Pigmentacja skóry – rodzaje zabarwień

Zróżnicowanie barwy skóry jest jedną z najbardziej charakterystycznych cech człowieka współczesnego. W połowie XVIII wieku niejaki John Mitchel, a później Samuel Stanhope Smith, zauważyli, że intensywność koloru skóry człowieka ma układ równoleżnikowy – począwszy od ciemnoskórych mieszkańców z okolic równika a kończąc na coraz słabiej napigmentowanych populacjach, które zamieszkują tereny na południe i północ od niego.

W ciele człowieka komórkami odpowiedzialnymi za wytwarzanie pigmentu są melanocyty. Melanocyty są to komórki pochodzenia neuroektodermalnego, wyspecjalizowane w syntezie barwnika który nazywamy melaniną.

Powstawanie melaniny

Proces powstania melaniny w organizmie nazwany jest melanogenezą. Proces ten jest to złożony i wieloetapowy. Wspólny, obligatoryjny etap eumelanogenezy i feomelanogenezy zaczyna się od katalizowania przez tyrozynazę hydroksylacji L-tyrozyny do L-3,4dihydroksyfenyloalaniny (L-DOPA). Po czym produkt ten zostaje utleniony do LDOPAchinonu. Na tym etapie powstawania dochodzi do rozdzielenia szlaków syntezy eu- i feomelaniny. DOPAchinon, który jest związkiem wysoko reaktywnym,  ulega wewnątrzcząsteczkowym utlenieniu, cyklizacji i przekształceniu do DOPAchromu. DOPAchrom, w reakcji katalizowanej przez tautomerazę DOPAchromu (DCT), ulega on  przemianie do jednego z komponentów eumelaniny. W przypadku gdy brakuje DCT, DOPAchrom może ulec powolnej i spontanicznej dekarboksylacji. Na skutek tego procesu powstaje inna składowa eumelaniny, 5,6-dihydroksyindol (DHI).

Powstałe indole zostają utlenione do chinonów, a później poddane cyklizacji, która prowadzi do wytworzenia pochodnych indolowych. Te, polimeryzują i  tworzą eumelaninę. Przy niskim stężeniu L-tyrozyny i dużym stężeniu cysteiny lub glutationu w melanocytach następuje addycja tych dwóch związków do DOPAchinonu. Prowadzi to do utworzenia cysteinyloDOPA  i glutationyloDOPA. Utlenienie tych związków doprowadza do powstania chinonów, przekształcanych kolejno w pochodne benzotiazyny, a ostatecznie w feomelaninę.

Melanoblasty są prekursorami melanocytów. W drugim miesiącu rozwoju embrionalnego,  wywędrowują z grzebienia nerwowego i migrują przez rozwijający się zarodek w kierunku skóry właściwej ścieżką grzbietowo-boczną. Następnie trafiają do naskórka gdzie w obrębie warstwy podstawnej a dokładniej na błonie podstawnej lokują się i przekształcają  w melanocyty. Melanina transportowana zostaje do sąsiadujących keratynocytów za pomocą wypustek plazmatycznych. Melanina nadaje kolor, a także chroni przed szkodliwym działaniem promieni UV. Melaniną nazywamy grupę wielkocząsteczkowych barwników które są odpowiedzialne za ciemną pigmentację organizmów, powstają one w wyniku oksydacyjnej polimeryzacji związków fenolowych i indolowych. Najprawdopodobniej są one najbardziej powszechne, odporne, heterogeniczne i najstarsze ewolucyjnie pigmenty obecne w przyrodzie.

Powstawanie melaniny

Produkcja melaniny przez melanocyty zachodzi w procesie melanogenezy. Komórki mają niewielką objętość i składają się z jądra oraz wielu długich wypustek cytoplazmatycznych. Występują one w błoniach naczyniowych oka, oponach mózgowo-rdzeniowych, tęczówce, warstwie podstawnej naskórka a także w uchu wewnętrznym. Aktywność melanocytów jest regulowana przez melatoninę i melanotropinę, a ich komórkami macierzystymi są melanoblasty. Melanocyty mają za zadanie pełnić funkcję ochronną w organizmie człowieka. Ludzie różnych ras mają w organizmie bardzo podobną liczbę melanocytów, ale od intensywności ich syntezy zależy kolor skóry.

Wyróżnia się trzy rodzaje melanosomów:

Eumelanosomy – gdzie synteza bogata jest w azot, mają charakter polimeru który jest pochodną typu indolowego.

Eumelanina to ciemny barwnik – czarny i brązowy. O ostatecznej intesywności barwy decyduje stosunek składowych eumelaniny. Jest ona zdolna do wiązania reaktywnych form tlenu, które powstają w różnych procesach przy udziale światła. Potrafi również, z 99% wydajnością, zamienić zaabsorbowaną energię UV w ciepło.

Feomelanosomy  – syntezują żółto-czerwoną feomelaninę, która bogata jest w aminokwasy siarkowe. W swojej strukturze posiada podjednostki benztiazyny i benzotiazolu. Barwnik nie przejawia właściwości ochronnych. Eumelanosomy (HCL) – najmniej wrażliwe na działanie promieniowania UV. Odpowiedzialne są za czarny kolor skóry, a także wszelkiego rodzaju znamiona. Kolor skóry głównie determinowany jest przez obecność karotenoidów oraz oksy-/de oksyhemoglobiny w naczyniach krwionośnych. Jednak w największym stopniu zależy od rodzajów melanin i sposobu ich rozmieszczenia w melanosomach.

Elementy składające się na pigmentację ludzkiej skóry:

• Konstytutywny – determinowany genetycznie, obszary ciała bezpośrednio nieeksponowane na działanie światła.  
• Fakultatywny – wzrost poziomu melaniny ponad poziom konstytutywny powodujący zaciemnienie to powstanie koloru fakultatywnego czyli opalenizna, konsekwencja działania na skórę promieni UV.

Znaczący wpływ na odcień skóry ma proporcja eumelaniny do feomelaniny. Jasna karnacja skóry to nieliczne, niewielkie i ubogie w barwniki melanosomy. Ponadto w górnych warstwach skóry jasnej, podczas różnicowania się keratynocytów, melanosomy są całkowicie zdegradowane przez enzymy lizosomalne, powstaje wtedy tzw. pył melaninowy. Natomiast u osób z ciemniejszą karnacją dominują eumelanosomy, które zawierają znaczną ilość pigmentu. Rozmieszczone są one pojedynczo, mają dwa razy większą średnicę (ok. 800 nm) niż u ludzi z jasną karnacją (ok. 400 nm). Są także bardziej odporne na działanie enzymów lizosomalnych. W ciemnej skórze część melanosomów jest gromadzona nad jądrami keratynocytów i tworzy tzw. czapeczki, które stanowią rodzaj tarczy chroniącej DNA.

Brak pigmentu w skórze stwierdzamy u osób dotkniętych albinizmem, tzw. bielactwem. Bielactwo wywołane jest przez obecność recesywnych alleli odpowiadających za syntezę tyrozynazy, prze co w organizmie nie powstaje melanina. Albinosi szczególnie narażeni są na działanie promieni UV, reagują na słońce stanem zapalnym skóry, na której powstają pęcherze i zrogowacenia.

Kolor skóry może być także wynikiem takich czynników jak:

• Zmiany hormonalne (aktywność nadnerczy, tarczycy, gruczołów płciowych  i gruczołów przysadki)
•  Chorób różnego typu
• Zmian w diecie Najbardziej powszechna zmianą barwy skóry jest oczywiście opalenizna.
• Opalenizna to proces odwracalny, pojawiający się w dwóch etapach:
• Natychmiastowa pigmentacja (immediate pigment darkening IPD) – W fazie IPD nie jest syntetyzowana nowa ilość melaniny, ma miejsce fotooksydacja melaniny już dostępnej w skórze oraz przemieszczenie melanosomów z przestrzeni okołojądrowej do obwodowej przestrzeni melanocytów.
• Pigmentacja opóźniona (delayed pigment darkening DPD) – opalenizna  powstaje po około 2-3 dniach. W tej fazie nowe ilości melaniny są syntetyzowane, w naskórku odbywa się jej dystrybucja, zwiększa się również aktywność i liczba funkcjonujących melanocytów, i ich dendryczność, występuje transfer melanosomów do keratynocytów, a także wzrasta aktywność tyrozynazy. Ponadto około 10 dnia po ekspozycji słonecznej faza ta osiąga maksimum i w zależności od indywidualnych predyspozycji genetycznych jak i przyjętej dawki promieniowania utrzymuje się ok. 3–4 tygodnie.  Zanim skóra powróci do swojego poprzedniego koloru może minąć kilka tygodni a nawet miesięcy.

• Melanocyty oprócz skóry występują także w mieszkach włosowych i oku warunkując pigmentację. Są również zlokalizowane w uchu wewnętrznym, sercu i ośrodku nerwowym. Ponadto od melanocytów skórnych pochodzi pula melanocytów które zasiedlają włosy. Przyjmujemy, że dla komórek barwnikowych, które znajdują się w skórze stanowią one rezerwę komórek macierzystych. Wyprodukowana przez nie melanina ma ochraniać włosy przed związkami toksycznymi. W oku znajdujemy dwie niezależne populacje melanocytów. Pierwsza ma neuroektodermalne pochodzenie, a melanocyty zasiedlające błone naczyniową mają ciałko rzęskowe, tęczówkę i naczyniówkę. Druga zaś stanowi swoisty nabłonek barwnikowy siatkówki. Komórki te, postępują inaczej niż melanocyty które występują w skórze, nie oddają sąsiadującym komórkom melanosomów lecz przeciwnie, zbierają je dookoła swojej cytoplazmy i dzięki temu są one już dojrzałe w okresie embrionalnym.

W uchu wewnętrznym spotkamy melanocyty na obszarze prążka naczyniowego, a także w narządzie przedsionkowym jako komórki ciemne. Komórki barwnikowe występują również w mózgu. Zasiedlają istotę czarną, podpajęczynówkę oraz miejsce sinawe. Produkują one  melaninę zwaną  neuromelaniną. W sercu również możemy znaleźć melanocyty. Znajdują się one w zastawkach  i przegrodzie, gdzie melanina wiąże reaktywne formy tlenu. U osób otyłych w tkance tłuszczowej synteza melaniny stanowi najprawdopodobniej mechanizm który zapobiega sekrecji cytokin prozapalnych.

Zapraszamy na konsultację do gabinetu Esti Life.