Нейромеланин: темный пигмент мозга и его роль в болезни Паркинсона
Neuromelanin
Нейромеланин: темный пигмент мозга, связанный с меланином. Обнаружен в substantia nigra и locus coeruleus, придает им темный цвет. Структура и функции.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Нейромеланин (NM) – темный пигмент, обнаруженный в мозге, структурно связанный с меланином. Это полимер, состоящий из мономеров 5,6-дигидроксииндола. Нейромеланин в больших количествах содержится в катехоламинергических клетках черной субстанции компактной части (substantia nigra pars compacta) и голубого пятна (locus coeruleus), придавая этим структурам темный цвет.
Dark pigment found in the brain
Neuromelanin (NM) is a dark pigment found in the brain which is structurally related to melanin. It is a polymer of 5,6 dihydroxyindole monomers. Neuromelanin is found in large quantities in catecholaminergic cells of the substantia nigra pars compacta and locus coeruleus, giving a dark color to the structures.
Физические свойства и структура
Нейромеланин придает определенным участкам мозга, таким как черная субстанция или голубое место, характерный цвет. Это разновидность меланина, сходная с другими формами периферического меланина. Он нерастворим в органических растворителях и может быть выявлен с помощью серебряного окрашивания. Название "нейромеланин" он получил благодаря своей функции и изменению цвета, которое наблюдается в тканях, содержащих его. Он содержит черные и коричневые пигментированные гранулы. Нейромеланин накапливается в процессе старения, особенно заметно после первых 2–3 лет жизни. Предполагается, что он защищает нейроны черной субстанции от окислительного стресса, индуцированного железом. Он считается истинным меланином из-за своей стабильной структуры свободных радикалов и способности активно хелатировать металлы.
Neuromelanin gives specific brain sections, such as the substantia nigra or the locus coeruleus, distinct color. It is a type of melanin and similar to other forms of peripheral melanin. It is insoluble in organic compounds, and can be labeled by silver staining. It is called neuromelanin because of its function and the color change that appears in tissues containing it. It contains black/brown pigmented granules. Neuromelanin is found to accumulate during aging, noticeably after the first 2–3 years of life. It is believed to protect neurons in the substantia nigra from iron induced oxidative stress. It is considered a true melanin due to its stable free radical structure and it avidly chelates metals.
Синтетические пути
Нейромеланин непосредственно биосинтезируется из L-DOPA, предшественника дофамина, тирозингидроксилазой (TH) и ароматической L-аминокислотной декарбоксилазой (AADC). В качестве альтернативы, синаптические везикулы и эндосомы накапливают цитозольный дофамин (через везикулярный моноаминотранспортер 2 (VMAT2)) и транспортируют его в митохондрии, где он метаболизируется моноаминооксидазой. Избыток дофамина и молекул DOPA окисляется при участии железа в допахиноны и семихиноны, которые затем фагоцитируются и хранятся в виде нейромеланина. Биосинтез нейромеланина стимулируется избытком цитозольных катехоламинов, не накапливаемых синаптическими везикулами, или старением.
Neuromelanin is directly biosynthesized from L DOPA, precursor to dopamine, by tyrosine hydroxylase (TH) and aromatic acid decarboxylase (AADC). Alternatively, synaptic vesicles and endosomes accumulate cytosolic dopamine (via vesicular monoamine transporter 2 (VMAT2) and transport it to mitochondria where it is metabolized by monoamine oxidase. Excess dopamine and DOPA molecules are oxidized by iron catalysis into dopaquinones and semiquinones which are then phagocytosed and are stored as neuromelanin. Neuromelanin biosynthesis is driven by excess cytosolic catecholamines not accumulated by synaptic vesicles.) or senescence.
Роль в болезни
Нейромеланин, содержащийся в нейронах черной субстанции, дегенерирует при болезни Паркинсона. Моторные симптомы болезни Паркинсона вызываются гибелью клеток в черной субстанции, что может быть частично обусловлено окислительным стрессом. Это окисление может быть уменьшено нейромеланином. У пациентов с болезнью Паркинсона количество нейромеланина в черной субстанции было вдвое меньше, чем у сопоставимых пациентов того же возраста, не страдающих болезнью Паркинсона. Гибель нейронов, содержащих нейромеланин, в черной субстанции, pars compacta и locus coeruleus, связана с болезнью Паркинсона и может быть визуализирована in vivo с помощью нейромеланиновой визуализации. Показано, что нейромеланин связывает нейротоксичные и токсичные металлы, которые могут способствовать нейродегенерации.
Neuromelanin containing neurons in the substantia nigra degenerate during Parkinson's disease. Motor symptoms of Parkinson's disease are caused by cell death in the substantia nigra, which may be partly due to oxidative stress. This oxidation may be relieved by neuromelanin. Patients with Parkinson's disease had 50% the amount of neuromelanin in the substantia nigra as compared to similar patients of their same age, but without Parkinson's. The death of neuromelanin containing neurons in the substantia nigra, pars compacta, and locus coeruleus have been linked to Parkinson's disease and also have been visualized in vivo with neuromelanin imaging. Neuromelanin has been shown to bind neurotoxic and toxic metals that could promote neurodegeneration.
История
Темные пигменты в черной субстанции были впервые описаны Пуркиней в 1838 году, а термин «нейромеланин» был предложен Лилли в 1957 году, хотя долгое время считалось, что он не выполняет никакой функции. В настоящее время предполагается, что он играет важную роль в предотвращении гибели клеток в определенных областях мозга. Нейромеланин связан с болезнью Паркинсона, и в связи с этой возможной связью он активно изучается в последнее десятилетие.
Dark pigments in the substantia nigra were first described in 1838 by Purkyně, and the term neuromelanin was proposed in 1957 by Lillie, though it has been thought to serve no function until recently. It is now believed to play a vital role in preventing cell death in certain parts of the brain. It has been linked to Parkinson's disease and because of this possible connection, neuromelanin has been heavily researched in the last decade.