Tartalom
- A melanin kémiai szerkezete
- Alternatív melanin kémiai képlet
- A bőr színének alapjai
- Egyéb tényezők a bőr színében
- A melanin típusai
- A melanin funkciói
- Melanin és UV védelem
- A melanin egyéb élettani szerepei
- Melaninnal kapcsolatos betegségek
A melanin egy sötét, természetben előforduló pigment, amely több formában létezik, és felelős az emberi bőr színének nagy részéért. Ezt az úgynevezett sejtek termelik melanociták, amelyek a bőr legkülső rétegének legmélyebb részén ülnek. Ennek a melaninnak a nagy része megtalálható az úgynevezett sejtekben keratinocitákat, amelyek sokkal sokkal többek, mint a melanociták.
A melanin szintetizálása után az úgynevezett melanociták testeiben tárolódik melanoszómákat. A leggyakoribb a melanin különféle típusai eumelanin, ami "jó melanint" jelent. Ha sok eumelanin van jelen nagyobb mennyiségben, sötétebb, barna színű bőrszín alakul ki, míg ennek a pigmentnek a sűrűsége alacsonyabb a könnyebb bőrű embereknél.
Amikor az emberek a bőr színében különbségeket mutatnak, amelyek főként a bőr melanin-tartalmának különbségeiből fakadnak, ez nem azért van, mert az emberek nagyban különböznek a szám a melanociták száma. Ehelyett néhány nép Egyedi a melanociták sokkal aktívabbak, mint másokban.
A melanin kémiai szerkezete
Mint sok más szervezetben, a melanin kémiai összetétele szén, hidrogén, oxigén és nitrogén keverékét is tartalmazza. A melanin kémiai képlet jelentése C18H10N2O4így a melanin molekulatömege vagy móltömege 318 g / mol (g / mol).
(Történelmi okokból a anyajegy az anyag mennyisége grammban, amely 6x10-et tartalmaz 23 molekulák, és egy molekulák méretének alapmérete.)
A melanin három hattagú gyűrűből áll (hat atom egy központi pont körül van elrendezve) egy sorban, mindegyikben egy öttagú gyűrű helyezkedik el egymás és a szomszédja közötti egyik szögben. Ezek az öttagú gyűrűk mindegyike a melaninban lévő két nitrogénatom egyikét tartalmazza, és a molekula másik oldalán ülnek.
A melaninban található négy oxigénatom a szénatomhoz kapcsolódik a hat atom gyűrűjén mindkét végén, mindegyik gyűrűnél kettőnél. Ezek kettős kötéssel vannak ellátva, és a C = O elrendezés a gyűrű másik oldalán helyezkedik el, ahonnan az öttagú gyűrűk kapcsolódnak.
Alternatív melanin kémiai képlet
Ha a melanin-képletet kifejezettebben kívánta kifejezni anélkül, hogy modellt rajzolna volna, akkor azt az egyszerűsített molekuláris bemeneti vonalbeviteli rendszerben (SMILES) használt formában írhatja:
CC1 = C2C3 = C (C4 = CNC5 = C (C (= O) C (= O) C (= C45) C3 = CN2) C) C (= O) C1 = O
ahol a számok nem aláírók, hanem az atomok numerikus helyzetére utalnak az egyes gyűrűkön belül. A melanin hidrogénatomjai nem szerepelnek benne, de számuk és helyzetük meghatározható a fenti struktúra bármely „rése” kitöltésével, szem előtt tartva, hogy mindegyik szén négy kötést képez.
A bőr színének alapjai
Az emberi bőr három réteggel rendelkezik, amelyek a legkülsőtől a legbelsőig az epidermisz, a dermisz és a bőr alatti szövet rétegei. Maga az epidermisz számos rétegre oszlik, amelyek mélyebbek a réteg germinativum (néha stratum basale-nek hívják). Ez a réteg, amely az epidermiszt és a dermust elválasztó alapanyag membránnal szomszédos, melanociták képződik.
Mikroszkópia során a melanociták jellegzetes szabálytalan alakúak. Az, hogy a melanociták melanint termelnek, attól függ, hogy a melanin génje milyen mértékben termelődik kifejezett, vagy be van kapcsolva. Gondoljon arra, hogy a "génexpresszió" egy kapcsoló bekapcsolása egy gyárban egy adott termék, ebben az esetben fehérje előállításához.
Szinte minden emberben rengeteg melanin "gyár" (melanocita) van, de az emberek milyen mértékben teszik ezeket a "gyárakat" felhasználásra, mind az egyének, mind az etnikai populációk között.
Egyéb tényezők a bőr színében
A napfény a legtöbb emberben bizonyos mértékig kiváltja a melanintermelést; ez a bőr rövid ideig tartó sötétedése, amelyet "barnulásnak" nevezünk. A fény stimulus által termelt melanin bizonyos mértékig megvédi a test többi részét a káros ultraibolya (UV) sugárzástól a napfényben.
Amikor a test már nem érzékeli a UV-sugarak sokaságát a környezetben, amint az ősszel és télen történik, a melanin-termelés iránti igény is csökken, és a bőr ezekben az évszakokban hajlamosabbá válni.
Ugyanakkor, bár a melanociták melanint termelnek, tárolják és felszabadítják, a sokkal elterjedtebb epidermális sejtek keratinocitákat a pigment legnagyobb befogadójaként felszámolás. A melanin mozgását a melanocitáktól a keratinocitáig megkönnyíti a sok csáp (körülbelül 40-ig), amelyek az egyes melanocitáktól kifelé nyúlnak.
A melanocitákban képződött melanoszómák eljutnak a keratinocitákhoz és elhelyezkednek a sejtmembrán és a mag között, elősegítve az atommagban a DNS (dezoxiribonukleinsav, az emberek „genetikai anyaga” és az összes ismert életforma) árnyékolását az UV sugárzás káros hatásaitól.
A melanin típusai
Noha az eumelanin az ember által termelt melanin leggyakoribb típusa, ez messze nem az egyetlen általános típus. Két másik fő formában létezik, pheomelanin és neuromelanin. Az eumelaninnak és a pheomelaninnak sok közös funkciója van funkcionálisan és kémiailag, míg a neuromelanin szélhámos.
Az eumelanint és a pheomelanint egyaránt a melanociták képezik az epidermisz legalacsonyabb rétegében (rétegében). Ezek a sejtek úgy kezdődnek, mint melanoblasztok az emberi embrionális fejlődés során az idegi csőből származó szövetekben. Mindegyik szintézise tirozinnal kezdődik, amely molekula szorosan kapcsolódik a fenilalanin aminosavhoz. A tirozint hamarosan dopaquinonná alakítják, amely számos különféle kémiai úton követhető, amelyek végül melanintermelést eredményeznek.
A neuromelanint az agyban termelik a neurotranszmitter bomlásának részeként dopamin, a fenilalanin és tirozin másik közeli kémiai rokonai. Ez az agynak az úgynevezett részén fordul elő feketeállomány. A neuromelanin, az emberi melanin másik két formájával ellentétben, nem vesz részt a bőr színének meghatározásában.
A melanin funkciói
A melaninok biológiai hírnévre való hivatkozása az, hogy hozzájárulnak a bőr színéhez, de számos kapcsolódó és független fiziológiai funkciót is ellát. A melanin befolyásolja a hajszínét, és megóvja a bőrt és a szemét a nap és az elektromágneses sugárzás egyéb forrásai által okozott káros hatásoktól is.
Az eumelanin inkább barnás-fekete színű, míg a pheomelanin sárgás-piros színű. Az emberek bőrszínét e két melanin típus és az egyes sejtekben a melanoszómák teljes sűrűségének aránya határozza meg.
Ugyanakkor ugyanazon egyénnél a test különböző részein a melanin különböző típusai dominálnak. Például a rózsaszínűbb ajkak magasabb a pheomelaninban.
A világosabb színű bőr sűrűsége két vagy három melanoszóma sűrűsége klaszterenként a melanocitákon belül található, míg a sötétebb bőrben a "mozgathatóbb" melanociták jellemzői abban állnak, hogy ezek a szemcsék hajlamosabban terjednek a szomszédos keratinocitákra.
Melanin és UV védelem
Az emberi evolúció bizonyos pontjain az egyének különböző populációi távol helyezkedtek el egymástól, néhányuk közelebb maradt az Egyenlítőhöz, mások az északi szélesség felé indultak, elsősorban Európában. A napfényes és melegebb környezetben tartózkodás eredményeként az Egyenlítőhöz közelebb lévő emberek testhajuk nagy részét elveszítették északi irányba mutató társaikhoz viszonyítva.
Úgy gondolják, hogy a haj relatív eloszlásának ez a változása ösztönözte a melanogenezis eltérő fejlődését a különböző populációkban világszerte. Az Egyenlítőhöz közelebb élő emberek ma már magasabb az eumelanin és a pheomelanin aránya, ami nem csak a bőr sötétebbé tételéhez vezet, hanem nagyobb képességet eredményez az UV-sugárzás elnyelésére. A hűvösebb, kevés napfényű területeken élő emberek viszont alacsonyabb az eumelanin és a pheomelanin aránya, következésképpen hajlamosabbak az UV bőrkárosodásokra, ideértve a rákot is.
2015-ben a Yale Egyetem kutatói beszámoltak arról, hogy találtak olyan módszert, amellyel az ultraibolya fény az egerek melaninjében olyan reakcióba lép, amely néhány órán belül elősegíti a rákképződést. Úgy tűnt, ez rámutatott a melanin kifinomultan „két élű” természetére. Úgy tűnik, hogy minden olyan területen, ahol egészségügyi eszközként szolgálhat, valahol máshol is fennáll az egészségügyi felelősség.
A melanin egyéb élettani szerepei
A D-vitamint, amely fontos az ásványi kalcium karosszériájának kezelésében, UV-fénynek kell kitennie annak érdekében, hogy lenyelése után aktív formájá alakuljon. Ez azt jelenti, hogy az északi szélességben élő emberek általában hajlamosabbak a D-vitaminhiányra, mivel testük egész évben átlagosan kevesebb napfényt kap, mint az Egyenlítőhöz közelebb álló emberek.
Az UV-fény és a melanin kapcsolatának másik következménye az, hogy a sötétebb bőrű embereket, függetlenül attól, hol laknak (de különösen a nagyon északi vagy déli területeken), figyelni kell a D-vitamin szintjével kapcsolatos problémákra, mert A melanoszómák sűrűsége, miközben védelmet nyújt az UV sugarak veszélyei ellen, rámutat néhány kevés jótékony hatására is.
Az UV-fény, a melanin és a bőr viselkedése közötti összefüggéseket még nem sikerült tisztázni. Ismeretes például, hogy az UV-fénynek a bőrre juttatása rövid távon elfojthatja az immunrendszert. Ez kívánatos lehet, ha megpróbálják ellenőrizni a gyulladásos bőrbetegségek immunkomponenssel - például psoriasis - felbukkanását.
A melaninnak a testben betöltött bármiféle immunitási szerepét továbbra is tisztázni kell.
Melaninnal kapcsolatos betegségek
Számos olyan klinikai állapot ismert, amelyek megzavarják a melanin szintézist és a transzportot. Ezek befolyásolhatják a melaninképződés és a melanineloszlási folyamat minden lépését.
Ezek tartalmazzák:
A melanoblasztok rendellenességei. Ezek a sejtek - amint emlékeztethetünk - a melanociták prekurzorai. Feltételezhető, hogy az embrionális és magzati fejlődés során kialakulási helyüktől olyan helyekre vándorolnak, ahol végül ellátják a kijelölt szerepeiket.
Néha a melanoblasztok azonban nem jutnak el oda, ahova el kellene jutniuk. Az egyik eredmény: Waardenburg-szindróma, amelyben az érintett embereknek nagyon világos bőre van és korai szürke haja van annak miatt, hogy a melanoblaszt nem tudta ezen életterületeken korábban élni.
Melanociták rendellenességei. A legismertebbek között a nevezett állapot vitiligo, amely magában foglalja a melanociták autoimmun által közvetített megsemmisítését a bőr egészében nem egyenletes módon.
Mivel a test aszimmetrikus módon támadja meg a saját sejteit, a bőrön világos és világos foltok jelennek meg, amelyek össze vannak keverve az érintetlen bőrfelületekkel.
A melanoszómák rendellenességei. A melanin tárolási helyeit érintő leggyakoribb kettők a következők Chédiak-Higashi szindróma és Griscelli-szindróma, amelyek mindegyike látható bőrpigmentációs problémákkal jár, de más testrendszerekben is befolyásolja azokat.
Chédiak-Higashi szindrómában, amely termelhet albinizmus (a bőrben és a szemben a pigmentáció szinte teljes hiánya) úgy gondolják, hogy a rendellenesség melanin komponenséért felelős génmutáció megakadályozza a fontos immunrendszer vegyi anyagok szintézisét is.
Tirozinázzal kapcsolatos rendellenességek. A tirozináz az az enzim, vagy biológiai katalizátorfehérje, amely a melanin és a pheomelanin szintézis közbenső vegyületét, amelyet dihidroxi-fenil-alaninnak neveznek, dopaquinonná alakít. Ha ez az enzim nem működik megfelelően vagy hiányzik, a melanin szintetikus útja megszakadhat.
Például az örökletes betegségben phenylketonuria (PKU) esetén egy másik enzim kudarca a fenilalanin jelentős felhalmozódásához vezet, amelynek másodlagos, gátló hatása van a tirozinázra. Ez foltos bőrhez vezet a melanin szintézis "downstream" csökkenésének köszönhetően.