Melanin Kimyası

Melanin, çeşitli şekillerde gelen ve insanlarda cilt renginin çoğundan sorumlu olan koyu renkli, doğal olarak oluşan bir pigmenttir. adı verilen hücreler tarafından üretilir. melanositlerderinin en dış tabakasının en derin kısmında yer alır. Bu melaninin çoğu hücre adı verilen hücrelere girer. keratinositlermelanositlerden çok daha fazla sayıda olan.

Melanin sentezlendikten sonra melanosit adı verilen vücutlarda depolanır. melanozomlar. Çeşitli melanin türleri arasında en yaygın olanına melanin denir. eumelanin, bu da "iyi melanin" anlamına gelir. Daha yüksek miktarlarda çok miktarda eumelanin bulunduğunda, daha koyu, daha kahverengi bir cilt rengi ortaya çıkarken, daha açık tenli kişilerde bu pigmentin düşük yoğunluğu ortaya çıkar.

İnsanlar, esas olarak cilt melanin içeriğindeki farklılıklardan kaynaklanan ten renginde farklılıklar gösterdiğinde, bunun nedeni, numara sahip oldukları melanosit sayısı. Bunun yerine, bazı insanların bireysel melanositler diğerlerinde olduğundan çok daha aktiftir.

Vücuttaki birçok madde gibi, melaninin kimyasal yapısı bir karbon, hidrojen, oksijen ve azot karışımı içerir. melanin kimyasal formülü C'dir₁₈H₁₀N₂Ö₄melanine mol başına 318 gramlık bir moleküler ağırlık veya molar kütle (g/mol) vererek.

(Tarihi nedenlerle, bir köstebek 6 x 10 içeren bir maddenin gram cinsinden miktarıdır. ²³ moleküller ve bir molekülün boyutunun temel bir ölçüsüdür.)

Melanin, her biri kendisi ve komşusu arasındaki açılardan birine yerleştirilmiş beş üyeli bir halkaya sahip bir çizgide üç altı üyeli halkadan (bir merkezi nokta etrafında düzenlenmiş altı atom) oluşur. Bu beş üyeli halkaların her biri, melanin içindeki iki nitrojen atomundan birini içerir ve molekülün zıt taraflarında bulunur.

Melanin içindeki dört oksijen atomu, her bir uçta altı atomlu halkada, her halkada iki tane olmak üzere karbonlara bağlıdır. Bunlar çift bağlıdır ve C=O düzenlemeleri, beş üyeli halkaların eklendiği halkanın karşıt taraflarında bulunur.

Melanin formülünü bir çizime başvurmadan daha açık bir biçimde ifade etmek isterseniz model, Basitleştirilmiş Moleküler Girişli Hat Giriş Sisteminde (SMILES) kullanılan biçimde yazabilirsiniz:

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

burada sayılar alt simge değil, tek tek halkalar içindeki atomların sayısal konumlarına atıfta bulunur. Hidrojen melanin içindeki atomlar dahil değildir, ancak her bir karbonun dört bağ oluşturduğu akılda tutularak, yukarıdaki yapıdaki herhangi bir "boşluk" doldurularak sayıları ve konumları belirlenebilir.

İnsan cilt en dıştan içe doğru epidermis, dermis ve deri altı doku tabakası olmak üzere üç katmana sahiptir. Epidermisin kendisi çok sayıda katmana bölünmüştür ve bunların en derinine epidermisin adı verilir. tabaka germinativum (bazen stratum bazale olarak adlandırılır). Epidermisi dermisten ayıran bazal membrana bitişik olan bu tabaka, melanositlerin üretildiği yerdir.

Mikroskopide, melanositler karakteristik düzensiz bir şekle sahiptir. Melanositlerin melanin üretme derecesi, melaninlerin ne ölçüde üretildiğine bağlıdır. gen melanin için ifade, veya açık. "Gen ekspresyonunu", belirli bir ürünü, bu durumda bir proteini yapmak için bir fabrikada bir düğmeyi açmak olarak düşünün.

Hemen hemen tüm insanlarda bol miktarda melanin "fabrikalar" (melanositler), ancak insanların bu "fabrikaları" kullanma derecesi hem bireyler hem de etnik popülasyonlar arasında büyük farklılıklar gösterir.

Güneş ışığı çoğu insanda bir dereceye kadar melanin üretimini tetikler; bu, "bronzlaşma" olarak bilinen kısa süreli cilt koyulaşması sürecidir. Işık uyaranı tarafından üretilen melanin, vücudun geri kalanını bir dereceye kadar dış etkenlerden korur. zararlı ultraviyole (UV) radyasyon güneş ışığında.

Sonbahar ve kış aylarında olduğu gibi, vücut artık çevrede bol miktarda UV ışını algılamadığında, Melanin üretimi için algılanan ihtiyaç da azalır ve bu süre boyunca cilt rengi açılmaya eğilimlidir. mevsimler.

Ayrıca, melanositler melanin üretmenin yanı sıra onu depolayıp serbest bırakırken, çok daha yaygın olarak bilinen epidermal hücreler melanin olarak bilinir. keratinositler pigmentin en büyük alıcısı haline gelir. Melaninin melanositlerden keratinositlere hareketi, her bir melanositten dışarı doğru uzanan birçok dokunaç (40'a kadar) tarafından kolaylaştırılır.

Melanositlerde oluşan melanozomlar, keratinositlere gider ve kendilerini hücre zarı ile çekirdek arasında konumlandırarak, hücre zarını korumaya yardımcı olur. DNA (deoksiribonükleik asit, insanların ve bilinen tüm yaşam formlarının "genetik materyali") UV radyasyon hasarından bu çekirdek içinde.

Eumelanin, insanlar tarafından üretilen en bol melanin türü olmakla birlikte, tek yaygın tür olmaktan uzaktır. Diğer iki ana formda bulunur, feomelanin ve nöromelanin. Eumelanin ve feomelanin işlevsel ve kimyasal olarak pek çok ortak noktaya sahipken, nöromelanin bir tür hayduttur.

Eumelanin ve feomelanin, epidermisin en alt tabakasındaki (katmanı) melanositler tarafından yapılır. Bu hücreler olarak başlar melanoblastlar insan embriyonik gelişimi sırasında nöral tüpten türetilen dokuda. Bunların her birinin sentezi, amino asit fenilalanin ile yakından ilişkili bir molekül olan tirozin ile başlar. Tirozin kısa sürede dopakinona dönüştürülür ve bu da nihayetinde melanin üretimiyle sonuçlanan bir dizi farklı kimyasal yolu izleyebilir.

Nöromelanin, beyinde nörotransmiterin ayrışmasının bir parçası olarak üretilir. dopamin, fenilalanin ve tirozinin bir başka yakın kimyasal akrabası. Bu, beynin adı verilen bir bölümünde meydana gelir. önemli nigra. Nöromelanin, insan melaninin diğer iki formundan farklı olarak ten renginin belirlenmesine katılmaz.

Melanin'in biyolojik şöhret iddiası, ten rengine katkısıdır, ancak aynı zamanda bir dizi ilgili ve ilgisiz fizyolojik işlevi de yerine getirir. Melanin saç rengini etkiler ve ayrıca cildi ve gözleri güneşten ve diğer elektromanyetik radyasyon kaynaklarından gelen ışık hasarından korur.

Eumelanin daha kahverengimsi-siyah, feomelanin ise daha sarımsı-kırmızıdır. Bir kişinin cildinin aşırı rengi, bu iki melanin tipinin oranı ile tek tek hücreler içindeki toplam melanozom yoğunluğunun bir kombinasyonu ile belirlenir.

Ayrıca, aynı bireyde vücudun farklı bölgelerinde farklı melanin türleri baskındır. Örneğin daha pembe olan dudaklarda feomelanin oranı daha yüksektir.

Rengi daha açık olan cilt, tipik olarak melanositler içinde küme başına iki veya üç melanozom yoğunluğuna sahiptir. daha koyu cilt daha "hareketli" melanositlere sahiptir, çünkü bu granüller komşu bölgelere yayılmaya daha yatkındır. keratinositler.

İnsan evriminin bir noktasında, farklı birey popülasyonları birbirinden çok uzaklara yerleşti. bazıları ekvatora daha yakın kalıyor ve diğerleri çoğunlukla Avrupa'da kuzey enlemlerine doğru ilerliyor. ilk. Daha güneşli ve daha sıcak bir ortamda olmanın bir sonucu olarak, ekvatora daha yakın olan insanlar, vücut kıllarının çoğunu daha kuzeyde yaşayan meslektaşlarına göre kaybettiler.

Dünya çapında farklı popülasyonlarda melanogenezin farklı gelişimini teşvik ettiğine inanılan nispi saç dağılımındaki bu değişikliktir. Ekvatora daha yakın yaşayan insanlar artık daha yüksek bir eumelanin / feomelanin oranı gösteriyor, bu da sadece daha koyu tenle değil, aynı zamanda UV radyasyonunu emmek için daha büyük bir kapasiteyle sonuçlanıyor. Öte yandan, daha az güneş ışığı alan daha serin bölgelerde yaşayan insanlar, daha düşük bir eumelanin / feomelanin oranı gösterir ve sonuç olarak kanser de dahil olmak üzere UV cilt hasarına daha duyarlıdır.

2015 yılında Yale Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bunun bir yolunu bulduklarını bildirdiler. UV ışığı farelerde melaninde reaksiyona girer birkaç saat içinde kanser oluşumunu teşvik edecek şekilde. Bu, melaninin zarif "iki uçlu" doğasını vurguluyor gibiydi. Bir sağlık varlığı olarak hizmet edebileceği her alan için başka bir yerde bir sağlık yükümlülüğü sunuyor gibi görünüyor.

vitamini Kalsiyum mineralinin vücudun işlenmesinde önemli olan D, yutulduktan sonra aktif formuna dönüşebilmesi için UV ışığına maruz bırakılmalıdır. Bu, kuzey enlemlerinde yaşayan insanların genellikle D vitamini eksikliğine daha duyarlı olduğu anlamına gelir. çünkü vücutları yıl boyunca ekvatora yakın insanlara göre ortalama olarak daha az güneş ışığı alır. yapmak.

Bununla birlikte, UV ışığı ve melanin arasındaki ilişkinin bir başka anlamı, nerede olurlarsa olsunlar daha koyu tenli insanlar olmasıdır. canlı (ama özellikle çok kuzey veya güney bölgelerde olanlar), D vitamini seviyeleri ile ilgili sorunlar açısından izlenmelidir, çünkü yüksek yoğunluktaki melanozomları, UV ışınlarının tehlikelerine karşı koruma sağlarken, aynı zamanda birkaç yararlı Etkileri.

UV ışığı, melanin ve cildin davranışı arasındaki bir dizi ilişki henüz tam olarak açıklığa kavuşturulmamıştır. Örneğin, UV ışığının cilde uygulanmasının kısa vadede bağışıklık fonksiyonunu baskılayabildiği bilinmektedir. Bu, sedef hastalığı gibi bir bağışıklık bileşeni ile iltihaplı cilt koşullarının alevlenmelerini kontrol etmeye çalışırken arzu edilebilir.

Melanin vücutta oynayabileceği bağışıklık rolü ne olursa olsun, açıklığa kavuşturulmamıştır.

Melanin sentezi ve taşınmasındaki düzensizlikleri içeren bir dizi klinik durum iyi bilinmektedir. Bunlar, melanin oluşumu ve melanin dağıtım sürecinin her adımını etkileyebilir.

Bunlar şunları içerir:

Melanoblastların bozuklukları. Bu hücreler, hatırlayabileceğiniz gibi, melanositlerin öncüleridir. Embriyonik ve fetal gelişimdeki oluşum bölgelerinden nihayetinde kendilerine atanan rollerini oynayacakları yerlere göç etmeleri beklenir.

Ancak bazen melanoblastlar gitmeleri gereken yere varamazlar. bir sonuç Waardenburg sendromuEtkilenen insanların çok açık tenli alanlara sahip olduğu ve melanoblastların yaşamın erken dönemlerinde bu bölgelere yerleşmemesi nedeniyle erken gri saçlara sahip olduğu.

Melanosit bozuklukları. Bunlardan daha ünlüsü arasında, denilen durum vardır. vitiligomelanositlerin otoimmün aracılı tahribatını cilt boyunca üniform olmayan bir şekilde içerir.

Vücudun kendi hücrelerine saldırdığı asimetrik yol nedeniyle, cilt, etkilenmemiş cilt bölgeleriyle karışan belirgin açık ten lekeleri gösterir.

Melanozom bozuklukları. Melanin depolama alanlarını içeren daha yaygın bozukluklardan ikisi şunlardır: Chediak-Higashi sendromu ve Griscelli sendromuHer ikisi de görünür cilt pigmentasyon sorunlarını içerir, ancak aynı zamanda diğer vücut sistemlerindeki etkileri de içerir.

üretebilen Chédiak-Higashi sendromunda albinizm (ciltte ve gözlerde neredeyse tamamen pigmentasyon eksikliği), gen mutasyonu Bozukluğun melanin bileşeninden sorumlu olan, aynı zamanda önemli bağışıklık sistemi kimyasallarının sentezini de engeller.

Tirozinaz ile ilgili bozukluklar. Tirozinaz, melanin ve feomelanin sentezindeki dihidroksifenilalanin adı verilen bir ara bileşiği dopakinona dönüştüren enzim veya biyolojik katalizör proteindir. Bu enzim düzgün çalışmadığında veya olmadığında, melanin sentetik yolu bozulabilir.

Örneğin, kalıtsal hastalıkta fenilketonüri (PKU), farklı bir enzimin başarısızlığı, tirozinaz üzerinde ikincil, inhibitör etkileri olan önemli bir fenilalanin birikimine yol açar. Bu, melanin sentezindeki "aşağı yönde" bir azalma sayesinde yamalı cilde yol açar.