Melanina

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Melanina presente nel material escuro con forma de gránulos al centru de la imaxe nun melanoma pigmentado con tinción de Papanicolaou.

La melanina ye un pigmentu que se topa na mayor parte de los seres vivos. Nos animales el pigmentu derivar del aminoácidu tirosina. La forma más común de melanina ye la eumelanina, un polímeru negru-marrón d'acedos carboxílicos de dihidroxindol y les sos formes amenorgaes.

Biosíntesis[editar | editar la fonte]

El procesu de formación de la melanina, denominar melanogénesis, y produzse nel estratu más fondu de la epidermis (estratu basal) y nes célules de la matriz del folículo pilosebáceo. La producción de melanina ye aguiyada pol dañu nel ADN inducíu pola radiación ultravioleta.[1] Les propiedaes químiques de la melanina facer un fotoprotector bien eficiente. Absuerbe la radiación ultravioleta nociva y tresforma la enerxía en calor que resulta inofensivu al traviés d'un procesu llamáu «conversión interna ultrarrápida» Esta propiedá dexa a la melanina estenar más del 99,9% de la radiación absorbida en calor.[2] Esto previen el dañu indirectu al ADN.

BIOSÍNTESIS DE EUMELANINAS.png

N'humanos[editar | editar la fonte]

Nos humanos la melanina atópase na piel, el pelo, nel epiteliu pigmentado qu'arrodia la retina, la migollu espinal y la zona reticular de la glándula suprarrenal; na estría vascularis del oyíu internu y en ciertes zones fondes del núcleu del celebru, como'l locus coeruleus y la substantia nigra. La melanina ye determinante n'el color de la piel humano; n'efectu si una persona amorenar por causa del sol, esa morenura va producise de forma temporal pos col tiempu la célula pierde la capa que lu arrodia (melanina amorenada) y la persona vuelve llograr la feomelanina perdida que foi camudada pola eumelanina amorenada y a recuperar la so piel normal.

La melanina dérmica ye producida polos melanocitos. Estos raramente atópase nes capes superficiales de la epidermis. Sicasí, anque xeneralmente tolos seres humanos tienen concentraciones similares de melanocitos na so piel, prodúcense variaciones en dellos individuos y según los distintos grupos étnicos. Nesti últimu casu, la xenética interfier confiriendo una mayor o menor concentración de melanina na piel. Dellos individuos, tantu n'animales como n'humanos, escarecen de melanina, o bien tienen concentraciones mínimes d'ella, lo que produz la condición conocida como albinismu.

Una y bones la melanina ta compuesta de molécules pequenes, esisten munchos tipos de melanina. Tanto la feomelanina como la eumelanina sí pueden atopase na piel y pelo humanu, pero la eumelanina ye la más abondosa de les melanines nos humanos. Tamién ye la que más frecuentemente amuesa defectos nel albinismu, anque tamién hai albinismos per falta de feomelanina ya inclusive dacuando de dambes melanines.

Piénsase que la eumelanina ye'l principal axente protector pa numberoses formes de vida en contra de la radiación ultravioleta, pero recién estudios suxuren qu'esti polímeru podría tener distintes funciones pa cada organismu. Por casu, la inmunidá innata de los invertebraos frente a los patóxenos invasores ye influyida principalmente pola melanina: a solu minutos de la infección, el microbiu es encapsulado en melanina (mecanización); los radicales llibres xeneraos dempués de la formación d'esta cápsula ayuden a la so eliminación.

Na melanina ye común atopar nos polímeros numberosos enllaces cruzaos: 5,6-dihidroxyndol (DHI) y 5,6-dihidroxyndol-2 ácidu carboxílico (DHICA); esto foi afayáu en recién investigaciones dientro de les propiedaes eléctriques de la eumelanina. Sicasí, esto indicó que seique esiste otru mecanismu conformáu por oligómeros básicos que se xunten unos a otros.

La estructura molecular de la melanina atópase costantemente n'estudiu.

La eumelanina atópase na piel, iris y el pelo y la so concentración da la coloración al pelo gris, negru, mariellu, y castañal. Nos humanos ye abondosu na xente con piel escuro. Esisten dos tipos de eumelanina que s'estremen l'unu del otru por distintos enllaces químicos. Estos son la eumelanina marrón y la eumelanina negra.

La feomelanina atópase na piel, iris y el pelo, y ye más abondosu n'humanos de piel claro. La feomelanina produz una tonalidá rosa a colorada y atópase en grandes cantidaes nel pelo colorao. La feomelanina atópase particularmente nos llabios, tetos, glande y natura.

Los tricocromos (denominaos enantes tricosiderinas) son pigmentos producíos pola mesma ruta metabólica que les eumelaninas y feomelanina pero a diferencia d'estos postreros tienen baxu pesu molecular. Atópase en dalgunes formes pelo pelirroxo.[3]

La neuromelanina ye'l pigmentu escuru presente nes neurones qu'anubren cuatro núcleos del celebru: la pars amacera de la substantia nigra (en latín «substancia negra»), la parte del locus coereleus (o «puntu azul»), el núcleu dorsal motor del nerviu vagu (nerviu cranial X) y la parte media del núcleu del ponte de Varolio. Dambos, la sustantia negra y el locus coeruleus, pueden ser fácilmente identificaos nel momentu d'una autopsia por cuenta de la so pigmentación escura; nos humanos esti núcleu nun s'atopa pigmentado al momentu de la so nacencia, el pigmentu apaez dempués del maduror. Anque la función de la neuromelanina nel celebru sigue siendo desconocida, pue que sía la resultancia de les monoamidas conteníes nos neurotransmisores, que la so única fonte atópase nes neurones. La perda de color nel núcleu del celebru ye reparada en ciertes enfermedaes neurodegenerativas.

N'otros organismos[editar | editar la fonte]

Nos animales los pigmentos de melanina son derivaos del aminoácidu tirosina. La forma más común de melanina biolóxica ye la eumelanina, un polímeru pardu-negru del ácidu dihidroxindole carboxílico, y les sos formes amenorgaes. Toles melanines son derivaes del poliacetileno. La melanina más común —dopamelanina— ye un copolímero mistu de poliacetileno, polianilina y polipirrol. Otra forma común de melanina ye la feomelanina, un polímeru coloráu-pardu compuestu d'unidaes de benzotiazina responsable del pelo colorao y pecar. negru o café, o bien l'amiestu de los sos copolímeros. La forma más común de melanina orgánica ye un polímeru, conformáu por indolequinina o dehidroxindolina acedu carboxílico, yá sía combinaos o en cadena. La melanina esiste nel reinu vexetal, animal y nel protista, onde sirve de pigmentu. La presencia de melanina nos reinos Archaea y Bacteria sigui siendo motivu de bancia ente el investigadores de la área. La medría de la producción de melanina na piel humano ye llamáu melanogénesis. El dañu inducíu nel ADN pola radiación UV, aguiya la producción de melanina, y esto lleva desenvolver el morenura de la piel. La morenura basada na melanogénesis toma tiempu pa llograse, pero ye más duraderu.

Apariencia[editar | editar la fonte]

El so color ye negru, non refráctil, granular, teniendo los gránulos un diámetru averáu de menos de 800 nanómetros. Esta característica ye lo qu'estrema a la melanina d'otros pigmentos conteníos na sangre, que s'atopen en cachos más grandes y son refráctiles, nun rangu de color del verde al mariellu según el café acoloratao.

Desordes xenéticos y enfermedaes[editar | editar la fonte]

El defectu de melanina foi rellacionada con numberoses anomalíes xenétiques y enfermedaes. Esisten diez tipos distintos de albinismu oculocutáneo, que ye principalmente un desorde recesivo autosomático. Ciertes etnies tienen mayor númberu d'incidencies, nes sos distintes formes; por casu, la más común, ye'l llamáu albinismu oculocutáneo del Tipu 2 (OCA2); ésti ye común especialmente dientro de persones descendientes directos de África. Ye un desorde recesivo y autosomático caracterizáu por un amenorgamientu o ausencia conxénita de melanina na piel, pelo y güeyos. La frecuencia envalorada de la OCA2 ente los afroamericanos ye de 1 cada 10.000, lo qu'oldea en frecuencia con 1 cada 36.000 ente americanos blancos. En delles naciones africanes la frecuencia del carecimientu ye entá mayor, diendo de 1 cada 2.000 a 1 cada 5.000. Otra forma d'albinismu, l'albinismu oculocutáneo mariellu, apaez prevalentemente ente los amish (cristianos bautistes) d'ancestros suizos y alemanes. La xente con esta variante d'esti desorde comúnmente tien piel y pelo blanco al nacer, pero rápido xeneren pigmentu mientres la so infancia.

L'albinismu ocular afecta non solo la pigmentación del güeyu, sinón tamién la so agudez. Los test de la vista realizaos a albinos dan resultancies probes dientro d'un rangu de 20/60 a 20/400. La melanina del epiteliu pigmentariu absuerbe l'escesu de lluz y evita la retrorreflexión, lo que tien una gran importancia pa llograr una mayor agudez visual. Este ye'l motivu pol cual los animales albinos (ensin pigmentu de melanina) tán siempres esllumaos y que por ello apenes consigan un 20% d'agudez visual que la de los animales que nun lo son.[4] Esisten dos formes d'albinismu con una recurrencia averada de 1 cada 2700, directamente acomuñaes coles muertes por causa de melanomes.

Asina tamién la mortalidá ente pacientes que carecen el síndrome de Hermansky-Pudlak y Chediak-Higashi foi n'aumentu. Los pacientes col síndrome de Hermansky-Pudlak presenten una predisposición a sangrase (debida a una falla nes plaquetes) según tamién tán predispuestos a carecer fibrosis pulmonar, desorde inflamatorio pulmonar, cardiomiopatía y defectu renal. Pacientes col síndrome de Chédiak-Higashi son susceptibles a infecciones y pueden desenvolver el mal lymphofollicular. El rol que'l defectu de melanina xuega nestes enfermedaes permanez inda n'estudiu.

La conexón ente l'albinismu y la sordera foi siempres conocida, pero pocu entendida, por más d'un sieglu y mediu. En 1859 nel Tratáu del orixe de les especies, escritu por Charles Darwin, apúntase que «los gatos blancos de güeyos azules xeneralmente son sordos». Nos humanos, la hipopigmentación y la sordera coinciden nel estrañu Síndrome de Waardenburg, predominantemente reparáu ente los indios hopi. La incidencia d'albinismu nos indios hopi foi envalorada en 1 por cada 200 individuos. Curiosamente, patrones similares d'albinismu y sordera fueron atopaos n'otros mamíferos, incluyendo perros y royedores. Sicasí, la falta de melanina por sigo mesma nun paez ser la responsable de la sordera acomuñada cola hipopigmentación, una y bones la mayoría de los individuos qu'escarecen de les enzimes riquíes pa sintetizar la melanina nun presenten nengún defectu auditivu. Ye sicasí l'ausencia de melanocitos na stria vascularis del oyíu internu, que resulta en defectu coclear, l'orixe del problema; sicasí, la razón entá permanez desconocida, anque s'embaraxa la posibilidá de que la melanina tenga una función protectora (podría ser, inclusive, el meyor material absorbente de soníu hasta agora conocíu). Al empar, la melanina podría afectar el desenvolvimientu, como suxuría Darwin.

Nel mal de Parkinson, una enfermedá qu'afecta'l funcionamientu neuromotor, esiste un amenorgamientu de neuromelanina na substantia nigra de resultes d'un amenorgamientu de neurones dopaminérgiques, lo que resulta nuna menor síntesis de dopamina. Anque nun s'atopó una relación ente la raza y los niveles de neuromelanina na substantia nigra, una mayor incidencia de casos na población blanca en relación a la negra «suxure que la melanina cutanea podría de dalguna manera sirvir de protección a la neuromelanina na substantia nigra de toxines esternes»[ensin referencies].

Auníu al defectu de melanina, el pesu molecular del polímeru melanina podría menguar por causa de dellos factores como'l estrés oxidativo (por esposición a la lluz), resultando nuna perturbación acomuñada coles proteínes primaries de la melanina, cambeos nel pH o bien en concentraciones d'iones de metal. Un descensu del pesu molecular nel grau de polimerización de la melanina ocular, créese que convierte'l polímeru, de normal anti-oxidante, nun oxidante. Nesti tao pro-oxidante, la melanina paeciera tar envolubrada na causa y la progresión de la dexeneración macular y el melanoma.

Adaptación humana[editar | editar la fonte]

Los melanocitos encargar d'ensertar gránulos de melanina en visícules celulares especializaes llamaes melanosomas. Dempués, estos son tresportaos al interior d'otres célules de la piel alcontraes na epidermis. Los melanosomas atrópense sobre'l núcleu de la célula, onde protexen l'ADN nuclear de cualquier mutación causada pola ionización o radiación que provoquen los rayos ultravioleta del Sol. La xente onde los sos ancestros vivieron por llargos periodos en rexones cercanes al ecuador xeneralmente tienen cantidaes mayores de eumelanina na so piel. Esto fai qu'el so piel vea café o bien negra, y protexer de llargos periodos d'esposición solar, lo que frecuentemente resulta en melanomes en xente con tonos de piel más claru.

Nos humanos, la esposición directa a la lluz solar produz vitamina D3 na piel al reaccionar el 7-deshidrocolesterol cola lluz ultravioleta (UVB) en llargores d'onda ente 270 y 300 nm. Cuidao que los altos niveles de melanina cutanea actúen como una protectora cortil natural, la piel escuro puede tener riesgos de defectu de vitamina D. La vitamina D ye necesaria pa prevenir el raquitismu, una enfermedá causada por falta de calciu. Ye atopada en cantidá nel aceite de pexe.

En Escocia, que s'alcuentra na llatitú Norte, los descendientes de los britanos tienen piel blanco. D'esta forma, la débil radiación solar esistente ye captada eficientemente pa sintetizar vitamina D. Sicasí, l'escasu conteníu de melanina na so piel ye incapaz de protexela contra la lluz solar intensa. En contraste, en África, que ta cerca del ecuador, los humanos riquen esposiciones enllargaes al Sol por que esti enfuse na so piel y asina poder producir vitamina D. Esto ye dafechu normal. Sicasí, cuando esclavos negros empezaron a ser llevaos a Inglaterra mientres la Revolución industrial, ellos fueron los primeres n'amosar síntomes de raquitismu, crecedera tardiega, piernes narquiaes y quebres, por causa de la falta de lluz solar.

Afortunadamente, en 1930 la vitamina D foi afayada y asina pudo espachase como un suplementu a la so dieta. Nestos díes alimentos como la lleche o'l pan tán fortificaos con vitamina D.

Estudios recién demuestren que tola humanidá aniciar n'África. Ye más probable que los primeres pobladores cuntaren con grandes cantidaes de melanocitos productores de eumelanina. Acorde a esto, teníen la piel escuro (como l'amuesa la xente orixinario d'África). Cuando dalguna d'esta xente migró y establecióse n'otres zones de Asia y Europa, la presión selectiva pa la producción de eumelanina menguó en climes onde la radiación del sol yera menos intensa; estes variaciones nos xenes fixeron que la producción de melanina menguara na población, resultando en pelo y piel más claru, sobremanera nes llatitúes más altes. De los dos variantes xenétiques comunes conocíes por tar acomuñaes cola piel humano pálida, Mc1r nun paez que fuera oxetu de selección positiva, ente que SLC24A5 sí.

De la mesma que la xente que migró escontra'l norte, los que tienen piel claro y migraron al sur aclimatar a una radiación solar más fuerte. La piel de la mayoría de la xente escurecer al ser espuesta a lluz UV, dándo-yos asina mayor protección cuando ye necesariu. Este ye'l sentíu fisiolóxicu de la morenura. La xente cola piel escurecío, que produció más eumelanina, tienen mayor protección contra les quemadures solares y el desenvolvimientu de melanoma, que ye una forma potencialmente mortal de cáncer de piel, según otros problemes de salú rellacionaos, incluyendo la fotodegradación de ciertes vitamines como les rivoflaminas, carotenoides, tocoferol, y folato.

Pecar y los llunares fórmense onde s'alcuentra una mayor concentración de melanina na piel. Tán altamente acomuñaos cola piel pálido.

La melanina ayuda a protexer los güeyos de la lluz ultravioleta, lo mesmo que de la lluz visible d'alta frecuencia; por ello la xente de güeyos azules atópase en mayor riesgu de carecer problemes nos güeyos rellacionaos cola radiación solar. Amás, les lentes oculares se amarillean cola edá, amestando más protección; sicasí, estes mesmes vuélvense más ríxides y pierden el so orde, afectando a la capacidá de camudar de forma pa enfocar de llueñe a cerca, un dañu probablemente por cuenta del agregamientu de vitamines, causada pola esposición a los rayo UVA.

Un recién descubrimientu fechu por J.D. Simon suxure que la melanina podría tener un papel relevante dientro de la fotoprotección. La melanina ye capaz d'amestar efectivamente los iones de metal al traviés de los sos grupos de carboxilato y hidroxifenólicos, y en munchos casos muncho más eficientemente que la poderosa EDTA. Y asina podría sirvir pa neutralizar iones de metal potencialmente tóxicu, protexendo al restu de la célula. Esta hipótesis caltién el fechu de que la perda de neuromelanina na enfermedá de Parkinson ta amestada a una medría nos niveles de fierro nel celebru.

Propiedaes físiques y aplicaciones tecnolóxiques[editar | editar la fonte]

Espectru d'absorción de la melanina

La melanina ye un biopolímero y un neuropéptido. Les melanines son estructures ríxides de polímeros conductores compuestos de poliacetileno, polipirol, y polianilina «negros» y los sos polímeros entemecíos. La melanina más simple ye'l poliacetileno, del cual deriven tolos demás, delles melanines fungales son poliacetileno puru.

En 1963, DE Weiss[5] y los sos collaboradores, reportaron una alta conductividá eléctrica na melanina, barniz ionizado, y nel polipirrol ferruñosu «negru». Llograron una conductividá eléctrica tan alta como 1 Om/cm. Una década dempués, John McGuiness, y los sos collaboradores reportaron una alta conductividá estable nun switch fechu con melanina DOPA. Más palantre, esti material emitió un flax de lluz —electroluminiscencia— cuando foi activáu. La melanina amuesa una resistencia negativa, una propiedá clásica nos polímeros electro-activos conductores. De la mesma, la melanina ye'l meyor material absorbente de soníu conocíu hasta la fecha, esto por cuenta de la fuerte formación de pareyes electrón-fotón. Esto seique esti rellacionáu cola presencia de melanina nel oyíu internu.

Estos descubrimientos tuvieron perdíos hasta'l resurdimientu recién de melanines usaes en dispositivos, particularmente en displays electroluminicentes. Nel añu 2000, el premiu Nobel de química foi llográu por trés científicos pol subsecuente (re)descubrimientu y el desenvolvimientu de dichos polímeros conductores orgánicos. Al paecer el Comité del premiu Nobel nun tenía nenguna evidencia del reporte casi idénticu que Weiss rexistró en 1977 sobre l'alta conductividá pasiva nel polipirrol, nin de les propiedaes d'alta conductividá de la melanina DOPA y los sos semiconductores similares. El dispositivu electrónicu orgánicu de melanina ye esibíu nestos díes nel Muséu Nacional de la Hestoria Americana de la Institución Smithsoniana, na so sala Smithsonian Chips que cunta con una colección de dispositivos electrónicos hestóricos.

La melanina inflúi l'actividá neuronal y media la conducción de radiación, lluz, calor y enerxía cinética. Con éses ye suxetu de constante interés na investigación y desenvolvimientu biotecnológico, más notablemente nos electrónicos orgánicos (delles vegaes llamaos «electrónicos plásticos») y nanotecnología, onde semiconductores son usaos p'amontar la conductividá de la melanina. El pirrol y acetilenu negru son los semiconductores orgánicos estudiaos más frecuentemente.

A pesar de que la melanina sintética (comúnmente referida como BSM, o Black Synthetic Matter, «Materia Sintético Negra») ta fecha de 3-6 unidaes oligométricas amestaes, referíes como «protomolécula», nun esiste evidencia dalguna de que sía un biopolímero natural (BCM, por Black Cell Matter, «Materia de Celdes Negres»), pero emula la so estructura. Sicasí, nun esiste razón pa creer que la melanina natural nun pertenez a la categoría de los poliarenios y de les polienios policatónicos, como'l pirrol y l'acetilenu negro, ye necesariu repasar tolos datos analíticos biolóxicos y químicos aconceyaos hasta la fecha nel estudiu de les melanines naturales (eumelaninas, feomelaninas, y alomelaninas).

Ver tamién[editar | editar la fonte]

Referencies[editar | editar la fonte]

  1. Nita Agara, Antony R. Young (abril de 2005). «Melanogenesis: a photoprotective response to DNA damage?». Mutation research 571. doi:10.1016/j.mrfmmm.2004.11.016. PMID 15748643. 
  2. Meredith P, Riesz J (febreru de 2004). «Radiative relaxation quantum yields for synthetic eumelanin». Photochemistry and photobiology 79. doi:10.1562/0031-8655(2004)079<0211:RCRQYF>2.0.CO;2. PMID 15068035. http://www.blackwell-synergy.com/openurl?genre=article&sid=nlm:pubmed&issn=0031-8655&fecha=2004&volume=79&númberu=2&spage=211. 
  3. G. Prota & A. G. Searle (1978), “Biochemical sites of gene action for melanogenesis in mammals”, Annales de génétique et de sélection animale 10 (1): 1–8, doi:10.1186/1297-9686-10-1-1, <http://www.gsejournal.org/content/pdf/1297-9686-10-1-1.pdf> 
  4. La retina
  5. Weiss; Bolto B. A., McNeill R. (xunu de 1963). «Electronic Properties of Polypyrrole». Australian Journal of Chemistry 16. doi:10.1071/CH9631090. http://www.publish.csiro.au/paper/CH9631090.htm. 

Enllaces esternos[editar | editar la fonte]



Melanina