Melanin

4 günlük Zebra balığı embriyoları. Alttaki embriyo melanin biyosentezini engelleyen bir mutasyon taşımaktadır. ⓘ

Melanin, suda erimeyen genellikle kahverengi-sarı, fazla yoğunlaştığı bölgelerde kara renkli bir pigmenttir. Doğadaki üç kahverengi pigmentten biridir; öteki ikisi lipofuscin ve hemosiderin’dir. Gözün irisinde mavi ya da yeşil renkli olabilir. ⓘ

Deride, kıllarda, gözde, leptomenikslerde, adrenal medüllasında, substantia nigra (beyindeki kara renkli çekirdek) gibi sinir hücrelerinde, ağız ve vajina mukozasının deriyle birleşme yerlerinde bulunur. Meme uçları çevresinde (areola), dış üreme (genital) organlarında ve güneş gören yerlerde görece fazladır. Hayvanlarda tüylerin ve kürklerin rengini veren önemli pigmentlerden biridir. ⓘ

Güneş ışınlarının zararlı komponentlerine karşı koruyucu etkisi vardır. Derideki melaninin niceliği toplumlara, kişilere ve vücut bölgelerine göre değişir. Beyaz tenli insanlarda, doğumda az olan melanin puberteyle birlikte en üst düzeyine ulaşır. Melanin ayrıca, çeşitli inflamatuvar olaylar sonucu ortaya çıkan toksik ürünlerin biyoşimik nötralizasyonunda da rol oynar. Azlığında saçlarda beyazlama görülür. ⓘ

Başlıca iki melanin tipi vardır: Ömelanin, elips şeklindeki melanozomlarda yapılır ve siyah, kahverengi saç ve deri renginden sorumludur. Feomelanin, küre şeklindeki melanozomlarda yapılır ve sarı, kırmızı saç ve deri renginden sorumludur. Ayrıca feomelaninin zararlı ışınlara karşı daha yüksek bir direnç sağladığı sanılmaktadır. ⓘ

Malign melanoma: Çok hızlı gelişen, çok sayıda organa yayılabilen, tedavisi güç bür kanser türüdür. Resimdeki hastada, satellit tümörlerin çok sayıda olduğu kahverenkli oluşumlar izlenmektedir. ⓘ

Deri: Melanositler ve melanin pigmenti ⓘ

Melanin pigmenti, derinin epidermis olarak bilinen epitel örtüsünün bazal tabakası içinde serpilmiş olarak bulunan melanositlerce üretilir. Melanositler, saydam sitoplazmalı dendritik uzantıları olan sinirsel kökenli hücrelerdir (bir melanositin dendritleri 30 kadar spinal hücreye bağlanır). Melanositler gözün retinasında da bulunur. Pigment “melanozom” adı verilen organellerde üretilir ve biriktirilir. Dermiste bulunan ve melanin fagosite eden hücrelere melanofor adı verilir. Melanositlerin iyi huylu tümörlerine "Melanotik nevus", kanserlerine "habis melanom (malign melanoma)" adı verilir. ⓘ

Melanin pigmentinin yokluğuna “albinizm” denir; en belirgin göstergesi deri ve gözlerdeki renksizliktir. Albinizm olgusu yaygın ya da yerel olabilir. ⓘ

• Yaygın (generalize) albinizm'de deride, iriste ve kıllarda melanin yoktur (albino). Derinin güneş gören yerlerinde kanserler oluşur.
• Lokalize albinizm (vitiligo)’da deride beyaz lekeler saptanır. Yanık nedbelerdeki ve lepralı hastalardaki pigmentsiz deri lekeleri en iyi örneklerdir. ⓘ

Melanin ⓘ
Eumelanin'in olası bir yapısı
Malzeme türü	Heterojen Biyopolimer

Pigmentli bir melanomda Melanin pigmentinin mikrografı (ışığı kıran granüler materyal-görüntünün merkezi). ⓘ

Solda melanin ile işaretlenmiş epidermisin mikrografı. ⓘ

Melanin (/ˈmɛlənɪn/ (dinle); Yunanca: μέλας, romanize: melas, lit. 'siyah, koyu') çoğu organizmada bulunan bir grup doğal pigment için kullanılan geniş bir terimdir. Eumelanin, amino asit tirozinin oksidasyonunu polimerizasyonun takip ettiği melanogenez olarak bilinen çok aşamalı bir kimyasal süreçle üretilir. Melanin pigmentleri, melanositler olarak bilinen özelleşmiş bir hücre grubunda üretilir. İşlevsel olarak, eumelanin UV radyasyonuna karşı koruma görevi görür. Melanin (nöromelanin) bir organizma içindeki tüm hücresel fonksiyonların katalizörü olarak işlev görür. ⓘ

Beş temel melanin türü vardır: eumelanin, feomelanin, nöromelanin, allomelanin ve pyomelanin. En yaygın türü eumelanin olup, kahverengi eumelanin ve siyah eumelanin olmak üzere iki türü vardır. Genin çekinik biçime dönüşmesi nedeniyle melanositler hatalı çalıştığında üretilen feomelanin, bazı cilt veya saç renklerine verilen kırmızı sarı tondan büyük ölçüde sorumlu olan polibenzotiyazin kısımları içeren bir sistein türevidir. Nöromelanin beyinde bulunur. Parkinson gibi nörodejeneratif bozuklukların tedavisinde etkinliğini araştırmak için araştırmalar yapılmıştır. Allomelanin ve pyomelanin azot içermeyen melaninin iki türüdür. ⓘ

İnsan cildinde melanogenez, UV radyasyonuna maruz kalınmasıyla başlatılır ve cildin koyulaşmasına neden olur. Eumelanin etkili bir ışık emicidir; pigment emilen UV radyasyonunun %99,9'undan fazlasını dağıtabilir. Bu özelliği nedeniyle, eumelaninin cilt hücrelerini UVA ve UVB radyasyon hasarından koruduğu, folat tükenmesi ve dermal bozulma riskini azalttığı düşünülmektedir. UV radyasyonuna maruz kalmanın, melanositlerin (melanin hücreleri) bir kanseri olan malign melanom riskinin artmasıyla ilişkili olduğu düşünülmektedir. Çalışmalar, daha yoğun melanine, yani daha koyu cilt tonuna sahip bireylerde cilt kanseri insidansının daha düşük olduğunu göstermiştir. ⓘ

İnsanlar

Albinizm, melanositler az melanin ürettiğinde ortaya çıkar. Bu albino kız Papua Yeni Gine'den. ⓘ

İnsanlarda melanin cilt renginin birincil belirleyicisidir. Ayrıca saçta, gözün irisinin altındaki pigmentli dokuda ve iç kulağın stria vaskülarisinde de bulunur. Beyinde, melanin içeren dokular arasında medulla ve beyin sapının locus coeruleus gibi bölgelerinde pigment taşıyan nöronlar bulunur. Ayrıca adrenal bezin zona retikülarisinde de görülür. ⓘ

Derideki melanin, epidermisin bazal tabakasında bulunan melanositler tarafından üretilir. Genel olarak insanların ciltlerinde benzer yoğunlukta melanosit bulunmasına rağmen, bazı bireyler ve etnik gruplardaki melanositler değişken miktarlarda melanin üretir. Bazı insanların vücutlarında melanin sentezi çok azdır veya hiç yoktur, bu durum albinizm olarak bilinir. ⓘ

Melanin daha küçük bileşen moleküllerin bir toplamı olduğundan, bu bileşen moleküllerin farklı oranlarına ve bağlanma şekillerine sahip birçok farklı melanin türü vardır. Hem feomelanin hem de eumelanin insan derisinde ve saçında bulunur, ancak eumelanin insanlarda en bol bulunan melanindir ve aynı zamanda albinizmde eksik olma olasılığı en yüksek olan formdur. ⓘ

Eumelanin

Eumelanin'in yapısal formülünün bir parçası. "(COOH)" COOH veya H ya da (daha nadiren) diğer sübstitüentler olabilir. Ok, polimerin nerede devam ettiğini gösterir. ⓘ

Eumelanin polimerlerinin uzun zamandır çok sayıda çapraz bağlı 5,6-dihidroksiindol (DHI) ve 5,6-dihidroksiindol-2-karboksilik asit (DHICA) polimerlerinden oluştuğu düşünülmektedir. ⓘ

Kahverengi eumelanin ve siyah eumelanin olmak üzere iki tür eumelanin vardır. Bu iki tip eumelanin, polimerik bağ örüntüleri bakımından kimyasal olarak birbirlerinden farklıdır. Diğer pigmentlerin yokluğunda az miktarda siyah ömelanin gri saça neden olur. Diğer pigmentlerin yokluğunda az miktarda kahverengi ömelanin sarı (sarı) saça neden olur. Eumelanin deride ve saçta vs. bulunur. ⓘ

Feomelanin

Feomelaninin yapısal formülünün bir parçası. "(COOH)" COOH veya H ya da (daha nadiren) diğer sübstitüentler olabilir. Oklar polimerin nerede devam ettiğini gösterir. ⓘ

Feomelaninler (veya feomelaninler) bir dizi sarımsı ila kırmızımsı renk verir. Feomelaninler özellikle dudaklarda, meme uçlarında, penis başlarında ve vajinada yoğunlaşır. Saçta, aksi takdirde sarı saça neden olacak az miktarda kahverengi eumelanin, kırmızı feomelanin ile karıştığında, sonuç genellikle "kızıl" veya "zencefil" saç olarak adlandırılan turuncu saçtır. Feomelanin aynı zamanda ciltte de bulunur ve kızıl saçlıların ciltleri genellikle daha pembemsi bir renk alır. ⓘ

Kimyasal açıdan feomelaninler, oligomer yapısının L-sistein amino asidi mevcut olduğunda DHI ve DHICA yerine üretilen benzotiyazin ve benzotiyazol birimlerini içermesi bakımından ömelaninlerden farklıdır. ⓘ

Trikokromlar

Trikokromlar (eski adıyla trikosiderinler) eumelaninler ve feomelaninler ile aynı metabolik yoldan üretilen pigmentlerdir, ancak bu moleküllerin aksine düşük moleküler ağırlığa sahiptirler. Bazı kızıl insan saçlarında görülürler. ⓘ

Nöromelanin

Nöromelanin (NM), beyindeki belirli katekolaminerjik nöron popülasyonlarında üretilen koyu renkli, çözünmeyen bir polimer pigmenttir. İnsanlar, diğer primatlarda daha az miktarda bulunan ve diğer birçok türde tamamen bulunmayan en büyük NM miktarına sahiptir. İnsan NM'sinin demir gibi geçiş metallerini ve diğer potansiyel olarak toksik molekülleri etkili bir şekilde bağladığı gösterilmiş olmasına rağmen biyolojik işlevi bilinmemektedir. Bu nedenle, apoptoz ve ilgili Parkinson hastalığında önemli roller oynayabilir. ⓘ

Diğer organizmalar

Melaninlerin çeşitli organizmalarda çok çeşitli rolleri ve işlevleri vardır. Melaninin bir formu, birçok kafadanbacaklı tarafından avcılara karşı bir savunma mekanizması olarak kullanılan mürekkebi oluşturur (bkz. kafadanbacaklı mürekkebi). Melaninler ayrıca bakteri ve mantar gibi mikroorganizmaları güneşten gelen UV radyasyonu ve reaktif oksijen türleri gibi hücre hasarını içeren streslere karşı korur. Melanin ayrıca yüksek sıcaklıklardan, kimyasal streslerden (ağır metaller ve oksitleyici ajanlar gibi) ve biyokimyasal tehditlerden (istilacı mikroplara karşı konak savunması gibi) kaynaklanan hasara karşı da koruma sağlar. Bu nedenle, birçok patojenik mikropta (örneğin, bir mantar olan Cryptococcus neoformans'ta) melaninler, mikrobu konağının bağışıklık tepkilerine karşı koruyarak virülans ve patojenitede önemli roller oynuyor gibi görünmektedir. Omurgasızlarda, istilacı patojenlere karşı doğuştan gelen bağışıklık savunma sisteminin önemli bir yönü melanin içerir. Enfeksiyondan birkaç dakika sonra, mikrop melanin içinde kapsüllenir (melanizasyon) ve bu kapsülün oluşumu sırasında serbest radikal yan ürünlerin üretilmesinin onları öldürmeye yardımcı olduğu düşünülmektedir. Radyotrofik mantarlar olarak adlandırılan bazı mantar türlerinin, melanini fotosentetik bir pigment olarak kullanabildikleri ve bu sayede gama ışınlarını yakalayıp bu enerjiyi büyümek için kullanabildikleri görülmektedir. ⓘ

Kuşların koyu renkli tüyleri renklerini melanine borçludur ve pigmentsiz olanlara veya karotenoid pigmentler içerenlere kıyasla bakteriler tarafından daha az kolaylıkla bozulur. Melanin içeren tüyler, içermeyenlere göre aşınmaya karşı %39 daha dayanıklıdır çünkü melanin granülleri, tüyleri oluşturan keratin telleri arasındaki boşluğu doldurmaya yardımcı olur. Kuşlarda feomelanin sentezi, antioksidan glutatyon (GSH) sentezi için gerekli olan ancak diyette fazla miktarda bulunması halinde toksik olabilen yarı esansiyel bir amino asit olan sistein tüketimini gerektirir. Gerçekten de, diyetlerinde yüksek protein içeriğine sahip olan birçok etçil kuş, feomelanin bazlı renklenme sergiler. ⓘ

Melanin memeli pigmentasyonunda da önemlidir. Memelilerin kürk deseni, melanin dağılımını düzenleyen agouti geni tarafından belirlenir. Genin mekanizmaları, memeli kürk desenlerinin çeşitliliği hakkında bir fikir vermek için farelerde kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. ⓘ

Eklembacaklılarda melaninin katmanlar halinde biriktiği ve böylece değişen kırılma indisine sahip bir Bragg reflektörü oluşturduğu gözlemlenmiştir. Bu desenin ölçeği görünür ışığın dalga boyuyla eşleştiğinde, yapısal renklenme ortaya çıkar: bir dizi türe yanardöner bir renk verir. ⓘ

Araknidler, melaninin kolayca tespit edilemediği birkaç gruptan biridir, ancak araştırmacılar örümceklerin aslında melanin ürettiğini gösteren veriler bulmuşlardır. ⓘ

Odun kaplan güvesi de dahil olmak üzere bazı güve türleri, termoregülasyonlarını geliştirmek için kaynakları melanine dönüştürür. Odun kaplanı güvesi geniş bir enlem aralığında popülasyonlara sahip olduğundan, daha kuzeydeki popülasyonların daha yüksek melanizasyon oranları gösterdiği gözlemlenmiştir. Odun kaplanı güvesinin hem sarı hem de beyaz erkek fenotiplerinde, daha fazla melanine sahip bireylerin ısıyı yakalama kabiliyeti artmış, ancak daha zayıf ve daha az etkili bir aposematik sinyal nedeniyle avlanma oranı artmıştır. ⓘ

Melanin, Drosophila sineklerini ve fareleri UV dışı radyasyondan kaynaklanan DNA hasarına karşı korur. Drosophila modellerinde yapılan önemli çalışmalar arasında Hopwood ve diğerleri, 1985 yer almaktadır. Melaninin gama radyasyonuna karşı radyoprotektif etkilerine dair anlayışımızın çoğu Irma Mosse'nin laboratuvarlarından ve araştırma gruplarından gelmektedir. Mosse, radyobiyolojiye Sovyet döneminde başlamış, Çernobil'de radyotrofik mikropların keşfedilmesinin ardından hükümet fonları tarafından giderek daha fazla desteklenmiş ve 2022 itibariyle Belarus Genetik ve Sitoloji Enstitüsü altında devam etmektedir. En önemli katkısı fareler üzerine Mosse ve diğerleri, 2000 olmakla birlikte, Mosse ve diğerleri, 1994, Mosse ve diğerleri, 1997, Mosse ve diğerleri, 1998, Mosse ve diğerleri, 2001, Mosse ve diğerleri, 2002, Mosse ve diğerleri, 2006, Mosse ve diğerleri, 2007 ve Mosse ve diğerleri, 2008. ⓘ

Bitkiler

İndol-5,6-kinonun kimyasal yapısı ⓘ

Bitkiler tarafından üretilen melanin, alkali füzyonunda kateşol verebildikleri için bazen 'kateşol melaninler' olarak adlandırılır. Muz gibi meyvelerin enzimatik kahverengileşmesinde yaygın olarak görülür. Kestane kabuğu melanini antioksidan ve renklendirici olarak kullanılabilir. Biyosentez, indol-5,6-kinonun tirozinaz tipi polifenol oksidaz tarafından tirozin ve katekolaminlerden oksidasyonunu içerir ve katekol melanin oluşumuna yol açar. Buna rağmen birçok bitki melanin üretimini engelleyen bileşikler içerir. ⓘ

Tek bir monomer olarak yorumlama

Melaninlerin tek bir yapıya veya stokiyometriye sahip olmadığı artık anlaşılmıştır. Bununla birlikte, PubChem gibi kimyasal veri tabanları yapısal ve ampirik formüller içerir; tipik olarak 3,8-Dimetil-2,7-dihidrobenzo[1,2,3-cd:4,5,6-c′d′]diindol-4,5,9,10-tetrone. Bu, ölçülen element bileşimini ve melaninin bazı özelliklerini açıklayan, ancak doğada bulunma olasılığı düşük olan tek bir monomer olarak düşünülebilir. Solano, bu yanıltıcı eğilimin 1948'de ampirik bir formülün rapor edilmesinden kaynaklandığını iddia etmekte, ancak başka hiçbir tarihsel ayrıntı vermemektedir. ⓘ

3,8-Dimethyl-2,7-dihydrobenzo[1,2,3-cd:4,5,6-c′d′]diindole-4,5,9,10-tetrone ⓘ

İsimler
Tercih edilen IUPAC adı 3,8-Dimethyl-2,7-dihydrobenzo[1,2,3-cd:4,5,6-c′d′]diindole-4,5,9,10-tetrone
Tanımlayıcılar
CAS Numarası	8049-97-6
ChemSpider	4884931
PubChem CID	6325610
Özellikler
Kimyasal formül	C18H10N2O4
Molar kütle	318.288 g-mol-1
Yoğunluk	1,6 ila 1,8 g/cm3
Erime noktası	< -20 °C (-4 °F; 253 K)
Kaynama noktası	450 ila 550 °C (842 ila 1.022 °F; 723 ila 823 K)
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da). Bilgi kutusu referansları

Biyosentetik yollar

Hem eumelaninler hem de feomelaninler için biyosentetik yolun ilk adımı tirozinaz tarafından katalize edilir.

Tirozin → DOPA → dopaquinone

Dopaquinone iki yolla sistein ile birleşerek benzotiyazinlere ve feomelaninlere dönüşebilir

Dopaquinone + cysteine → 5-S-cysteinyldopa → benzothiazine intermediate → pheomelanin ⓘ

Dopaquinone + cysteine → 2-S-cysteinyldopa → benzothiazine intermediate → pheomelanin ⓘ

Ayrıca, dopaquinone lökodopakroma dönüştürülebilir ve eumelaninlere giden iki yol daha izleyebilir

Dopaquinone → leucodopachrome → dopachrome → 5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid → quinone → eumelanin ⓘ

Dopaquinone → leucodopachrome → dopachrome → 5,6-dihydroxyindole → quinone → eumelanin ⓘ

Ayrıntılı metabolik yollar KEGG veritabanında bulunabilir (bkz. Dış bağlantılar). ⓘ

• 

  L-tirozin

• 

  L-DOPA

• 

  L-dopaquinone

• 

  L-lökodopakrom

• 

  L-dopachrome ⓘ

Mikroskobik görünüm

Melanin kahverengidir, kırılgan değildir ve 800 nanometreden daha az çapa sahip tek tek granüllerle ince granülerdir. Bu, melanini daha büyük, tıknaz ve refraktil olan ve renkleri yeşilden sarıya veya kırmızı-kahverengiye kadar değişen yaygın kan parçalanma pigmentlerinden ayırır. Yoğun pigmentli lezyonlarda, yoğun melanin kümeleri histolojik ayrıntıları gizleyebilir. Seyreltik potasyum permanganat çözeltisi etkili bir melanin ağartıcıdır. ⓘ

Genetik bozukluklar ve hastalık durumları

Çoğunlukla otozomal resesif bir bozukluk olan okülokütanöz albinizmin yaklaşık dokuz türü vardır. Bazı etnik gruplarda farklı formların görülme sıklığı daha yüksektir. Örneğin, okülokütanöz albinizm tip 2 (OCA2) olarak adlandırılan en yaygın tip, özellikle siyah Afrika kökenli insanlar ve beyaz Avrupalılar arasında sık görülür. OCA2'li kişiler genellikle açık tenlidir, ancak genellikle OCA1 kadar soluk değildir. Bu kişiler (OCA2 mi OCA1 mi? Tarih bölümündeki yorumlara bakınız) soluk sarıdan altın sarısına, çilek sarısına ve hatta kahverengi saçlara ve çoğunlukla mavi gözlere sahiptir. Modern Avrupalıların %98,7-100'ü sendromik olmayan okülokütanöz albinizmin bilinen bir nedeni olan SLC24A5 alelinin taşıyıcısıdır. Deri, saç ve gözlerde melanin pigmentinin doğuştan azalması veya yokluğu ile karakterize otozomal resesif bir bozukluktur. Afro-Amerikalılar arasında OCA2'nin tahmini sıklığı 10.000'de 1'dir ve bu, beyaz Amerikalılarda 36.000'de 1'lik bir sıklıkla tezat oluşturmaktadır. Bazı Afrika ülkelerinde hastalığın görülme sıklığı daha da yüksek olup 2.000'de 1 ile 5.000'de 1 arasında değişmektedir. Albinizmin bir başka şekli olan "sarı okülokutanöz albinizm", esas olarak İsviçre ve Alman kökenli olan Amişler arasında daha yaygın görünmektedir. Hastalığın bu IB varyantına sahip kişiler doğumda genellikle beyaz saç ve cilde sahiptir, ancak bebeklik döneminde hızla normal cilt pigmentasyonu geliştirirler. ⓘ

Oküler albinizm sadece göz pigmentasyonunu değil aynı zamanda görme keskinliğini de etkiler. Albinizmli kişiler tipik olarak 20/60 ila 20/400 aralığında kötü test yaparlar. Buna ek olarak, Porto Riko kökenli kişiler arasında yaklaşık 2.700'de 1 oranında görülen iki albinizm türü, melanoma bağlı ölümlerin ötesinde ölümle ilişkilidir. ⓘ

Albinizm ve sağırlık arasındaki bağlantı iyi bilinmesine rağmen yeterince anlaşılamamıştır. Charles Darwin 1859 tarihli Türlerin Kökeni Üzerine adlı eserinde "tamamen beyaz ve mavi gözlü kedilerin genellikle sağır olduğunu" gözlemlemiştir. İnsanlarda hipopigmentasyon ve sağırlık, çoğunlukla Kuzey Amerika'daki Hopiler arasında görülen nadir Waardenburg sendromunda birlikte görülür. Hopi Kızılderililerinde albinizm görülme sıklığı yaklaşık 200 kişide 1 olarak tahmin edilmektedir. Köpekler ve kemirgenler de dahil olmak üzere diğer memelilerde de benzer albinizm ve sağırlık modelleri bulunmuştur. Bununla birlikte, melanin sentezlemek için gerekli enzimlere sahip olmayan çoğu birey normal işitsel işleve sahip olduğundan, melanin eksikliği hipopigmentasyonla ilişkili sağırlıktan doğrudan sorumlu görünmemektedir. Bunun yerine, iç kulağın stria vaskülarisinde melanositlerin yokluğu koklear bozukluğa neden olur, ancak bunun nedeni tam olarak anlaşılamamıştır. ⓘ

Nöromotor işleyişi etkileyen bir hastalık olan Parkinson hastalığında, dopaminerjik ve noradrenerjik pigmentli nöronların spesifik olarak bırakılmasının bir sonucu olarak substantia nigra ve locus coeruleus'ta nöromelanin azalmıştır. Bu da dopamin ve norepinefrin sentezinin azalmasıyla sonuçlanır. Irk ile substantia nigradaki nöromelanin seviyesi arasında bir korelasyon bildirilmemiş olsa da, siyahlarda Parkinson görülme sıklığının beyazlara kıyasla önemli ölçüde daha düşük olması "bazılarını deri melanininin bir şekilde substantia nigradaki nöromelanini dış toksinlerden korumaya hizmet edebileceğini öne sürmeye sevk etmiştir." ⓘ

Melanin eksikliğine ek olarak, melanin polimerinin moleküler ağırlığı oksidatif stres, ışığa maruz kalma, melanozomal matriks proteinleri ile ilişkisindeki bozulma, pH'daki değişiklikler veya metal iyonlarının yerel konsantrasyonları gibi çeşitli faktörler tarafından azaltılabilir. Oküler melaninin moleküler ağırlığının azalması veya polimerizasyon derecesinin düşmesinin, normalde anti-oksidan olan polimeri pro-oksidana dönüştürdüğü öne sürülmüştür. Pro-oksidan durumunda, melaninin maküler dejenerasyon ve melanomun nedenine ve ilerlemesine dahil olduğu öne sürülmüştür. Parkinson hastalığında önemli bir monoterapi ilacı olan Rasagilin, melanin bağlayıcı özelliklere ve melanom tümörünü azaltıcı özelliklere sahiptir. ⓘ

Ancak daha yüksek ömelanin seviyeleri, D vitamini eksikliğine daha yatkın olmanın ötesinde bir dezavantaj da olabilir. Koyu ten, şarap lekelerinin lazerle çıkarılmasında karmaşık bir faktördür. Genel olarak beyaz ciltlerin tedavisinde etkili olan lazerler, Asya veya Afrika kökenli kişilerde portakal şarabı lekelerinin çıkarılmasında daha az başarılıdır. Koyu tenli bireylerde daha yüksek melanin konsantrasyonları lazer radyasyonunu dağıtır ve emer, hedeflenen doku tarafından ışık emilimini engeller. Benzer bir şekilde, melanin koyu tenli kişilerde diğer dermatolojik durumların lazerle tedavisini zorlaştırabilir. ⓘ

Çiller ve benler, ciltte lokalize bir melanin konsantrasyonunun olduğu yerlerde oluşur. Soluk cilt ile oldukça ilişkilidirler. ⓘ

Nikotin, melanin sentezindeki öncü işlevi veya melanini geri dönüşümsüz olarak bağlaması nedeniyle melanin içeren dokulara karşı bir afiniteye sahiptir. Bu durumun, koyu pigmentli bireylerde artan nikotin bağımlılığının ve daha düşük sigara bırakma oranlarının altında yattığı öne sürülmüştür. ⓘ

İnsan adaptasyonu

Fizyoloji

Melanositler melanin granüllerini melanozom adı verilen özelleşmiş hücresel veziküllere yerleştirir. Bunlar daha sonra insan epidermisinin keratinosit hücrelerine aktarılır. Her alıcı hücredeki melanozomlar hücre çekirdeğinin üzerinde birikir ve burada nükleer DNA'yı güneşin ultraviyole ışınlarının iyonlaştırıcı radyasyonunun neden olduğu mutasyonlardan korurlar. Genel olarak, ataları dünyanın ekvatora yakın bölgelerinde uzun süre yaşamış olan insanların derilerinde daha fazla miktarda eumelanin bulunur. Bu durum derilerini kahverengi ya da siyah yapar ve daha açık tenli insanlarda melanomlara daha sık neden olan yüksek düzeyde güneşe maruz kalmaya karşı onları korur. ⓘ

Pigmentasyonun tüm etkileri avantajlı değildir. Pigmentasyon sıcak iklimlerde ısı yükünü artırır ve koyu tenli insanlar güneş ışığından çok açık tenli insanlara göre %30 daha fazla ısı emerler, ancak bu faktör daha fazla terleme ile dengelenebilir. Soğuk iklimlerde koyu ten radyasyon yoluyla daha fazla ısı kaybına neden olur. Pigmentasyon ayrıca D vitamini sentezini de engeller. Pigmentasyonun tropik bölgelerde yaşam için tamamen avantajlı olmadığı görüldüğünden, biyolojik önemi hakkında, örneğin parazitlere ve tropik hastalıklara adaptasyonun neden olduğu ikincil bir fenomen gibi başka hipotezler de ileri sürülmüştür. ⓘ

Evrimsel kökenler

İlk insanlar, yaklaşık 1,2 milyon yıl önce, UV radyasyonunun etkilerini artıran vücut kıllarının kaybına bir adaptasyon olarak koyu ten rengine sahip olacak şekilde evrimleşmiştir. Tüysüzlüğün gelişmesinden önce, ilk insanlar kürklerinin altında diğer primatlarda bulunana benzer şekilde oldukça açık bir cilde sahipti. En son bilimsel kanıtlar, anatomik olarak modern insanların 200.000 ila 100.000 yıl arasında Afrika'da evrimleştiğini ve daha sonra 80.000 ila 50.000 yıl önce bir göçle dünyanın geri kalanını doldurduğunu ve bazı bölgelerde bazı arkaik insan türleriyle (Neandertaller, Denisovalılar ve muhtemelen diğerleri) melezleştiğini göstermektedir. İlk modern insanların nispeten çok sayıda eumelanin üreten melanositlere sahip olması ve bugün Afrika'nın yerli halkına benzer şekilde daha koyu bir cilt üretmesi muhtemel görünmektedir. Bu ilk insanların bir kısmı göç edip Asya ve Avrupa bölgelerine yerleştikçe, güneşten gelen radyasyonun daha az yoğun olduğu iklimlerde eumelanin üretimi için seçici baskı azaldı. Bu da nihayetinde günümüzdeki insan ten rengi aralığını ortaya çıkarmıştır. Soluk insan derisi ile ilişkili olduğu bilinen iki yaygın gen varyantından Mc1r pozitif seçilime uğramamış gibi görünürken, SLC24A5 pozitif seçilime uğramıştır. ⓘ

Etkileri

Kuzeye doğru göç eden halklarda olduğu gibi, ekvatora doğru göç eden açık tenliler de çok daha güçlü güneş radyasyonuna alışırlar. Doğa, ultraviyole radyasyon zayıf olduğunda daha az melanin seçer. Çoğu insanın cildi UV ışığına maruz kaldığında koyulaşır ve ihtiyaç duyulduğunda daha fazla koruma sağlar. Bu, güneşte bronzlaşmanın fizyolojik amacıdır. Daha fazla cilt koruyucu eumelanin üreten koyu tenli insanlar, güneş yanığına ve potansiyel olarak ölümcül bir cilt kanseri türü olan melanom gelişimine karşı daha fazla korumanın yanı sıra riboflavinler, karotenoidler, tokoferol ve folat gibi bazı vitaminlerin fotodegradasyonu da dahil olmak üzere güçlü güneş radyasyonuna maruz kalmayla ilgili diğer sağlık sorunlarına karşı daha fazla korumaya sahiptir. ⓘ

Gözlerdeki, iris ve koroiddeki melanin, onları ultraviyole ve yüksek frekanslı görünür ışıktan korumaya yardımcı olur; gri, mavi ve yeşil gözlü insanlar güneşle ilgili göz sorunları açısından daha fazla risk altındadır. Ayrıca, göz merceği yaşla birlikte sarararak ek koruma sağlar. Bununla birlikte, lens de yaşla birlikte daha sert hale gelir ve muhtemelen UV maruziyetinin neden olduğu protein çapraz bağlanması nedeniyle akomodasyonunun (uzaktan yakına odaklanmak için şekil değiştirme yeteneği) çoğunu kaybeder. ⓘ

Son araştırmalar, melaninin fotoproteksiyon dışında koruyucu bir rol oynayabileceğini düşündürmektedir. Melanin, karboksilat ve fenolik hidroksil grupları aracılığıyla metal iyonlarını etkili bir şekilde şelatlayabilir, çoğu durumda güçlü şelatlama ligandı etilendiamintetraasetattan (EDTA) çok daha etkilidir. Böylece, hücrenin geri kalanını koruyarak potansiyel olarak toksik metal iyonlarını tutmaya yarayabilir. Bu hipotez, Parkinson hastalığında gözlenen nöromelanin kaybına beyindeki demir seviyelerinde bir artışın eşlik etmesi ile desteklenmektedir. ⓘ

Fiziksel özellikler ve teknolojik uygulamalar

Matriks iskelet melanoproteinlerine kovalent olarak bağlanmış yüksek oranda çapraz bağlı bir heteropolimer olduğunu destekleyen kanıtlar mevcuttur. Melaninin antioksidan olarak hareket etme kabiliyetinin polimerizasyon derecesi veya moleküler ağırlığı ile doğru orantılı olduğu öne sürülmüştür. Melanin monomerlerinin etkili polimerizasyonu için uygun olmayan koşullar, maküler dejenerasyon ve melanomun nedenine ve ilerlemesine dahil edilen düşük moleküler ağırlıklı, pro-oksidan melanin oluşumuna yol açabilir. Retina pigment epitelinde (RPE) melanizasyonu yukarı düzenleyen sinyal yolları, RPE tarafından çubuk dış segment fagositozunun aşağı düzenlenmesinde de rol oynayabilir. Bu fenomen kısmen maküler dejenerasyonda foveal korunmaya bağlanmıştır. ⓘ

Melanom metastazındaki rolü

Sarna'nın ekibi tarafından yapılan araştırma, yoğun pigmentli melanom hücrelerinin Young modülünün yaklaşık 4.93 olduğunu, pigmentsiz olanlarda ise bu değerin sadece 0.98 olduğunu kanıtladı. Başka bir deneyde melanom hücrelerinin esnekliğinin metastaz ve büyüme için önemli olduğunu buldular: pigmente olmayan tümörler pigmente olanlardan daha büyüktü ve yayılmaları çok daha kolaydı. Melanom tümörlerinde hem pigmentli hem de pigmentsiz hücreler olduğunu, böylece hem ilaca dirençli hem de metastatik olabileceklerini gösterdiler. ⓘ

Melanin üretimini (melanogenezis) arttıran etkiler

• Östrojen hormonu: gebelik, kanser tedavisinde fazlaca östrojen kullanılması, karaciğer hastalıklarında östrojen inaktivasyonunun azalması [gebelerde genital bölgede, meme areolalarında ve yüz derisinde melanin artar, yüz derisindeki pigment artışına gebelik maskesi (chloasma) adı verilir],
• Güneş ışınları (ultraviole),
• Addison hastalığı (adrenokortikal yetmezlik nedeniyle ACTH düzeyi artar),
• Melanotik tümörler (nevus pigmentosus, malign melanom),
• Çıplak çalışan gemi ateşçilerinin bacaklarında sıcaklığı bağlı melanin lekeleri (erythema ab igne),
• Peutz-Jeghers sendromunda ağız çevresinde,
• Nörofibromatoz ve Albright sendromunda yer yer melanin lekeleri (café-au-lait),
• Hemokromatoz,
• Deri patolojileri: Kronik kaşıntılı deri hastalıkları, kronik tahriş (iritasyon) alanları, bazal hücreli tümörler, seboreik keratozlar, dermatofibromlar. ⓘ