001, *** P <0,0005, определено с помощью t-критерия, двусторонний.

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009244.s002

(TIF)

S3 Рис.

pomca Экспрессия в задней доле гипофиза.

(A, B) Целостная in situ гибридизация против тирозиназы (tyr) у личинок при 3 dpf, показывая, что организация меланоцитов, по-видимому, является нормальной у гомозиготного мутанта mchr2 . (C, D) Целостная гибридизация in situ против pomca у личинок при 5 dpf, показывая, что экспрессия pomca , по-видимому, нормальна в гомозиготном мутанте mchr2 . (E, F) Конфокальная проекция иммуномечения с α-MSH, показывающая, что экспрессия α-MSH, по-видимому, является нормальной у гомозиготного мутанта mchr2 . (G, H) Конфокальный срез двойной in situ / иммуномаркировка pomca (G) или pomcb (H) в Tg (mch3: egfp) при 5 dpf, что показывает, что только pomca выражается в гипофизе.Вид сверху спереди вверх (A, B). Вид снизу вверх (C-F, I и J). Масштабные линейки: 100 мкм м (A-D) или 10 мкм м (E, F, I и G).

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009244.s003

(TIF)

S4 Рис.

мутант pomca показывает нормальное затенение.

(A-D) Темная спина 3-летних рыб pomca – / – и контрольных братьев-сестер WT до (A, C) и после (B, D) обработки эпинефрином для сокращения меланосом. (E, F) Светлый желудок взрослых контрольных (E) и pomca – / – (F) рыб. (G) Количественная оценка количества спинных меланофоров и ксантофоров взрослых особей pomca – / – и контрольной рыбы WT в 1 мм ² областях после обработки адреналином. Различия в каждой категории статистически не значимы (н.с.; p-значение = 0,07). Данные представлены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего (SEM). Ось обозначает переднее (A) и заднее (P) расположение рыбы. Шкала шкалы: 1 мм (A-F).

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009244.s004

(TIF)

S3 Данные. Данные, использованные для создания фиг. 4E.

Количество меланосом в адаптированном контроле черного цвета, mchr2 гомозиготный мутант, mchr2 гомозиготный мутант; Tg (hs: mch2) или mchr2 гомозиготный мутант; Tg (hs: mch3) личинок при 7 dpf в ROI. Незначительные различия, измеренные с помощью t-критерия, помечены как «н. с.»

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009244.s007

(XLSX)

S4 Данные. Данные, используемые для создания Фиг.5F и 5K.

Подсчет меланосом в адаптированном к черному контроле или pomca гомозиготных мутантных личинок и в адаптированном белом контроле, pomca, гомозиготном мутанте , mchr2, гомозиготном мутанте или pomca; mchr2 двойной гомозиготный мутант 7 dpf в ROI. Незначительные различия, измеренные с помощью t-критерия, помечены как «н.с.»

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009244.s008

(XLSX)

S5 Данные. Данные, использованные для создания S4G Рис.

Спинные подсчеты меланофоров и ксантофоров взрослых рыб pomca – / – по сравнению с подсчетами у контрольных рыб дикого типа в 1 мм ² областях после обработки адреналином. Незначительные различия, измеренные с помощью t-критерия, помечены как «н.с.»

https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009244. s009

(XLSX)

Благодарности

Мы благодарим сотрудников лаборатории Моррена за содержательные обсуждения и помощь.Мы благодарны доктору Гордону Вангу за полезные советы по анализу покрытия пигментации и доктору Нилу Чи за дар трансгенной линии kdrl: mCherry . Мы также хотели бы поблагодарить платформу Stanford CSIF Imaging.

Список литературы

1. 1.

   Морт Р.Л., Джексон И.Дж., Паттон Е.Е. Линия меланоцитов в развитии и болезни. Разработка 2015; 142 (4): 620–632. pmid: 25670789

2. 2.

   Ли Кью, Франк М., Тисс К.И., Тисс Б.В., Уитто Дж.Данио: модельная система для изучения наследственных кожных заболеваний. J. Invest. Дерматол. 2011; 131 (3): 565–571. pmid: 21191402

3. 3.

   Логан Д.В., Сжечь С.Ф., Джексон Эй Джей. Регуляция пигментации меланофоров рыбок данио. Pigment Cell Res. 2006; 19 (3): 206–213. pmid: 16704454

4. 4.

   Пауэлл Д.Л., Гарсия-Оласабаль М., Киган М. , Рейли П., Ду К., Диас А.П. и др. Естественная гибридизация выявляет несовместимые аллели, вызывающие меланому у меченосных рыб. Наука 2020; 368 (6492): 731–736.pmid: 32409469

5. 5.

   Ламасон Р.Л., Мохидин М.П., ​​Мест-Дж. Р., Вонг А.С., Нортон Х.Л., Арос М.К. и др. Предполагаемый катионообменник SLC24A5 влияет на пигментацию у рыбок данио и людей. Наука 2005; 310 (5755): 1782–1786. pmid: 16357253

6. 6.

   Басу С.М., Илиеску Ф.М., Мёльс М., Хилл С., Таманг Р., Чаубей Г. и др. Аллель светлокожего SLC24A5 у выходцев из Южной Азии и европейцев имеет общее происхождение. PLoS Genet. 2003; 9 (11): e1003912.

7. 7.

   Каваути Х.Функции меланин-концентрирующего гормона у рыб. J. Exp. Зоолог. Часть A Комп. Exp. Биол. 2006; 305 (9): 751–760. pmid: 16

   0

8. 8.

   Каваути Х., Кавазо И., Цубокава М, Кишида М, Бейкер Б.И. Характеристика меланин-концентрирующего гормона в гипофиза кеты. Nature 1983; 305 (5932): 321–323. pmid: 6621686

9. 9.

   Такахаши А., Каваути Х. Эволюция систем меланокортина у рыб. Gen. Comp. Эндокринол. 2006; 148 (1): 85–94. pmid: 16289182

10. 10.Hoogduijin MJ, Ancans J, Suzuki I, Estdale S, Thody AJ. Гормон, концентрирующий меланин, и его рецептор экспрессируются и функционируют в коже человека. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 2002; 296 (3): 698–701.
11. 11.

    Gottumukkala RV, Gavalas NG, Akhtar S, Metcalfe RA, Gawkrodger DJ, Haycock JW и др. Блокирующие функцию аутоантитела к рецептору меланин-концентрирующего гормона у пациентов с витилиго. Лаборатория. Вкладывать деньги. 2006; 86 (8): 781–789. pmid: 16682974

12. 12.

    Берман Дж. Р., Скария Дж., Маро Г. С., Миньо Э., Моррен П.Характеристика двух генов меланин-концентрирующего гормона у рыбок данио выявляет эволюционные и физиологические связи с системой MCH млекопитающих. J. Comp. Neurol. 2009; 517 (5): 695–710. pmid: 19827161

13. 13.

    Людвиг Д.С., Маунтджой К.Г., Татро Дж. Б., Джиллетт Дж. А., Фредерих Р. К., Флиер Дж. С., Маратос-Флиер Е. Меланин-концентрирующий гормон: функциональный антагонист меланокортина в гипоталамусе. Являюсь. J. Physiol. 1998; 274 (4): E627–633. pmid: 9575823

14. 14.

    Невес С.Р., Рам П.Т., Айенгар Р.Пути G-белка. Science 2002; 296 (5573): 1636–1639. pmid: 12040175

15. 15.

    Дорсам РТ, Гуткинд Ж.С. Рецепторы, сопряженные с G-белком, и рак. Nat. Rev. Cancer 2007; 7: 79–94. pmid: 17251915

16. 16.

    Винтцен М. и Гилкрест Б.А. Проопиомеланокортин, производные от него пептиды и кожа. J. Invest. Дерматол. 1996; 106 (1): 3–10. pmid: 8592078

17. 17.

    Митра Д., Ло Х, Морган А., Ван Дж., Хоанг М. П., Ло Дж. И др. Независимый от ультрафиолетового излучения путь к канцерогенезу меланомы на фоне красных волос / светлой кожи.Природа 2012; 491 (7424) 449–453. pmid: 23123854

18. 18.

    Sheets L, Ransom DG, Mellgren EM, Johnson SL, Schnapp BJ. Меланофилин рыбок данио способствует диспергированию меланосом, регулируя динеин. Curr. Биол. 2007; 17 (20): 1721–1734. pmid: 17919909

19. 19.

    Амано М., Такахаши А. Гормон, концентрирующий меланин: нейропептидный гормон, влияющий на отношения между световой средой и рыбой, с особым акцентом на цвет фона и регулирование потребления пищи.Пептиды 2009; 30 (11): 1979–1984. pmid: 19500627

20. 20.

    Барбер Л.Д., Бейкер Б.И., Пенни Дж.С., Эберле А.Н. Гормон, концентрирующий меланин, подавляет высвобождение альфа-МСГ из костистых желез гипофиза. Gen. Comp. Эндокринол. 1987; 65 (1): 79–86. pmid: 3803904

21. 21.

    Бейкер Б.И. Гормон с концентрацией меланина обновил функциональные соображения. Тенденции Endocrinol. Метаб. 1994; 5 (3): 120–126. pmid: 18407197

22. 22.

    Ричардсон Дж., Ландегард ПР, Рейнольдс Н.Л., Дорин Дж. Р., Портеус Диджей, Джексон Ай Джей, Паттон Э.mc1r Путь регуляции дисперсии меланосом рыбок данио. Zebrafish 2008; 5 (4): 289–295. pmid: 1

27

23. 23.

    Zhang C, Song Y, Thompson DA, Madonna MA, Millhauser GL, Toro S и др. Белок агути, специфичный для шишковидной железы, регулирует фоновую адаптацию костистых мышц. Proc. Natl. Акад. Sci. США 2010 г .; 107 (47): 20164–20171. pmid: 20980662

24. 24.

    Chung S, Saito Y, Civelli O. Рецепторы MCH / структура гена – экспрессия in vivo. Пептиды 2009; 30 (11): 1985–1989. pmid: 19647772

25. 25.Логан Д.В., Брайсон-Ричардсон Р.Дж., Паган К.Э., Тейлор М.С., Карри П.Д., Джексон И.Дж. Структура и эволюция рецепторов меланокортина и МСН у рыб и млекопитающих. Геномика 2003; 81 (2): 184–191. pmid: 12620396
26. 26.

    Bagnara JT. Стимуляция меланофоров и гуанофоров гормональными пептидами, стимулирующими меланофор. Gen. Comp. Эндокринол. 1964; 4: 290–294. pmid: 14181478

27. 27.

    de Souza FS, Bumaschny VF, Low MJ, Rubinstein M. Субфункционализация экспрессионных и пептидных доменов после древней дупликации гена проопиомеланокортина у костистых рыб.Мол. Биол. Evol. 2005; 22, 2417–2427. pmid: 16093565

28. 28.

    Лю Н.А., Хуанг Х., Ян З., Херцог В., Хаммершмидт М., Лин С., Мелмед С. Онтогенез и регуляция кортикотрофа гипофиза у трансгенных рыбок данио. Мол. Эндокринол. 2003; 17, 959–966. pmid: 12576489

29. 29.

    Херцог В., Зенг X, Леле З., Соннтаг С., Тинг Дж. В., Чанг С.Й., Хаммершмидт М. Формирование аденогипофиза у рыбок данио и его зависимость от звукового ежа. Dev. Биол. 2003; 254 (1): 36–49. pmid: 12606280

30. 30.Nasif S, de Souza FS, Gonzalez LE, Yamashita M, Orquera DP, Low MJ, Rubinstein M. Islet 1 определяет идентичность нейронов меланокортина гипоталамуса и имеет решающее значение для нормального приема пищи и ожирения в зрелом возрасте. Proc. Natl. Акад. Sci. США, 2015 г .; 112 (15): E1861 – E1870. pmid: 25825735
31. 31.

    Cal L, Suarez-Bregua P, Braasch I, Irion U, Kelsh R, Cerdá-Reverter JM, Rottlant J. Мутации с потерей функции в рецепторе меланокортина 1 вызывают нарушение дорсо-вентрального контршейдинга у костистых рыб.Pigment Cell and Melanoma Res. 2019; 32: 817–828. pmid: 31251842

32. 32.

    Cal L, Suarez-Bregua P, Comesaña P, Owen J, Braasch I, Kelsh R, Cerdá-Reverter JM, Rottlant J. Противодействие затенению у рыбок данио является результатом контролируемого Asip1 дорсовентрального градиента дифференцировки пигментных клеток. Sci. Rep.2019; 9: 3449. pmid: 30837630

33. 33.

    Eves PC, MacNeil S, Haycock JW. Стимулирующий гормон альфа-меланоцитов, воспаление и меланома человека. Пептиды 2006; 27 (2): 444–52.pmid: 16274844

34. 34.

    Лю П.Ю., Йоханссон О. Иммуногистохимическое доказательство наличия гормона, стимулирующего α-, β- и γ-меланоциты, при кожной злокачественной меланоме узлового типа. J. Dermatol. Sci. 1995; 10, 203–212. pmid: 8593262

35. 35.

    Nagahama M, Funasaka Y, Fernandez-Frez ML, Ohashi A, Chakraborty AK, Ueda M, Ichihashi M. Иммунореактивность альфа-меланоцитстимулирующего гормона, адренокортикотропного гормона и бета-эндорфина при кожной злокачественной меланоме и доброкачественной меланоцитозной болезни. Br. J. Dermatol. 1998; 138 (6): 981–985. pmid: 9747358

36. 36.

    Кемп Э. Х., Витман А. П.. Рецепторы меланин-концентрирующего гормона и рецепторы меланин-концентрирующего гормона в физиопатологии кожи млекопитающих. Пептиды 2009; 30 (11): 2071–2075. pmid: 19442695

37. 37.

    Ezzedine K, Eleftheriadou V, Whitton M, van Geel N. Vitiligo. Ланцет 2015; 386 (9988): 74–84. pmid: 25596811

38. 38.

    Gottumukkala RV, Gavalas NG, Akhtar S, Metcalfe RA, Gawkrodger DJ, Haycock JW и др.Блокирующие функцию аутоантитела к рецептору меланин-концентрирующего гормона у пациентов с витилиго. Лаборатория. Вкладывать деньги. 2006; 86 (8): 781–789. pmid: 16682974

39. 39.

    Кемп Э. Х., Уотерман Э. А., Хоуз Б. Э., О’Нил К., Готтумуккала Р. В., Гавкроджер Д. Д. и др. Рецептор 1 гормона, концентрирующего меланин, новая мишень аутоантител при витилиго. J. Clin. Вкладывать деньги. 2002; 109 (7): 923–930. pmid: 11927619

40. 40.

    Lin JY, Fisher DE. Биология меланоцитов и пигментация кожи.Природа 2007; 445 (7130): 843–850. pmid: 17314970

41. 41.

    Краусс Дж., Гейгер-Рудольф С., Кох И., Нусслейн-Фольхард С., Ирион У. Доминантная мутация в tyrp1A приводит к гибели меланофора у рыбок данио. Pigment Cell Melanoma Res. 2014; 27 (5): 827–830. pmid: 248

42. 42.

    Eskova A, Frohnhöfer HG, Nusslein-Volhard C, Irion U. Передача сигналов Галанина в головном мозге регулирует формирование цветового рисунка у рыбок данио. Curr. Биол. 2020; 30: 298–303. pmid: 31

    1

43. 43.Leung LC, Wang GX, Madelaine R, Skariah G, Kawakami K, Deisseroth K, Urban AE, Mourrain P. Нейронные сигнатуры сна у рыбок данио. Природа. 2019; 571: 198–204. pmid: 31292557
44. 44.

    Лу Д., Уиллард Д., Патель И. Р., Кадвелл С., Овертон Л., Кост Т. и др. Белок агути является антагонистом рецептора меланоцит-стимулирующего гормона. Nature 1994; 371: 799–802. pmid: 7935841

45. 45.

    Siracusa LD. Ген агути: стал желтым. Тенденции Genet. 1994; 10: 423–428.

46. 46.

    Норрис Б.Дж., Ван В.А. Дупликация гена, влияющая на экспрессию гена ASIP овцы, ответственна за белых и черных овец. Genome Res. 2008; 18: 1282–1293. pmid: 18493018

47. 47.

    Фонтанези Л., Рустемпашич А., Брка М., Руссо В. Анализ полиморфизмов в генах сигнального белка агути (ASIP) и рецептора меланокортина 1 (MC1R) и ассоциации с окрасом шерсти у двух типов овец Праменка. Малый жвачный. Res. 2012; 105: 89–96.

48. 48.Чандрамохан Б., Реньери С., Ла Манна В., Ла Терца А. Ген альпаки агути: геномный локус, транскрипты и причинные мутации эумелановой и феомелановой окраски шерсти. Джин 2013; 521: 303–310. pmid: 23558248
49. 49.

    Мансо М., Домингес В.С., Малларино Р., Хоэкстра Х. Роль агути в развитии цветового узора. Наука 2011; 331: 1062–1065. pmid: 21350176

50. 50.

    Ильницкая О., Аргиропулос Г. Роль агути-родственного белка в регуляции энергетического баланса.Cell Mol. Life Sci. 2008; 65 (17): 2721–2731. pmid: 18470724

51. 51.

    Морселли Л.Л., Клафлин К.Е., Цуй Х., Гроб JL. Контроль расхода энергии нейронами AgRP дугообразного ядра: нейросхема, сигнальные пути и ангиотензин. Curr. Гипертензии. Rep.2008; 20 (3): 25.

52. 52.

    Гийо Р., Сейнос Р. М., Кал Р., Ротллант Дж., Серда-Ревертер Дж. М.. Временная эктопическая сверхэкспрессия сигнального белка агути 1 (Asip1) вызывает аномалии пигментации у камбалы. PLoS One 2012; 7 (12): e48526.pmid: 23251332

53. 53.

    Cal L, Suarez-Brgua P, Cerdá-Reverter JM, Braasch I, Rotllant J. Пигментация рыб и система меланокортина. Комп. Biochem. Physiol., Part A Mol. Интегр. Physiol. 2017; 211: 26–33. pmid: 28599948

54. 54.

    Cerdá-Reverter JM, Peter RE. Эндогенный антагонист меланокортина у рыб: структура, картирование мозга и регуляция гена белка, связанного с агути золотой рыбки, голоданием. Эндокринология 2003; 144 (10): 4552–61. pmid: 12960082

55. 55. Cerdá-Reverter JM, Haitina T, Schiöth HB, Peter RE. Генная структура агути-сигнального белка золотой рыбки: предполагаемая роль в дорсально-вентральном пигментном паттерне рыб. Эндокринология 2005; 146 (3): 1597–1610. pmid: 155

56. 56.

    Курокава Т., Мурашита К., Удзи С. Характеристика и распределение в тканях множества генов семейства агути у иглобрюхов, Takifugu rubripes. Пептиды 2006; 27: 3165–3175. pmid: 17097766

57. 57.

    Сеинос Р.М., Гийо Р., Келш Р.Н., Серда-Ревертер Дж. М., Ротллант Дж.Образцы пигментации у взрослых рыб являются результатом наложения двух в значительной степени независимых механизмов пигментации. Pigment Cell Melanoma Res. 2015; 28: 196–209. pmid: 25469713

58. 58.

    Деви Л.А. и Брэди Л.С. Димеризация рецепторов, связанных с G-белком. Нейропсихофармакология. 2000; 23: S3 – S4. pmid: 11008062

59. 59.

    Terrillon S и Bouvier M. Роль димеризации рецепторов, связанных с G-белками. EMBO Rep. 2004; 5 (1): 30–34. pmid: 14710183

60. 60.

    Мюррей, Адан, Уокер, Бейкер, Тоди, Нидженхейс, Юкитаке, Уилсон.Меланин-концентрирующий гормон, рецепторы меланокортина и регуляция высвобождения лютеинизирующего гормона. J. Neuroendocrinol. 2000; 12 (3): 217–223. pmid: 10718917

61. 61.

    Castrucci AM, Hadley ME, Wilkes BC, Zechel C, Hruby VJ. Гормон, концентрирующий меланин, проявляет активность как МСГ, так и МСН на отдельных меланофорах. Life Sci. 1987; 40 (19): 1845–1851. pmid: 3573981

62. 62.

    Грёневельд Д, Бальзам PH, Бонга SE. Двухфазный эффект MCH на высвобождение -MSH из гипофиза тилапии (Oreochromis mossambicus).Пептиды. 1995; 16 (5): 945–949. pmid: 7479340

63. 63.

    Чхаджлани В. Распределение кДНК подтипов рецепторов меланокортина в тканях человека. Biochem Mol. Биол. Int. 1996; 38 (1): 73–80. pmid: 8932521

64. 64.

    Thiboutot D, Sivarajah A, Gilliland K, Cong Z, Clawson G. Рецептор меланокортина 5 экспрессируется в сальных железах человека и препуциальных клетках крыс. J. Invest. Дерматол. 2000; 115: 614–619. pmid: 10998132

65. 65.

    Кобаяси Ю., Хамамото А., Такахаши А., Сайто Ю.Димеризация рецептора меланокортина 1 (MC1R) и MC5R создает лиганд-зависимую модуляцию сигнала: потенциальное участие в физиологическом изменении цвета камбалы. Gen. Comp. Эндокринол. 2016; 230-231: 103–109. pmid: 27080548

66. 66.

    Санчес-Лаорден Б.Л., Санчес-Мас Дж., Мартинес-Алонсо Э., Мартинес-Менаргес Дж. А., Гарсия-Боррон Дж. К., Хименес-Сервантес К. Димеризация рецептора меланокортина 1 человека: функциональные последствия и доминантно-отрицательные эффекты. J. Invest Dermatol.2006a; 126: 172–181.

67. 67.

    Piechowski CL, Rediger A, Lagemann C, Muhlhaus J, Muller A, Pratzka J, et al. Ингибирование димеризации рецептора меланокортина-4 заменами во внутриклеточной петле 2. J. Mol. Эндокринол. 2013; 51 (1): 109–118. pmid: 23674133

68. 68.

    Мандрика I, Петровская Р., Викберг Дж. Рецепторы меланокортина образуют конститутивные гомо- и гетеродимеры. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 2005; 326 (2): 349–354. pmid: 15582585

69. 69.

    Киммел CB, Баллард В.В., Киммел С.Р., Ульманн Б., Шиллинг Т.Ф.Этапы эмбрионального развития рыбок данио. Dev. Дин. 1995; 203 (3): 253–310. pmid: 8589427

70. 70.

    Chi NC, Shaw RM, De Val S, Kang G, Jan LY, Black BL, Stainier DY. Foxn4 непосредственно регулирует экспрессию tbx2b и образование атриовентрикулярного канала. Genes Dev. 2008; 22 (6): 734–739. pmid: 18347092

71. 71.

    Варшней Г.К., Пей В., ЛаФаве М.К., Идол Дж., Сюй Л., Галлардо В. и др. Высокопроизводительное нацеливание на гены и фенотипирование у рыбок данио с использованием CRISPR / Cas9. Genome Res.2015; 25 (7): 1030–1042. pmid: 26048245

72. 72.

    Kwan KM, Fujimoto E, Grabher C, Mangum BD, Hardy ME, Campbell DS и др. Tol2kit: набор на основе многосайтового шлюза для конструкций трансгенеза транспозона Tol2. Dev. Дин. 2007; 236 (11): 3088–3099. pmid: 17937395

73. 73.
    

    No related posts.