黑色素如何被運送至上皮細胞

黑色素如何被運送至上皮細胞 (How to transfer melamin to epithelial cells)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群教授責任編輯

編譯來源：メラニン色素が表皮細胞に運ばれる仕組みの解明

人體經常曝露於外界紫外線中，皮膚是保護的器官，其中黑色素 (melanin) 扮演最重要角色。黑色素細胞 (melanocyte) 合成黑色素，儲存於黑素體 (melanosome)，被運送至相鄰上皮細胞之角質細胞 (keratinocyte) ，該過程稱為「黑色素輸送」。即使黑色素正常生成，若無法順利輸送，會形成白斑而無法防禦紫外線曝曬，易導致皮膚癌。

長期以來，黑色素研究幾乎都是在培養皿將色素細胞及上皮細胞共同培養，再進行解析，但對黑色素輸送機制觀點分歧，爭論一直存在。過去已知細胞運作在培養皿及體內具有相當大差異，為確實掌握黑色素輸送機制，有必要實際在體內予以解析，但過去尚無相關研究。

因此，日本京都大學的研究團隊，嘗試使用雞胚 (chicken embryo) 來探索黑色素輸送機制。雞胚色素細胞廣布於全身上皮細胞，與人很相似，是適合黑色素輸送研究的模式生物。該團隊使用先進技術，成功捕捉到黑色素輸送的瞬間影像，經解析後提出新機制。

雞胚於受精後第10~11天，開始進行黑色素輸送，取出當時雞胚上皮組織3D構造，再藉由共軛焦顯微鏡 (confocal microscope) 進行高解析活體觀察。因其色素細胞的GFP基因已事先受操控產生作用，故可成功觀測到與生物體內幾乎相同環境下的黑色素細胞動態。

研究團隊透過以上方法發現4個主要現象，(1) 首先在色素細胞的細胞膜上產生囊胞，稱為膜囊胞形成(membrane blebbing)。(2) 膜小囊胞 (membrane blebs) 包覆黑色素顆粒。(3) 膜小囊胞從色素細胞釋出至細胞外。(4) 釋出的膜小囊胞，受角質細胞吞噬作用 (phagocytosis) 所攝取，成為防禦紫外線、保護上皮細胞的核心要素。並發現此過程，於癌症轉移出現的蛋白質Rho也扮演重要角色。

圖片來源：http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2016/161202_1.html

以上類似體內環境的實驗發現，黑色素輸送是藉由膜小囊胞執行，解決長期以來黑色素輸送機制的爭論。其研究成果於2016年12月刊載科學期刊《Scientific Reports》。

與體表色素有關的研究範圍相當廣，包括皮膚白斑、皮膚癌等嚴重的症狀，或黃褐斑、雀斑等化妝品相關症狀。過去化妝品產業投注相當多精力在色素細胞內合成黑色素的相關研究，但一直未能有所突破，導致商品開發受到許多限制。此研究成果，不但能促進化妝品開發進一步發展，也對體表防禦紫外線及生物多樣性的理解有所助益。

名詞解釋 :

1. 共軛焦顯微鏡：能取得三度空間影像的高解析度雷射顯微鏡。
2. 吞噬作用：細胞攝取較大物質的方式。
3. Rho：藉由細胞骨骼(cytoskeleton)調控，為細胞移動有關的低分子量G蛋白(G protein)。在癌細胞轉移也扮演重要角色。

延伸閱讀 :

• 紫外線和防曬 (UV) 上。http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=14062
• 紫外線和防曬 (UV) 下。http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=14064
• 生理時鐘 (Circadian rhythm)。http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=18035