Contenido
- Estructura química de melanina
- Fórmula química alternativa de melanina
- Fundamentos del color de la piel
- Otros factores en el color de la piel
- Tipos de melanina
- Las funciones de la melanina
- Melanina y Protección UV
- Otros roles fisiológicos de la melanina
- Enfermedades relacionadas con la melanina
La melanina es un pigmento oscuro y natural que se presenta en varias formas y es responsable de gran parte del color de la piel en los humanos. Es producido por células llamadas melanocitos, que se sientan en la parte más profunda de la capa más externa de la piel. Gran parte de esta melanina llega a las células llamadas queratinocitos, que son mucho más numerosos que los melanocitos.
Después de que se sintetiza la melanina, se almacena en los cuerpos dentro de los melanocitos llamados melanosomas El más común de los diversos tipos de melanina se llama eumelanina, que significa "buena melanina". Cuando hay mucha eumelanina presente en cantidades más altas, se produce un color de piel más oscuro y marrón, mientras que se produce una baja densidad de este pigmento en personas con piel más clara.
Cuando las personas muestran diferencias en el color de la piel como resultado principalmente de las diferencias en el contenido de melanina de la piel, esto no se debe a que las personas difieren ampliamente en términos de número de melanocitos que tienen. En cambio, algunos pueblos individual Los melanocitos son mucho más activos que en otros.
Estructura química de melanina
Al igual que muchas sustancias en el cuerpo, la composición química de la melanina incluye una mezcla de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. los fórmula química de melanina es C18H10norte2O4, dando a la melanina un peso molecular, o masa molar, de 318 gramos por mol (g / mol).
(Por razones históricas, un Topo es la cantidad de una sustancia en gramos que contiene 6 x 10 23 moléculas, y es una medida básica del tamaño de una molécula).
La melanina consiste en tres anillos de seis miembros (seis átomos dispuestos alrededor de un punto central) en una línea, cada uno con un anillo de cinco miembros ubicado en uno de los ángulos entre sí y su vecino. Estos anillos de cinco miembros contienen cada uno de los dos átomos de nitrógeno en la melanina, y se sientan en lados opuestos de la molécula.
Los cuatro átomos de oxígeno en la melanina están unidos a los carbonos en el anillo de seis átomos en cada extremo, dos a cada anillo. Estos son de doble enlace, y las disposiciones C = O se encuentran en lados opuestos del anillo desde donde se unen los anillos de cinco miembros.
Fórmula química alternativa de melanina
Si desea expresar la fórmula para la melanina en una forma más explícita sin recurrir a dibujar un modelo, puede escribirla en la forma utilizada en el Sistema simplificado de entrada de línea de entrada molecular (SMILES):
CC1 = C2C3 = C (C4 = CNC5 = C (C (= O) C (= O) C (= C45) C3 = CN2) C) C (= O) C1 = O
donde los números no son subíndices sino referencias a las posiciones numéricas de los átomos dentro de anillos individuales. Los átomos de hidrógeno en la melanina no están incluidos, pero su número y posiciones se pueden determinar rellenando cualquier "espacio" en la estructura anterior, teniendo en cuenta que cada carbono forma cuatro enlaces.
Fundamentos del color de la piel
La piel humana tiene tres capas, que de la parte más externa a la más interna son la epidermis, la dermis y la capa de tejido subcutáneo. La epidermis se divide en numerosas capas, la más profunda de las cuales se llama estrato germinativo (a veces llamado estrato basal). Esta capa, que linda con la membrana basal que separa la epidermis de la dermis, es donde se producen los melanocitos.
En microscopía, los melanocitos tienen una forma irregular característica. La medida en que los melanocitos producen melanina depende de la medida en que el gen de melanina es expresadoo encendido. Piense en la "expresión génica" como encender un interruptor en una fábrica para hacer un producto en particular, en este caso una proteína.
Casi todos los seres humanos tienen muchas "fábricas" de melanina (melanocitos), pero la medida en que las personas utilizan estas "fábricas" varía ampliamente entre los individuos y las poblaciones étnicas.
Otros factores en el color de la piel
La luz del sol desencadena la producción de melanina hasta cierto punto en la mayoría de las personas; Este es el proceso de oscurecimiento de la piel a corto plazo conocido como "bronceado". La melanina producida por el estímulo de la luz actúa para proteger el resto del cuerpo en cierta medida de la dañina radiación ultravioleta (UV) en la luz solar.
Cuando el cuerpo ya no detecta la abundancia de rayos UV en el ambiente, como ocurre en el otoño y el invierno, la necesidad percibida de producción de melanina también disminuye y la piel tiende a aclararse durante estas estaciones.
Además, mientras los melanocitos fabrican melanina, así como la almacenan y la liberan, las células epidérmicas mucho más prevalentes conocidas como queratinocitos terminar como el mayor receptor del pigmento. El movimiento de melanina de los melanocitos a los queratinocitos se ve facilitado por los muchos tentáculos (hasta 40 o más) que se extienden hacia afuera desde cada melanocito.
Los melanosomas formados en los melanocitos viajan a los queratinocitos y se colocan entre la membrana celular y el núcleo, ayudando a proteger el ADN (ácido desoxirribonucleico, el "material genético" de los humanos y todas las formas de vida conocidas) dentro del núcleo del daño por radiación UV.
Tipos de melanina
Si bien la eumelanina es el tipo más abundante de melanina producida por los humanos, está lejos de ser el único tipo común. Existe en otras dos formas principales, feomelanina y neuromelanina. La eumelanina y la feomelanina tienen mucho en común funcional y químicamente, mientras que la neuromelanina es una especie de pícaro.
La eumelanina y la feomelanina están formadas por melanocitos en el estrato (capa) más bajo de la epidermis. Estas células comienzan como melanoblastos en tejido derivado del tubo neural durante el desarrollo embrionario humano. La síntesis de cada uno de estos comienza con tirosina, una molécula estrechamente relacionada con el aminoácido fenilalanina. La tirosina pronto se convierte en dopaquinona, que puede seguir una serie de vías químicas diferentes que finalmente resultan en la producción de melanina.
La neuromelanina se produce en el cerebro como parte de la descomposición del neurotransmisor. dopamina, otro pariente químico cercano de la fenilalanina y la tirosina. Esto ocurre en una parte del cerebro llamada sustancia negra. La neuromelanina, a diferencia de las otras dos formas de melanina humana, no participa en la determinación del color de la piel.
Las funciones de la melanina
Las melaninas afirman que la fama biológica es su contribución al color de la piel, pero también realiza una serie de funciones fisiológicas relacionadas y no relacionadas. La melanina influye en el color del cabello y también protege la piel y los ojos del daño de la luz del sol y otras fuentes de radiación electromagnética.
La eumelanina es más de color negro parduzco, mientras que la feomelanina es más rojo amarillento. El exceso de color de la piel de una persona está determinado por una combinación de la proporción de estos dos tipos de melanina y la densidad general de melanosomas dentro de las células individuales.
Además, diferentes tipos de melanina predominan en diferentes partes del cuerpo en el mismo individuo. Por ejemplo, los labios, que son más rosados, tienen más feomelanina.
La piel de color más claro generalmente tiene una densidad de dos o tres melanosomas por racimo dentro de los melanocitos, mientras que la piel más oscura presenta más melanocitos "móviles" en que estos gránulos están más inclinados a extenderse a los queratinocitos vecinos.
Melanina y Protección UV
En algún momento de la evolución humana, diferentes poblaciones de individuos se establecieron lejos unas de otras, y algunas permanecieron más cerca del ecuador y otras se aventuraron hacia las latitudes del norte, principalmente en Europa al principio. Como consecuencia de estar en un ambiente más soleado y cálido, las personas más cercanas al ecuador perdieron gran parte del vello corporal en relación con sus contrapartes más al norte.
Se cree que este cambio en la distribución relativa del cabello ha estimulado el desarrollo diferencial de la melanogénesis en diferentes poblaciones de todo el mundo. Las personas que viven más cerca del ecuador ahora demuestran una mayor proporción de eumelanina a feomelanina, lo que resulta no solo en una piel más oscura sino en una mayor capacidad para absorber la radiación UV. Las personas que viven en áreas más frías con menos luz solar, por otro lado, muestran una proporción más baja de eumelanina a feomelanina y, en consecuencia, son más susceptibles al daño de la piel por los rayos UV, incluido el cáncer.
En 2015, los investigadores de la Universidad de Yale informaron que habían encontrado una manera en que la luz UV reacciona en la melanina en ratones de una manera que promueve la formación de cáncer en cuestión de horas. Esto pareció resaltar la naturaleza exquisitamente "de dos filos" de la melanina. Para cada área en la que puede servir como un activo de salud, parece presentar un pasivo de salud en otro lugar.
Otros roles fisiológicos de la melanina
La vitamina D, que es importante en el manejo del cuerpo del calcio mineral, debe estar sujeta a la luz ultravioleta para convertirse en su forma activa después de su ingestión. Esto significa que las personas que viven en las latitudes del norte generalmente son más susceptibles a la deficiencia de vitamina D, porque sus cuerpos en promedio reciben menos luz solar durante todo el año que las personas más cercanas al ecuador.
Sin embargo, otra implicación de la relación entre la luz ultravioleta y la melanina es que las personas de piel más oscura, sin importar dónde vivan (especialmente aquellas en lugares muy al norte o al sur), deben ser monitoreadas para detectar problemas con los niveles de vitamina D, debido a su alto nivel de vitamina D La densidad de melanosomas, al tiempo que confiere protección contra los peligros de los rayos UV, también elimina sus pocos efectos beneficiosos.
Una serie de relaciones entre la luz ultravioleta, la melanina y el comportamiento de la piel aún no se han aclarado por completo. Se sabe, por ejemplo, que la administración de luz UV a la piel puede suprimir la función inmune a corto plazo. Esto puede ser deseable cuando se intenta controlar los brotes de afecciones inflamatorias de la piel con un componente inmune, como la psoriasis.
Cualquier función inmune que la melanina pueda desempeñar en el cuerpo queda por dilucidar.
Enfermedades relacionadas con la melanina
Se conocen varias condiciones clínicas que implican alteraciones en la síntesis y el transporte de melanina. Estos pueden afectar cada paso del proceso de formación y distribución de melanina.
Éstos incluyen:
Trastornos de los melanoblastos. Estas células, como recordarán, son las precursoras de los melanocitos. Se supone que deben migrar desde sus sitios de formación en desarrollo embrionario y fetal a los lugares donde finalmente desempeñarán sus roles asignados.
Sin embargo, a veces los melanoblastos no logran llegar a donde se supone que deben ir. Un resultado es Síndrome de Waardenburg, en el que las personas afectadas tienen áreas de piel muy clara y cabello gris prematuro debido a que los melanoblastos no pueden establecerse en estas áreas más temprano en la vida.
Trastornos de los melanocitos. Entre las más notorias se encuentra la condición llamada vitiligo, que implica la destrucción autoinmune de los melanocitos de forma no uniforme en toda la piel.
Debido a la forma asimétrica en que el cuerpo ataca sus propias células, la piel muestra parches distintos de piel clara entremezclados con áreas de piel no afectadas.
Trastornos de melanosomas. Dos de los trastornos más comunes que involucran los sitios de almacenamiento de melanina son Síndrome de Chédiak-Higashi y Síndrome de Griscelli, los cuales implican problemas visibles de pigmentación de la piel, pero también incluyen efectos en otros sistemas del cuerpo.
En el síndrome de Chédiak-Higashi, que puede producir albinismo (una falta casi total de pigmentación en la piel y los ojos), se cree que la mutación genética responsable del componente de melanina del trastorno también impide la síntesis de importantes sustancias químicas del sistema inmunitario.
Trastornos relacionados con la tirosinasa. La tirosinasa es la enzima, o proteína catalizadora biológica, que convierte un compuesto intermedio en la síntesis de melanina y feomelanina, llamada dihidroxifenilalanina, en dopaquinona. Cuando esta enzima no funciona correctamente o está ausente, la vía sintética de melanina puede interrumpirse.
Por ejemplo, en la enfermedad hereditaria. fenilcetonuria (PKU), el fracaso de una enzima diferente conduce a una acumulación significativa de fenilalanina, que tiene efectos inhibitorios secundarios sobre la tirosinasa. Esto conduce a una piel irregular gracias a una disminución "aguas abajo" en la síntesis de melanina.