Eumelaniny – odcienie, właściwości i mechanizmy powstawania
Melaniny to grupa biologicznych pigmentów występujących u ludzi, zwierząt, a nawet w grzybach i u niektórych mikroorganizmów. Najważniejszymi typami są eumelanina, feomelanina i neuromelanina. Eumelanina odpowiada głównie za odcienie od brązu do czerni i występuje w skórze, włosach oraz tęczówkach oczu. Dlaczego eumelanina ma właśnie te odcienie? Odpowiedź tkwi w jej strukturze chemicznej i fizycznych właściwościach pochłaniania światła.
Eumelanina jest polimerem powstającym z utleniania tyrozyny i jej dalszej konwersji do dopachinonu, który ulega polimeryzacji do formy ostatecznej. Składa się głównie z dwóch jednostek monomerycznych:
- Indolochinonów (5,6-dihydroksyindol, DHI)
- Indol-2-karboksylowych pochodnych (5,6-dihydroksyindol-2-karboksylan, DHICA)
Różnice w proporcjach tych monomerów oraz w stopniu polimeryzacji wpływają na końcowy odcień pigmentu.
1. Wysoka zawartość DHI → ciemniejsza eumelanina
Eumelanina bogata w DHI ma intensywnie czarny odcień, co skutkuje świetną absorbcją szerokiego spektrum światła.
2. Przewaga DHICA → jaśniejsza eumelanina
DHICA wykazuje niższą zdolność pochłaniania światła widzialnego, ponieważ ma jaśniejszy, brązowy, odcień.
Populacje z regionów o wysokim nasłonecznieniu mają więcej czarnej eumelaniny, co zwiększa ochronę przed promieniowaniem UV. Natomiast jaśniejsza eumelanina dominuje u osób z obszarów o mniejszej ekspozycji na UV.
Proces syntezy eumelaniny jest pH-zależny. W kwaśnym środowisku powstaje więcej DHICA, co skutkuje jaśniejszymi odcieniami.
Czysta eumelanina występuje rzadko – zwykle współistnieje z feomelaniną, która ma czerwonawy lub żółtawy odcień.
Eumelanina to niezwykle efektywny, biologiczny absorber światła, który nie tylko kształtuje nasz wygląd, ale także chroni przed szkodliwym promieniowaniem UV, co czyni ją jednym z kluczowych elementów ludzkiej adaptacji do środowiska.
Biosynteza i różnice między eumelaniną a feomelaniną
Oba pigmenty powstają z L-tyrozyny, ale ich ścieżki różnicują się na etapie dopachinonu:
- Eumelanina (czarna/brązowa) powstaje, gdy dopachinon ulega cyklizacji do DHI i DHICA, które następnie polimeryzują.
- Feomelanina (czerwonawa/żółta) powstaje, gdy dopachinon łączy się z L-cysteiną, tworząc 5-S-cysteinylodopę i benzotiazinę, zamiast przechodzić w DHI/DHICA.
Zasadniczo:
Jeśli dostępna jest cysteina, synteza przesuwa się w stronę feomelaniny. Jeśli poziom cysteiny jest niski, a tyrozynaza działa intensywnie, powstaje eumelanina.
Czy te pigmenty mogą być produkowane jednocześnie?
Tak, w jednym melanocycie może powstawać zarówno feomelanina, jak i eumelanina, ale ich proporcje zależą od czynników biochemicznych i genetycznych. W większości przypadków melanocyty nie produkują ich w równych ilościach – przewagę ma jeden typ. Przykładem mieszanej syntezy są włosy kasztanowe i rude, które zawierają zarówno feomelaninę (czerwony odcień), jak i niewielkie ilości eumelaniny (nadającej ciemniejszy ton).
Czynniki wpływające na pH melanosomów
1. Genetyka
Geny kodujące transportery jonowe (np. SLC45A2, OCA2) regulują pH melanosomów.
Mutacje w OCA2 obniżają pH melanosomów, zmniejszając produkcję eumelaniny (np. jasne oczy u osób pochodzenia europejskiego).
2. Dieta i mikroelementy
Miedź (Cu) → kluczowa dla aktywności tyrozynazy, wpływa na syntezę melaniny.
Cynk (Zn) → może działać jako regulator enzymów melanogenezy.
pH osocza krwi nie wpływa bezpośrednio na melanosomy, ale niektóre składniki diety mogą regulować transportery jonowe w komórkach.
3. Środowisko i hormony
Ekspozycja na światło UV podnosi pH melanosomów, co sprzyja produkcji eumelaniny.
Melanokortyny (np. α-MSH) stymulują syntezę eumelaniny, a ich działanie może pośrednio wpływać na pH melanosomów.
Hormony tarczycy i kortyzol mogą zmieniać aktywność enzymów melanogenezy.
4. Leki i substancje chemiczne
Niektóre leki (np. chloroquina) mogą alkalizować melanosomy.
Inhibitory V-ATPazy mogą obniżać pH melanosomów, sprzyjając feomelaninie.
Czy da się celowo regulować pH melanosomów?
Nie ma obecnie bezpiecznych i skutecznych metod do precyzyjnej kontroli pH melanosomów.
Możliwe pośrednie strategie:
- Stymulacja produkcji α-MSH (np. przez UVB, suplementy typu forskolina).
- Wpływ na transportery jonowe poprzez dostępność mikroelementów (miedź, cynk).
- Unikanie czynników obniżających pH melanosomów (np. stres oksydacyjny).
Te strategie nie zmieniają samej „recepty” zapisanej w genach, lecz mogą modulować ekspresję genów i aktywność enzymów związanych z melanogenezą. Efekty będą więc ograniczone do zakresu, na jaki pozwala indywidualny profil genetyczny.
Modyfikacje środowiskowe mogą w pewnym stopniu wpływać na intensywność barwy, ale nie zmienią genetycznie zakodowanego typu pigmentacji.
- Geny determinują potencjalny zakres pigmentacji – np. mutacje w MC1R mogą całkowicie uniemożliwić produkcję eumelaniny, niezależnie od czynników środowiskowych czy trybu życia.
- Epigenetyczna i biochemiczna regulacja – Czynniki takie jak UV, dieta czy hormony mogą zwiększać lub zmniejszać produkcję konkretnego pigmentu, ale nie stworzą melaniny w typie, którego organizm genetycznie nie jest w stanie wytworzyć.
- Plastyczność fenotypowa ma granice – Wpływ np. UV na syntezę melaniny działa tylko do momentu osiągnięcia maksymalnej pigmentacji określonej genetycznie.
Melaniny to biologiczne pigmenty obecne u ludzi, zwierząt i mikroorganizmów, z których najważniejsze to eumelanina (brązowo-czarna) i feomelanina (czerwonawo-żółta). Eumelanina, dzięki swojej strukturze polimerowej (DHI – ciemniejsza, DHICA – jaśniejsza), efektywnie pochłania światło i chroni przed promieniowaniem UV. Synteza tych pigmentów zależy od szlaku metabolicznego tyrozyny – eumelanina powstaje bez udziału cysteiny, natomiast jej obecność kieruje proces w stronę feomelaniny. Produkcja melaniny jest regulowana przez genetykę, czynniki środowiskowe (UV, hormony), dietę (miedź, cynk) oraz pH melanosomów, które decydują o proporcjach pigmentów.
Badania nad melaninami i ich regulacją dostarczają naukowych podstaw do analizy kolorystycznej, czyniąc ją dziedziną opartą na biologii, chemii i fizyce, a nie subiektywnych odczuciach. Analiza kolorystyczna może - i powinna! - być traktowana jako naukowa metoda oceny pigmentacji i harmonii barw, a nie ezoteryczna wiedza dostępna tylko „wybranym”.
---
Łopusiewicz, Łukasz & Lisiecki, Sławomir. (2016). "Czarne złoto" - melaniny w życiu człowieka "Black gold" - melanins in human life. Kosmos. Seria A, Biologia / Polskie Towarzystwo Przyrodników im. Kopernika. 65.
Medonet. (n.d.). Melanina – co to? Jaką spełnia rolę w organizmie? Medonet. https://uroda.medonet.pl/cialo/melanina-rodzaje-rola-niedobor-i-nadmiar/9ezq4vl
Wikipedia contributors. (2025, March 10). Melanin. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Melanin
Dreamstime. (n.d.). Melanina en epidermis delgada. Dreamstime. https://es.dreamstime.com/melanina-epidermis-delgada-método-de-plata-fontana-la-piel-manchada-con-el-que-muestra-una-gran-presencia-pigmento-en-las-capas-image231201782
Zdjęcie przedstawiające melaniny w skórze pochodzi z serwisu Dreamstime (Dreamstime, n.d.).
Pięknego dnia!
Zapraszam na stacjonarne konsultacje kolorystyczne:
---
Arsenic.pl Aleksandra Galiszkiewicz
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz