The current state of research on the pharmacological properties of melanins and the prospects for their use in medicine

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Introduction. This article discusses the basic physico-chemical properties of melanins, their biosynthesis, and the potential for their use in medicine. As a result of the review, based on a number of scientific studies, it was revealed that melanins are characterized by a wide range of biological activity. They have photoprotective, radioprotective, immunomodulatory, stress-protective, antioxidant, detoxification and anti-inflammatory effects. The presented information indicates the promising use of melanins in medical practice in the treatment of diseases of the immune, central nervous, cardiovascular systems, and some oncological diseases.

The purpose of the study was to review the Russian and foreign literature on melanins, their biosynthesis, functional properties and prospects for their use in medicine.

Methods. content analysis of scientific publications to identify the structure, biosynthesis, and biopharmacological properties of melanins in the databases: CyberLeninka, eLibrary, PubMed, Article, SAGE Premier, Scopus over the past 12 years (2013–2024); comparative analysis of various properties of melanins based on current scientific literature data

Conclusion. The information obtained and the justification of the prospects for the use of melanins in clinical practice allow us to speak about the relevance of the development of formulations and technology for the production of drugs based on it, including in the form of combined drugs with a multifunctional effect in various dosage forms. Melanin nanoparticles are promising as a multifunctional nanoplatform for use in oncology, cardiology and restorative medicine.

作者简介

Abdulmutalip Sampiev

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute is a branch of the Federal State budgetary educational institution of higher education “Volgograd State Medical University” of the Ministry of Health of the Russian Federation

编辑信件的主要联系方式.
Email: sampievаbdul@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5100-2239

PhD in pharmaceutical sciences, Associate Professor, associate professor at the Department of Pharmacy

俄罗斯联邦, Kalinin Ave., 11, Pyatigorsk, Stavropol Territory, 357501

Albina Batchaeva

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute is a branch of the Federal State budgetary educational institution of higher education “Volgograd State Medical University” of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: a.h.batchaeva07@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2491-235X

PhD applicant, Department of Pharmacy, Faculty of Postgraduate Education

俄罗斯联邦, Kalinin Ave., 11, Pyatigorsk, Stavropol Territory, 357501

Boris Zhitar

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute is a branch of the Federal State budgetary educational institution of higher education “Volgograd State Medical University” of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: zhbn@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4605-818X

Associate Professor, Department of Pharmacy, Faculty of Postgraduate Education

俄罗斯联邦, Kalinin Ave., 11, Pyatigorsk, Stavropol Territory, 357501

Tatyana Potupchik

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Krasnoyarsk State Medical University named after Professor V.F. Voyno-Yasenetsky” of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: potupchik_tatyana@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1133-4447

Associate Professor, Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology with a course of postgraduate education

俄罗斯联邦, Partizan Zheleznyak str., 1, Krasnoyarsk, 660022

参考

  1. Богаева Д.А. Особые свойства и применение меланина. The Scientific Heritage. 2021; 65: 3–5. [Bagaeva D.A. Special properties and example of melanin The Scientific Heritage. 2021; 65: 3–5. doi: 10.24412/9215-0365-2021-65-2-3-5 (in Russian)].
  2. Усольцева О.Н., Потупчик Т.В., Полютова А.А. Меланины: функциональные свойства и возможности применения в медицинской практике. Фармация. 2024; 6: 39–47. [Usoltseva O.N., Potupchik T.V., Politova A.A. Melanins: functional properties and possibilities of application in medical practice. Pharmacy. 2024; 6: 39–47. doi: 10.29296/25419218-2024-06-06 (in Russian)].
  3. Бушманов А.Ю., Иванов А.А., Андрианова И.Е. и др. Противолучевые свойства меланина. Саратовский научно-медицинский журнал. 2014; 10 (4): 828–32. [Bushmanov A.Yu., Ivanov A.A., Andrianova I.E. and others. The anti-radiation properties of melanin. Saratov J. of Medical Science. 2014; 10 (4): 828–32 (in Russian)].
  4. Cao W., Zhou X., McCallum N.C. et al. Unraveling the Structure and Function of Melanin through Synthesis. J. Am. Chem Soc. 2021; 143 (7): 2622–37. doi: 10.1021/jacs.0c12322.
  5. Sulzer D., Zecca L. Intra-neural synthesis of dopamine-quinone: an overview. Neurotox Res. 2000; 1 (3): 181–95. doi: 10.1007/BF03033289.
  6. Nguyen B., Tawata S. Mimosine dipeptide enantiomsers: improved inhibitors against melanogenesis and cyclooxygenase. Molecules. 2015; 20 (8): 14334–47. doi: 10.3390/molecules200814334.
  7. Oлисовa O.Ю., Aндреевa E.В. Еще раз о проблеме гиперпигментации. Российский журнал кожных и венерических болезней. 2014; 17 (2): 20–4. [Olisova O.Yu., Andreeva E.V. Once again about the problem of hyperpigmentation. Russian J. of Skin and Venereal Diseases. 2014; 17 (2): 20–4. doi: 10.17816/dv36849 (in Russian)].
  8. Круглова Л.С., Стенько А.Г., Стрелкович Т.И. Этиология, патогенез, классификация и современные возможности лечения неопухолевых гиперпигментаций кожи. Пластическая хирургия и косметология. 2014; 1: 105–10. [Kruglova L.S., Stenko A.G., Strelkovich T.I. Etiology, pathogenesis, classification and modern treatment options for non-tumor hyperpigmentation of the skin. Plastic surgery and cosmetology. 2014; 1: 105–10. doi: 10.18565/pharmateca.2021.14.63-69 (in Russian)].
  9. Стенько А.Г., Иконникова Е.В., Круглова Л.С. Современный терапевтический подход к коррекции гиперпигментации. Пластическая хирургия и эстетическая медицина. 2020; 1: 63–8. [Stenko A.G., Ikonnikova E.V., Kruglova L.S. A modern therapeutic approach to the correction of hyperpigmentation. Plastic surgery and aesthetic medicine. 2020; 1: 63–8. doi: 10.17116/plast.hirurgia202001163 (in Russian)].
  10. Solano F. Photoprotection and Skin Pigmentation: Melanin-Related Molecules and Some Other New Agents Obtained from Natural Sources. Molecules. 2020; 25 (7): 1537. doi: 10.3390/molecules25071537.
  11. Netzer A., Katzir I., Baruch A. et al. Emergent properties of melanin-inspired peptide/RNA condensates. Proc Natl Acad Sci USA. 2023; 120 (44): e2310569120. doi: 10.1073/pnas.2310569120.
  12. Scalabrin M., Adams V., Labeit S. et al. Emerging strategies targeting catabolic muscle stress relief. Int J. Mol. Sci. 2020; 21 (13): 1–18. doi: 10.3390/ijms21134681
  13. Прохоров Д.В., Притуло О.А., Жумыкина О.И. и др. Современные представления о фотопротекции. Вестник физиотерапии и курортологии. 2016; 1: 54–7. [Prokhorov D.V., Pritulo O.A., Zhumykina O.I. et al. Modern ideas about photoprotection. Bulletin of Physiotherapy and Balneology. 2016; 1: 54–7 (in Russian)].
  14. Tsai T.H., Huang C.J., Wu W.H. et al. Antioxidant, cell-protective, and anti-melanogenic activities of leaf extracts from wild bitter melon (Momordica charantia Linn. var. abbreviata Ser.) cultivars. Bot Stud. 2014; 55 (1): 78. doi: 10.1186/s40529-014-0078-y.
  15. Семизидис А.Т., Мантурова Н.Е. Современные представления о патогенезе меланодермий. Эффективная фармакотерапия. 2023; 19 (19): 76–80. [Semizidis A.T., Manturova N.E. Modern concepts about the pathogenesis of melanoderma. Effective pharmacotherapy. 2023; 19 (19): 76–80. doi: 10.33978/2307-3586-2023-19-19-76-80 (in Russian)].
  16. Pandey S., Shahwal R., Sur A. Melanin: progress, prospects, and challenges in synthesis and commercial applications. 2023; 10: 980–96.
  17. Афанасьев С.М., Морочко Е.В. Анализ химического состава солнцезащитных средств и их влияние на здоровье кожи: исследование различных составов и SPF-значений. Молодой ученый. 2024; 5 (504): 49–51. [Afanasyev S.M., Morochko E.V. Analysis of the chemical composition of sunscreens and their effect on skin health: a study of various compositions and SPF values. A young scientist. 2024; 5 (504): 49–51 (in Russian)].
  18. Revskaya E., Chu P., Howell R.C. et al. Compton scattering by internal shields based on melanin-containing mushrooms provides protection of gastrointestinal tract from ionizing radiation. Cancer Biother Radiopharm. 2012; 27 (9): 570–6. doi: 10.1089/cbr.2012.1318.
  19. Piña-Oviedo S., Ortiz-Hidalgo C., Ayal A.G. Human Colors-The Rainbow Garden of Pathology: What Gives Normal and Pathologic Tissues Their Color? Arch Pathol Lab Med. 2017; 141 (3):445–62. doi: 10.5858/arpa.2016-0274-SA.
  20. Perone S.A., Bavarel M., Suzic D. et al. Mental health and stress in humanitarian expatriates. Revue Medicale Suisse. 2020; 16 (693): 993–7.
  21. Liu X., Hou R., Wang D. et al. Comprehensive utilization of edible mushroom Auricularia auricula waste residue-Extraction, physicochemical properties of melanin and its antioxidant activity. Food Sci Nutr. 2019; 7 (11): 3774–83. doi: 10.1002/fsn3.1239.
  22. Liberti D., Alfieri M.L., Monti D.M. et al. A Melanin-Related Phenolic Polymer with Potent Photoprotective and Antioxidant Activities for Dermo-Cosmetic Applications. Antioxidants (Basel). 2020; 9 (4): 270. doi: 10.3390/antiox9040270
  23. Mattoon E.R., Cordero R.J.B., Casadevall A. Melaninization Reduces Cryptococcus neoformans Susceptibility to Mechanical Stress. mSphere. 2023; 8 (1): e0059122. doi: 10.1128/msphere.00591-22.
  24. Steigerwald S., Cohen B.E., Vali M. et al. Differences in Opinions About Marijuana Use and Prevalence of Use by State Legalization Status. J. Addict Med. 2020; 14 (4): 337–44. doi: 10.1097/ADM.0000000000000593
  25. Opie E., Brooks S., Greenberg N. et al. The usefulness of pre-employment and pre-deployment psychological screening for disaster relief workers: A systematic review. BMC Psychiatry. 2020; 20 (1). doi: 10.1186/s12888-020-02593-1
  26. Berg S.Z., Berg J. Melanin: a unifying theory of disease as exemplified by Parkinson's, Alzheimer's, and Lewy body dementia. Front Immunol. 2023; 14: 1228530. doi: 10.3389/fimmu.2023.1228530
  27. El Obeid A.S., Kamal-Eldin A., Abdelhalim M.A.K. et al. Pharmacological Properties of Melanin and its Function in Health. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2017; 120 (6): 515–22. doi: 10.1111/bcpt.12748.
  28. Viceconte N., Burguillos M.A., Herrera A.J. et al. Neuromelanin activates proinflammatory microglia through a caspase-8-dependent mechanism J. Neuroinflammation. 2015; 12 (5): 2–15. doi: 10.1186/s12974-014-0228-x
  29. Ставский Е.А., Теплякова Т.В., Андреева И.С. и др. Экспериментальная оценка лечебных свойств мази на основе меланинов из природного сырья и глубинной культуры чаги. Сибирский медицинский научный журнал. 2022; 6 (1): 93–105. [Stavsky E.A., Teplyakova T.V., Andreeva I.S. et al. Experimental evaluation of the medicinal properties of an ointment based on melanins from natural raw materials and deep culture of chaga. Siberian Medical Scientific J. 2022; 6 (1): 93–105. doi: 10.31549/2542-1174-2022-6-1-93-105 (in Russian)].
  30. Арсаханова Г.А. Меланин в структуре противодействия стрессовым явлениям организма. Международный журнал прикладных наук и технологий INTEGRAL. 2020; 6: 5. [Arsakhanova G.A. Melanin in the structure of countering stress phenomena of the body. International Journal of Applied Sciences and Technologies INTEGRAL. 2020; 6: 5. doi: 10.24411/2658-3569-2020-10117 (in Russian)].
  31. Иванов А.А., Булынина Т.М., Утина Д.М. и др. Фитомеланин – средство стимуляции репродуктивной активности мышей-самцов. Медицина экстремальных ситуаций. 2016; 2 (56): 58–63. [Ivanov A.A., Bulynina T.M., Utina D.M. et al. Phytomelanin is a means of stimulating the reproductive activity of male mice. Emergency medicine. 2016; 2 (56): 58–63 (in Russian)].
  32. Bergqvist C., Ezzedine K. Vitiligo: A Review. Dermatology. 2020; 236 (6): 571–92. doi: 10.1159/000506103.
  33. Siwicka Z.E., Son F.A., Battistella C. et al. Synthetic Porous Melanin. J. Am. Chem Soc. 2021; 143 (8): 3094–103. doi: 10.1021/jacs.0c10465.
  34. Micheal H.S.R., Thyagarajan D., Govindaraj M. et al. Biosorption of halophilic fungal melanized membrane – PUR/melanin polymer for heavy metal detoxification with electrospinning technology. Environ Technol. 2024; 29: 1–13. doi: 10.1080/09593330.2024.2310034.
  35. ФС.2.5.0103.18 Фармакопейная статья. «Чага» (утверждена и введена в действие Приказом №749) (Государственная фармакопея Российской федерации. XIV издание. Том IV"). [33 FS.2.5.0103.18 Pharmacopoeia article. "Chaga" (approved and put into effect by Order No. 749) (State Pharmacopoeia of the Russian Federation. XIV edition. Volume IV") (in Russian)].
  36. Кузнецова О.Ю. Обзор современных препаратов с биологически активными композициями березового гриба чага. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2016; 14 (1): 128–41. [Kuznetsova O.Y. Review of modern preparations with biologically active compositions of birch fungus chaga. Development and registration of medicines. 2016; 14 (1): 128–41 (in Russian)].
  37. Усольцева О.Н., Оленников Д.Н., Потупчик Т.В. и др. Гриб березовый (чага): характеристика химического состава, биологической активности и продуктов переработки. Фармация. 2023; 72 (4): 58–64. [Usoltseva O.N., Olennikov D.N., Potupchik T.V. et al. Birch mushroom (chaga): characteristics of chemical composition, biological activity and processed products. Pharmacy. 2023; 72 (4): 58–64. doi: 10.29296/25419218-2023-04-08 (in Russian)].
  38. Tian L., Li X., Ji H. et al. Melanin-like nanoparticles: advances in surface modification and tumour photothermal therapy. J. Nanobiotechnol. 2022; 20: 485 doi: 10.1186/s12951-022-01698-x.
  39. Zhou J., Liu W., Zhao X. et al. Natural Melanin/Alginate Hydrogels Achieve Cardiac Repair through ROS Scavenging and Macrophage Polarization.Adv Sci (Weinh). 2021; 8 (20): e2100505. doi: 10.1002/advs.202100505.
  40. Pota G., Silvestri B., Vitiello G. et al. Towards nanostructured red-ox active bio-interfaces: Bioinspired antibacterial hybrid melanin-CeO(2) nanoparticles for radical homeostasis. Biomater Adv. 2023; 153: 213558. doi: 10.1016/j.bioadv.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Stages of melanin synthesis

下载 (228KB)
索引源数据

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».