Melaninproduktion

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 27. Januar 2017
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Die Melaninproduktion, die durch spezialisierte Basalzellen in der Oberhaut, den Melanozyten, erfolgt, dient in erster Linie dem Schutz der Haut und der Zellkerne der Hautzellen vor dem schädlichen UV-Anteil im Sonnenlicht. Die Melanozyten sind in der Lage, aus der nicht-essentiellen proteinogenen Aminosäure L-Tyrosin das Hautpigment Melanin zu synthetisieren. In zweiter Linie nimmt die individuelle Zusammensetzung der Melanine Einfluss auf die Haar- und Augenfarbe.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Melaninproduktion?

Als Melaninproduktion wird die biokatalytische Melaninsynthese durch Melanozyten bezeichnet. Die Melanozyten sind unmittelbar auf der Basalmembran, der untersten Schicht der der Oberhaut (Epidermis) angesiedelt und versorgen die Keratinozyten mit dem Pigment Melanin, wobei ein Melanozyt über Zellausläufer (Dendriten) gleichzeitig mehrere Keratinozyten versorgt.

Die Keratinozyten wandern im Laufe ihres ca. 28 Tage dauernden Lebenszyklus allmählich von der Basalmembran bis zur obersten Schicht der Haut und werden dort als winzige Hornplättchen abgeschilfert.

Die Melaninproduktion der Melanozyten wird hauptsächlich von einfallendem UVB-Licht gesteuert. Beim Menschen besteht das Melanin aus einer Mischform aus bräunlich bis schwärzlich wirkenden Eumelaninen, die aus der nicht-essentiellen proteinogenen Aminosäure L-Tyrosin und Levodopa synthetisiert werden und aus gelblich bis rötlichen schwefelhaltigen Phäomelaninen. Die Melanozyten synthetisieren und „speichern“ das gebildete Melanin in kleinen Vesikeln, den Melanosomen. Die Übertragung der Farbpigmente auf die Keratinozyten erfolgt mit Hilfe der Melanosome. Die Zusammensetzung der produzierten Melanine, also das Mischungsverhältnis zwischen Eumelaninen und Phäomelaninen, ist weitestgehend genetisch fixiert.

Funktion & Aufgabe

Die Hauptaufgabe der Melaninproduktion in der Oberhaut besteht darin, die oberste Hautschicht, die Oberhaut oder Epidermis, vor Schäden durch zu starke UV-Einstrahlung zu schützen. Die Hauptaufgabe und Funktion übernehmen die Melanozyten, sie synthetisieren nicht nur die Farbpigmente, sondern übertragen sie auch auf die Keratinozyten, wo sich das Melanin schützend um den Zellkern legt und auch die übrigen Organellen vor dem schädlichen UV-Anteil des Sonnenlichts schützt.

Die mit Melanin angereicherten Keratinozyten lassen die Haut dunkler und bräunlicher erscheinen. Bis eine vollständige „Durchbräunung“ der Haut erreicht wird, dauert es mehrere Wochen, da die Melanozyten immer nur die untersten Schichten der Keratinozyten mit Melanin versorgen können und die untersten Keratinozyten erst nach 28 Tagen an der Hautoberfläche „ankommen“.

Es ist sehr wahrscheinlich, dass der UV-Schutz bei rothaarigen und hellblonden Menschen mit einem besonders hellen Hauttyp, deren Melanine einen hohen Anteil an Phäomelaninen enthalten, einen geringeren UV-Schutz aufweisen als dunkelhäutige Menschen mit dunkelbraunen oder schwarzen Haaren.

Die Melaninproduktion, die durch spezialisierte Basalzellen in der Oberhaut, den Melanozyten, erfolgt, dient in erster Linie dem Schutz der Haut und der Zellkerne der Hautzellen vor dem schädlichen UV-Anteil im Sonnenlicht.

Der unmittelbare Nutzen der Melaninproduktion liegt für den Menschen darin, dass das Melanin bereits unmittelbar nach starker UV-Einstrahlung einen ersten Photoschutz durch Umwandlung der angeregten Moleküle in Wärme bietet. Durch den kurzfristigen Photoschutz wird verhindert, dass sich freie Radikale und sogenannte reaktive Sauerstoffspezies entwickeln.

Ein weiterer schnell wirksamer Schutz entsteht durch die Sofortpigmentierung nach UV-Einstrahlung. In diesem Fall haben die Melanozyten die Hautzellen bereits vorher mit Vorstufen des Melanins versorgt, das sich durch die UV-Einstrahlung zu schützendem Melanin umwandelt, also nicht erst neu synthetisiert werden muss. Allerdings ist dieser Schutz nur gering wirksam und reversibel. Eine so gebräunte Haut verliert ihre Farbe bereits wieder nach wenigen Tagen, wenn keine weitere UV-Einstrahlung mehr erfolgt. Ein längerfristiger und stärkerer Schutz ergibt sich bei einer durchgängigen Pigmentierung der Oberhaut, wenn sie nahezu täglich der UV-Einstrahlung ausgesetzt wird.

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Krankheiten & Beschwerden

Die häufigsten Krankheiten und Beschwerden in Verbindung mit der Melaninproduktion sind eine Über- oder Unterfunktion der Melanozyten, die durch eine zu große oder zu geringe Zahl an Melanozyten oder durch eine Fehlfunktion in der Synthese des Melanins ausgelöst werden kann. Meist machen sich Über- und auch Unterfunktion in Form von Pigmentstörungen am Hautbild bemerkbar, die aufgrund vererbter genetischer Defekte auftreten oder durch äußere Einwirkungen erworben wurden.

Bei einem sehr seltenen völligen Ausfall der Melaninproduktion handelt es sich um sogenannten Albinismus, der sich durch eine extrem weiße und gegen UV-Strahlen hoch empfindliche Haut äußert sowie weißen Haaren und einer blass-grauen Augenfarbe.

Eine bekannte Pigmentstörung, die vorwiegend an den Extremitäten, im Gesicht und im Genitalbereich auftritt, ist Vitiligo, die in der Regel bereits im Kindesalter beginnt und allmählich im Laufe des Lebens fortschreitet. Die Besonderheit macht sich durch unregelmäßige weiße Flecken auf der Haut bemerkbar. Wahrscheinlich handelt es sich um eine Autoimmunkrankheit, in deren Verlauf es zu Zerstörungen der Melanozyten in bestimmten Hautregionen kommt.

Bekannte Hyperpigmentierungen sind Leberflecken, Sommersprossen und Altersflecken. Alle drei Arten der Pigmentstörung sind normalerweise harmlos und haben nur kosmetische Auswirkungen. Das Auftreten der lokal begrenzten Hyperpigmentierungen hängt von vielen Faktoren ab wie genetischer Veranlagung und UV-Belastung. Altersflecken, die ab einem Alter von etwa über 40 Jahren auftreten, können auch als Nebenwirkung bestimmter Medikamente und durch exzessiven Alkoholkonsum sowie durch Zigarettenrauchen begünstigt werden. Die als Leberflecken oder Muttermale bekannten Pigmentstörungen beruhen auf angeborenen oder durch Belastungen der Haut erworbenen Störungen.

Weniger harmlos sind maligne Melanome, es handelt sich um bösartige Tumore, die sich aus entarteten Melanozyten entwickeln und zu früher Streuung in das Lymphsystem neigen. Melanome können sich aus veränderten Leberflecken oder Muttermalen entwickeln, aber auch an völlig unauffälligen Stellen der Haut entstehen. Ein weiterer Tumortyp ist das Basaliom, das sich an den Basalzellen der Oberhaut bilden kann. Basaliome neigen weniger zur Streuung, so dass sie leichter behandelbar sind und deshalb als halb-maligne Tumore eingestuft werden.

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