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Farbe wie die Natur sie malt

Der Melaninstoffwechsel

Die Produktion des Schutzpigments Melanin ist für den Körper wichtig – entsprechend früh wird diese Funktion auch angelegt. Schon bei der Entwicklung des Embryos wandern die Vorläufer der späteren Pigmentzellen in die Haut, in die Haarfollikel und in andere Organe ein – dahin, wo später Melanin gebildet werden soll.

M: Melanozyt, m: Melanosom, K: Keratinozyt, Z: Zellkern, D: Dendrit (Zellausläufer), B: Basalmembran, L: Lederhaut/Dermis © S. Opitz/C. Zühlke, BIOForum

Die in der Haut angesiedelten Pigmentzellen, die so genannten Melanozyten, geben das Melanin über Zellfortsätze an die übrigen Hautzellen ab, wo es zum Schutz des Zellkerns vor UV-Strahlung eingelagert wird. Im Auge wird das Melanin direkt im Zellplasma der Melanozyten gespeichert, so dass diese mit der Iris und der Retina zusammen eine dichte lichtabsorbierende Schicht bilden.

Melaninfabrik Melanozyt

Die eigentliche Produktion des Melanins findet in speziellen Zellorganellen, den Melanosomen, der Pigmentzellen statt. In ihnen wird das Melanin auch gelagert und transportiert. Doch Melanin ist keineswegs gleich Melanin: Es gibt zwei Arten dieses Pigments: das gelb-rötliche Phäomelanin und das dunklere Eumelanin. Menschen mit roten Haaren beispielsweise produzieren vor allem Phäomelanin. Das dunklere Eumelanin können sie nur in geringen Mengen erzeugen. Bei dunkelhäutigen Menschen dagegen ist das Verhältnis umgekehrt.

Während das dunkle Eumelanin das Hauptschutzpigment gegen die UV-Strahlen ist, herrscht über die Funktionen des Phäomelanins noch Unklarheit. Nach bisherigen Erkenntnissen scheint dieses Pigment weniger UV-Strahlen absorbieren zu können als das Eumelanin, weshalb Rothaarige ein erhöhtes Risiko haben, an Hautkrebs zu erkranken. Amerikanische Wissenschaftler vermuten nach einer Studie sogar eine aktive hautschädigende Wirkung des Phäomelanins, da es unter dem Einfluss von UV-Strahlen freie Radikale ausbildet.

Das Enzym und Protein Tyrosinase © Uni Heidelberg

Von Tyrosin zu Melanin

Der Grundbaustein beider Melaninarten ist die Aminosäure Tyrosin, eine der 20 Aminosäuren, aus denen jegliche Proteine zusammengesetzt werden können. Entscheidend für die gesamte Reaktion zur Bildung des Melanins ist jedoch die Tyrosinase, ein kupferhaltiges Enzym und Protein, das erst unter Einwirkung von UV-Licht aktiviert wird. Mit seiner Hilfe wird die Aminosäure Tyrosin über mehrere Zwischenschritte in das Pigment Melanin umgewandelt. Von der Aktivität dieses Enzyms hängt zum Beispiel ab, wie schnell das Melanin gebildet werden kann. Zur Bildung des fertigen Eumelanins müssen neben der Tyrosinase allerdings noch weitere Enzyme mitwirken.

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Ob und wann überhaupt Melanin gebildet wird, wird jedoch „weiter oben“ entschieden: auf der Ebene der Hormone. Während das Melanozytenstimulierende Hormon (MSH), das von der Hypophyse ausgeschüttet wird, die Melaninsynthese anregt, ist das ASP-Protein (agouti signaling protein) der Antagonist und bremst die Bildung von Melanin.

Graue Haare und Leberflecken

Im Alter lässt die Fähigkeit der Melanozyten, Melanin zu bilden, meist nach. Hören die Melanozyten in den Haarfollikeln auf, das Pigment zu produzieren, und sterben ab, bleiben nachwachsende Haare ungefärbt, also weiß. Da sich weiße und noch normal gefärbte Haare abwechseln, entsteht zunächst der Eindruck grauer Haare. Wenn die Anzahl der pigmentlosen Haare nach und nach zunimmt, erscheinen die Haare weiß.

Gutartige Wucherungen der Pigmentzellen hat fast jeder Mensch – Leberflecke. Sie entstehen meist durch Entwicklungsstörungen noch vor der Geburt.. Doch auch die Melanozyten der Haut können sich im Laufe der Zeit verändern. Das Maligne Melanom, der schwarze Hautkrebs, ist ein Beispiel für bösartige Wucherungen der Melanozyten. Werden die Veränderungen bis dahin harmlos scheinender Leberflecke nicht wahrgenommen, streut der Tumor über Lymph- und Blutbahnen und bildet schnell Metastasen. In Deutschland gibt es jährlich etwa 15.000 Hautkrebs-Neuerkrankungen.

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Stand: 26.05.2006

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Inhalt des Dossiers

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