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Melanina

La melanina es un pigmento universal, pues es sintetizada por bacterias, plantas, vertebrados, artrópodos y otros muchos seres vivos. Existen dos tipos principales y, en base a sus concentraciones, observamos diferencias entre colores claros y oscuros.

Melanina
Samuel Antonio Sánchez Amador

Escrito por el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador en 30 Octubre, 2020

Última actualización: 30 Octubre, 2020

La melanina es uno de los pigmentos más comunes en la naturaleza. No solo se encuentra en la piel de los humanos, sino que también forma parte del color de los ojos, el cabello, las plumas, las cáscaras de huevo, la cutícula de muchos artrópodos y una infinidad de estructuras biológicas más.

Más allá del mundo de los animales, la melanina puede ser producida por diversos microorganismos, tales como Vibrio cholerae, Mycobacterium leprae o Bacillus thurigiensis. Desde el ser humano hasta las bacterias, no hay filo que no esté relacionado de alguna forma con este pigmento esencial.

Además de este carácter universal, la melanina se caracteriza por protagonizar diversas patologías en el ser humano y otros animales por su exceso —hiperpigmentación— o defecto —hipopigmentación—. Desde luego, estamos ante un pigmento de naturaleza polifacética y, sobre todo, de elevado interés tanto médico como biológico.

Estructura química de la melanina

En primer lugar, resulta esencial contextualizar a este compuesto en un marco tridimensional. Para ello describiremos en unas pocas líneas su estructura química, basándonos en diversos portales especializados. Vamos a ello.

Como primera característica, estamos ante un biopolímero. Esto significa que se trata de una sustancia formada por macromoléculas de naturaleza orgánica, las que están unidas entre ellas mediante enlaces covalentes —se unen a través de sus electrones en el último orbital—.

Además, las melaninas son estructuras rígidas de polímeros conductores compuestos de poliacetileno, polipirol, y polianilina «negros» y sus polímeros mezclados. Nos limitaremos a decir que el poliacetileno es el tipo de melanina más simple.

Así pues, podemos imaginar a este complejo compuesto como una serie de «celdillas» en forma de panal de abeja. Aunque pueda resultar difícil hacerse a la idea de la naturaleza tridimensional de este polímero, podemos valernos de portales de investigación como Pubchem que nos muestran su estructura de forma interactiva.

Tipos principales

Las distintas melaninas se asocian formando combinaciones complejas, lo que da lugar a los distintos tonos y matices del color de piel, entre otras muchas estructuras. Según revistas científicas, existen dos tipos principales:

  • Eumelaninas: de color negro o marronáceo, contienen azufre en su composición química y otorgan tonos oscuros. Su concentración da lugar a los colores de pelo negro, rubios o castaños, por ejemplo.
  • Feomelaninas: pigmentos amarillos o rojos que integran mayor proporción de azufre que las anteriores. La feomelanina se expresa en humanos en entornos bajos en eumelanina y es responsable, por ejemplo, de las pecas.

En general, se puede decir que cuanta más eumelanina se añada a un tejido, más oscuro se presentará, mientras que a mayor concentración de feomelanina será más claro. Todos estos valores están sujetos a cambio, pues la producción de melanina puede variar con la edad.

Fórmula química de la melanina.
La melanina tiene una estructura tridimensional, como formada por “celdillas”.

Los melanocitos

No podemos continuar sin nombrar a los melanocitos, las células especializadas en la producción de melanina. Según estudios, suponen hasta el 5 % de la población de las células epidérmicas, por lo que están representados en la piel.

Estamos ante una célula dendrítica —con funciones inmunes—, con citoplasma claro y un núcleo pequeño y ovoide. Además, presenta diversas proyecciones citoplasmáticas con la finalidad de interactuar con otras células epiteliales a la vez.

Por último, en lo que a estructura se refiere, cabe destacar que dentro de los melanocitos encontramos a los melanosomas. Estos son unos orgánulos delimitados por una membrana lipídica; estructura en la que se encuentra la melanina.

Más allá de la pigmentación, los melanocitos también participan activamente en el sistema inmune. Además de formar parte de la barrera física primaria, es decir, la piel, se ha observado que estas células producen moléculas de señalización dirigidas a diversas células inmunes —citocinas proinflamatorias o quimiocinas, por ejemplo—.

Biosíntesis de la melanina

Las células recién descritas se forman en la cresta neural y, durante el desarrollo embrionario, migran hasta la epidermis y los folículos capilares. Los melanocitos se encargan de producir el pigmento que aquí nos atañe mediante un proceso llamado melanogénesis.

Para este proceso se requiere de tirosina, uno de los 20 aminoácidos formadores de proteínas. En resumen, se producen diversas oxidaciones de tirosina mediadas por enzimas, proceso que da lugar a la DOPA —dihidroxifenilalanina—.

Tras esto se genera la dopaquinona, un compuesto común que será el precursor directo de la eumelanina o feomelanina, a partir de dos vías distintas. En resumen, estamos ante un proceso químico complejo directamente mediado por los melanocitos.

Melanocitos en la piel.
Los melanocitos poseen extensiones que los contactan con otras células.

Función de la melanina

Es difícil cubrir la función de la melanina en unas pocas líneas, pues presenta diversas utilidades. Aún así, podemos resumir el efecto protector de este pigmento frente a la luz UV en las siguientes líneas:

  1. La melanogénesis se produce en el estrato más profundo de la epidermis —estrato basal— y en las células de la matriz del folículo piloso.
  2. Su síntesis se ve estimulada por la exposición a la radiación ultravioleta (UV). Así, la melanina protege al ADN de los queratinocitos —células dominantes en la epidermis— de dicha radiación electromagnética.
  3. La melanina absorbe la radiación ultravioleta nociva y la transforma en energía de calor a través de una conversión ultrarrápida.
  4. Esto permite al pigmento disipar en forma de calor —de naturaleza inofensiva— más del 99,9 % de la radiación absorbida.

Esta funcionalidad es de vital importancia, pues según portales divulgativos, la radiación ultravioleta del sol puede destruir el ADN celular y predisponer a procesos cancerígenos. Tal es el peligro de este potencial mutágeno, que se ha descubierto que algunas células se «suicidan» para no perpetuar estos defectos deletéreos producidos por el sol.

De todas formas, expertos teorizan que la melanina tiene funciones específicas según el organismo que las produce. Por ejemplo, este pigmento protege a las bacterias Vibrio del choque térmico e hiperosmolar en los estuarios, haciéndolas resistentes a diversos ambientes inclementes.

También resulta sorprendente conocer que diversos hongos fitopatógenos —que atacan a plantas— requieren de melaninas para causar enfermedades. Esto promueve la hipótesis de que el pigmento está relacionado con virulencia para patógenos de vegetales.

La melanina y el ser humano

Más allá de la función protectora individual, está claro que este pigmento tiene un valor estético en la sociedad general. Cabe destacar que las diferentes etnias del mundo tienen aproximadamente el mismo número de melanocitos, pero las personas con tonos de piel más oscuros presentan mayor actividad celular.

Aún así, la distribución de este pigmento no es igual en todo el cuerpo:

  • En la cara y cuero cabelludo presentamos unos 2000 melanocitos por milímetro cuadrado.
  • El área genital es la más poblada por este tipo celular, pues podemos observar unos 2400 melanocitos por milímetro cuadrado.
  • El tronco y las extremidades presentan un valor menor, de aproximadamente de unos 1500 cuerpos celulares por milímetro cuadrado.
  • La melanina también se encuentra más allá de la piel: está presente en el recubrimiento de la retina, la médula y la zona reticular de la suprarrenal, el oído interno, la substantia nigra y la mancha azul del cerebro o locus ceruleus.

Además, cabe destacar que la melanina no solo varía espacialmente, sino que también lo hace en escala temporal. Estudios ya citados subrayan que el ser humano pierde un 10 % de melanocitos por cada década de vida. Cuando las células madre de los melanocitos del folículo piloso se degradan, aparecen las famosas canas.

Niños de diferentes razas.
La cantidad de producción de melanina determina el color de la piel.

Melanina y enfermedades

Según portales médicos como la Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos, existen diversas patologías de índole pigmentaria. Algunos de estos síndromes y condiciones pueden afectar a regiones localizadas y otros a todo el cuerpo. A continuación te presentamos una lista resumida con algunos de ellos:

  • Melanoma: es el tipo más grave de cáncer de piel. Los melanocitos, debido a mutaciones en su ADN, crecen de forma descontrolada y forman una masa. Se cree que una exposición excesiva a la radiación UV puede promover la aparición de este tipo de tumores.
  • Albinismo: aunque hay muchos tipos, se puede resumir como una condición caracterizada por la ausencia o disminución del pigmento melánico en piel, ojos y pelos. Se calcula que afecta a 1 de cada 20 000 personas.
  • Discromías: alteraciones fisiológicas o patológicas del color normal de la piel. Un aumento de producción de melanina por los melanocitos existentes o una mayor proliferación de melanocitos activos pueden causar manchas oscuras en la piel.
  • Melasma: es una hipermelanosis adquirida en la piel, sobre todo en mujeres embarazadas. Se cree que la sobreproducción de hormonas estimulantes de los melanocitos por estrés puede ser parte de la causa.

Como hemos podido ver, existen múltiples patologías ligadas de forma directa a la producción de melanina y melanocitos. Aún así, la presencia de una piel pigmentada de forma anormal no siempre radica en este pigmento, pues es normal que ciertas áreas se oscurezcan después de procesos inflamatorios.

Un pigmento esencial

Como hemos podido ver, la melanina es un pigmento que va mucho más allá del color del pelo o los ojos: nos protege de los efectos dañinos de la luz UV, se encuentra presente en ciertas áreas del cerebro y algunos microorganismos la utilizan para sobrevivir en ambientes extremos.

Tenemos integrado un excelente protector frente a las inclemencias ambientales, pero eso no significa que estemos exentos de peligro. Agrupaciones como la Asociación Española contra el Cáncer nos avisan que el cáncer de piel y el sol están íntimamente relacionados. Por ello, a pesar de este gran mecanismo de protección, es esencial tomar conciencia.

Enzimas

Enzimas

Las enzimas son catalizadores biológicos. Aceleran las reacciones químicas del organismo y generalmente son de naturaleza proteica.



  • Melanina, química.es. Recogido a 21 de octubre en https://www.quimica.es/enciclopedia/Melanina.html#:~:text=Las%20melaninas%20son%20estructuras%20r%C3%ADgidas,melaninas%20fungales%20son%20poliacetileno%20puro.
  • Melanin, pubchem.com. Recogido a 21 de octubre en https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Melanin#section=3D-Conformer&fullscreen=true
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  • Sol y cancer de piel, aecc. Recogido a 21 de octubre en https://www.aecc.es/es/todo-sobre-cancer/prevencion/evita-exposicion-sol/sol-cancer-piel

Samuel Antonio Sánchez Amador
Samuel Antonio Sánchez Amador

Graduado en Biología por la Universidad de Alcalá de Henares (2018). Máster en Zoología en la Universidad Complutense de Madrid (2019). A lo largo de su carrera estudiantil, se ha especializado en áreas de parasitología, epidemiología, microbiología y otras ramas que convergen entre la ciencia experimental y la medicina.

Formó parte de un equipo de investigación del departamento de Biología Evolutiva del Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC) durante dos años, durante los cuales obtuvo conocimiento específico acerca de ADN, heredabilidad y otras cuestiones genéticas.

A día de hoy, se dedica a tiempo completo a la divulgación científica, redactando para portales de índole médica, psicológica y epidemiológica.