Melanina

La melanina, o più propriamente le melanine, dal greco antico μέλας (mèlas = nero), sono pigmenti neri, bruni o rossastri. In alcune persone sono presenti in minore quantità mentre in altri in quantità maggiore, a seconda di fattori genetici e dell'esposizione ai raggi ultravioletti (UV). La quantità di melanina presente determina la colorazione più o meno scura della cute.

Classi chimiche

Nonostante il nome che le accomuna, le melanine appartengono a diverse classi di composti chimici.

1. I poliacetilene, le polianiline e i polipirroli e relativi copolimeri sono pigmenti per lo più artificiali ed utilizzati tecnologicamente per le loro proprietà conduttive e semiconduttive.
2. Le melanine propriamente dette e più conosciute, sono molecole biologiche diffuse in animali vegetali e protisti, con diverse funzioni, la più nota ma non l'unica delle quali è quella propriamente pigmentaria, cioè atta al conferire alla struttura una colorazione propria.

La presenza di melanina nei batteri e negli archeobatteri è tema di dibattito fra i ricercatori nel campo.

Le melanine di origine biologica

Negli esseri umani, la melanina è nella pelle, nei capelli e nel tessuto pigmentato che è posto sotto l'iride, nel midollo e nella zona reticularis della ghiandola surrenale, nello stria vascularis dell'orecchio interno e nel pigmento di alcuni tipi di neuroni situati nel locus coeruleus, nel Ponte di Varolio, nel nucleo motore del nervo vago e nella substantia nigra del sistema nervoso centrale. La melanina è la determinante primaria del colore della pelle umana.

La melanina dermale è prodotta dai melanociti che sono nella parte basale dell'epidermide, che la producono quando sono esposti alla luce ed in particolare alla radiazione ultravioletta (UV) nel campo da 380 a 410 nanometri (UVA), presente in natura principalmente nello spettro della luce solare, grazie alla mediazione dei neuroni del sistema nervoso.

Anche se tutti gli esseri umani possiedono una concentrazione generalmente simile di melanociti nella pelle, l'attività dei melanociti è differente in individui appartenenti a diverse popolazioni esprimendo più frequentemente o meno frequentemente i geni melanina-produttori, conferendo con ciò una maggiore o minore concentrazione di melanina nella pelle e quindi una diversa pigmentazione.

Un individuo sia animale che umano che non produca melanina è detto albino, mentre un individuo che presenti una produzione parziale di melanina è detto albinoide. La melanina è l'agente che protegge la vita dagli effetti dannosi della radiazione ultravioletta solare. Effettivamente la fotoprotezione della pelle umana è ottenuta mediante una efficiente conversione interna da parte di DNA, proteine e melanina, un processo fotochimico che converte l'energia dei fotoni UV in piccole quantità di calore, assolutamente innocua. Se l'energia dei fotoni dei raggi UV non venisse trasformata in calore, porterebbe ad una generazione di radicali liberi o altre specie reattive dannose (ad esempio ossigeno atomico, o radicali idrossili). La melanina naturale ha una resa quantistica (percentuale di molecole che partecipano al processo di conversione energetica) superiore al 99%, molto più elevata, per esempio, dei filtri solari sintetici. Recenti studi suggeriscono che questo polimero possa avere funzioni diverse nei vari organismi. Per esempio negli invertebrati, un aspetto notevole del sistema di difesa immunitario contro i patogeni comporta la presenza di melanina. Entro pochi minuti dopo un'infezione, il microbo è incapsulato all'interno di melanina (melanizzazione), e si pensa che la generazione di sottoprodotti durante la formazione di questa capsula contribuisca alla loro uccisione.

Sintesi cellulare della melanina

La forma più comune di melanina biologica, deriva dal metabolismo dell'amminoacido tirosina ed è un polimero di uno o due molecole di monomeri: indolochinone, e acido dicarbossilico del diidrossiindolo.

Essa viene sintetizzata nei melanociti da delle vescicole dette melanosomi. I melanosomi, dalla loro forma primitiva di promelanosomi, sono stati per molto tempo considerati una derivazione del reticolo endoplasmatico liscio, anche se esperimenti più recenti sembrano indicare i melanosomi come una derivazione delle vescicole derivanti dalla via di sviluppo dei lisosomi, alle quali si vanno a fondere le vescicole provenienti dal Golgi contenenti gli enzimi melanogenetici.

Classi di melanine naturali

Negli umani le forme più frequenti di melanina sono

• Eumelanina. La natura precisa della struttura molecolare della eumelanina è oggetto di studio. fondamentalmente è però composta da polimeri del 5,6-diidrossiindolo (DHI) e dell'acido 5,6-diidrossiindolo-2-carbossilico (DHICA). L'eumelanina esiste nei capelli di colori grigio, nero, giallo, e marrone. Negli esseri umani, è più abbondante in persone con pelle scura. Ci sono due tipi diversi di eumelanina, che si distinguono per il loro modo di formare legami polimerici. I due tipi sono comunemente indicati come eumelanina nera ed eumelanina marrone o bruna. In assenza di altre cause una piccola quantità di eumelanina nera causa i capelli grigi, mentre una piccola quantità di eumelanina marrone rende i capelli di colore giallo (biondo).

• Feomelanina si denomina invece un altro pigmento, rosso, che si trova anche nella pelle e nei capelli sia in individui di pelle chiara che scura. In generale le donne hanno più feomelanina degli uomini, e, quindi, la loro pelle è generalmente più rosata. La molecola conferisce un colore di tonalità dal rosa al rosso e, quindi, si trova in grandi quantità in particolare in soggetti dai capelli rossi. La feomelanina è particolarmente concentrata nelle mucose. Chimicamente, la feomelanina differisce dall'eumelanina per la presenza nell'oligomero di benzotiazina, invece di DHI e DHICA quando oltre alla tirosina è presente l'aminoacido L-cisteina. Analogamente alla precedente, per la diversità dei legami polimerici possibili, anche la feomelanina è presente in due tipi: rossa e gialla.

• Tricocromo (precedentemente chiamato tricosiderina) è un altro tipo di pigmento prodotto dalla stessa via metabolica dell'eumelanina e della feomelanina, ma a differenza di quelle molecole ha un basso peso molecolare. Si presenta in alcuni capelli rossi.

• Neuromelanina è infine il pigmento scuro presente nei neuroni cerebrali, in quattro nuclei facilmente visibili autopticamente, appunto per la loro colorazione scura: la substantia nigra - pars compacta, il locus ceruleus, il nucleo motore dorsale del nervo vago (nervo cranico X), e i nuclei mediani del rafe. Questi nuclei non sono pigmentati al momento della nascita, ma sviluppano la pigmentazione nel corso della maturazione. Anche se il carattere funzionale della neuromelanina non è del tutto noto, nel cervello, può essere un sottoprodotto della sintesi di monoaminoneurotrasmettitori. La perdita di neuroni pigmentati da specifici nuclei è stata vista in una varietà di malattie neurodegenerative come la malattia di Parkinson e l'Alzheimer. La neuromelanina è stata osservata nei primati e nei carnivori.

«Occorre un fatto curioso: i gatti bianchi, se hanno gli occhi blu, sono quasi sempre sordi.»

(Charles Darwin)

Il fenomeno osservato, reale, mette in relazione aspetti macroscopici con fenomeni forse correlati al trasporto di elettroni da parte di molecole a proprietà semiconduttive e collegate alla via metabolica di importanti neurotrasmettitori. La corretta comprensione di tutti i ruoli biologici di questa classe di molecole fa parte della ricerca corrente. Le patologie di cui sopra sono evidenti in medicina umana principalmente nella Sindrome di Waardenburg, una malattia a trasmissione genetica, autosomica dominante.

• Allomelanine vengono chiamate cumulativamente le melanine naturali non di origine animale. I precursori sono composti non azotati. Tra di esse l'aspergillina di origine fungina (dalle spore di Aspergillus niger e da non confondere con omonimi antibatterici), e gli acidi umici di origine vegetale, e presenti in terreni, torbe e carboni. Gli acidi umici sono essenzialmente polifenoli ed hanno la capacità di chelare il ferro ed altri metalli.

Voci correlate

• Colore della pelle umana
• Albinismo
• Melanismo

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Collegamenti esterni

• melanina, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
• (EN) melanin, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• Melanina, in Treccani.it – Enciclopedie on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.