メラニンの化学

メラニンは、いくつかの形で提供され、人間の肌の色の多くの原因となる、暗くて自然に発生する色素です。 それはと呼ばれる細胞によって生成されます メラノサイト、皮膚の最外層の最深部に位置します。 このメラニンの多くは、 ケラチノサイト、メラノサイトよりもはるかに多いです。

メラニンが合成された後、それはメラノサイト内の体内に保存されます メラノソーム。 さまざまな種類のメラニンの中で最も一般的なものは ユーメラニン、これは「良いメラニン」を意味します。 ユーメラニンが大量に存在する場合、より暗く、より茶色の肌の色になりますが、この色素の密度が低いのは、肌が明るい人です。

主に肌のメラニン含有量の違いに起因する肌の色の違いを示す場合、これは人々が 数 彼らが持っているメラノサイトの。 代わりに、一部の人々の 個人 メラノサイトは他のメラノサイトよりもはるかに活性があります。

体内の多くの物質と同様に、メラニンの化学的構成には、炭素、水素、酸素、窒素の混合物が含まれています。 ザ・ メラニン化学式 Cです₁₈H₁₀N₂O₄、メラニンに318グラム/モル（g / mol）の分子量またはモル質量を与えます。

（歴史的な理由から、 モル 6 x10を含むグラム単位の物質の量です ²³ 分子であり、分子のサイズの基本的な尺度です。）

メラニンは一列に並んだ3つの6員環（中心点の周りに配置された6つの原子）で構成され、それぞれがそれ自体とその隣の角度の1つに囲まれた5員環を持っています。 これらの5員環はそれぞれ、メラニンの2つの窒素原子の1つを含み、分子の反対側にあります。

メラニンの4つの酸素原子は、各環に2つずつ、両端の6原子環の炭素に結合しています。 これらは二重結合であり、C = O配置は、5員環が取り付けられているリングの反対側にあります。

メラニンの式をより明確な形で表現したい場合は、 モデルの場合、SMILES（Simplified Molecular-Input Line-Entry System）で使用される形式で記述できます。

CC1 = C2C3 = C（C4 = CNC5 = C（C（= O）C（= O）C（= C45）C3 = CN2）C）C（= O）C1 = O

ここで、数字は下付き文字ではなく、個々の環内の原子の数値位置への参照です。 水素 メラニンの原子は含まれていませんが、各炭素が4つの結合を形成することを念頭に置いて、上記の構造の「ギャップ」を埋めることで、その数と位置を決定できます。

人間 肌 3つの層があり、最も外側から最も内側にかけて、表皮、真皮、皮下組織層があります。 表皮自体は多数の層に分かれており、その最も深い層は 基底層 （基底層と呼ばれることもあります）。 表皮を真皮から分離する基底膜に隣接するこの層は、メラノサイトが生成される場所です。

顕微鏡検査では、メラノサイトは特徴的な不規則な形をしています。 メラノサイトがメラニンを生成する程度は、 遺伝子 メラニンは 表現された、またはオンになっています。 「遺伝子発現」は、特定の製品（この場合はタンパク質）を製造するために工場でスイッチをオンにすることと考えてください。

ほとんどすべての人間はたくさん持っています メラニン 「工場」（メラノサイト）ですが、人々がこれらの「工場」を使用する程度は、個人と民族の両方の間で大きく異なります。

日光は、ほとんどの人である程度メラニン生成を引き起こします。 これは、「日焼け」として知られる短期間の皮膚の黒ずみのプロセスです。 光刺激によって生成されたメラニンは、体の残りの部分をある程度保護するように作用します 有害な紫外線（UV）放射 日光の下で。

秋と冬に起こるように、体が環境中の豊富な紫外線をもはや感知しなくなったとき、 メラニン生成の必要性も減少し、これらの間に肌が明るくなる傾向があります 季節。

また、メラノサイトはメラニンを製造し、保存して放出しますが、 ケラチノサイト 色素の最大の受容者として終わります。 メラノサイトからケラチノサイトへのメラニンの移動は、各メラノサイトから外側に伸びる多くの触手（最大40程度）によって促進されます。

メラノサイトで形成されたメラノソームはケラチノサイトに移動し、細胞膜と核の間に位置し、 DNA （デオキシリボ核酸、人間の「遺伝物質」およびすべての既知の生命体）紫外線による損傷からのその核内。

ユーメラニンは人間が生成するメラニンの中で最も豊富なタイプですが、それは唯一の一般的なタイプからはほど遠いです。 それは他の2つの主要な形式で存在します。 フェオメラニン そして ニューロメラニン. ユーメラニンとフェオメラニンは機能的および化学的に多くの共通点がありますが、ニューロメラニンは不正なものです。

ユーメラニンとフェオメラニンは両方とも、表皮の最下層（層）のメラノサイトによって作られます。 これらのセルは次のように始まります メラノブラスト 人間の胚発生の間に神経管に由来する組織で。 これらのそれぞれの合成は、アミノ酸フェニルアラニンに密接に関連する分子であるチロシンから始まります。 チロシンはすぐにドーパキノンに変換され、ドーパキノンは最終的にメラニン生成をもたらす多くの異なる化学的経路をたどることができます。

ニューロメラニンは、神経伝達物質の分解の一部として脳で生成されます ドーパミン、フェニルアラニンとチロシンの別の近縁の化学物質。 これは、と呼ばれる脳の一部で発生します 黒質. ニューロメラニンは、他の2つの形態のヒトメラニンとは異なり、肌の色の測定には関与しません。

メラニンの生物学的名声に対する主張は、肌の色への貢献ですが、関連する生理学的機能と関連しない生理学的機能も数多く実行します。 メラニンは髪の色に影響を与え、太陽やその他の電磁放射源からの光による損傷から肌と目を保護します。

ユーメラニンは茶色がかった黒色ですが、フェオメラニンは黄色がかった赤色です。 人の肌の色の濃さは、これら2種類のメラニンの比率と個々の細胞内のメラノソームの全体的な密度の組み合わせによって決まります。

また、同じ個人の体のさまざまな部分で、さまざまな種類のメラニンが優勢です。 たとえば、ピンク色の唇は、フェオメラニンが多く含まれています。

色が薄い皮膚は、通常、メラノサイト内のクラスターあたり2つまたは3つのメラノソームの密度を持っています。 より暗い皮膚は、これらの顆粒が隣接するものに広がる傾向があるという点で、より「可動性のある」メラノサイトを特徴とします ケラチノサイト。

人類の進化のある時点で、個人のさまざまな集団が互いに遠く離れて定住し、 赤道に近いままでいるものもあれば、北緯に向かって冒険しているものもあります。 最初。 日当たりが良く暑い環境にいる結果として、赤道に近い人々は、より北にある対応する人々と比較して、体毛の多くを失いました。

世界中のさまざまな集団でメラニン形成の異なる発達に拍車をかけたと考えられているのは、相対的な毛髪分布のこの変化です。 赤道近くに住む人々は現在、フェオメラニンに対するユーメラニンの比率が高く、肌が暗くなるだけでなく、紫外線を吸収する能力も高くなっています。 一方、日光の少ない涼しい地域に住む人々は、フェオメラニンに対するユーメラニンの比率が低く、その結果、癌を含む紫外線による皮膚の損傷を受けやすくなります。

2015年、イェール大学の研究者は、 マウスのメラニンに紫外線が反応する 数時間のうちに癌の形成を促進する方法で。 これは、メラニンの絶妙な「両刃」の性質を強調しているように見えました。 それが健康資産として役立つことができるすべての分野について、それはどこか別の場所で健康上の責任を提示しているようです。

ビタミン ミネラルカルシウムの体内での取り扱いに重要なDは、摂取後に活性型に変換するために紫外線にさらされる必要があります。 これは、北緯に住む人々は一般的にビタミンD欠乏症にかかりやすいことを意味します。 彼らの体は平均して赤道に近い人々よりも年間を通して日光が少ないからです 行う。

しかし、紫外線とメラニンの関係のもう1つの意味は、肌の色が濃い人は、どこにいても ライブ（特に非常に北部または南部の場所）では、ビタミンDレベルの問題を監視する必要があります。 それらの高密度のメラノソームは、紫外線の危険に対する保護を与えながら、それらのいくつかの有益なものをふるいにかけます 効果。

紫外線、メラニン、皮膚の挙動の間の多くの関係はまだ完全には解明されていません。 例えば、皮膚への紫外線の投与は、短期的に免疫機能を抑制することができることが知られています。 これは、乾癬などの免疫成分で炎症性皮膚状態の再燃を制御しようとするときに望ましい場合があります。

メラニンが体内でどのような免疫の役割を果たしているのかはまだ解明されていません。

メラニンの合成と輸送の混乱を伴う多くの臨床症状はよく知られています。 これらは、メラニン形成およびメラニン分布プロセスのすべてのステップに影響を与える可能性があります。

これらには以下が含まれます：

メラノブラストの障害。 ご存知かもしれませんが、これらの細胞はメラノサイトの前駆細胞です。 それらは、胚および胎児の発育における形成部位から、最終的に割り当てられた役割を果たす場所に移動することになっています。

ただし、メラノブラストが目的の場所に到達できない場合があります。 1つの結果は ワールデンブルグ症候群、影響を受けた人々は、メラノブラストが人生の早い段階でこれらの領域に住むことができなかったために、非常に明るい肌と時期尚早の白髪の領域を持っています。

メラノサイトの障害。 これらの中でより悪名高いものの中には、 白斑、これは、皮膚全体に不均一な方法でメラノサイトの自己免疫介在性破壊を伴います。

体が自身の細胞を攻撃する非対称的な方法のために、皮膚は、皮膚の影響を受けていない領域と混ざり合った明るい皮膚の明確なパッチを示します。

メラノソームの障害。 メラニンの貯蔵部位が関与するより一般的な障害の2つは チェディアック・東症候群 そして グリシェリ症候群、どちらも目に見える皮膚の色素沈着の問題を伴いますが、他の体のシステムにも影響を及ぼします。

チェディアック・東症候群では、 アルビニズム （皮膚と目の色素沈着のほぼ完全な欠如）、それは信じられています 遺伝子変異 障害のメラニン成分の原因はまた、重要な免疫系化学物質の合成を防ぎます。

チロシナーゼに関連する障害。 チロシナーゼは、メラニンとフェオメラニンの合成における中間化合物であるジヒドロキシフェニルアラニンをドーパキノンに変換する酵素または生物学的触媒タンパク質です。 この酵素が適切に機能しないか、存在しない場合、メラニン合成経路が破壊される可能性があります。

たとえば、遺伝性疾患では フェニルケトン尿症 （PKU）、異なる酵素の失敗は、フェニルアラニンの有意な蓄積につながります。これは、チロシナーゼに対して二次的な阻害効果があります。 これは、メラニン合成の「下流」の減少のおかげで、斑点のある肌につながります。