Melanina: rodzaje i rola

Melanina to pigment, który odpowiada między innymi za barwę naszej skóry, włosów czy tęczówek oczu oraz chroni przed szkodliwym promieniowaniem UV. Dlaczego jednak jedni ludzie mają melaniny więcej, a inni mniej? Jakie są jeszcze inne funkcje melaniny i czy istnieją jakieś choroby, w których przebiegu występują jakieś nieprawidłowości dotyczące tychże barwników?

Spis treści

1. Melanina: rodzaje
2. Melanina: produkcja
3. Melanina: czynniki regulujące jej produkcję
4. Melanina: gdzie ją znajdziemy?
5. Melanina: funkcje u człowieka
6. Melanina: funkcje u innych gatunków
7. Melanina: choroby związane z jej nieprawidłowymi ilościami

Melanina to pigment, który odpowiada za barwę naszej skóry, włosów czy tęczówek oczu. Nazwa barwników z tej grupy wzięła się od greckiego słowa "melas", które tłumaczyć można jako ciemny lub brązowy.

Melaniny występują u ludzi, ale i u innych ssaków i pozostałych zwierząt, a także u bezkręgowców czy nawet u rozmaitych drobnoustrojów. U każdego z wymienionych organizmów barwniki z tej grupy pełnią odmienną funkcję, jedno jednak można powiedzieć o nich na pewno: są one substancjami o wyjątkowo istotnych funkcjach.

Melanina: rodzaje

U ludzi wyróżnia się trzy różne pigmenty należące do grupy melanin. Są nimi:

• eumelanina: ma ona czarnobrązowy kolor i jej posiadamy w organizmie najwięcej,
• feomelanina: barwnik o zabarwieniu żółtawo-czerwonym,
• neuromelanina: ta postać naturalnego pigmentu występuje w obrębie układu nerwowego - spotkać ją można m.in. w tzw. miejscu sinawym czy substancji czarnej - produkowana jest ona przez komórki nerwowe i obecnie jej funkcja nadal pozostaje nie do końca jasna.

Melanina: produkcja

Melanina jest produkowana w ludzkim organizmie przez specjalne komórki, nazywane melanocytami. Są one przede wszystkim obecne w warstwie podstawnej naskórka.

Produkowany przez melanocyty barwnik gromadzony jest w specjalnych pęcherzykach, nazywanych melanosomami. Wraz z czasem pęcherzyki te są transportowane do wyżej położonych warstw skóry, ostatecznie trafiając przede wszystkim w okolice keratonocytów - tam finalnie dochodzi do rozlokowania barwnika, który od tego momentu może już pełnić swoje ochronne funkcje.

Sama zaś melanina produkowana jest w cyklu skomplikowanych przemian, do których wyjściowym substratem jest aminokwas tyrozyna. Podstawowym enzymem zaangażowanym w te przemiany, określane mianem melanogenezy, jest tyrozynaza.

Melanina: czynniki regulujące jej produkcję

Pewne czynniki mogą stymulować, a inne hamować proces melanogenezy. Stymulująco na produkcję melaniny wpływa promieniowanie UV - to właśnie dlatego, kiedy opalamy się letnią porą, nasza skóra przyjmuje (tak bardzo pożądany przez niektórych) brązowawy odcień.

Innymi substancjami, które mogą nasilać melanogenezę, są m.in. hormon alfa-melanotropowy (alfa-MSH) oraz adrenokortykotropina (ACTH).

Wśród czynników, które mogą zaś hamować produkcję naturalnych pigmentów, wymieniane są m.in. różne interleukiny. Wpływ na proces powstawania melaniny mają również i witaminy, takie jak np. witamina A czy witamina B, a także substancje mineralne, takie jak np. wapń czy żelazo.

Melanina: gdzie ją znajdziemy?

To właśnie od melaniny zależne jest to, że jedni z nas mają bardzo jasną karnację, a inni wyjątkowo ciemną. Wpływ na kolor ludzkiej skóry ma ilość melaniny, która się w niej znajduje - osoby czarnoskóre mają jej najwięcej, ludzie z jasną cerą mają zaś tego barwnika zdecydowanie mniej.

Na ostateczny kolor skóry wpływa jednak nie tylko ilość barwnika, ale też i to, jaki jest stosunek ilości ciemniejszej eumelaniny do zdecydowanie jaśniejszej feomelaniny.

Podobna zależność jak w przypadku skóry dotyczy włosów. W sytuacji, kiedy obecne są w nich duże ilości pigmentu - zwłaszcza eumelaniny - mają one ciemnawe zabarwienie. Wtedy zaś, kiedy we włosach danej osoby dominuje feomelanina, możliwe jest, że będzie ona miała rudawe lub blond kosmyki na swojej głowie.

Melaninę znaleźć jednak można i w innych strukturach organizmu. Wspominano już wcześniej, że jeden z jej rodzajów - neuromelanina - obecna jest w ośrodkowym układzie nerwowym. Barwnik znajdziemy jednak również i w obrębie:

• gałki ocznej (to właśnie melanina odpowiada za kolor naszych tęczówek – ciemne tęczówki są takimi, w których jest dużo melaniny, osoby z niebieskimi czy zielonymi oczami mają tego barwnika zdecydowanie mniej)
• nadnerczy (melaniny obecne są w warstwie siatkowatej tych narządów)
• struktur ucha wewnętrznego

Melanina: funkcje u człowieka

Dla wielu ludzi kolor włosów czy skóry jest wyjątkowo ważny, samo jednak wpływanie na kolor wymienionych nie jest podstawowym zadaniem melaniny. Barwnik ten ma przede wszystkim chronić ludzką skórę.

Docierające wraz z promieniami słońca promieniowanie UV niestety zdrowe dla naszych komórek nie jest - może ono m.in. prowokować uszkodzenia DNA, które w najgorszym przypadku mogą prowadzić do rozwinięcia się nowotworu. Tutaj właśnie pojawia się zasadnicza funkcja melaniny - barwnik ten przede wszystkim wywiera działanie ochronne przed promieniowaniem UV.

Wspomniana wyżej funkcja melaniny możliwa jest dzięki temu, iż pigment posiada zdolność zarówno do absorpcji, jak i do rozpraszania promieniowania ultrafioletowego.

Oprócz tego energia, która zostanie pochłonięta przez melaninę, może zostać przez nią zamieniona na inną, która jest zdecydowanie mniej szkodliwa dla ludzkiego organizmu – mowa tutaj o energii cieplnej.

W tym właśnie momencie zrozumiałe może stać się to, dlaczego ludzie, którzy zamieszkują okolice równika, mają zdecydowanie ciemniejszą karnację od obywateli naszego kraju.

W takich rejonach świata, jak np. Afryka, ekspozycja na promieniowanie słoneczne jest zdecydowanie większa niż chociażby w Polsce.

Z tego właśnie powodu mieszkańcy strefy równikowej mają znacznie ciemniejszą skórę - obecne w niej duże ilości melaniny mają po prostu ochraniać ich przed zwiększonym narażeniem na promieniowanie UV.

Melanina wywiera swoje działanie zarówno w przypadku skóry, jak i w przypadku oczu. Barwnik zabezpiecza przed narażeniem na promieniowanie ultrafioletowe delikatne struktury narządu wzroku.

Im więcej melaniny, tym ryzyko, że promieniowanie UV nam zaszkodzi, jest mniejsze - to właśnie tłumaczy to, dlaczego ludzie posiadający jasne oczy mają zwiększone ryzyko wystąpienia różnych schorzeń oczu związanych z promieniowaniem słonecznym.

Już te funkcje melaniny, które zostały wymienione powyżej, bezsprzecznie można uznać za wyjątkowo istotne.

Tak naprawdę barwniki z tej grupy prawdopodobnie mają jeszcze inne, również cenne funkcje.

Możliwe, iż są one zdolne do wiązania i przez to neutralizowania różnych metali ciężkich. Zależności te nie zostały jeszcze dostatecznie zbadane, obserwowano już jednak m.in. to, że u pacjentów z chorobą Parkinsona - w której przebiegu dochodzić może do zmniejszenia ilości neuromelaniny w strukturach ośrodkowego układu nerwowego - występować może zwiększone odkładania się żelaza w tkance mózgowej.

Melanina: funkcje u innych gatunków

Korzystne właściwości melaniny doceniać mogą jednak nie tylko ludzie, ale i inne organizmy. Przykładowo u ptaków te pióra, które zawierają duże ilości melaniny, są zdecydowanie bardziej wytrzymałe od tych uboższych w te pigmenty.

Melaninę wykorzystują też różne grzyby - specyficzne z nich, zwane radiotroficznymi, wykorzystują barwnik do pochłaniania ciepła, co pozwala im gromadzić niezbędną do procesów życiowych energię.

Korzystać z melaniny – co niestety dla ludzi korzystne raczej nie jest – mogą także i pewne drobnoustroje. U patogenów melanina może być czynnikiem, dzięki któremu zwodzić one będą układ odpornościowy gospodarza i przez to nie będą one podlegały likwidacji.

Inne jeszcze patogeny, dzięki melaninie, mogą być bardziej odporne na leki czy to przeciwgrzybicze, czy też przeciwbakteryjne.

Melanina: choroby związane z jej nieprawidłowymi ilościami

O tym, że rola melaniny jest niezwykle ważna, prawdopodobnie nie trzeba nikogo przekonywać. Z barwnikiem tym związane mogą jednak być pewne problemy zdrowotne - mogą one wynikać zarówno z niedostatecznej ilości melaniny w organizmie, jak i z jej nadmiarem.

Stan, kiedy w organizmie pacjenta - zwłaszcza w skórze czy w obrębie włosów - znajdują się nietypowo małe ilości melaniny, określany jest jako bielactwo (albinizm).

Wyróżnia się bielactwo wrodzone, które jest chorobą genetyczną i wynika z zaburzeń enzymatycznych, dotyczących białek zaangażowanych w melanogenezę. Bielactwo może jednak również być nabyte i wtedy związane jest zazwyczaj z uszkodzeniem komórek produkujących pigment, czyli melanocytów.

Różne zjawiska mogą jednak pojawiać się również i w związku z nadmiarem melaniny.

Jako przykłady można tutaj podać różnego typu zmiany skórne - chociażby obecność na skórze piegów związana jest z pojawianiem się obszarów, w których obecne są zwiększone ilości melaniny.

Plamy soczewicowate czy plamy typu kawy z mlekiem, a także część znamion barwnikowych, również pojawiają się w związku z miejscowym nagromadzeniem zwiększonych ilości melaniny.

Jeszcze innym problemem, który - choć pośrednio - to jednak jest związany z melaniną, są nowotwory skóry. Najgroźniejszy z nich - którym jest czerniak złośliwy - wywodzi się właśnie z komórek produkujących melaninę - melanocytów.