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メラニンは、いくつかの形があり、人間の肌の色の多くの原因となる暗い、自然に発生する色素です。それはと呼ばれる細胞によって生成されます メラノサイト、皮膚の最外層の最も深い部分に位置します。このメラニンの多くは、と呼ばれる細胞にその方法を見つけます ケラチノサイト、メラノサイトよりはるかに多い。
メラニンが合成されると、メラニン細胞と呼ばれる体内に保存されます メラノソーム。 さまざまなタイプのメラニンの中で最も一般的なものは ユーメラニン、「良いメラニン」を意味します。大量のユーメラニンが多量に存在する場合、より暗い、より茶色の肌色が得られますが、肌の明るい人ではこの色素の低密度が発生します。
主に肌のメラニン含有量の違いに起因する肌の色の違いを示すとき、これは人々がの点で大きく異なるためではありません 数 彼らが持っているメラニン細胞の。代わりに、一部の人々 個人 メラノサイトは他のものよりもはるかに活発です。
メラニンの化学構造
体内の多くの物質と同様に、メラニンの化学構造には、炭素、水素、酸素、窒素の混合物が含まれます。の メラニンの化学式 C18H10N2O4、メラニンに318グラム/モル（g / mol）の分子量またはモル質量を与えます。
（歴史的な理由により、 モル 6 x 10を含む物質のグラム単位の量です 23 分子、および分子サイズの基本的な尺度です。）
メラニンは、3つの6員環（中心点の周りに配置された6個の原子）が1行に並んでおり、それぞれが5員環がそれ自体とその隣の角度の1つに位置しています。これらの5員環はそれぞれ、メラニンの2つの窒素原子の1つを含み、分子の反対側に位置します。
メラニンの4つの酸素原子は、各環に2つずつ、各末端の6原子環の炭素に結合しています。これらは二重結合であり、C = O配置は、5員環が結合しているリングの反対側にあります。
代替メラニン化学式
モデルを描画せずに、より明確な形式でメラニンの式を表現したい場合、Simplified Molecular-Input Line-Entry System（SMILES）で使用される形式で記述できます。
CC1 = C2C3 = C（C4 = CNC5 = C（C（= O）C（= O）C（= C45）C3 = CN2）C）C（= O）C1 = O
ここで、数字は添え字ではなく、個々の環内の原子の数値位置への参照です。メラニンの水素原子は含まれていませんが、その数と位置は、各炭素が4つの結合を形成することを念頭に置いて、上記の構造の「ギャップ」を埋めることによって決定できます。
肌の色の基本
人間の皮膚には3つの層があり、最外から最表層まで、表皮、真皮、および皮下組織層です。表皮自体は多数の層に分割されており、その最深層は 発芽層 （地層基底と呼ばれることもあります）。真皮から表皮を分離する基底膜に隣接するこの層は、メラニン細胞が生成される場所です。
顕微鏡検査では、メラニン細胞は特徴的な不規則な形をしています。メラニン細胞がメラニンを生成する程度は、メラニンの遺伝子がどの程度であるかに依存します 表現された、またはオンにしました。 「遺伝子発現」は、特定の製品（この場合はタンパク質）を製造するために工場でスイッチをオンにすることと考えてください。
ほとんどすべての人間はたくさんのメラニン「工場」（メラノサイト）を持っていますが、人々がこれらの「工場」を使う範囲は個人と民族の両方の間で大きく異なります。
肌の色の他の要因
日光は、ほとんどの人でメラニン生成をある程度引き起こします。これは、「日焼け」として知られる短期的な皮膚の黒ずみのプロセスです。光刺激によって生成されるメラニンは、日光の有害な紫外線（UV）から身体の残りの部分をある程度保護するように作用します。
秋と冬に起こるように、身体が環境中の紫外線を感知しなくなると、メラニン生成の必要性も減少し、これらの季節に肌が明るくなる傾向があります。
また、メラニン細胞はメラニンを製造し、保存および放出すると同時に、メラニン細胞として知られるはるかに一般的な表皮細胞 ケラチノサイト 顔料の最大の受信者として巻き上げ。メラニン細胞からケラチノサイトへのメラニンの移動は、各メラニン細胞から外側に伸びる多くの触手（最大40個程度）によって促進されます。
メラニン細胞で形成されたメラノソームはケラチノサイトに移動し、細胞膜と核の間に位置し、その核内のDNA（デオキシリボ核酸、「遺伝物質」およびすべての既知の生命体）をUV損傷から保護します。
メラニンの種類
ユーメラニンは、人間によって生産される最も豊富なタイプのメラニンですが、唯一の一般的なタイプとはほど遠いものです。他の2つの主要な形式で存在します。 フェオメラニン そして ニューロメラニン。ユーメラニンとフェオメラニンは、機能的および化学的に共通していますが、ニューロメラニンは不正なものです。
ユーメラニンとフェオメラニンは両方とも、表皮の最下層（層）のメラニン細胞によって作られています。これらのセルは メラノブラスト 人間の胚発生中に神経管から派生した組織で。これらのそれぞれの合成は、アミノ酸フェニルアラニンに密接に関連する分子であるチロシンから始まります。チロシンはすぐにドーパキノンに変換され、最終的にメラニン生成をもたらす多くの異なる化学経路をたどることができます。
ニューロメラニンは、神経伝達物質の分解の一部として脳で生成されます ドーパミン、フェニルアラニンとチロシンの別の近い化学的親類。これはと呼ばれる脳の一部で発生します 黒質。ニューロメラニンは、他の2つの形態のヒトメラニンとは異なり、肌の色の決定には関与していません。
メラニンの機能
生物学的名声へのメラニンは肌の色への貢献であると主張しますが、それは同様に多くの関連および無関係の生理学的機能を実行します。メラニンは髪の色に影響を与え、また、太陽やその他の電磁放射源からの光による損傷から肌と目を保護します。
ユーメラニンは茶色がかった黒で、フェオメラニンは黄色がかった赤です。人の肌の色は、これら2種類のメラニンの比率と個々の細胞内のメラノソームの全体的な密度の組み合わせによって決まります。
また、同じ個人の体のさまざまな部分でさまざまなタイプのメラニンが優勢です。たとえば、よりピンク色の唇はフェオメラニンが多く含まれています。
明るい色の皮膚は、通常、メラノサイト内のクラスターあたり2つまたは3つのメラノソームの密度を持っていますが、暗い皮膚は、これらの顆粒が隣接するケラチノサイトに広がる傾向があるという点で、より「可動」なメラノサイトを特徴とします。
メラニンとUV保護
人類の進化のある時点で、個体群の異なる集団は互いに遠く離れて定住し、一部は赤道に近づき、他は北緯に向かって進み、主に最初はヨーロッパでした。日当たりが良く暑い環境にある結果、赤道に近い人々は、北に位置する人と比べて体毛の多くを失いました。
この相対的な髪の分布の変化が、世界中のさまざまな集団でのメラニン形成の差別的な発達を促進したと考えられています。赤道の近くに住んでいる人々は、現在、フェオメラニンに対するユーメラニンの比率が高いことを示しており、皮膚が暗くなるだけでなく、紫外線を吸収する能力が大きくなります。一方、日光の少ない涼しい地域に住んでいる人々は、フェオメラニンに対するユーメラニンの比率が低いことを示し、その結果、癌を含むUV皮膚損傷を受けやすくなります。
2015年、イェール大学の研究者は、マウスのメラニンで紫外線が数時間で癌形成を促進する方法で反応する方法を発見したと報告しました。これは、メラニンの絶妙な「両刃」の性質を強調しているように見えました。それが健康資産として機能できるすべての分野について、どこか他の場所で健康上の責任を提示しているようです。
メラニンの他の生理学的役割
ミネラルカルシウムの体の処理に重要なビタミンDは、摂取後にその活性型に変換するために紫外線にさらされなければなりません。これは、北緯に住んでいる人は一般に、赤道に近い人よりも平均して年間を通して日光が少ないため、ビタミンD欠乏症の影響を受けやすいことを意味します。
しかし、UV光とメラニンの関係のもう1つの意味は、どこに住んでいるかに関係なく（特に非常に北または南の場所にいる）肌の黒い人は、ビタミンDレベルの問題を監視する必要があることです。メラノソームの密度は、紫外線の危険性に対する保護を付与する一方で、それらのいくつかの有益な効果を排除します。
紫外線、メラニン、および皮膚の挙動間の多くの関係は、まだ完全には明らかにされていません。例えば、皮膚への紫外線の投与は短期的に免疫機能を抑制できることが知られています。これは、乾癬などの免疫成分で炎症性皮膚疾患の再燃を制御しようとする場合に望ましい場合があります。
メラニンが体内でどのような免疫的役割を果たしているかは、未だ解明されていません。
メラニンに関連する病気
メラニンの合成と輸送に混乱を伴う多くの臨床症状がよく知られています。これらは、メラニン形成およびメラニン分布プロセスのすべてのステップに影響を与える可能性があります。
これらには以下が含まれます。
メラノブラストの障害。 あなたが思い出すかもしれないように、これらの細胞はメラニン細胞の前駆体です。彼らは、胚および胎児の発達の形成部位から、最終的に割り当てられた役割を果たす場所に移動することになっています。
しかし、メラノブラストは、本来あるべき場所に到達できないことがあります。 1つの結果は ワールデンブルグ症候群、影響を受けた人々は、メラノブラストが生活の早い段階でこれらの領域に住むことができないために、非常に明るい肌と早すぎる白髪の領域を持っています。
メラニン細胞の障害。 これらのより悪名高いものの中には、と呼ばれる状態があります 白斑、皮膚全体で不均一な方法でメラニン細胞の自己免疫媒介破壊が関与します。
身体が自身の細胞を攻撃する非対称的な方法のため、皮膚は、皮膚の影響を受けていない領域と混ざった明るい皮膚のはっきりしたパッチを示します。
メラノソームの障害。 メラニンの貯蔵部位に関係する2つのより一般的な障害は チェディアック・東症候群 そして グリセリ症候群、両方とも目に見える皮膚の色素沈着の問題を伴いますが、同様に他の身体システムへの影響も含みます。
発生する可能性があるチェディアック東症候群では 白皮症 （皮膚および眼の色素沈着のほぼ完全な欠如）、この疾患のメラニン成分の原因となる遺伝子変異は、重要な免疫系化学物質の合成も妨げると考えられています。
チロシナーゼに関連する障害。 チロシナーゼは、酵素または生物学的触媒タンパク質であり、メラニンおよびフェオメラニン合成の中間化合物であるジヒドロキシフェニルアラニンをドーパキノンに変換します。この酵素が適切に機能しない場合、または存在しない場合、メラニン合成経路が破壊される可能性があります。
たとえば、遺伝病では フェニルケトン尿症 （PKU）、異なる酵素の失敗は、チロシナーゼに対する二次的な阻害効果を持つフェニルアラニンの著しい蓄積をもたらします。これは、メラニン合成の「下流」減少のおかげで、皮膚の斑状になります。