Il colore della pelle: melanogenesi

Il colore della pelle umana dipende dal colore del sangue che circola nei vasi cutanei e traspare a seconda dello spessore della pelle, dalla presenza nell’epidermide di pigmenti endogeni o introdotti con la dieta, e infine da fenomeni di assorbimento e riflessione della luce sulla superficie cutanea.

I principali pigmenti cutanei sono le melanine e il carotene; quest’ultimo, presente nelle cellule adipose dell’ipoderma, nel derma e nello strato corneo, è un pigmento esogeno con tonalità di colore variabile dal giallo all’arancio.

Le melanine, di colore giallo-bruno o bruno-nerastro, si trovano nei cheratinociti basali, nei peli (corteccia del fusto e della radice), nel derma e nei nevi pigmentati, non in forma libera, bensì legate a proteine a formare complessi  melano-proteici. Le melanine sono polimeri chinonici di elevato peso molecolare con la proprietà di assorbire l’energia delle radiazioni luminose visibili e dei raggi ultravioletti; la loro funzione è quella di proteggere l’epidermide e il derma dalla luce solare. L’esposizione ai raggi solari dell’epidermide provoca infatti un aumento di produzione di melanine, che protegge i cheratinociti, in particolare quelli proliferanti dello strato basale, dall’azione mutagenica dei raggi UV.

I melanoblasti, precursori dei melanociti, derivano dalle creste neurali dell’embrione e penetrano nella cute durante il primo periodo di vita fetale per differenziarsi in melanociti. Questi migrano nello strato basale dell’epidermide e delle mucose, nel derma, nei follicoli piliferi, negli involucri del sistema nervoso centrale (leptomeningi), nella tonaca vascolare dell’occhio.

L’intensità di pigmentazione cutanea presenta variazioni distrettuali anche molto forti (volto, regioni genitali), ma non è in rapporto obbligato con il numero dei melanociti; nell’epidermide degli individui caucasici e negroidi queste cellule sono in numero pressoché uguale. Nei neri sono presenti una maggiore attività produttiva e una distribuzione diffusa del pigmento a tutti gli strati cellulari, compreso lo strato corneo in quanto la melanina non viene degradata all’interno dei cheratinociti.

Le melanine vengono classificate in gruppi principali: le eumelanine, azotate e insolubili, che sono pigmenti scuri (marroni o neri), le feomelanine, che danno colori meno intensi (gialli, rossicci o bruni), e infine i tricocromi, simili alle feomelanine e presenti nei peli rossi umani e nelle urine dei malati di melanoma.

La melanogenesi richiede l’aminoacido tirosina come substrato, la tirosinasi contenente rame come enzima (cuproenzima) e ossigeno molecolare.

La tirosinasi catalizza le tappe iniziali della biosintesi delle melanine come ridrossilazione della tirosina a DOPA e l’ulteriore ossidazione della DOPA a DOPA-chinone. Da qui la via metabolica si diversifica; le eumelanine si formano per polimerizzazione ossidativa di 5,6-diidrossiindoli. Nella loro produzione intervengono altre due proteine, denominate tyrosinase-related protein (TRP), in particolare la TRP-1 possiede attività ossidasica, e la TRP-2 è una DOPA-cromotautomerasi.

La biosintesi delle feomelanine e dei tricocromi avviene per aggiunta di sostanze contenenti zolfo (cisteina, glutatione) al DOPA-chinone. Oltre alle feomelanine, i peli rossi umani contengono piccole quantità di tricromi, pigmenti contenenti zolfo e di cui si conoscono alcune varianti.

Nei melanociti dell’uomo la tirosinasi è sintetizzata in piccoli granuli e successivamente trasferita lungo il reticolo endoplasmatico nell’area di Golgi, dove l’enzima si raccoglie in unità, ognuna delle quali si circonda di una membrana limitante. Per l’accumulo di melanina il melanosoma si trasforma in un granulo di pigmento melaninico, in cui cessa l’attività enzimatica. È a questo punto che il melanocito si libera dei granuli trasferendoli ai cheratinociti basali o alle altre cellule.

I geni che influenzano la pigmentazione agiscono direttamente sul melanocito e/o sul melanoblasto, ma anche indirettamente tramite i cheratinociti. Questi geni codificano per fattori di trascrizione, per recettori dotati di attività tirosin-chinasica, per recettori accoppiati a proteine G e per i ligandi di queste ultime. Altri geni controllano la sintesi di proteine che sono costitutive dei melanosomi, influenzando il trasporto del rame e della tirosina, e il trasferimento dei melanosomi.

La pigmentazione dell’epidermide dipende in definitiva da una interazione tra melanocito e cheratinocito; il primo produce, il secondo riceve. La biosintesi della melanina è regolata dalla capacità del cheratinocito di ricevere i granuli; infatti l’unità epidermomelanica è costituita da un melanocito e da quei cheratinociti che possono essere raggiunti dai prolungamenti dendritici di un singolo melanocito.

La pigmentazione cutanea è influenzata da alcuni ormoni; svolge un ruolo fondamentale l’ormone melanocito-stimolante (α-MSH, α-melanocyte-stimulating hormone). Questo peptide secreto dall’adenoipofisi, interagisce con i recettori di membrana, stimola l’attività dell’adenilciclasi e causa in tal modo un aumento dell’AMP ciclico intracellulare, portando all’aumento della formazione di tirosinasi e di melanina. Avrebbero un effetto melanogenico anche il β-MSH, il β-LPH (β-lipotropic hormone), l’ACTH (che somiglia strutturalmente all’ormone MSH), gli estrogeni e il testosterone.

Hanno un’azione mitogena sui melanociti il fattore di crescita basico dei fibroblasti (BFGF, basic fibroblast
growth factor) e i leucotrieni c4 ed4. I raggi UV, in particolare gli UVA e gli UVB, possono modificare la pigmentazione cutanea in modo diverso da un individuo all’altro e questo costituisce uno dei criteri per la definizione del fototipo.

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