黑色素~如何從黑色素細胞轉移至角質細胞~化身遮陽傘?...@MSMF知識PART

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對於黑色素的轉移機制,還有爭議──現階段有四種不同的解釋模型:(1)角質細胞對含有黑色素體的黑色素細胞樹突尖端,進行細胞吞噬; (2)角質細胞與黑色素細胞膜融合,黑色素體直接轉移; (3) 含有黑色素體的小球被黑色素細胞釋出,隨後被角質細胞吞噬; (4) 黑色素細胞對黑色素核心的胞吐作用,隨後被角質細胞吞噬...

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黑色素是皮膚對抗紫外線UV傷害的關鍵,高效提供光保護作用──故當黑色素細胞製造好黑色素後,須將其散布釋出至周遭角質層細胞中,以滿足所需的肌膚光保護區域。


而位於基底層的單一黑色素細胞,可藉由細胞樹突延伸接觸附近多達40個之角質細胞,傳遞分送製造好的黑色素──待黑色素被角質細胞內化加工後,會逐漸極化聚積至細胞核上部區域(近體表側)形成核上帽或"陽傘"狀態,發揮黑色素保護細胞DNA免受UV損傷之功能;同時不同的分布型態,也會對個人膚色型態(淺膚色~深膚色)的產生顯著影響。(參下圖)

黑色素~如何從黑色素細胞轉移至角質細胞?

黑色素的轉移機制,目前尚未有統一公認的答案──來自不同物種的不同細胞或切片組織研究模型,給出了不同的黑色素轉移途徑答案──根據Kazumasa Wakamatsu與 Academic Editor的整理報告《Melanin’s Journey from Melanocytes to Keratinocytes: Uncovering the Molecular Mechanisms of Melanin Transfer and Processing》可知現階段大略可分為四類模型來解釋:黑色素如何從黑色素細胞轉移至角質細胞?


(1)角質細胞對含有黑色素體的黑色素細胞樹突尖端,行細胞吞噬作用

來自電子顯微鏡的觀察發現:黑色素細胞樹突尖端與角質細胞質膜接觸後,被角質細胞吞噬;隨後黑色素細胞樹突尖端被夾斷,形成充滿黑色素體的細胞質囊泡;這囊泡饃進一步被降解;最後形成碎片或更小的囊泡,其中含有分散在細胞質中的黑色素聚集體或單一黑色素顆粒。

此細胞吞噬作用轉移模型──在從黑豚鼠耳朵分離的黑色素細胞和角質細胞的共培養研究中,獲得支持證據。


(2)角質細胞與黑色素細胞膜融合,黑色素體直接轉移

此模型假設:黑色素細胞和角質細胞膜融合,從而在細胞之間形成導管(例如絲狀偽足或奈米管),使黑色素體可通過該導管轉移──此模型亦可視為與細胞吞噬作用同一模型的變體。

此細胞膜的融合(絲狀偽足-細胞吞噬作用模型)──在人類表皮黑色素細胞經UV照射誘導後,觀察到絲狀偽足形成和黑色素的轉移,獲得佐證支持。


(3) 含有黑色素體的小球被黑色素細胞釋出,隨後被角質細胞吞噬

此模型指出:黑色素細胞先將黑色素體打包,形成大小約1~3µm的球狀體,類似包裹的形式脫離釋出,接著被角質細胞吞噬作用收取,完成黑色素轉移。

此黑色素體小球轉移模型──在雞胚皮研究中,其黑色素被認為是經由脫落的小球轉移的。


(4) 黑色素細胞對黑色素核心的胞吐作用,隨後被角質細胞吞噬

此轉移模型認為:黑色素細胞會透過胞吐作用,直接黑色素體內的黑色素核心(melanocore)直接釋出到細胞外空間,再被角質細胞吞噬內化。

此黑色素核心轉移模型──在小鼠的毛囊、人體皮膚切片和重建人體皮膚/表皮的體外模型研究中,均有證據顯示黑色素的轉移,採此機轉。


報告中提醒:囿於不同實驗系統的限制(如實驗物種、採原代細胞、細胞系或組織外植體、共培養條件......等實驗條件設置差異)──我們並不能排除黑色素的轉移機制,是有可能多重途徑共存的,即便在同一生物體中,面對不同生理或病理條件下,或會產生不一樣的選擇適應結果。


角質細胞對黑色素的再加工,並使形成核上帽、遮陽傘

當黑色素被角質細胞吞噬納入後,並非就一成不變,往往還會再依細胞自身的生理狀態需要, 被進一步加工(如被降解、改變黑色素簇粒的大小......等)──這在觀察「深vs.淺-膚色型」的角質細胞中黑色素,可得證支持:在淺色膚型者,其細胞自噬與溶酶體作用活性較強,所含之黑色素被降解率高;而深色膚型者之黑色素,則不易被降解,擁有相對更高的黑色素含量。

這也與「對老年肌膚的色斑觀察」結果相符──因為年齡老化會導致細胞自噬功能衰減,使黑色素的降解率下滑,容易導致黑色素積累過量,進而出現老人斑等色素沉澱異常狀況;並藉由反向驗證:當幫助老化細胞重新恢復自噬功能後,確可改善過多黑色素沉澱之問題──顯然,角質細胞會隨本身的生理狀態,對所含的黑色素進行加工調控。


最後,對黑色素的加工,會以極化形成核上帽或"陽傘"結束(如前圖所示:黑色素在在角質細胞核的上部區域、直面UV輻射的近體表方向,定位聚積。以有效提供保護細胞核中的DNA等遺傳物質健全。)──只是現階段對此相關的分子機制仍然知之甚少。已知黑色素在細胞內的移動,有動力蛋白參與、並依靠微管細胞骨架進行運輸動作。若將肌動蛋白細胞骨架和微管網絡破壞後,黑色素極化會顯著受損。


MSMF觀點:

相比於我們「黑色素合成」分子機制的了解──目前對「黑色素,如何從黑色素細胞轉移至角質細胞?在角質細胞內如何被內化加工?如何極化形成核上帽或遮陽傘?」之機轉,所知甚少──期待後續更多的深入研究,能更詳細了解黑色素相關轉移機制?及黑色素在角質細胞內的命運過程?等──將有助於:肌膚健康(如黑色素瘤等色素性相關病症的治療改善)與美容需求(如淡斑、均勻膚色、美白透亮等有效保養策略)。



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