Пигмент кожи: Вся правда о меланине / Всё о нашей коже Teana Labs

Содержание

Ученые придумали препарат для загара и омоложения без риска рака

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Меланин определяют окраску кожи и цвет волос — как у человека, так и у животных

Ученые разработали препарат, который имитирует воздействие солнечного света, благодаря чему загар появляется на коже без воздействия вредного ультрафиолетового излучения.

Во время тестов, проведенных на образцах человеческой кожи и мышах, препарат «обманул» кожу, заставив ее вырабатывать коричневый пигмент меланин — благодаря которому на коже и появляется загар.

Предполагается, что новое средство будет эффективно даже для людей с рыжими волосами, которые обычно просто обгорают на солнце.

Группа исследователей из Центрального госпиталя Массачусетса надеется, что их открытие сможет предотвратить рак кожи и даже замедлить наступление видимых признаков старения.

Новый метод

Ультрафиолетовые лучи вызывают загар, причиняя вред коже.

Их воздействие инициирует цепь химических реакций, что в конечном итоге приводит к синтезу темного меланина — естественного солнцезащитного средства, вырабатываемого организмом.

Новый препарат позволяет обойтись без воздействия ультрафиолета — после контакта с кожей он сам запускает механизм производства меланина.

«Он вызывает сильный эффект потемнения кожи. С помощью микроскопа можно убедиться, что вырабатывается настоящий меланин, это средство активирует производство пигмента при отсутствии ультрафиолетовых лучей», — рассказал Би-би-си доктор Дэвид Фишер, один из разработчиков препарата.

Автор фото, NISMA MUJAHID AND DAVID FISHER

Подпись к фото,

На снимке: так выглядит образец кожи (справа) после воздействия средства для загара

Это принципиально новый метод получения искусственного загара. До сих пор это можно было сделать тремя основными способами:

  • путем имитации загара с помощью красителей, когда кожа приобретает смуглый цвет без помощи защитного меланина;
  • посещением соляриев, где кожа подвергается сильному ультрафиолетовому облучению;
  • приемом специальных таблеток, которые стимулируют производство меланина — но для этого все равно необходимо ультрафиолетовое излучение

Впрочем, авторы изобретения не ставили себе задачу создать новое косметическое средство.

«В действительности мы разрабатываем новую стратегию защиты кожи от ультрафиолетового излучения и рака», — пояснил доктор Фишер.

Рак кожи — самый распространенный вид онкологического заболевания, в лечении которого медицина продвигается медленно.

«Наличие темного пигмента означает невысокий риск образования всех форм рака кожи, и это очень важно», — добавил ученый.

Результаты тестов, подробно описанные в журнале Cell Reports, показали, что меланин, вырабатываемый, благодаря препарату, способен блокировать вредные ультрафиолетовые лучи.

Ученые хотят использовать препарат в сочетании с кремом для защиты от солнечной радиации.

Как считает Фишер, абсолютно всем необходимо использовать солнцезащитный крем, но у него есть один недостаток: «Вы останетесь бледными», — говорит доктор.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

У рыжих людей кожа особенно чувствительна к ультрафиолету

Новый препарат может решить проблему воздействия солнечных лучей на обладателей рыжих волос и светлой кожи. У этих людей из-за особенностей генома процесс образования темного меланина под воздействием ультрафиолетовых лучей протекает необычно, и вместо загара рыжеволосые часто получают ожоги.

Возможным побочным воздействием лекарства, теоретически, может стать изменение цвета волос, хотя считается, что препарат не должен проникнуть так глубоко в кожу, чтобы затронуть волосяные фолликулы.

Другим побочным воздействием может стать замедление появления у человека признаков старения. «Многие считают, что самое очевидное указание на возраст человека — это состояние его кожи, а даже случайное воздействие ультрафиолетовых лучей на протяжении жизни наносит ей вред», — говорит доктор Фишер.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Новый препарат способен менять цвет волос и замедлять старение

Как бы то ни было, препарат еще не готов для коммерческого использования. Ученые хотят провести дополнительные исследования на предмет безопасности продукта, хотя, по их словам, до сих пор не было «никаких намеков на проблемы».

Вероятно, они придумают средству для загара и омоложения название получше, чем нынешнее «SIK-ингибитор».

Лечение гиперпигментации. Curacen Medical On Group Иркутск

В настоящее время гиперпигментация на лице становится все более яркой проблемой, с которой все чаще стали обращаться к врачу-косметологу. Поговорим о гиперпигментации, как эстетической проблеме. Считается, это следствие, в первую очередь, неправильного ухода за кожей.

Если раньше эта проблема считалась проблемой возрастной кожи, то сейчас все иначе пигментация — это процесс образования меланина в коже. Меланин задает цвет нашему кожному покрову. У кого-то его меньше: такой человек имеет светло-коричневый оттенок кожи. А тот, у кого больше — темно-коричневый.

В течение жизни у людей происходит нарушение пигментации. На это есть много причин, одна из которых и самая главная — это солнце.

Именно на солнце приходится самый высокий процент, примерно 63%, развития гиперпигментации. Солнце приводит к фотостарению и к преждевременному старению!

Под действием солнца снижается упругость и эластичность кожи, идет большая потеря влаги, появляется кератоз (сухость), пигментные пятна и ранние морщинки, все это признаки фотостарения.

Как выглядит пораженная солнечными лучами кожа? Она неравномерная и покрыта либо веснушками, либо пигментными пятнами.

Итак, фотостарение кожи – это сухость, ороговение, появление пигментных пятен, глубокие и мелкие морщины, шелушение.

Если с сухостью, шелушением, морщинами врач косметолог может справиться с помощью биоревитализантов, инъекций ботулотоксина типа А; филлеров то с гиперпигментацией сложнее.

К процедурам, осветляющим кожу относятся кислотные пилинги, мезотерапия с витамином С, лазерные технологии. На сегодняшний день препарат Курасен от японских производителей называют терапией против старения. Это уникальный, природный биорепарант нового поколения от японской компании Japan Bio Prodaucts.

Дает быстрый и пролонгированный эффект (до года).

Уникальный состав на основе регуляторных пептидов, факторов роста, незаменимых аминокислот и нативной гиалуроновой кислоты. Безопасность: полное отсутствие аллергических реакций на него. Регуляция процессов меланогенеза позволяет снизить образование пигментации, благодаря наличию в составе трипептида 30, который тормозит активность тирозиназы, фермента предшественника меланина.

Основные действующие компоненты:

  • Пальмитоил трипептид3 — стимулирует работу фибробластов которые отвечают за образование коллагеновых белков и гиалурановой кислоты.
  • Трипептид1 меди — это экстренное реагирование, действующее сразу при повреждении кожи, участвует в заживлении ран, реструкторизации ткани, мощный антиоксидантный эффект.
  • Пальмитоил трипептид5 — выработка коллагена 1 и 2 типов, нацелен на сокращение морщин, уменьшение вялости кожи.
  • Гексапептид11-усиление работы фибробластов, повышение местного иммунитета
  • ацетил тетрапептид5 — укрепление сосудистой стенки, снижает ее проницаемость
  • bFGF базовый фактор роста фибробластов.
  • АFGFкислый фактор роста фибробластов, стимулирует синтез ДНК.
  • VEGF фактор роста сосудистого эндотелия, усиление трофики тканей, формирование коллатералей (дополнительных сосудов).
  • KGF усиливает регенерацию повреждений за счет восстановления дермы
  • нативная гиалуроновая кислота, аминокислоты — лейцин, лизин, треонин, пролин, фенилаланин, гистидин, аргинин, серин.

Это препарат, который дает мощный толчок к регенерации всех структур кожи
Осветление пигментных пятен является одним из самых ведущих свойств. Практически полностью исчезает мелкая пигментация, более застарелые, билиарные пятна становятся светлее, меньше.

После применения препарата выражен лифтинг эффект, это, пожалуй, единственный препарат, который можно колоть под ресничный край и на подвижное веко, благодаря высокой диффузии препарата, он равномерно распределяется на этих участках.
Регулируя процессы меланогенеза, включаются защитные механизмы в коже, восполняются ресурсы, которые кожа утрачивает с течением времени. Восстанавливается микроциркуляция, кожа становится яркой и сияющей, повышается тонус, идет минимизация морщин и складок.

Показания:

  • Гиперпигментированная возрастная кожа
  • Стрессированная кожа
  • Гравитационный птоз
  • Подготовка и реабилитация после пластических операций
  • Курасен дает возможность получить качественную и гипоаллергенную процедуру, решает проблемы эстетического характера.
  • Инъекции легко переносятся, безболезненно.
  • Считается одним из самых эффективных.

Врач-косметолог Медикал Он Груп-Иркутск, Верес Ольга Витальевна.

Депигментация | Информация о заболевании

Пигментация кожи

Кожный покров представляет собой самостоятельный орган, имеющий сложное строение. В коже присутствуют эпителиальные и соединительнотканные компоненты, выполняющие специфические функции. За цвет покровных тканей отвечают пигментные клетки, называемые меланоцитами. Чем больше меланина в таких клетках, тем темнее кожа. В норме пигмент равномерно распределен в тканях, однако некоторые заболевания могут повлиять на содержание вещества. Также меланоциты могут формировать доброкачественные опухоли, называемые родинками.

Главной функцией пигмента является защита кожи и нижележащих тканей от ультрафиолетового излучения солнца. Меланин поглощает лучи и предотвращает возникновение солнечных ожогов. При этом длительное воздействие ультрафиолета приводит к увеличению выработки пигмента (загару). Недостаток вещества в покровных тканях приводит к тому, что даже кратковременное солнечное облучение сопровождается появлением ожогов.

Меланоциты расположены в эпидермисе и дерме. Это поверхностный и срединный отделы кожи, необходимые для защиты организма, синтеза витамина D, депонирования крови и поддержания обмена веществ. Состояние внутренних органов может повлиять на количество пигмента в меланоцитах. Так, например, эндокринные нарушения нередко приводят к образованию светлых пятен.

Причины возникновения

Дерматологам известны врожденные и приобретенные виды депигментации. В большинстве случаев потеря пигмента в коже обусловлена наследственностью. Молекулы ДНК в меланоцитах контролируют синтетические процессы, поэтому наличие измененного гена может повлиять на формирование пигмента. При этом мутантный ген, обуславливающий депигментацию, может проявиться в любой момент. Также заболевание может быть связано с патологиями внутренних органов.

Возможные причины:

  • Эндокринные заболевания. Железы внутренней секреции контролируют синтез меланина в клетках кожи и волосяных фолликулах. Так, заболевания щитовидной железы могут обуславливать депигментацию.
  • Нарушение работы иммунной системы. В некоторых случаях защитные системы организма начинают атаковать здоровые ткани. При этом аутоиммунные расстройства иногда сопровождаются повреждением меланоцитов.
  • Воспалительные патологии кожи. Выделение медиаторов воспаления в тканях может повлиять на синтетические функции клеток.
  • Различные виды нарушения обмена веществ. Это может быть дефицит витамина A и недостаточное употребление пищи, богатой железом. Также следует учитывать врожденные расстройства метаболизма, затрудняющие образование пигмента в клетках.

Еще одной распространенной причиной недуга является повреждение кожи с последующим формированием шрама. Соединительнотканный рубец, образующийся на месте разрыва кожного покрова, не содержит пигмента.

Факторы риска

Помимо непосредственных механизмов формирования белых пятен, дерматологи также учитывают влияние факторов риска. Речь идет об особенностях индивидуального анамнеза, образе жизни и наследственности пациента.

Ключевые факторы риска:

  • Длительное воздействие солнечных лучей на кожу.
  • Светлая пигментация кожного покрова и волос. При этом в тканях изначально недостаточно меланина.
  • Бесконтрольное использование определенных лекарственных веществ.
  • Недостаточное количество продуктов животного происхождения в рационе.
  • Семейный анамнез. Наличие близких родственников с такой проблемой свидетельствует о наследственном риске.
  • Наличие псориаза и других аутоиммунных патологий.
  • Частое травмирование кожного покрова.

Далеко не все факторы риска обуславливают утрату пигмента, однако необходимо учитывать наличие разных форм предрасположенности к депигментации. Устранение неблагоприятных факторов является основным методом профилактики недуга.

Диагностика

Для прохождения обследования необходимо записаться на прием к дерматологу. Врач расспросит пациента о жалобах и соберет анамнестическую информацию. Первичный осмотр позволяет оценить симптоматику болезни и поставить предварительный диагноз. Точный диагноз ставится после проведения лабораторных и инструментальных исследований.

Дополнительные исследования:

  • Анализ крови. Эта процедура дает врачу возможность обнаружить аутоиммунное или воспалительное заболевание. Также проводится оценка уровня витаминов и микроэлементов в организме.
  • Дерматоскопия — исследование кожного покрова с помощью оптического устройства. Процедура показана при спорной симптоматике.
  • Обследование внутренних органов. Врачу необходимо исключить заболевания печени, щитовидной железы и других органов, участвующих в обмене веществ.

Далеко не всегда для постановки диагноза требуются специальные процедуры. Иногда врач может определить вид депигментации по внешним признакам.

Лечение и профилактика

Возможности терапии зависят от причины утраты пигмента. При частичной депигментации, обусловленной недостатком полезных веществ в организме, дерматолог может порекомендовать пациенту добавить в рацион питания определенные продукты. Для улучшения выработки меланина в клетках назначаются ретиноиды. Специалист учитывает свойства препаратов и старается подбирать наиболее безопасную терапию.

Другие методы лечения:

  • Назначение кортикостероидов для лечения аутоиммунных патологий.
  • Ультрафиолетовые ванны.
  • Лазерное воздействие и другие физиотерапевтические процедуры.

При полной утрате пигмента, обусловленной генетической мутацией, применяются топические средства для маскировки пятен, вроде точечных сывороток и тональных кремов.

Методы профилактики приобретенной депигментации:

  • Использование топических солнцезащитных средств.
  • Улучшение рациона питания.
  • Проведение аппаратных косметических процедур в качестве регулярного ухода за кожей.
  • Предотвращение травмирования кожи.
  • Отказ от загара при наличии светлых пятен.
  • Регулярное прохождение дерматологических обследований при наличии хронических заболеваний.

Во время консультации дерматолог расскажет пациенту больше о таком заболевании. Важно проводить профилактику даже после устранения уже имеющихся очагов депигментации, поскольку возможны рецидивы. Стоимость лечения можно посмотреть на сайте медицинской клиники.

Гиперпигментация | Термальная вода Авен

Количество и распределение меланина в самых верхних слоях кожи влияет на то, насколько она светлая или темная. Существует «естественная» степень пигментации, определяемая генетикой, а дополнительными факторами являются загар (гиперпигментация, вызванная воздействием солнца) и нарушения пигментации (лишнее – гиперпигментация; дефицит – гипопигментация). Согласно этому распределению, нарушения пигментации обычно делят на рассеянные или локализованные.

ЛИШНИЙ ПИГМЕНТ?

Термин «гиперпигментация» используется для определения различных проблем с пигментацией. Гиперпигментация кожи может быть вызвана лишним количеством меланина в верхних слоях кожи. Но это также может быть ненормальным распределением меланина, которое вызывает то, что обычно называют «пигментными пятнами».

Гиперпигментации зачастую являются причиной обращения к дерматологу, особенно когда дело касается видных частей тела (например, лица). Но прежде чем начинать лечение, очень важно определить точную причину появления пигментного пятна.

Мелазма и лентиго – две самые распространенные формы гиперпигментации.

МЕЛАЗМА, СИЛЬНО ЗАМЕТНОЕ НАРУШЕНИЕ ПИГМЕНТАЦИИ

Мелазма, также называемая «маской беременных», — это форма гипермеланоза, обычно появляющаяся симметрично вдоль участков, подверженных воздействию солнца (в частности, на лице, но также на руках и шее). Более того, воздействие солнца – главный фактор ухудшения состояния.

Возникновение мелазмы напрямую связано с гормональными изменениями, которые появляются при приеме противозачаточных таблеток или во время беременности, но также может быть результатом определенной генетической предрасположенности. Таким образом, определенные нации и люди с темной кожей (фототип IV или больше) страдают от мелазмы чаще, чем люди с чистыми фототипами.

ЛЕНТИГИНОЗ: ПРИЗНАК СТАРЕЮЩЕЙ КОЖИ, НО В ОСНОВНОМ, ПРИЗНАК ВОЗДЕЙСТВИЯ СОЛНЦА

Все мы видели те маленькие черные точки, которые появляются на лице, шее и руках пожилых людей. Эти «пятна старения», также называемые лентигинозом или солнечным лентиго, являются прямым результатом воздействия солнца и одним из первых признаков накожного старения. Первый лентигиноз обычно появляется, когда человек преодолевает границу в 40 лет, а у людей со светлой кожей он особенно распространен. Он не представляет опасности для здоровья, но за лентигинозом необходимо следить и защищать его от воздействия солнца, чтобы он не перерос в злокачественный очаг.
Когда-то эти гиперпигментации считались неотъемлемыми последствиями старения, но теперь их можно облегчить с помощью различных дерматологических техник. Терапевтический спрос высок, потому что эти пятна противоречат общераспространенным идеалам красоты, которые делают акцент на ровном цвете кожи.

Нездоровый цвет кожи лица — Семейный косметологический центр

Кожа, ее состояние всегда говорит о человеке. Если у женщины нездоровый цвет лица, то это серьезная проблема. Стоит знать, что может привести к тусклому цвету лица, как это можно исправить своими силами и чем могут помочь косметологи.

Почему у человека нездоровый цвет лица?

На оттенок лица влияет очень много факторов. Конечно, можно применить декоративную косметику, чтобы исправить положение, но решить проблему таким образом полностью не получится. Ведь спровоцировать нездоровый оттенок лица могут серьезные проблемы. Кожный покров может потерять естественный оттенок, природное сияние по следующим причинам:

  • состояние здоровья. Если кожа бледная, то это может указывать на проблемы, связанные с кровообращением, сердечно-сосудистой системой, гипоксию, пониженное давление, вегетососудистую дистонию. Если кожа краснеет, тогда можно говорить о слишком высоком давлении. Если замечается землистый цвет лица у женщин и мужчин, то может неправильно функционировать система пищеварения, может быть недостаточно воды в организме. Желтая кожа может стать в результате проблем с почками, надпочечниками. Белый оттенок создается, когда ухудшается метаболизм. Еще одна важная причина ухудшения цвета кожи лица – стрессовые ситуации;
  • неправильное питание. Если организм не получает достаточно витаминов, необходимых продуктов, то кожный покров, его внешний вид меняется. Если организм содержит слишком много углеводов, жиров, то замедляются процессы обмена, больше выделяется кожного сала, организм не настолько хорошо питается кислородом, закупориваются поры. Цвет кожи меняется в худшую сторону, если человек употребляет газированные напитки, крепкий чай либо кофе;
  • вредные привычки. На щеках, носу появляется капиллярная сетка, возникают красные пятна. Это говорит о том, что человек употребляет алкогольные напитки. Что касается курильщиков, то их кожа отличается желтовато-серым оттенком;
  • применение лекарств. Речь идет о диуретиках, антибиотиках, оральных контрацептивах. Все они ухудшают цвет лица;
  • неправильный режим, касающийся отдыха и работы. Чем вызван нездоровый цвет кожи лица? Если человек не спит достаточное количество времени, то организм истощается. Это приводит к преждевременному старению, темных кругам, мешках под глазами. Кожа приобретает вялый, тусклый внешний вид. Еще не стоит перегружать свой организм в физическом плане. Также не рекомендуют много времени находиться в одной позе, в противном случае есть риск спазма сосудов;
  • возраст. Когда женщина становится старше, синтез коллагена замедляется, из-за этого меняется оттенок кожи, возникают морщины, теряется эластичность;
  • внешняя среда, ее воздействие. Речь идет о злоупотреблении загаром, воздействии лучей солнца, температурных перепадов. Кожа теряет свою эластичность, ткани обезвоживаются, лицо приобретает сероватый оттенок, могут появляться пигментные пятна. Нездоровый цвет кожи лица может проявиться по разным причинам – виной может быть пересушенный воздух в помещении, в результате чего теряется влага в организме, а клетки начинают ощущать кислородный дефицит;
  • отсутствие регулярного ухода за кожей. Если неправильно очищать ее, не увлажнять, не питать, то ухудшается цвет кожного покрова. К этому может привести и использование декоративной косметики плохого качества.

Как улучшить оттенок кожи лица?

Есть стандартные рекомендации, которые помогут убрать нездоровый цвет лица:

  • нужно пройти медицинское обследование для определения возможных заболеваний, которые могли спровоцировать эту проблему;
  • провести лечение, которое должен назначать врач;
  • ведите правильный образ жизни, он должен быть активным;
  • спите достаточное количество времени. В сутки это должно быть как минимум 6 часов;
  • кушайте правильную еду – больше свежих продуктов, меньше маринованного, жареного, мучного жирного, пейте чистую воду и побольше;
  • выполняйте физические упражнения;
  • гуляйте на свежем воздухе, проветривайте помещение;
  • не употребляйте много противозачаточных препаратов, антибиотиков;
  • избегайте стрессовых ситуаций;
  • попробуйте бросить курить и меньше пить.

Это основные мероприятия, которые помогут улучшить оттенок кожи, помочь коже выздороветь.

Процедуры для улучшения цвета кожного покрова

Как улучшить цвет кожи лица? В салонах сегодня проводят множество процедур и среди них есть отдельные, которые исправляют оттенок кожи, устраняют его тусклость. И многие специалисты говорят, что такие процедуры отличаются своей эффективностью. Есть определенные ограничения, показания для каждой методики. Поэтому изначально нужно изучить причину нарушения цвета кожи, а потом только думать о лечении. Косметологи рекомендуют выполнять следующие процедуры, чтобы улучшить оттенок кожи:

  • мезотерапия. Здесь клетки наполняют питательными веществами. Выполняются инъекции в проблемные зоны, вводится препарат. Что касается лекарства, то оно зависит от самого нарушения, его типа;
  • химический пилинг. Такой метод коррекции кожи считается очень эффективным. Специальные препараты наносят наружно, осуществляется химический ожог, который может отличаться степенью интенсивности. Даже если обработка будет иметь поверхностный характер, то результат будет от процедуры отличный. Кожа лица будет гладкой, эластичной, тонизирующей, получит ровный оттенок. Но делать такую процедуру нужно у профессионалов, чтобы избежать серьезных последствий;
  • лазерный пилинг. Здесь уже используется лазер, который точно выполняет работу. Он поможет избавиться от пигментных пятен, коричневого, тусклого оттенка лица;
  • массаж лица. Такая процедура отличается нормальным восприятием и безопасностью. Она позволяет улучшить тон кожного покрова, убрать неровности кожи, регенерировать ткани, стимулировать кровообращение;
  • другие процедуры. Еще проводят плазмолифтинг, фотоомоложение, биоревитализацию и др.

Серый цвет лица можно убрать с помощью ультразвуковой чистки кожи лица. Она доказала свою эффективность. Но стоит помнить, что все перечисленные процедуры должны выполняться исключительно мастерами.

Лазерное удаление пигментных пятен в Ростове-на-Дону

Показания:

  • пигментированные рубцы
  • веснушки
  • возрастные пигментные пятна
  • себорейный кератоз
  • «солнечные» пятна
  • эпидермальные родинки
  • травматическая пигментации

Каждому человеку рано или поздно приходится сталкиваться с такой проблемой, как пигментация. Появление пигментных пятен на лице и на теле доставляет массу переживаний и хлопот.

Пигментные пятна возникают в результате избыточного скопления меланина, который окрашивает кожу в желто-коричневые оттенки. Самые распространенные причины появления пигментации: старение кожи, чрезмерное пребывание на солнце или в солярии, беременность, гормональные перестройки, системные нарушения обмена веществ, различные заболевания и др.

Наличие пигментации в некоторых случаях и вовсе может оказаться небезопасной для здоровья: при выявлении рака кожи пигмент может затруднить его обнаружение.

Для удаления пигментных пятен, как правило, используют криотерапию, кислотное вымывание, отбеливание, фототерапию, низкоэнергетическую импульсную терапию и др. Зачастую эти методы не обеспечивают желаемого результата и эффект от лечения держится недолго. На сегодняшний день самой эффективной технологией бесследного удаления пигментации любой этимологии, сложности и размера является FT лазерное удаление пигментации.

Описание процедуры:

  • Зона пигментации обрабатывается несколькими лазерными вспышками
  • Сразу после процедуры пятно станет темнее и более заметным
  • На 3-4-й день формируется темная корочка, после ее отшелушивания остается чистая здоровая кожа, либо пятно становится намного светлее

Суть процедуры:

Процедура FT лазерного удаление пигментации заключается в воздействии лазерного луча на частицы меланина и послойном разрушении пигмента. После лазерного воздействия на коже, в обработанной зоне, образуются молодые клетки, которые синтезируют и накапливают нужное количество пигмента, от чего цвет обработанного участка меняется на более светлый. В результате на месте пигментного пятна образуется чистая и здоровая кожа. Процедура проводится без анестезии и не имеет побочных эффектов.

Эффект:

через 2 недели обработанный пигмент бесследно исчезает.

Курс:

от 3 и более процедур с интервалом в 3-4 недели.

Период восстановления:

2 недели. В эти дни возможен небольшой отек, который проходит за 2 дня. В течение 5-7 дней на коже образуется тонкая корочка, которая заживает без образования рубцов.

Результаты до и после

Врачи по направлению



Врачи по направлению

  • Наименование услуги

    Цена

Отзывы об услуге

Нарушения пигментации кожи | Бостонская детская больница

Нарушения пигментации кожи влияют на количество меланина в коже ребенка и, таким образом, на цвет кожи. Существует три типа нарушений пигментации кожи: альбинизм, потеря пигмента после повреждения кожи и витилиго.

  • Эти состояния неизлечимы, хотя существуют косметические средства от потери пигмента после повреждения кожи и витилиго, если ребенок беспокоится о своей внешности.
  • Детям с альбинизмом или витилиго следует избегать длительного пребывания на солнце, так как их кожа особенно чувствительна к его лучам.

Что такое нарушения пигментации кожи?

Цвет кожи определяется пигментом, известным как меланин, который вырабатывается специализированными клетками кожи, называемыми меланоцитами. Количество и тип меланина определяют цвет кожи человека.

Какова функция меланина?

Меланин придает цвет коже, волосам и радужной оболочке глаз. Уровни меланина зависят от нескольких факторов, включая расу и гормональные изменения. Меланин также защищает кожу от вредных ультрафиолетовых лучей, поэтому его выработка увеличивается при воздействии солнечных лучей.

Какие существуют типы нарушений пигментации кожи?

Альбинизм

Это редкое наследственное заболевание характеризуется полным или частичным отсутствием меланина в коже по сравнению с пигментацией братьев, сестер и родителей.

  • Хотя люди с альбинизмом, называемые альбиносами, часто имеют очень светлую кожу и волосы, но не у всех. Распространенным мифом является то, что у всех альбиносов красные или розовые глаза и белые волосы.
  • Менее пигментированные люди с глазо-кожным альбинизмом — альбинизмом, поражающим как кожу, так и глаза — часто имеют волосы и кожу кремового цвета.При других типах с легкой пигментацией волосы могут выглядеть желтыми или красноватыми.
  • Люди с глазным альбинизмом — альбинизмом, поражающим только глаза — обычно имеют нормальный внешний вид или выглядят немного светлее, чем обычно. У них часто нормальная окраска кожи и цвет волос.
  • У большинства людей с альбинизмом глаза голубые, а у некоторых карие или карие. Иногда может быть затронуто зрение.
  • От альбинизма нет лекарства. Альбиносы должны избегать пребывания на солнце, потому что у них отсутствует меланин, который является естественной защитой от солнечного света.
  • Для получения дополнительной информации от Национальной организации по альбинизму и гипопигментации посетите http://www.albinism.org.

Потеря пигмента после повреждения кожи

Иногда после язвы, волдыря, ожога или инфекции кожа не замещает часть пигмента в этой области. Никакого лечения не требуется, и косметика обычно может скрыть дефект.

Витилиго

Витилиго характеризуется гладкими белыми пятнами на коже. Это вызвано потерей меланоцитов или клеток кожи, вырабатывающих пигмент.Белые пятна очень чувствительны к солнцу.

В настоящее время нет лекарства от витилиго. Лечение может включать покрытие небольших участков стойкими красителями и светочувствительными препаратами в дополнение к терапии ультрафиолетом А.

Пигментация кожи | ДермНет NZ

Домой стрелка-вправо-маленький-синий Темы от А до Я стрелка-вправо-маленький-синий Проблемы с пигментацией кожи

Проблемы с пигментацией кожи — коды и понятия

открыть

Синонимы:

Нарушения цвета кожи

Категории:

Пигментное расстройство

Подкатегории:

списки DermNetNZ, Обычно смуглая кожа, Более темные пятна на коже, Бледная или белая кожа или пятна

МКБ-10:

L81. 9

МКБ-11:

ЭД64

СНОМЕД КТ:

402604004, 207819003, 238698004, 398656003

Введение

Цвет кожи и волос в основном обусловлен количеством коричневого пигмента меланина, смешанного с синим (из восстановленного гемоглобина), красным (из оксигемоглобина) и желтым (из каротиноидов в рационе).Количество меланина определяется конституциональным цветом кожи (белая, коричневая или черная кожа) и фототипом кожи.

Повышение уровня меланина (гиперпигментация, гипермеланоз) может быть связано с увеличением числа пигментных клеток (меланоцитов) или повышенной выработкой меланина.

Снижение содержания меланина приводит к появлению бледных пятен (гипопигментация, гипомеланоз). Белая кожа или белые пятна (депигментация, лейкодерма) обусловлены отсутствием меланоцитов или потерей меланина в эпидермисе.Подробнее см. в статье DermNet о нарушениях пигментации.

Обычно темная кожа

Темные пятна на коже

Бледная или белая кожа/пятна

  • Альбинизм
  • Белая атрофия
  • Отбеливающие кремы
  • Контактная лейкодерма
  • Болезнь Дегоса
  • Синдром Гришелли
  • гало родинки
  • Синдром Германского-Пудлака
  • Гипомеланоз Ито
  • Идиопатический каплевидный гипомеланоз
  • Лепра
  • Лейкодерма
  • Склерозирующий лишай
  • Красная волчанка
  • Лекарства для местного применения, включая ретиноиды для местного применения, стероиды для местного применения, пероксид бензоила, азелаиновую кислоту, гидрохинон
  • Морфея
  • Грибовидный микоз
  • Анемический невус
  • Депигментный невус
  • Пегий
  • Белый лишай
  • Отрубевидный лишай
  • Полиоз
  • Поствоспалительная гипопигментация (травма, ожоги, заболевания кожи, особенно атопическая экзема, себорейный дерматит, дискоидная экзема, контактный дерматит, псориаз, розовый лишай)
  • Прогрессирующая макулярная гипопигментация
  • Саркоидоз
  • Системный склероз
  • Опоясывающий лишай
  • Туберозный склероз (пепельные пятна)
  • Витилиго
  • Синдром Ваарденбурга

 

On DermNet NZ

Другие веб-сайты

Книги о кожных заболеваниях

 

Сопутствующая информация

Пигментация кожи и экзема | Национальное общество по борьбе с экземой

Пигментация кожи и экзема

Перейти к:

Какой у тебя тип кожи?

Как воздействуют на разные типы кожи

Более темные пятна

Легкие патчи

Лечение пигментных изменений

Другие кожные заболевания, вызывающие пигментные изменения

Ссылки и дополнительная информация

Джули Ван Онселен, консультант медсестры-дерматолога NES, объясняет, как возникают проблемы с изменением пигментации кожи, когда нормальный цвет кожи нарушается из-за экземы. Эти проблемы с пигментацией кожи более заметны на более темной коже, но встречаются на коже любого цвета. Эта статья была опубликована в Exchange 178, декабрь 2020 г.

Какой у тебя тип кожи?

Тип кожи описывается классификацией Фитцпатрика (1), определяющей цвет кожи по фототипу, который зависит от количества пигмента меланина в коже.

В этой статье мы описываем кожу как «светлее» или «темнее».

Типы кожи: классификация Фитцпатрика, адаптировано из: https://dermnetnz.org/topics/skin-phototype/

II
Тип кожи Характеристики
I Белая кожа, веснушки
Бледная кожа, веснушки редкие
III Light / светло-коричневая кожа, нет Веснушки
IV IV Light Brown / оливковая кожа, без веснушек
V Skin Brown
VI Skin Black

изменения кожи обусловлены либо активной экземой, либо по царапинам в результате зуда экземы. Эти изменения могут привести к двум типам пигментных изменений кожи при экземе:

  • ГИПО-ПИГМЕНТАЦИЯ Потеря пигмента или цвета кожи, обычно проявляющаяся в виде участков кожи, которые светлее, чем общий тон кожи.
  • ГИПЕРПИГМЕНТАЦИЯ Участки кожи, приобретающие более темный оттенок, чем нормальный оттенок кожи.

Гипо- и гиперпигментация более заметна на более темных типах кожи, но может возникать при любом типе кожи и может беспокоить любого человека с экземой.

Основным способом улучшения изменений пигментации кожи является лечение основной экземы и воспаления. Но обесцвечивание может длиться месяцами или годами, даже после лечения экземы.

Как воздействуют на разные типы кожи

Признаки экземы различаются в зависимости от типа кожи человека.

На более бледной коже типичным рисунком являются воспаленные красные или темно-розовые пятна с сухой зудящей кожей, которые при тяжелых обострениях могут выделяться небольшими везикулами (волдырями).

На более темной коже воспаление труднее обнаружить, так как оно проявляется в виде различных стадий гиперпигментации и более тонкое, поэтому покраснение часто не видно. В результате тяжесть экземы может быть недооценена.

Поствоспалительная гипо- и гиперпигментация вызывает гораздо большую озабоченность у людей с более темной кожей, так как на ее устранение могут уйти месяцы, а обесцвечивание иногда может быть более серьезной проблемой, чем сама экзема.

Другим признаком экземы, чаще встречающимся на темной коже, является выступание фолликулов.Именно здесь экзема проявляется в виде небольших зудящих бугорков или «папул» на коже — в основном на туловище и предплечьях. Сухая кожа и чешуйки также могут быть более заметными, так как их белый или серый цвет проявляется наиболее заметно.

Британское лонгитудинальное исследование этнических вариаций атопической экземы показало, что у детей с более темной кожей (афро-карибская этническая принадлежность) вероятность развития атопической экземы выше, чем у их белых сверстников, и вероятность развития тяжелой экземы у них в шесть раз выше. (2)

Гиперпигментация из-за вспышки экземы

Более темные пятна

Более темные пятна на коже при экземе (гиперпигментация) вызваны воспалением, которое стимулирует меланоциты — клетки кожи, придающие коже ее цвет — к увеличению синтеза меланина (процесс выработки кожного пигмента).Это увеличение синтеза приводит к переносу пигмента в эпидермис кожи (верхний слой кожи).

Если кожу поцарапать или потереть меланин, высвобождается пигмент. Это объясняет, почему люди с более темным типом кожи имеют гиперпигментированные участки во время вспышки экземы.

Поствоспалительная пигментация

Другой причиной потемнения кожи является поствоспалительная пигментация, которая может возникнуть после того, как экзема утихнет, и проявляется в виде более темного пятна на месте заживления экземных поражений.Это изменение кожи вызывает разочарование, так как более темное пятно может сохраняться в течение нескольких месяцев, даже если экзема не возвращается на участок тела. Это происходит на всех типах кожи, но опять же более заметно на более темной коже. Общим пигментным признаком тяжелой атопической экземы для всех типов кожи являются морщины под глазами, известные как складки Денни-Моргана, сопровождающиеся темными кругами.

Поствоспалительная пигментация стимулируется солнечным светом, поэтому защита от солнца важна для людей с любым типом кожи, поскольку она может предотвратить ее возникновение и помочь ей восстановиться.Постепенно поствоспалительная пигментация исчезнет.

Лихенификация

Лихенифицированная кожа. Это изображение используется с разрешения DermNet New Zealand, www.dermnetnz.org.

Постоянное расчесывание и трение может привести к утолщению участков кожи с видимыми царапинами и усиленными отметинами на коже, что называется лихенизацией. Эти участки кожи всегда гиперпигментированы — у бледной кожи они могут быть темно-розовыми, а у более темной — аспидно-серыми, но всегда выглядят сухими, чешуйчатыми и кожистыми.

Лихенификация, вызванная постоянным трением, возникает на всех типах кожи — иногда в виде отдельных пятен, обычно на доминирующей стороне человека, например, в локтевом сгибе на правой руке или в определенной области тела. Однако у кого-то может развиться лихенифицированный участок кожи на передней части стопы просто из-за ночной привычки растирать ноги во время сна.

Царапание и растирание часто неосознанно и может стать привычкой, даже когда экзема не вспыхивает.Другие части тела, где особенно распространена лихенизация, включают заднюю часть головы или шею, запястья и предплечья, голени и половые органы (например, мошонку или вульву).

Легкие патчи

Более бледные участки кожи (гипопигментация) видны, когда обострение экземы проходит через подострую фазу и возвращается к сухой коже без воспаления.

Люди с экземой часто беспокоятся о том, что их гипопигментация вызвана побочными эффектами местного лечения, особенно стероидов. Это правда, что местные стероиды могут вызвать расширение крошечных кровеносных сосудов на коже. Но это временно, а не повреждение кожи. Сама гипопигментация вызвана экземой, а не лечением.

Белый лишай

Еще одной причиной более бледных пятен является белый лишай – слабовыраженная экзема, в основном наблюдаемая у детей или подростков. Название означает «мелкая чешуя» (отрубевидный лишай) и бледный цвет (альба) — поэтому участки экземы гипопигментированы, иногда розовые и сухие.

Белый лишай чаще встречается на темной коже, чем на белой.Он часто появляется после пребывания на солнце, так как участки с гипопигментацией не загорают, что делает его более заметным.

Признаки и прогрессирование белого лишая немного отличаются от атопической экземы. Обычно он включает от одного до 20 круглых или овальных пятен, в основном на лице, а также на шее, плечах и плечах. Другие части тела вряд ли пострадают. Связанная с этим сухость и шелушение более заметны в зимние месяцы, но фактическая гипопигментация наиболее заметна в летние месяцы.

Ключевое отличие белого лишая от экземы заключается в том, что он сопровождается незначительным зудом или его отсутствием. Однако эти два состояния часто появляются вместе, и в этом случае распространенные пятна экземы будут зудеть. Пятна от белого лишая исчезают постепенно. Сначала исчезает шелушение, затем восстанавливается нормальный оттенок кожи. Опять же, иногда может потребоваться несколько месяцев, чтобы кожа вернулась к своему первоначальному цвету.

Лечение пигментных изменений

Специфического лечения пигментных изменений кожи не существует, но важно распознавать и лечить экзему у людей с любым типом кожи.Своевременное лечение поможет свести к минимуму долговременную поствоспалительную пигментацию.

Со временем гипер- и гипопигментация исчезнет. Однако важно помнить, что пигментные изменения могут сохраняться после успешного лечения экземы. Если это произойдет, местные стероиды не следует применять в этих областях в течение длительного времени, так как это может привести к стойкой гипопигментации.

Другие кожные заболевания, вызывающие пигментные изменения

Экзема — не единственное состояние, вызывающее пигментные изменения: они также могут быть вызваны различными другими кожными заболеваниями, которые могут быть у кого-то наряду с экземой.Двумя другими распространенными пигментными заболеваниями кожи являются меланодермия и витилиго, но есть и много более редких состояний. Таким образом, любая форма пигментных проблем кожи, которые не могут быть объяснены экземой, должна быть оценена и исследована.

Мелазма

Гиперпигментация на лице, а иногда и на предплечьях, может быть вызвана меланодермией, вызванной избыточной выработкой меланина, что приводит к появлению плоских темных пятен или участков кожи – чаще всего на щеках и вокруг глаза.Точная причина неизвестна, но она может быть генетической и считается гормональной, как это наблюдается у женщин, которые беременны или принимают оральные контрацептивы. Заболевание поражает только взрослых, обычно женщин, и ухудшается при воздействии солнечного света.

Витилиго

Это состояние вызывает потерю цвета кожи в виде пятен – обычно навсегда. Обесцвеченные области обычно расширяются со временем. Состояние может повлиять на кожу на любой части тела. Это может также повлиять на волосы и внутреннюю часть рта.Лечение направлено на восстановление цвета кожи, но не предотвращает продолжающуюся потерю цвета кожи или рецидив.

Ссылки и дополнительная информация

Каталожные номера:

  1. Фитцпатрик Т.Б. Достоверность и практичность солнцезащитных типов кожи с I по VI. Арка Дерматол. 1988 г., июнь; 124 (6): 869–71.
  2. Ben-Gashir B, Hay R. Оценка эритемы может маскировать тяжелый атопический дерматит у чернокожих детей по сравнению с их белыми сверстниками.Британский журнал дерматологии 2002; 147:920-925.

Дополнительная информация:

Skin Deep — это веб-сайт, на котором размещены изображения людей с разным оттенком кожи, чтобы помочь пациентам и врачам лучше понять и описать симптомы различных кожных заболеваний: https://dftbskindeep. com/.

В приведенном ниже документе в формате PDF показано, как может выглядеть экзема на разных оттенках кожи.

Связанные документы

Наследственность пигментации кожи у мужчин на JSTOR

Перейти к основному содержанию Есть доступ к библиотеке? Войдите через свою библиотеку

Весь контент Картинки

Поиск JSTOR Регистрация Вход
  • Поиск
    • Расширенный поиск
    • изображений
  • Просматривать
    • По тематике
      Журналы и книги
    • По названию
      Журналы и книги
    • Издатели
    • Коллекции
    • изображений
  • Инструменты
    • Рабочее пространство
    • Анализатор текста
    • Серия JSTOR Understanding
    • Данные для исследований
О Служба поддержки

Эволюция цвета кожи человека.

Пенн Стейт

Как объясняет Яблонски, солнечные ультрафиолетовые лучи, помимо повреждения клеток и других форм вреда, играют жизненно важную роль для здоровья человека: они запускают выработку витамина D в коже. Витамин D, как многие из нас узнали в начальной школе, имеет решающее значение для крепких костей и здоровых зубов. Более поздние исследования показывают его ценность для иммунной функции и для борьбы с некоторыми видами рака и даже сердечными заболеваниями.

В тропическом климате достаточное количество УФ-лучей проникает даже в темную кожу, чтобы обеспечить адекватную дозу витамина D.Однако по мере того, как наши предки начали мигрировать, удаляясь от экваториального солнца, недостаточное количество УФ-излучения не могло проникнуть через защитный меланин. В более высоких широтах, особенно зимой, уровень витамина D падал до такой степени, что здоровье было поставлено под угрозу. Темная кожа стала недостатком. Яблонски говорит, что ответом эволюции стала потеря пигментации. У людей с меньшим количеством меланина в коже было больше шансов выжить там, где не так много солнечного света.

В конце 1990-х Яблонски и Чаплин нашли поддержку этой идеи в наборе спутниковых данных НАСА, которые обеспечили точную запись УФ-излучения на уровне поверхности в каждой точке земного шара.Когда они сравнили эти данные с географическими записями вариаций цвета кожи, они обнаружили огромную степень корреляции. Цвет кожи был самым темным там, где поверхностное ультрафиолетовое излучение было самым сильным, и отчетливо проявлялось наложение, и самым светлым там, где поверхностное ультрафиолетовое излучение было слабым.

После десяти лет раскопок они пришли к тому, что составляет первую всестороннюю теорию цвета кожи человека. То, что Яблонски называет «этой красивой радугой сепии», возникло в ответ на миграцию людей, местный режим ультрафиолета и потребность организма в витамине D.

«Я надеюсь, что это исследование поможет людям осознать, что их тела — продукт эволюции», — говорит Яблонски. «Мы претерпели эволюционные изменения, как и тела других существ. И эта эволюция имеет последствия для нашего здоровья».

Эволюция вариаций, связанных с пигментацией кожи, в Западной Евразии

Значение

Некоторые гены, ответственные за эволюцию светлой пигментации кожи у европейцев, показывают сигналы положительного отбора в современных популяциях.Недавно полногеномные ассоциативные исследования выявили крайне полигенную природу пигментации кожи. Неясно, воздействовал ли отбор на все эти генетические варианты или только на их подмножество. Изучая вариации более тысячи древних геномов из Западной Евразии, охватывающих 40 000 лет, мы можем изучить как совокупное поведение вариантов, связанных с пигментацией, так и эволюционную историю отдельных вариантов. Мы обнаружили, что эволюция светлой пигментации кожи у европейцев была обусловлена ​​частотными изменениями в относительно небольшой части генетических вариантов, которые сегодня связаны с вариациями этого признака.

Abstract

Пигментация кожи является классическим примером полигенного признака, который подвергся направленному отбору у людей. Полногеномные ассоциативные исследования идентифицировали более сотни локусов, связанных с пигментацией, а сканирование генома в современных и древних популяциях выявило выборочное сканирование небольшого числа аллелей, связанных со светлой пигментацией, у европейцев. Неясно, повлиял ли отбор на все генетические вариации, связанные с пигментацией кожи, а не только на небольшое количество вариантов с большим эффектом.Здесь мы решаем этот вопрос, используя древнюю ДНК 1158 человек из Западной Евразии, охватывающую период в 40 000 лет, в сочетании со сводной статистикой ассоциаций по всему геному из Британского биобанка. Мы находим надежный сигнал направленного отбора у древних жителей Западной Евразии в 170 вариантах, связанных с пигментацией кожи, выявленных в Британском биобанке. Однако мы также показываем, что этот сигнал обусловлен ограниченным числом вариантов с большим эффектом. В соответствии с этим наблюдением мы обнаруживаем, что тест полигенного отбора в современных популяциях не может обнаружить отбор с полным набором вариантов.Наши данные позволяют нам распутать эффекты примеси и отбора. В частности, вариант с большим эффектом SLC24A5 был завезен в Западную Европу в результате миграций неолитического земледельческого населения, но продолжал подвергаться селекции после примеси. Это исследование показывает, что ответ на отбор по светлой пигментации кожи в Западной Евразии определялся относительно небольшой долей вариантов, связанных с современными фенотипическими вариациями.

Пигментация кожи демонстрирует градиент вариаций среди человеческих популяций, который меняется в зависимости от широты (1).Считается, что этот градиент отражает отбор на более светлую пигментацию кожи в более высоких широтах, поскольку более низкое воздействие УФ-В снижает биосинтез витамина D, который влияет на гомеостаз кальция и иммунитет (2⇓–4). Исследования современных и древних популяций выявили признаки отбора в локусах пигментации кожи (5⇓⇓⇓–9), а однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), связанные со светлой пигментацией кожи в некоторых из этих генов, демонстрируют сигнал полигенного отбора. у жителей Западной Евразии (10). Однако это наблюдение, единственный задокументированный сигнал полигенной селекции по пигментации кожи, основано всего на четырех локусах ( SLC24A5 , SLC45A2 , TYR и APBA2/OCA2 ).

Таким образом, в то время как существование селективных зачисток в нескольких локусах пигментации кожи хорошо установлено, доказательства полигенного отбора — скоординированного сдвига частот аллелей во многих вариантах, ассоциированных с признаками (11) — менее ясны. Недавно полногеномные ассоциативные исследования (GWAS) больших выборок и более разнообразных популяций (12⇓⇓–15) подчеркнули полигенную структуру пигментации кожи. Это поднимает вопрос о том, действовал ли отбор по пигментации кожи на все эти вариации, или же он действительно был обусловлен выборочным исследованием относительно небольшого числа локусов (11).

Влияние демографических изменений на эволюцию пигментации кожи также остается открытым вопросом. Голоценовая история (примерно за 12 000 лет до настоящего времени [BP]) Европы была отмечена волнами миграции и смешения между тремя сильно дивергировавшимися популяциями: охотниками-собирателями, ранними земледельцами и предками степняков (16, 17). Локусы, ассоциированные с пигментацией кожи, могли быть отобраны независимо или параллельно в одной или нескольких из этих исходных популяций или вместо этого могли быть отобраны только после смешения.Влияние древних сдвигов в происхождении трудно определить, используя современные данные, но, используя древнюю ДНК, мы можем разделить эффекты происхождения и отбора и определить, какие локусы были отобраны в каких популяциях.

Здесь мы используем древнюю ДНК, чтобы проследить эволюцию локусов, связанных с пигментацией кожи у современных европейцев. Хотя мы не можем делать предсказания о фенотипах древних людей или популяций, мы можем оценить степень, в которой они несли те же самые аллели светлой пигментации, которые присутствуют сегодня.Это позволяет нам определить, какие варианты, связанные с пигментацией, изменились по частоте из-за положительного отбора, и время этих селективных событий. Мы представляем систематический обзор эволюции европейских вариаций, связанных с пигментацией кожи, отслеживая более ста локусов за 40 000 лет человеческой истории — почти весь диапазон современного человеческого проживания в Европе.

Результаты

SNP, связанные с пигментацией кожи, показывают сигнал положительного отбора у древних жителей Западной Евразии.

Мы получили SNP, связанные с пигментацией кожи, из британского биобанка GWAS для определения цвета кожи, выпущенные лабораторией Neale (14). Мы проанализировали эволюцию этих вариантов, используя два общедоступных набора данных древней ДНК (рис. 1 A C и SI Приложение , рис. S1). Первый («захват-дробовик») состоит из данных 1158 особей, датируемых возрастом 45 000–715 лет до н. ⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓–52). Вторая («дробовик») представляет собой подмножество из 248 человек с полногеномными данными последовательности дробовика (16, 18⇓⇓⇓⇓⇓⇓–25, 28, 32, 35, 38, 40⇓⇓⇓–44, 47, 49, 51, 53⇓⇓⇓⇓⇓⇓–60).Этот меньший набор данных позволяет нам захватывать варианты, которые могут быть недостаточно хорошо помечены генотипированными SNP в наборе данных захвата-дробовика. Взвешивая варианты по размеру их эффекта, оцененного GWAS, мы показываем, что полигенная оценка — взвешенная доля аллелей темной пигментации — значительно снизилась за последние 40 000 лет (рис. 1 A и B , P < 1 × 10 -4 на основе нулевого геномного распределения и учета изменений в родословной; Приложение SI , рис.С2). Мы резюмируем это значительное снижение, используя другой набор сводных статистических данных UK Biobank GWAS, рассчитанных с использованием линейных смешанных моделей (61) ( Приложение SI , рис. S3) и идентифицируя независимые сигналы на основе предопределенных приблизительно независимых блоков неравновесия по сцеплению (LD) (62). ) ( SI Приложение , рис. S4), а не комкование LD. Генетические оценки самых старых людей в наборе данных попадают в диапазон современных популяций Западной Африки, показывая, что люди раннего верхнего палеолита (~ 50–20 000 лет назад), такие как Усть-Ишим, имели мало светлой пигментации кожи. аллели, распространенные в современной Европе.

Рис. 1.

Генетическая оценка пигментации кожи с течением времени. Сплошные линии показывают подобранные средние баллы с серыми 95% доверительными интервалами. Взвешенные оценки, основанные на SNP UK Biobank, и невзвешенные оценки, основанные на отобранных вручную SNP для образцов в наборе данных дробовика ( A и D ), наборе данных дробовика ( B и E ) и ( C ) и F ) набор данных захвата дробовика за последние 15 000 лет. Оценки помеченных образцов наносятся на график, но не включаются в регрессии.Средние значения для 1000 суперпопуляций геномов нанесены в момент времени 0. Площадь точек масштабируется с количеством SNP, генотипированных у индивидуума.

За последние 15 000 лет, которые охватывают большую часть данных, показатель полигенности уменьшился ( P < 1 × 10 −4 ) со скоростью, аналогичной расчетной скорости за 40 000-летний период (5,27 × 10 90 466 -5 90 467 в год против 3,47 × 10 90 466 -5 90 467 в год; 90 195 P 90 196 = 0,04). Стратификация людей по происхождению (охотники-собиратели, ранние земледельцы и степняки) с использованием ADMIXTURE выявила исходные различия в генетических показателях между группами (рис. 1 С ). Мезолитические охотники-собиратели несли меньше аллелей светлой пигментации, чем предки ранних земледельцев или степняков. Эта разница (0,091 балла) была аналогична разнице между мезолитическими охотниками-собирателями и ранневерхнепалеолитическими популяциями (0,097 балла). Мы проверили доказательства изменения оценки с течением времени внутри групп, контролируя изменения в родословной, и не обнаружили значительных изменений в популяциях охотников-собирателей или ранних фермеров ( P = 0.32; P = 0,29). Популяции степных предков, однако, показали значительное сокращение ( P = 0,007) с более крутым наклоном, чем у ранних земледельцев или охотников-собирателей ( P = 0,004 и P = 0,08 соответственно).

В то время как Британский биобанк обладает достаточными возможностями для обнаружения расщепляющихся вариаций у современных европейцев, он может не обнаруживать варианты, которые больше не расщепляются. Поэтому мы вручную составили отдельный список из 18 SNP, идентифицированных как связанные с пигментацией кожи, из семи исследований популяций, представляющих разные предки (набор данных S1 E ). Используя этот набор SNP для получения невзвешенных оценок, мы получили такие же результаты, как и с SNP, установленными UK Biobank (рис. 1 D F ). Мы обнаруживаем значительное снижение генетической оценки как за 40 000, так и за 15 000 лет в наборе данных дробовика ( P < 1 × 10 −4 для обоих), хотя снижение в наборе данных дробовика не было значительным ( P = 0,17), вероятно, отражая недостаток мощности из-за небольшого количества древних образцов и SNP.

Происхождение и отбор по-разному влияют на историю каждого варианта.

Затем мы независимо исследовали эволюцию каждого варианта. Мы разделили влияние происхождения и отбора в данных путем регрессии наличия или отсутствия альтернативного аллеля для каждого SNP, связанного с пигментацией, как по дате, так и по происхождению, что было установлено с помощью анализа основных компонентов (PCA) (63). Значительное влияние происхождения на частоту можно интерпретировать как изменения частоты аллелей, которые можно объяснить изменениями в происхождении. Значительные изменения частоты с течением времени после учета происхождения можно интерпретировать как свидетельство отбора, имевшего место в течение анализируемого периода времени.

SNP rs16891982 в локусе SLC45A2 демонстрирует самые сильные доказательства отбора при анализе (рис. 2), но мы отмечаем, что это не обязательно означает положительный отбор на всем временном разрезе. Мы наблюдали мало свидетельств демографических переходов в увеличении частоты светлых аллелей с течением времени для этого SNP.Кроме того, мы обнаружили надежные сигналы отбора для легкого аллеля rs1126809 вблизи TYR , rs12913832 и rs1635168 вблизи HERC2 и rs7109255 вблизи GRM5 (рис. 2 B и C ). В некоторых случаях, например у rs6120849 рядом с EDEM2 и rs7870409 рядом с RALGPS1 , легкие аллели уменьшились по частоте больше, чем можно объяснить изменениями в родословной (рис. 2 B и C ). Темный аллель rs6120849 ( EDEM2 ) также в значительной степени связан с несколькими другими признаками, включая увеличение роста сидя и стоя в Британском биобанке, повышенный уровень креатинина в крови и повышенную минеральную плотность пяточной кости (64). Темный аллель rs7870409 ( RALGPS1 ) связан с повышенным процентным содержанием жира на руках и туловище (65). Эти наблюдения повышают вероятность плейотропных эффектов, сдерживающих эволюцию этих локусов, или ложной плейотропии из-за нескорректированной популяционной стратификации в GWAS.

Рис. 2.

График значений P для происхождения и времени для отдельных SNP пигментации кожи. Пунктирные линии обозначают пятый процентиль значений P . SNP UK Biobank, использующие набор данных дробовика, нанесены в A , а набор данных захвата дробовика — в B и C .Отобранные вручную SNP с использованием набора данных дробовика нанесены в D , а набор данных захвата дробовика — в E и F . SNP окрашены в зависимости от того, увеличивается ли аллель света с течением времени (красный) или уменьшается (синий), при этом насыщенность определяется величиной изменения.

С другой стороны, изменения в частотах некоторых вариантов, по-видимому, в значительной степени обусловлены изменениями в происхождении. Например, rs4778123 рядом с OCA2 , rs2153271 рядом с BNC2 и rs3758833 рядом с CTSC демонстрируют доказательства того, что их изменения в частоте согласуются с изменениями в полногеномном происхождении (рис.2 B и C ). В SLC24A5, rs2675345 обнаруживаются признаки изменения как происхождения, так и времени, предполагая, что даже после распространения светлого аллеля из Анатолии в Западную Европу в эпоху неолита (7) отбор продолжал происходить после примеси. Опять же, не все эти случаи связаны с увеличением частоты аллеля светлой пигментации с течением времени. Легкий аллель rs4778123 ( ОСА2 ) имел высокую частоту у охотников-собирателей, но был ниже у более поздних популяций ( SI Приложение , рис.S6 В ). Из подобранного вручную набора SNP (рис. 2 D F ) rs12203592 рядом с IRF4 также демонстрирует заметный эффект родословной с более высокой частотой аллеля света у охотников-собирателей ( SI Приложение , рис. S6). Е ). В то время как rs12203592 не присутствовал в сводной статистике UK Biobank, другой SNP в локусе IRF4 , rs3778607, присутствовал, но с меньшим эффектом предков ( SI Приложение , рис. S7).

Отсутствие сигнала отбора PBS в SNP пигментации в исходных популяциях европейцев.

Как мы описали в предыдущем разделе, частоты некоторых SNP пигментации кожи, по-видимому, были обусловлены изменениями в происхождении. Это наблюдение предполагает, что их частоты различались между исходными европейскими популяциями, а затем были вызваны примесью. Различия в частоте исходных популяций могут отражать либо генетический дрейф, либо отбор. Чтобы изучить этот вопрос, мы искали доказательства отбора SNP по пигментации кожи в каждой наследственной популяции, используя тест статистики ветвей популяции (PBS) (66).Мы запустили ADMIXTURE с K = 3 на наборе данных захвата-дробовика ( SI Приложение , рис. S8) и использовали предполагаемые частоты аллелей исходной популяции для расчета PBS для каждого источника в 20-SNP непересекающихся окнах с 1000 геномов CHB ( ханьцы) и YRI (йоруба) как внешние группы.

Немногие из локусов пигментации кожи демонстрируют экстремальные значения PBS (рис. 3), и еще меньшее количество демонстрирует признаки расхождения частот в древних группах ( SI Приложение , рис. S10).В ветвях предков Early Farmer и Steppe, но не в ветви охотников-собирателей, локус SLC24A5 показал самый сильный сигнал (рис. 3 B и C ), что указывает на отбор в локусе как в Early Farmer, так и в Steppe. исходные популяции. Локус RABGAP1 также демонстрировал повышенный сигнал отбора в Early Farmer и Steppe, который сохранялся при использовании размера окна 40-SNP ( SI Приложение , рис. S11 B и C ).Во всех трех группах предков мы наблюдали повышенный PBS в локусе OCA2 с самым экстремальным значением в ветви охотников-собирателей. Однако, в отличие от варианта SLC24A5 , ни один из этих SNP (rs644490 и rs9920172) не показал существенного влияния происхождения по данным регрессионного анализа отдельных SNP. В целом значения PBS для 170 SNP пигментации кожи существенно не отклоняются от полногеномного распределения PBS для любой из древних исходных популяций ( SI Приложение , рис.С12).

Рис. 3.

Совместное распределение PBS для окон из 20 SNP по геному для GBR-CHB-YRI по оси x и X-CHB-YRI по оси y , где X представляет собой ( A ) охотник-собиратель, ( B ) ранний земледелец и ( C ) степняк. Прямоугольники представляют окна, сосредоточенные вокруг SNP пигментации кожи UK Biobank, и окрашены в более красный цвет в зависимости от того, насколько выше частота светлого аллеля в X по сравнению с YRI. Ближайшие гены помечены. Оранжевые и красные линии представляют верхние 1 и 0.1 процентиль.

Сигналы отбора ограничены SNP с наибольшим эффектом.

Поскольку наши результаты показывают, что варианты, связанные с пигментацией, демонстрируют различные изменения частоты аллелей, мы дополнительно изучили сигнал селекции, обнаруженный на рис. 1. В целом, SNP с большими размерами эффекта GWAS менялись с течением времени больше по частоте, чем SNP с небольшими размерами эффекта GWAS. размеры эффекта ( P = 2,8 × 10 −18 ; скорректировано R 2 = 0,36) ( Приложение SI , рис.S13 А ). Чтобы понять вклад этих SNP с большим эффектом GWAS, мы итеративно удалили SNP из расчетов полигенной оценки (рис. 4 A ). Удалив SNP rs16891982 в SLC45A2 , мы по-прежнему обнаружили значительное уменьшение количества баллов с течением времени ( P < 1 × 10 -4 ), но расчетная скорость изменения ( β время 7 90) снизилась. на 39%. Удаление двух верхних SNP в локусах SLC45A2 и SLC24A5 еще больше ослабило сигнал с уменьшением β времени на 58% ( P = 3.96 × 10 −4 ). Мы удалили пять SNP с наибольшим размером эффекта GWAS и обнаружили, что эффект времени ослаблен ( P = 0,026) с уменьшением β времени на 78%. Удаление первых 10 SNP ослабило сигнал еще больше ( P = 0,050) со снижением на 81%, а удаление 15 или 20 SNP отменило сигнал ( P = 0,147, P = 0,52).

Рис. 4.

( A ) Регрессия генетической оценки, основанная на SNP UK Biobank с использованием набора данных «захват дробовика» за последние годы, с оценками, использующими все SNP и итеративно удаляющими SNP с наибольшим эффектом GWAS.( B ) Q x эмпирический −log 10 ( значений P ) с использованием вариантов, связанных с пигментацией кожи UK Biobank, со всеми 1000 популяциями геномов. Различные количества SNP использовались для расчета Q x , которые были упорядочены по величине эффекта, оцененной GWAS. ( C ) Разница, объясненная SNP UK Biobank с ближайшим геном, помеченным между популяциями UK и YRI (ось y ) и внутри популяции Великобритании (ось x ).

Используя современные популяции из проекта «1000 геномов» (67), мы проверили полигенный отбор с помощью статистики Q x (10), которая измеряет чрезмерную дисперсию связанных с признаками SNP по сравнению с полногеномными ожидание. Мы выполнили тест с различным количеством SNP, упорядоченных от наибольшей до наименьшей абсолютной величины эффекта GWAS (рис. 4 B ). Используя все 170 SNP в тесте, нам не удалось наблюдать сигнал полигенного отбора ( P = 0.27). Однако, когда мы ограничились пятью SNP с наибольшим размером эффекта GWAS, мы обнаружили значительный сигнал ( P < 2,5 × 10 -7 ). Мы наблюдали значительную статистику Q x при P < 0,05 вплоть до первых 30 SNP, но похоже, что этот сигнал определяется верхними SNP с наибольшим эффектом. После удаления первых 5 SNP и тестирования оставшихся 25 верхних SNP сигнал полигенного отбора исчез ( P = 0,59).Изучая прогнозируемую дисперсию, объясненную для SNP (рис. 4 C и SI Приложение , рис. S14), мы прогнозируем, что из SNP UK Biobank два SNP SLC45A2 и SLC24A5 вносят наибольший вклад в разница между западноафриканским и европейским населением. Прогнозируется, что большинство SNP, связанных с пигментацией кожи в UK Biobank, вносят относительно небольшой вклад в дисперсию между популяциями.

Обсуждение

За последние несколько лет большие наборы данных о древней ДНК всего генома позволили нам проследить эволюцию вариаций, связанных как с простыми, так и со сложными признаками (68, 69).Большинство образцов происходит из Западной Евразии, и мы фокусируемся на этом регионе, отмечая, что параллельный процесс отбора по светлой пигментации кожи действовал в популяциях Восточной Азии (9, 70). В Западной Евразии в отборе по пигментации кожи, по-видимому, преобладало небольшое количество выборочных зачисток вариантов с большим эффектом. Этому есть несколько возможных объяснений. Многие из вариантов, обнаруженных британским биобанком GWAS, могут иметь такие незначительные эффекты, что они были фактически нейтральными или подверглись такому слабому отбору, что мы не можем их обнаружить.Другие варианты могли не реагировать на отбор из-за плейотропного ограничения. Пять SNP с наибольшим эффектом в UK Biobank действительно имеют небольшие, но значимые ассоциации с антропометрическими фенотипами (например, rs1805007 на MC1R с ростом в положении стоя), но, безусловно, их наиболее значимые ассоциации связаны с цветом волос, старением лица , загар, риск меланомы и другие фенотипы, которые, вероятно, связаны с пигментацией (64). Наконец, оценки размера эффекта GWAS в европейских популяциях сегодня могут не отражать влияние, которое эти варианты оказывали в прошлом из-за эпистатических взаимодействий или взаимодействий генов и окружающей среды.Это не повлияет на временные ряды отдельных SNP и анализ PBS, поскольку они не полагаются на величину эффекта как вес, но снизит мощность для взвешенного полигенного показателя и анализа Q x .

Наш анализ был сосредоточен на 170 SNP, связанных с пигментацией кожи, которые присутствуют в массиве захвата 1240K. Чтобы проверить возможное смещение, вызванное массивом захвата, мы проверили, сколько из 242 SNP, использованных в анализе дробовика, были хорошо помечены массивом захвата. Из 242 SNP 33 являются общими, еще 67 помечены как r 2 ≥ 0,8, а еще 19 SNP помечены как r 2 ≥ 0,5. Однако, хотя 142 SNP, которые не помечены массивом захвата как r 2 ≥ 0,8, содержат некоторые SNP умеренного размера эффекта, они не вносят вклад в сигнал отбора ( P = 0,31) ( SI Приложение , рис. S15 D ). Следовательно, хотя массив захвата не охватывает все вариации, способствующие современной вариации пигментации кожи, он фиксирует подавляющее большинство вариаций, которые способствовали эволюции фенотипа, оправдывая использование набора данных захвата-дробовика для детальное изучение эволюционных тенденций.

Мы находим мало свидетельств параллельного отбора по независимым гаплотипам в локусах пигментации кожи, предполагая, что различия в частоте аллелей между группами предков были в основном связаны с генетическим дрейфом. Единственным исключением является то, что светлый аллель SLC24A5 был почти зафиксирован в популяциях предков как ранних фермеров, так и степняков из-за отбора. Однако даже для этого варианта мы наблюдаем сигнал продолжающегося отбора в наших данных даже после смешения с охотниками-собирателями, что указывает на продолжение отбора после смешения.Это аналогично быстрому отбору в том же самом локусе светлого аллеля, введенного через примесь к хоесанам, которые сейчас населяют южную Африку (12, 71).

Мы также можем проверить предыдущие заявления об отборе определенных генов пигментации. Мы не находим доказательств положительного отбора у европейцев в локусе MC1R , в отличие от предыдущих сообщений (72, 73). Среди SNP UK Biobank rs1805007 рядом с MC1R объясняет относительно большое количество вариаций в Великобритании, но, по прогнозам, объясняет относительно небольшую вариацию между Европой и Западной Африкой (рис.4 С ). Локус TYRP1 ранее был идентифицирован как цель селекции у европейцев (5, 8, 9, 74, 75), хотя некоторые исследования (76, 77) поставили под сомнение этот вывод. Наш анализ показывает некоторую поддержку отбора в этом локусе, при этом окно из 20 SNP, сосредоточенное вокруг rs1325132, находится в верхних 1,1% полногеномных окон PBS в линии охотников-собирателей. Некоторые исследования (76, 78) обнаруживают сигнал недавнего отбора у европейцев в KITLG SNP rs12821256, который функционально связан со светлым цветом волос (79).В нашем анализе временных рядов мы не находим доказательств отбора в западно-евразийской линии по этому SNP, но это может отражать недостаток мощности для обнаружения относительно небольшого изменения частоты. Наконец, в локусе OCA2 мы резюмируем наблюдения независимого отбора у европейцев и выходцев из Восточной Азии (70, 80) ( SI Приложение , рис. S9). В древних популяциях мы обнаружили повышенный сигнал PBS вокруг rs9920172, который был наиболее заметен у охотников-собирателей, но также повышен у предков ранних земледельцев и степняков (рис.3), предполагая относительно ранний эпизод отбора у жителей Западной Евразии.

Относительно темная пигментация кожи в Европе раннего верхнего палеолита может свидетельствовать о том, что эти популяции относительно плохо приспособлены к условиям высоких широт в результате недавней миграции из более низких широт. С другой стороны, хотя мы показали, что эти популяции несли несколько аллелей светлой пигментации, сегрегирующих в современной Европе, они могли нести другие аллели, которые мы сейчас не можем обнаружить.В качестве крайнего примера, неандертальцы и алтайские денисовцы показывают генетические показатели, которые находятся в том же диапазоне, что и люди раннего верхнего палеолита ( SI, Приложение , Таблица S1), но вполне вероятно, что эти популяции, которые жили в высоких широтах в течение сотни тысяч лет, независимо адаптировались бы к низким уровням УФ-излучения. По этой причине мы не можем уверенно делать заявления о пигментации кожи древних популяций.

В связи с доступностью данных наше исследование было сосредоточено на истории эволюции пигментации кожи в Западной Евразии.Однако есть убедительные доказательства того, что параллельная тенденция адаптации к условиям с низким уровнем УФ-В имела место в Восточной Азии (15, 70, 81, 82). Меньше известно о локусах, которые подвергались селекции в Восточной Азии, за исключением некоторых вариантов OCA2 (80⇓–82). Точно так же многочисленные исследования задокументировали отбор как по более светлой, так и по более темной пигментации кожи в некоторых частях Африки (12, 13, 83). Будущая работа должна проверить, был ли процесс адаптации в других частях мира аналогичен процессу в Европе.Отсутствие известных локусов пигментации кожи при сканировании положительного отбора в восточноазиатских популяциях (84, 85) повышает вероятность того, что отбор мог быть более полигенным у восточноазиатских, чем у европейцев. Наконец, доказательства полигенного направленного отбора по другим сложным признакам у людей неубедительны (86, 87). Мы предполагаем, что подробные исследования других фенотипов с использованием древней ДНК могут быть полезны для более общего определения типов процессов, важных для эволюции человека.

Методы

Capture-Shotgun Набор данных древней ДНК.

Мы загрузили версию 37.2 общедоступных наборов данных из 2107 древних и 5637 современных (набор данных Human Origins) образцов с веб-сайта Reich Lab: https://reich. hms.harvard.edu/downloadable-genotypes-present-day -и-данные-древней-ДНК-составлены-опубликованы-бумаги. Древние люди считались псевдогаплоидными (т. е. носителями только одного аллеля), потому что большинство образцов имеют низкий охват. Для многих из этих образцов 1 233 013 сайтов были генотипированы с использованием метода захвата в растворе (88), в то время как сайты с полногеномными данными последовательностей дробовиков были генотипированы в том же наборе сайтов.Для наших регрессионных моделей мы включили древних особей из Западной Евразии, определяемой здесь как регион к западу от Уральских гор (долгота, <60° в. д.) и к северу от 35° северной широты ( SI Приложение , рис. S1). Мы исключили образцы с покрытием менее 0,1×. Мы удалили повторяющиеся и близкородственные выборки (например, родственники первой степени) путем вычисления попарной идентичности по состоянию (IBS) между древними людьми. Для каждого человека мы определили соответствующего человека с самым высоким IBS. Основываясь на распределении самых высоких значений IBS, мы идентифицировали пары с оценкой IBS Z > 7 как дубликаты и сохранили человека с наименьшим количеством отсутствующих сайтов. Мы также вручную удалили связанные образцы, которые были явно аннотированы, выбрав представителя с самым высоким покрытием. Наконец, мы включили дополнительные древние образцы с Пиренейского полуострова из двух недавних работ (36, 45), применяя те же критерии охвата и родства. В конечном итоге мы составили список из 1158 древних псевдогаплоидных особей в нашем анализе, охватывающем временной отрезок последних 40 000 лет.Только 11 особей были датированы возрастом >15 000 лет назад, а 1147 особей жили в течение последних 15 000 лет.

Дробовик Набор данных древней ДНК.

Мы организовали набор данных образцов, которые секвенировали дробовиком без обогащения с использованием массива захвата (23, 25⇓⇓⇓⇓⇓⇓–32, 35, 39, 42, 45, 47⇓⇓⇓–51, 54, 56, 58, 60⇓⇓⇓⇓⇓⇓–67). Чтобы сгенерировать первые 10 ПК с сайтов в массиве захвата 1240K, мы объединили образцы дробовика с доступными данными о генотипе из v37. 2 набора лабораторных данных Райха и 15 особей, которые мы сами вытащили из файлов BAM.Мы вручную удалили повторяющиеся выборки из набора данных Shotgun, сохранив выборку с более высоким охватом. Мы проверили наличие родственников первой степени в наборе данных, рассмотрев семейные аннотации, но не нашли ни одного. Окончательный набор данных дробовика включал 249 человек.

Пигментация кожи SNP Curation.

Мы получили сводную статистику для UK Biobank GWAS по цвету кожи (поле данных 1717) из общедоступного выпуска Neale Lab (версия 3, выпуск манифеста 20180731) (14).GWAS измерял цвет кожи, о котором сообщали сами, как категориальную переменную (очень светлая, светлая, светло-оливковая, темно-оливковая, коричневая, черная). Чтобы идентифицировать значимые для всего генома и независимые SNP, мы выполнили группировку, используя PLINK v1.90b6.6 (89) с 1000 геномами GBR в качестве эталонной панели LD (—clump-p1 5 × 10 −8 —clump-r2). 0,05 —clump-kb 250), а затем группирование на основе физического расстояния, чтобы исключить SNP в пределах 100 kb друг от друга. Мы составили два отдельных списка SNP UK Biobank для наборов данных дробовика и дробовика захвата, потому что набор данных дробовика захвата был ограничен сайтами массива 1240K.Для набора данных захвата дробовика мы пересекли все SNP UK Biobank с 1240 тыс. SNP массива, прежде чем идентифицировать 170 независимых и значимых для всего генома SNP (набор данных S1 A ), которые использовались на рис. 1 B и C , 2 B и C , 3 и 4. Для набора данных дробовика мы идентифицировали 242 независимых и значимых для всего генома SNP (набор данных S1 B ), которые использовались в Рис. 1 А и 2 А . Для Приложение SI , рис.S4, мы идентифицировали 93 SNP из Neale Lab GWAS (набор данных S1 F ), выбрав лучшие SNP, которые являются значимыми для всего генома, из почти независимых LD-блоков в геноме человека, указанных заранее (62). Для SI Приложение , рис. S3, мы идентифицировали 176 SNP (набор данных S1 G ), используя те же параметры скопления с сводной статистикой UK Biobank GWAS, рассчитанной с помощью fastGWA (61).

Мы также вручную составили список SNP, связанных с пигментацией кожи, из литературы (набор данных S1 C ).Мы нашли 12 подходящих исследований (12, 13, 15, 80, 90⇓⇓⇓⇓⇓⇓–97), 9 из которых были GWAS, проведенными в различных популяциях (набор данных S1 D ). Мы не включали SNP из всех рассмотренных статей для нашего анализа, потому что в некоторых исследованиях сообщалось об ассоциациях, которые не были значимыми для всего генома ( P < 5 × 10 -8 ). Однако мы включили субзначимые SNP из GWAS у европейцев (95) с доказательствами репликации ( P < 5 × 10 -8 ) в UK Biobank GWAS.Для GWAS в африканских популяциях (12) мы выбрали SNP для каждого блока LD, который был определен авторами исследования, с наибольшей поддержкой, основанной на нескольких линиях доказательств (например, значение P и функциональные аннотации). Для GWAS у жителей Южной Азии (94) мы выбрали SNP, которые находились на расстоянии 200 т.п.н. друг от друга, и основывали выбор SNP, которые находились в физической близости, с учетом значения P . В других исследованиях был представлен набор независимых SNP, которые мы рассмотрели для включения.Наконец, мы вручную объединили SNP, отобранные в разных исследованиях, выбрав SNP на расстоянии 200 т.п.н. друг от друга с большим количеством статистических и/или функциональных данных, чем близлежащие SNP. Конкретные сведения о сделанном выборе SNP для исключения можно найти в столбце «Примечания» для выделенных SNP в наборе данных S1 C . Мы закончили с окончательным списком из 18 SNP для отобранного вручную набора (набор данных S1 E ), 10 из которых присутствуют в массиве захвата 1240K. Мы также сделали псевдогаплоидные вызовы для каждого из 18 SNP в наборе данных дробовика, выбрав случайный аллель из прочтений на каждом сайте, как и для общего набора данных.

Анализ примесей данных захвата-дробовика.

Мы выполнили неконтролируемую СМЕСЬ (98) на наборе данных древних особей с K = 3, которая, как мы обнаружили, дает наименьшую ошибку перекрестной проверки для 2 < K < 9. Три идентифицированных кластера можно легко идентифицировать как соответствующие охотнику. -собиратели, ранние земледельцы и степные (также называемые ямными) предки ( SI Приложение , рис. S8).

Анализ временных рядов генетических показателей.

Мы рассчитали генетические баллы для каждого человека из современных популяций 1000 геномов (67) и древних людей.Мы подсчитывали баллы двумя способами. Во-первых, мы взвешивали по величине эффекта, оцененной GWAS. Из-за разного охвата древних выборок не все SNP присутствовали в данной выборке. Чтобы учесть недостающую информацию при создании взвешенных оценок, мы разработали взвешенную пропорцию, в которой мы разделили полученную оценку на максимально возможную оценку с учетом SNP, присутствующих в выборке: Scoreweighted=∑i=1mdiβi/∑i=1mβi, где m – количество SNP пигментации кожи, генотипированных у индивидуума, d i – наличие темного аллеля в i th SNP, β i — расчетный размер эффекта (рис. 1 А С ). Для составленного вручную списка SNP, для которого у нас не было сравнимых оценок величины эффекта, мы вычислили невзвешенную оценку, фактически предполагая, что все варианты имеют одинаковую величину эффекта. Эта оценка представляет собой долю темных аллелей, которые несет индивидуум, от SNP, использованных при построении оценки: Scoreunweighted=(1/m)∑i=1mdi, где m — количество SNP, генотипированных у индивидуума, а d i – наличие темного аллеля в i -м SNP (рис.1 D F ).

Мы использовали логистическую регрессию, чтобы изучить связь между взвешенной и невзвешенной генетической оценкой и временем для всех древних образцов. Мы подобрали отдельные модели для древних образцов в наборах данных дробовика и дробовика. Мы включили родословную в качестве ковариаты в модель, включив первые 10 ПК. PCA был выполнен с использованием smartpca v16000 (63) для создания PC из современных популяций, и мы спроецировали древних особей на эти оси изменчивости. Для набора данных дробовика и набора данных захвата дробовика, который включал все образцы (40 000 лет назад), мы использовали 1000 образцов геномов. Для набора данных захвата дробовика, который ограничивался образцами позже 15 000 лет до нашей эры, мы использовали жителей Западной Евразии из набора данных Human Origins (16).

Мы моделируем оценку каждого человека как долю успехов в биномиальной выборке размером м i . То есть miSi∼Binomial(mi,pi), где для индивидуума i , m i число генотипированных SNP, S i является оценка, вероятность успеха p i определяется следующим образом: , lat i и lon i — это даты, широта и долгота каждого человека.Для взвешенной оценки m i S i не является целым числом, но вероятность можно вычислить таким же образом.

Для стратифицированного анализа мы разделили набор данных захвата-дробовика на взаимоисключающие группы предков. Мы классифицировали людей для этого анализа как охотников-собирателей, если они несли более 60% компонента охотников-собирателей, оцененного ADMIXTURE. Для помещения в группу ранних фермеров мы требовали, чтобы человек нес более 60% этого компонента.Особи, которые мы классифицировали как степные, имели более 30% компонента ADMIXTURE и были датированы менее чем 5000 лет назад. Индивидуумы, жившие более 5000 лет назад и имеющие не менее 30 % компонента степной примеси, классифицировались как степняки, даже если они имели более 60 % компонента раннего земледельца. Исходя из этих отсечений, насчитывалось 102 человека охотников-собирателей, 499 ранних земледельцев и 478 человек степного происхождения. Мы использовали ту же модель логистической регрессии, что и выше, для стратифицированного анализа для контроля происхождения.

Поскольку параметры подобранной модели чрезмерно разбросаны ( SI Приложение , рис. S2), мы вычислили значения P из полногеномного эмпирического нулевого распределения для β даты . Мы получили это нулевое распределение, запустив регрессионную модель, описанную выше, для оценок из наборов случайных, совпадающих по частоте (± 1%) SNP в геноме, сохранив те же размеры эффекта для взвешенной оценки. Мы сопоставили полученную частоту аллеля на основе частот суперпопуляции EUR из 1000 геномов.Мы сообщили о значениях P на основе 10 000 случайных выборок.

Анализ временных рядов частот отдельных аллелей SNP.

Мы выполнили логистическую регрессию для каждого отдельного SNP, используя дату выборки и родословную в качестве ковариатов. То есть вероятность того, что отобранный у индивидуума гаплотип несет производный аллель, составляет p i , где log(pi1−pi)=α+βdatedatei+βPC1PC1i+…+βPC10PC10i.

Мы сравнили приведенную выше полную модель с вложенной моделью без основных компонентов, выполнив тест отношения правдоподобия [в R мы используем anova(вложенная модель, полная модель, тест = ‘Chisq’)], чтобы получить значение P для родовой термин, который охватывает β PC1 β PC10 . Чтобы получить значение P для β даты , мы сравниваем вложенную модель без β даты с полной моделью.

Q x Тест полигенной селекции.

Мы использовали тест Q x для направленного полигенного отбора пигментации кожи (10). Для этого теста мы использовали 170 SNP пигментации кожи, полученные из британского биобанка во всех 1000 популяциях геномов.Мы ограничили сайты сайтами на 1240K и построили ковариационную матрицу из одного миллиона SNP. Чтобы рассчитать эмпирические значения P , мы отобрали в общей сложности 500 000 нулевых генетических значений, совпадающих с SNP пигментации кожи, исходя из частоты ±2% минорного аллеля. Однако мы сообщаем об одном миллионе прогонов для первых семи SNP и двух миллионах прогонов для первых пяти и шести, чтобы лучше отличить отклонение протестированных наборов SNP от ожидаемого при дрейфе.

Различия в пигментации кожи объясняются отдельными SNP.

Мы оценили дисперсию, объясняемую SNP в фенотипе в популяции Великобритании, используя следующее: частота аллелей в популяции GBR из 1000 геномов. Мы рассчитали долю дисперсии, объясненную следующим образом: PVEwithin=VEwithinVEwithin+2Nσ2f(1−f),

, где N — размер выборки GWAS (356 530), а σ — SE оценочного β (99 ).Чтобы оценить дисперсию, объясняемую между GBR и YRI, мы рассчитали дисперсию между популяциями следующим образом: Где F 1 и F 2 2 2 2 1 + f 2 ).

Отдел статистики населения.

Мы рассчитали PBS (66) для различных наборов древних групп и современных групп. Для древних популяций мы использовали предполагаемые частоты аллелей исходной популяции из ADMIXTURE (матрица P), тогда как для современных групп мы использовали наблюдаемые частоты аллелей, оцененные из 1000 геномов YRI, CHB и GBR. =p1−p22−p11−p1n1−1−p21−p2n2−1p11−p2+p21−p1,

, где для населения i , n i размер выборки, а p i — частота аллелей в выборке.Мы исключили SNP, у которых частота пропуска > 90% в наборе данных захвата дробовика. Из-за разного охвата древних геномов в расчетах использовались не все сайты. F ST вычисляли с использованием неперекрывающихся окон из 20 и 40 SNP по всему геному. Значения F ST были преобразованы для расчета генетической дивергенции между популяциями как T = −log(1 – F ST ).Мы рассчитали PBS для древней группы X (то есть охотников-собирателей, ранних земледельцев или степняков) с использованием 1000 геномов ханьцев (CHB) и йоруба (YRI) следующим образом: PBSX=TX,YRI+TX,CHB-TYRI, ЧБ2.

Мы идентифицировали близлежащие гены, изучив трек RefSeq Национального центра биотехнологической информации для сборки GRCh47/hg19 (загружен с https://genome. ucsc.edu/cgi-bin/hgTables) на наличие генов, которые перекрываются с окнами с высокими значениями PBS. . Мы отмечаем, что названия генов используются просто как метки для каждого локуса и не обязательно представляют причинные гены.

Благодарности

Мы благодарим Сару Тишкофф, Александра Платта, Барбару Битарелло, Саманту Кокс, Арслана Заиди и Эндрю Чена за полезные комментарии к более ранним версиям этой рукописи. Это исследование было поддержано исследовательской стипендией Фонда Альфреда П. Слоана (FG-2018-10647), исследовательским грантом для новых исследователей Фонда Чарльза Э. Кауфмана (KA2018-98559), премией Национального института общих медицинских наук R35GM133708, и премия Национальной исследовательской службы T32GM008216.Содержание является исключительной ответственностью авторов и не обязательно отражает официальную точку зрения NIH.

Сноски

  • Вклад авторов: Д.Дж. и исследование, разработанное IM; Д.Дж. и IM провели исследование; IM предоставил новые реагенты/аналитические инструменты; Д. Дж. проанализированные данные; и Д.Дж. и IM написали статью.

  • Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

  • Эта статья является прямой отправкой PNAS.

  • Эта статья содержит вспомогательную информацию в Интернете по адресу https://www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.2009227118/-/DCSupplemental.

  • Copyright © 2021 Автор(ы). Опубликовано ПНАС.

Цвет кожи – обзор

5.4 Механизмы токсичности: Пигментация

На цвет кожи и волос может влиять присутствие гемоглобина и каротиноидов, но в первую очередь это связано с наличием меланоцитов, которые синтезируют пигменты меланина.Существует два основных типа меланина, влияющих на цвет кожи: эумеланин, который имеет коричнево-черный цвет, и феомеланин, который придает красно-желтую пигментацию. Меланоциты экспортируют меланин в меланосомах (меланинсодержащих гранулах) в соседние кератиноциты для распределения в верхних слоях кожи или из волосяной луковицы в стержень волоса. Количество, размер, состав, плотность и распределение меланосом в первую очередь ответственны за вариации пигментации, тогда как количество меланоцитов остается относительно постоянным.Многочисленные внутренние факторы также могут влиять на пигментацию кожи, воздействуя на меланоциты. К ним относятся генетические факторы и эпигенетические факторы, происходящие из кератиноцитов (например, bFGF, α-MSH, PAR2), кожных фибробластов (например, DKK1, TGF-β1, bFGF, HGF, SCF), эндокринные и нервные факторы (например, оксид азота, α-MSH) и системное воспаление (например, простагландины, лейкотриены, тромбоксаны, IL1, IL6).

Исследования мутантов окраски шерсти мышей выявили более 300 генов, которые могут влиять на цвет кожи и волос.Рецептор меланокортина-1 (MC1R) считается основной детерминантой пигментного фенотипа. Альфа-меланоцит-стимулирующий гормон (α-МСГ) и адренокортикотропный гормон (АКТГ) являются основными агонистами MC1R, которые действуют на повышение уровня эумеланина посредством повышения уровня цАМФ. Синтез меланина контролируется ферментами тирозиназы (TYR), которые инициируют синтез меланина, катализируя окисление L-тирозина. Активность TYR опосредуется главным образом родственным TYR белком 1 (TRP1) и дофахромтаутомеразой (TRP2).

Пигментация кожи также может зависеть от внешних факторов, таких как ультрафиолетовое излучение (UVR). Кожа является основным барьером для стрессов окружающей среды и вредных раздражителей, а способность меланоцитов поглощать УФИ вносит значительный вклад в защитные механизмы кожи. UVA (320–400 нм) и особенно UVB (280–320 нм) способны проникать в кожу и стимулировать пигментацию меланина. Следовательно, степень пигментации, которая отражает степень обеспечиваемой фотозащиты, называется «фототипом» кожи и может использоваться в качестве предиктора фотостарения и фотоканцерогенеза, когда более светлокожие люди подвергаются более высокому риску.

Нарушения пигментации могут быть классифицированы как гиперпигментация или гипопигментация, которые могут включать или не включать изменения количества меланоцитов. В крайнем случае, полное отсутствие пигментации, называемое альбинизмом, является результатом генетических мутаций. Однако чаще изменения пигментации связаны с изменениями количества меланина в коже или волосах (т. е. клинически описываются как нормохромия, гиперхромия и гипохромия), хотя иногда могут быть вовлечены отложения лекарств или металлов.

Нарушения пигментации кожи, вызванные лекарственными препаратами, которые могут составлять 10–20% приобретенных случаев гиперпигментации у людей, представляют особый интерес для патологоанатомов-токсикологов. Многие лекарства вызывают нарушения пигментации, в том числе нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), противомалярийные средства (например, хлорохин, хинин), антипсихотические препараты (например, хлорпромазин, фенотиазин), противосудорожные препараты (например, фенитоин), амиодарон, тетрациклины, цитостатические препараты (т.г., циклофосфамид, бусульфан, блеомицин, адриамицин) и тяжелые металлы. Механизмы, участвующие в нарушениях пигментации, различаются в зависимости от типа вовлеченного агента. Например, некоторые лекарства могут реагировать с меланином с образованием комплексов лекарство-пигмент, что может усугубляться стимуляцией синтеза меланина солнечным светом. Другие типы лекарств могут либо накапливаться в коже, либо связываться с компонентами кожи, отличными от меланина. Острые или хронические воспалительные процессы могут приводить к неспецифической поствоспалительной гипопигментации или гиперпигментации за счет высвобождения многочисленных медиаторов, включая цитокины и факторы роста, которые могут вызывать аберрантный меланогенез.

Точные механизмы, участвующие в поствоспалительной гипопигментации, точно не ясны, но считается, что они являются результатом ингибирования меланогенеза, а не явного разрушения меланоцитов (хотя в некоторых случаях сильное воспаление может привести к разрушению и потере меланоцитов с постоянным пигментом). изменять). С другой стороны, тяжелые металлы могут откладываться в дерме, способствуя изменению пигментации по механизму, отличному от меланина (см. Тяжелые металлы, Глава 41 ).

Доклинические исследования токсичности проводятся для определения токсикологического потенциала потенциальных лекарственных средств до их введения людям с целью оценки и смягчения потенциальных неблагоприятных клинических эффектов. Нарушения пигментации могут случайно проявиться в обычных исследованиях токсичности или при разработке конкретных моделей на животных. Например, хлорохин продемонстрировал явное сродство к глазному меланину, включая обратимые гидрофобные или электростатические взаимодействия, основанные на исследованиях на пигментированных и непигментированных (альбиносах) крысах.Введение экспериментального ингибитора агрегации тромбоцитов PD-89454 вызвало непреднамеренное обесцвечивание нормально пигментированных участков носа, губ, век и слизистой оболочки полости рта у собак породы бигль. Снижение содержания меланина было продемонстрировано в меланоцитах и ​​кератиноцитах при окрашивании по Фонтана-Массону, и ультраструктурно меланоциты выглядели круглыми или шаровидными, с меньшим количеством дендритных отростков и меньшим количеством не полностью пигментированных меланосом.

В дополнение к непреднамеренным побочным эффектам системных препаратов многие усилия по разработке лекарств целенаправленно преследовали гипопигментацию для косметического осветления кожи.Многочисленные механизмы были нацелены на уменьшение пигментации, включая ингибирование тирозиназы, TRP1 и TRP2 (посредством подавления фактора транскрипции, связанного с микрофтальмом), усиление убиквитинирования тирозиназы, снижение активности MC1R, ингибирование цАМФ (противовоспалительные агенты), вмешательство в перенос меланосом или созревание и высвобождение токсичных промежуточных продуктов синтеза меланина.

Метимазол (MMI) является антитиреоидным средством, которое является ингибитором тирозиназы и может служить для ингибирования меланогенеза.Местное нанесение MMI на кожу ушей коричневых морских свинок приводило к депигментации, морфологически характеризующейся изменением формы и увеличением размеров меланоцитов, потерей дендритов, увеличением толщины оставшихся дендритов и, в некоторых местах, снижением количества меланоцитов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *