Нейромеланин - Neuromelanin

5,6-дигидроксииндол, мономер, из которого образуются полимеры нейромеланина.

Нейромеланин (НМ) темный пигмент обнаружен в мозге, который структурно связан с меланин. Это полимер из 5,6-дигидроксииндол мономеры.[1] Нейромеланин в больших количествах содержится в катехоламинергические клетки из черная субстанция pars compacta и голубое пятно, придавая конструкциям темный цвет.[2]

Физические свойства и структура

Нейромеланин придает определенным участкам мозга, таким как черная субстанция или голубое пятно, отчетливый цвет. Это тип меланина, похожий на другие формы периферического меланина. Он не растворяется в органических соединениях и может быть помечен окрашивание серебром. Он называется нейромеланином из-за его функции и изменения цвета, которое проявляется в тканях, содержащих его. Он содержит гранулы с черным / коричневым пигментом. Обнаружено, что нейромеланин накапливается во время старения, особенно после первые 2–3 года жизни. Считается, что он защищает нейроны черной субстанции от окислительный стресс, вызванный железом. Считается настоящим меланином из-за его стабильной свободный радикал структура и он жадно хелатирует металлы.[3]

Синтетические пути

Нейромеланин напрямую биосинтезируется из L-ДОПА, предшественник дофамин тирозингидроксилазой (TH) и декарбоксилаза ароматической кислоты (AADC). В качестве альтернативы, синаптические везикулы и эндосомы накапливаются цитозольный дофамин (через везикулярный переносчик моноаминов 2 (VMAT2 ) и перевезти в митохондрии где он метаболизируется моноаминоксидазой. Избыточные молекулы допамина и ДОФА окисляются железным катализом до допахиноны и семихиноны, которые затем фагоцитируются и сохраняются в виде нейромеланина.[4]

Биосинтез нейромеланина обусловлен избытком цитозольный катехоламины не накапливается синаптическими пузырьками.[5]

Функция

Нейромеланин обнаруживается в более высоких концентрациях у людей, чем у других приматы.[2] Концентрация нейромеланина увеличивается с возрастом, что предполагает его роль в нейрозащита (нейромеланин может хелат металлы и ксенобиотики[6]) или старение.

Роль в болезни

Микрофотография области черной субстанции у пациента с болезнью Паркинсона, показывающая тельца Леви и нейриты Леви: на изображении с 20-кратным увеличением показаны нитевидные нейриты Леви и округлые тельца Леви различных размеров. На заднем плане видны нагруженные нейромеланином клетки черной субстанции.

Нейромеланинсодержащий нейроны в черной субстанции претерпевают нейродегенерацию во время болезнь Паркинсона. Двигательные симптомы болезни Паркинсона вызываются гибелью клеток в черной субстанции, что частично может быть вызвано: окислительный стресс. Это окисление может быть снято нейромеланином. У пациентов с болезнью Паркинсона количество нейромеланина в черной субстанции составляло 50% по сравнению с аналогичными пациентами того же возраста, но без болезни Паркинсона. Гибель нейромеланин-содержащих нейронов в черной субстанции, pars compacta, а также голубое пятно были связаны с болезнью Паркинсона, а также были визуализированы in vivo с нейромеланиновая визуализация.[7]

Было показано, что нейромеланин связывает нейротоксичные и токсичные металлы, которые могут способствовать нейродегенерации.[5]

История

Впервые темные пигменты черной субстанции были описаны в 1838 г. Purkyně,[8] а термин нейромеланин был предложен в 1957 году Лили,[9] хотя до недавнего времени считалось, что он не выполняет никаких функций. В настоящее время считается, что он играет жизненно важную роль в предотвращении гибели клеток в определенных частях мозга. Его связывают с болезнью Паркинсона, и из-за этой возможной связи нейромеланин активно исследовался в последнее десятилетие.[10]

Рекомендации

  1. ^ Чаркоудян Л.К., Франц К.Дж. (2006). «Fe (III) -координационные свойства компонентов нейромеланина: 5,6-дигидроксииндола и 5,6-дигидроксииндол-2-карбоновой кислоты». Неорганическая химия. 45 (9): 3657–64. Дои:10.1021 / ic060014r. PMID  16634598.
  2. ^ а б Федоров, Н; Tribl, F; Холлидей, G; Герлах, М; Riederer, P; Двойник, К. Л. (2005). «Нейромеланин в нейронах дофамина человека: сравнение с периферическими меланинами и отношение к болезни Паркинсона». Прогресс в нейробиологии. 75 (2): 109–24. Дои:10.1016 / j.pneurobio.2005.02.001. PMID  15784302. S2CID  503902.
  3. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2013-12-03. Получено 2013-11-30.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  4. ^ Rabey, J.M .; Хефти, Ф (1990). «Синтез нейромеланина в черной субстанции крысы и человека». Журнал нейронной передачи. Отделение болезни Паркинсона и деменции. 2 (1): 1–14. Дои:10.1007 / BF02251241. PMID  2357268. S2CID  6769760.
  5. ^ а б Степень, К; Дзержега-Лечнар, А; Там, я (2007). «Роль нейромеланина при болезни Паркинсона - новые концепции». Wiadomosci Lekarskie (Варшава, Польша: 1960). 60 (11–12): 563–9. PMID  18540183.
  6. ^ Tribl, F; Асан, Е; Арцбергер, Т; Тачнер, Т; Langenfeld, E; Meyer, H.E .; Брингманн, G; Riederer, P; Герлах, М; Маркус, К. (2009). "Идентификация L-ферритина в гранулах нейромеланина черной субстанции человека: целевой подход протеомики". Молекулярная и клеточная протеомика. 8 (8): 1832–8. Дои:10.1074 / mcp.M900006-MCP200. ЧВК  2722774. PMID  19318681.
  7. ^ Сасаки М., Сибата Е., Тохьяма К., Такахаши Дж., Оцука К., Цучия К., Такахаши С., Эхара С., Тераяма Ю., Сакаи А. (июль 2006 г.). «Нейромеланиновая магнитно-резонансная томография голубого пятна и черной субстанции при болезни Паркинсона». NeuroReport. 17 (11): 1215–8. Дои:10.1097 / 01.wnr.0000227984.84927.a7. PMID  16837857. S2CID  24597825.
  8. ^ Usunoff, K. G .; Ицев, Д. Э .; Ovtscharoff, W.A .; Марани, Э (2002). «Нейромеланин в человеческом мозге: обзор и атлас пигментированных клеток в черной субстанции». Архив физиологии и биохимии. 110 (4): 257–369. Дои:10.1076 / apab.110.4.257.11827. PMID  12516659. S2CID  2735201.
  9. ^ Лилли, Р. Д. (1957). «Реакции восстановления металлов меланинов: гистохимические исследования». Журнал гистохимии и цитохимии. 5 (4): 325–33. Дои:10.1177/5.4.325. PMID  13463306.
  10. ^ Zecca, L; Тампеллини, Д; Герлах, М; Riederer, P; Fariello, R.G .; Зульцер, Д. (2001). «Нейромеланин черной субстанции: структура, синтез и молекулярное поведение». Молекулярная патология. 54 (6): 414–8. ЧВК  1187132. PMID  11724917.