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Melanin

von altgriechisch: μέλας ("mélas") - schwarz
Englisch: melanin

1 Definition

Melanine sind eine Gruppe biologischer Pigmente, die beim Menschen unter anderem für die Färbung von Haut, Aderhaut und Haaren verantwortlich sind. Sie werden im Rahmen eines mehrstufigen Prozesses, der Melanogenese aus der Aminosäure Tyrosin gebildet. Diese Biosynthese findet vor allem in den Melanozyten und im retinalen Pigmentepithel statt.

2 Formen

Bei Melanin handelt es sich um einen schwarz-braunen oder rötlichen Farbstoff. Da es ein Biopolymer ist, das aus vielen kleineren Bausteinen aufgebaut ist, gibt es verschiedene Varianten, die sich bezüglich ihrer Molekülkomponenten und chemischen Bindungen unterscheiden:

Im menschlichen Haar und in der Haut finden sich Mischformen des Phäo- und Eumelanins. Das Verhältnis von Eumelanin zu Phäomelanin bestimmt neben anderen Faktoren den Hauttyp des betreffenden Menschen. Bei rothaarigen Menschen mit üblicherweise sehr heller Haut findet sich ein relativ hoher Anteil an Phäomelanin. Der Anteil des Phäomelanins nimmt mit zuehmender Dunkelheit der Haare und der Haut ab.

Eine weitere Gruppe der Melanine bilden die so genannten Allomelanine, die in Mikroorganismen, Pflanzen und Pilzen vorkommen, und aus Hydroxybenzolen entstehen.

3 Funktion

Melanin schützt die menschliche Haut, insbesondere die Stammzellen des Stratum basale, vor eintreffenden UV-Strahlen des Sonnenlichts. Dadurch werden DNA-Schäden verhindert, die zu Mutationen und zur malignen Transformation der Zellen führen können. Der UV-Schutz verhindert auch, dass lichtempfindliche Moleküle wie Folsäure in den Blutkapillaren der Haut zersetzt werden.

Nach Absorption eines hoch energetischen Photons gehen die getroffenen Moleküle in einen energiegeladenen Zustand über, durch den Radikale entstehen können. Melanin besitzt die Eigenschaft, die aufgenommene Lichtenergie innerhalb weniger Femtosekunden (10-15 s) in Wärmeenergie umzuwandeln und beugt so einer Zellschädigung durch Radikale vor (ultraschnelle innere Umwandlung).

4 Synthese

Die Synthese des Melanins wird als Melanogenese bezeichnet. Sie findet unter der Einwirkung von Sonnenlicht statt und wird durch das melanozytenstimulierende Hormon (MSH), ein Spaltprodukt des Proopiomelanocortins (POMC), gefördert.

Die Synthese von Eumelanin beginnt mit der vermehrten Expression und Aktivierung des Enzyms Tyrosinase (TYR). Sie wird im endoplasmatischen Retikulum synthetisiert, im Golgi-Apparat gesammelt und in Endosomen abgeschnürt. In diesen Zellorganellen, den Prämelanosomen, reichert sich Tyrosin an. Es wird durch die Tyrosinase in L-Dopa umgewandelt. L-Dopa wird zu Dopachinon weiteroxidiert, das sich eigenständig in Dopachrom umwandelt. In zwei weiteren Schritten entsteht durch die katalytische Aktivtät der DHICA-Oxidase (TYRP1) und der Dopachrom-Tautomerase (DCT) Melanin.

Im Verlauf dieser biochemischen Reaktionen kommt es zur Reifung der Prämelanosomen. Sie verlieren ihre Binnenstruktur und werden jetzt als Melanosomen bezeichnet. Die reifen Melanosomen migrieren in die Zytoplasmaausläufer der Melanozyten und werden an die benachbarten Zellen, z.B. Keratinozyten, abgegeben. Diese Zellen nehmen die Melanosomen auf und lagern sie in ihrem Zytoplasma ein.

5 Klinik

Menschen mit hellem Hauttyp sind gegenüber UV-Strahlung empfindlicher als dunkel pigmentierte Menschen. Sie erkranken daher häufiger an Präkanzerosen wie der aktinischen Keratose oder an UV-induzierten Hauttumoren wie dem Basalzellkarzinom oder Plattenepithelkarzinom. Die Inzidenz dieser Tumoren steigt mit der akkumulierten Dauer der Exposition an.

Durch genetische Faktoren kann es zu einer Synthesestörung des Melanins kommen, die man als Albinismus bezeichnet. Die Blockade der Melaninproduktion führt zu äußerst heller Haut, sehr hellen Haaren, blau-grauen oder blauen Augen. Die Augen können je nach Lichteinfall rot erscheinen.

Eine Hyperpigmentierung der Haut mit verstärkter Melaninbildung tritt bei bestimmten endokrinen Erkrankungen auf, z.B. beim Morbus Addison. Der Grund dafür ist, dass Proopiomelanocortin ein gemeinsames Vorläufermolekül von ACTH und MSH ist. Bei exzessiver ACTH-Produktion in der Hypophyse ist daher auch die MSH-Produktion gesteigert.

Diese Seite wurde zuletzt am 8. Juli 2021 um 11:55 Uhr bearbeitet.

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