Melanine

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 3. November 2016
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Unter Melaninen versteht die Medizin die körpereigenen Pigmente, die der Haut, den Haaren und den Augen ihre Farbe geben. Die Melanine werden in den sogenannten Melanozyten hergestellt und an die umliegenden Zellen abgegeben. Bei pigmentierten Menschen übernimmt das Pigment die Rolle eines UV-Filters.

Inhaltsverzeichnis

Was sind Melanine?

Melanine sind rötliche, schwarze und braune Pigmente. Beim Menschen färben sie die Augen, die Haut und die Haare. Auch bei Tieren kommen Melanine vor. Im Tierreich geben sie die Farbe von Fell und Federn vor. Bei Tintenfischen bilden sie außerdem den Farbstoff der Tinte. Um Melanine zu bilden, findet eine enzymatische Oxidation statt. Der Ausgangsstoff dieser Reaktion ist das sogenannte Tyrosin.

Bei Wirbeltieren findet die Biosynthese zur Produktion von Melaninen in der Basalzellschicht der Epidermis und in der Netzhaut der Augen statt. Die produzierenden Zellen heißen auch Melanozyten und transportieren die Pigmente über ihre Dendriten in die umliegenden Keratinozyten. Beim Menschen gibt es Melanin in zwei verschiedenen Varianten. Während das Phäomelanin bräunlich rote Färbung aufweist, ist das Eumelanin bräunlich schwarz gefärbt. Andersfarbige Varianten werden auch als Allomelanine bezeichnet und finden sich in Bakterien, Pilzen und Pflanzen.

Anatomie & Aufbau

In der menschlichen Haut und in den Haaren des Menschen liegen Melanine als Mischformen aus Eumelaninen und Phaeomelaninen vor. Die Anteile der beiden Untergruppen bestimmen zusammen mit weiteren Faktoren den Hauttypen des Menschen. Einen besonders hohen Gehalt an Phaeomelaninen haben zum Beispiel Menschen mit hochrotem Haar, heller Haut und Sommersprossen. Bei schwarzem Haar und dunkler Haut überwiegen dagegen die Eumelanine. Eumelanin entsteht durch die Oxidation der Aminosäure Tyrosin.

Diese Melanine sind demnach Derivate desselben Synthesewegs, den auch der Dopaminvorläufer L-Dopa durchwandert. Phaeomelanin enthält dagegen Schwefel. Allomelanine wie sie in Pflanzen und Mikroorganismen vorkommen werden aus Hydroxylbenzolen gewonnen. In den meisten Fällen sind Melanine proteingebunden oder zumindest an Lipide geknüpft.

Funktion & Aufgaben

Laut der heutigen Medizin dienen Melanine vor allem dem Schutz vor UV-Strahlung. Dieser Annahme geht die Beobachtung voraus, dass dunkelhäutige Menschen deutlich seltener bösartige Melanome und damit schwarzen Hautkrebs entwickeln. Neben dem stimulierenden Hormon regt auch Sonneneinstrahlung die Produktion von Melanin in den Melanozyten an. Das Melanin kann erwiesenermaßen die Rolle eines UV-Filters übernehmen.

Die Strahlungsenergie wird in einer inneren Umwandlung in bloße Wärme verwandelt. Der elektronisch angeregte Zustand von Molekülen wird bei der inneren Umwandlung demzufolge in Vibrationszustände verwandelt. Rund 99 Prozent der Strahlungsenergie können auf diese Weise unschädlich gemacht werden. Die Lebensdauer des Moleküls im angeregten Zustand verkürzt sich und freie Radikale können sich auf diese Weise nicht bilden. Da Rothaarige mit blasser Haut ein ungleich höheres Hautkrebsrisiko innehalten als pigmentierte Menschen, ist der Sonnenschutz durch ihren Melanin-Typ vermutlich weniger effektiv.

Die Produktion der Pigmente erfolgt im rauen endoplasmatischen Retikulum der Melanozyten. Im Golgi-Apparat der Melanozyten wird die Aminosäure Tyrosinase gespeichert und in Vesikel abgeschnürt. In diese Vesikel wandert Tyrosin ein und ein Reifungsprozess beginnt. Mithilfe eines Proteins wird aus der Tyrosinase DOPA und schließlich Melanin. Ein reifes Melanosom wandert in die Dendriten der Melanozyten und wird an die fünf bis acht umliegenden Zellen abgegeben. Dieser Prozess wird durch UV-Strahlung oder das Hormon MSH aktiviert.

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Krankheiten

Hyperpigmentierungen sind Überpigmentierungen der Haut. Bei dieser Erkrankung lagert sich in der Epidermis übermäßig viel Pigmente ein. Entweder sind nur Teile der Haut betroffen oder der gesamte Körper. Die eingelagerten Farbstoffe können entweder körpereigene Farbstoffe oder exogene Pigmente sein. Exogene Ablagerungen kommen zum Beispiel mit den Kohlenstoffeinlagerungen durch Tätowierungen vor. Eine Sonderform der Hyperpigmentierung liegt bei der postinflammatorischen Form vor.

Dabei werden die Melanozyten nicht von Sonnenlicht, sondern im Rahmen einer lokalen Entzündung von Enzymen aktiviert. Das Gegenteil einer Hyperpigmentierung nennt sich Hypopigmentierung. Die Bildung des Pigments Melanin ist im Rahmen von vielen Hypopigmentierungen gestört. Beim Albinismus treten zum Beispiel Störungen in der Biosynthese des Melanins auf. Ein Zwischenprodukt der Melaninbiosynthese verliert dabei seine Funktionsfähigkeit und die Umwandlung zu Melanin ist gestört. Eine angeborene Hyperpigmentierung ist dagegen als Muttermal bekannt. Muttermale können entweder klar abgegrenzt oder unregelmäßig aussehen. Bei klar abgegrenzten Muttermalen besteht in der Regel kein Entartungsrisiko. Diffuse Muttermale oder solche mit extrem dunkler Farbe neigen dagegen zur Entartung.

Sie können sich im Laufe der Zeit zu Melanomen entwickeln, also schwarzen Hautkrebs auslösen. Bei schwarzem Hautkrebs handelt es sich um einen bösartigen Tumor der Melanozyten, der Metastasten über die Lymphbahnen und das Blutsystem streut. In über der Hälfte aller Fälle entsteht ein Melanom aus einem unregelmäßigen Nävuszellnävus. Bösartige Melanome kommen nicht nur auf der Haut vor. Auch in den Schleimhäuten der inneren Organe oder auf der Bindehaut können sich derartige Gebilde entwickeln.

Diese mukosalen Melanome sind allerdings weitaus seltener als Melanome der Haut. Hellhäutige Menschen haben wegen des fehlenden UV-Filters ein ungleich größeres Risiko, ein Melanom auf der Haut zu entwickeln. Bei pigmentierten Menschen bilden sich dagegen häufig mukosale Melanome, da ihre Schleimhäute und ihre Bindehaut nicht pigmentiert und deshalb nicht UV-geschützt ist.

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