Cos'è la melanina?

Scritto e verificato el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Ultimo aggiornamento: 31 maggio, 2023

La melanina è uno dei pigmenti più comuni in natura. Non solo si trova nella pelle umana, ma fa anche parte del colore degli occhi, dei capelli, delle piume, dei gusci delle uova, della cuticola di molti artropodi e di innumerevoli altre strutture biologiche.

Al di là del mondo animale, la melanina può essere prodotta da vari microrganismi, come Vibrio cholerae, Mycobacterium leprae o Bacillus thurigiensis. Dall’uomo ai batteri, non esiste phylum che non sia in qualche modo correlato a questo pigmento essenziale.

Oltre a questo carattere universale, la melanina è caratterizzata dal fatto di condurre varie patologie nell’uomo e in altri animali a causa del suo eccesso —iperpigmentazione— o difetto —ipopigmentazione. Certo, si tratta di un pigmento dalla natura poliedrica e, soprattutto, di grande interesse medico e biologico.

Struttura chimica della melanina

Innanzitutto è fondamentale contestualizzare questo composito in un quadro tridimensionale. Per fare questo, descriveremo la sua struttura chimica in poche righe, sulla base di vari portali specializzati.

Come prima caratteristica, abbiamo a che fare con un biopolimero. Ciò significa che è una sostanza costituita da macromolecole di natura organica, che sono legate tra loro da legami covalenti, si uniscono attraverso i loro elettroni nell’ultimo orbitale.

Inoltre, le melanine sono strutture rigide di polimeri conduttivi composti da poliacetilene “nero”, polipirolo e polianilina e loro polimeri miscelati. Ci limiteremo a dire che il poliacetilene è il tipo più semplice di melanina.

Quindi, possiamo immaginare questo complesso composto come una serie di “celle” a forma di nido d’ape. Sebbene possa essere difficile farsi un’idea della natura tridimensionale di questo polimero, possiamo utilizzare portali di ricerca come Pubchem che ci mostrano la sua struttura in modo interattivo.

Tipi principali

Le diverse melanine sono associate formando combinazioni complesse, che danno origine alle diverse tonalità e sfumature di colore della pelle, tra molte altre strutture. Secondo le riviste scientifiche, ci sono due tipi principali:

• Eumelanine: di colore nero o brunastro, contengono zolfo nella loro composizione chimica e danno toni scuri. La sua concentrazione dà origine, ad esempio, a tinte di capelli neri, biondi o castani.
• Feomelanine: pigmenti gialli o rossi che integrano una percentuale maggiore di zolfo rispetto ai precedenti. La feomelanina è espressa nell’uomo in ambienti a basso contenuto di eumelanina ed è responsabile, ad esempio, delle lentiggini.

In generale, si può affermare che più eumelanina viene aggiunta a un tessuto, più scuro apparirà, mentre maggiore è la concentrazione di feomelanina, più chiaro sarà. Tutti questi valori sono soggetti a modifiche, poiché la produzione di melanina può variare con l’età.

Melanociti

Non possiamo continuare senza nominare i melanociti, le cellule specializzate nella produzione di melanina. Secondo gli studi, rappresentano fino al 5% della popolazione delle cellule epidermiche, motivo per cui sono rappresentate nella pelle.

Si tratta di una cellula dendritica —con funzioni immunitarie—, con citoplasma chiaro e un piccolo nucleo ovoidale. Inoltre, presenta varie proiezioni citoplasmatiche per interagire contemporaneamente con altre cellule epiteliali.

Infine, per quanto riguarda la struttura, va notato che all’interno dei melanociti troviamo i melanosomi. Si tratta di organelli delimitati da una membrana lipidica; struttura in cui si trova la melanina.

Oltre alla pigmentazione, anche i melanociti partecipano attivamente al sistema immunitario. Oltre a far parte della barriera fisica primaria, cioè la pelle, è stato osservato che queste cellule producono molecole di segnalazione dirette a varie cellule immunitarie, ad esempio citochine o chemochine proinfiammatorie.

biosintesi della melanina

Le cellule appena descritte si formano nella cresta neurale e, durante lo sviluppo embrionale, migrano verso l’epidermide e i follicoli piliferi. I melanociti sono responsabili della produzione del pigmento che ci interessa qui attraverso un processo chiamato melanogenesi.

La tirosina, uno dei 20 amminoacidi che costruiscono le proteine, è necessaria per questo processo. In sintesi, si verificano varie ossidazioni della tirosina mediate da enzimi, un processo che dà origine alla DOPA —diidrossifenilalanina—.

Successivamente, viene generato il dopachinone, un composto comune che sarà il diretto precursore dell’eumelanina o della feomelanina, da due percorsi diversi. Insomma, si tratta di un complesso processo chimico direttamente mediato dai melanociti.

Funzione della melanina

È difficile coprire in poche righe la funzione della melanina, poiché ha molti usi. Tuttavia, possiamo riassumere l’effetto protettivo di questo pigmento contro i raggi UV nelle seguenti righe:

1. La melanogenesi si verifica nello strato più profondo dell’epidermide —strato basale— e nelle cellule della matrice del follicolo pilifero.
2. La sua sintesi è stimolata dall’esposizione alle radiazioni ultraviolette (UV). Pertanto, la melanina protegge il DNA dei cheratinociti, cellule dominanti nell’epidermide, da detta radiazione elettromagnetica.
3. La melanina assorbe le radiazioni ultraviolette dannose e le trasforma in energia termica attraverso una conversione ultrarapida.
4. Ciò consente al pigmento di dissipare più del 99,9% della radiazione assorbita sotto forma di calore, innocuo in natura.

Questa funzionalità è di vitale importanza, perché secondo i portali informativi, le radiazioni ultraviolette del sole possono distruggere il DNA cellulare e predisporre a processi cancerogeni. Tale è il pericolo di questo potenziale mutageno che si è scoperto che alcune cellule “si suicidano” per timore di perpetuare questi deleteri difetti indotti dal sole.

In ogni caso, gli esperti teorizzano che la melanina abbia funzioni specifiche a seconda dell’organismo che la produce. Ad esempio, questo pigmento protegge i batteri Vibrio dallo shock termico e iperosmolare negli estuari, rendendoli resistenti a vari ambienti difficili.

È anche sorprendente apprendere che vari funghi fitopatogeni, che attaccano le piante, richiedono la melanina per causare malattie. Ciò favorisce l’ipotesi che il pigmento sia correlato alla virulenza per i patogeni delle piante.

La melanina e l’essere umano

Al di là della funzione protettiva individuale, è chiaro che questo pigmento ha un valore estetico nella società in generale. Va notato che le diverse etnie del mondo hanno approssimativamente lo stesso numero di melanociti, ma le persone con tonalità della pelle più scure hanno una maggiore attività cellulare.

Anche così, la distribuzione di questo pigmento non è uguale in tutto il corpo:

• Sul viso e sul cuoio capelluto presentiamo circa 2000 melanociti per millimetro quadrato.
• L’area genitale è la più popolata da questo tipo cellulare, poiché possiamo osservare circa 2400 melanociti per millimetro quadrato.
• Il tronco e le estremità hanno un valore inferiore, circa 1500 corpi cellulari per millimetro quadrato.
• La melanina si trova anche oltre la pelle : è presente nel rivestimento della retina, nel midollo e nella zona reticolare della ghiandola surrenale, nell’orecchio interno, nella substantia nigra e nella macchia blu del cervello o locus ceruleus.

Inoltre, va notato che la melanina non solo varia spazialmente, ma anche su scala temporale. Studi già citati sottolineano che l’essere umano perde il 10% di melanociti per ogni decennio di vita. Quando le cellule staminali dei melanociti del follicolo pilifero si disgregano, compaiono i famosi capelli grigi.

Melanina e malattie

Secondo portali medici come la Biblioteca Nazionale di Medicina degli Stati Uniti, esistono varie patologie di natura pigmentaria. Alcune di queste sindromi e condizioni possono interessare regioni localizzate e altre l’intero corpo. Ecco un breve elenco di alcuni di essi:

• Melanoma: è il tipo più grave di cancro della pelle. I melanociti, a causa di mutazioni nel loro DNA, crescono in modo incontrollabile e formano una massa. Si ritiene che un’eccessiva esposizione ai raggi UV possa favorire la comparsa di questo tipo di tumore.
• Albinismo: sebbene ne esistano molti tipi, può essere riassunto come una condizione caratterizzata dall’assenza o dalla diminuzione del pigmento di melanina nella pelle, negli occhi e nei capelli. Si stima che colpisca 1 persona su 20.000.
• Discromie: alterazioni fisiologiche o patologiche del normale colore della pelle. Un aumento della produzione di melanina da parte dei melanociti esistenti o una maggiore proliferazione di melanociti attivi può causare macchie scure sulla pelle.
• Melasma: è un’ipermelanosi acquisita della pelle, soprattutto nelle donne in gravidanza. Si ritiene che la sovrapproduzione di ormoni stimolanti i melanociti dovuta allo stress possa essere parte della causa.

Come abbiamo visto, esistono molteplici patologie direttamente collegate alla produzione di melanina e melanociti. Anche così, la presenza di pelle anormalmente pigmentata non risiede sempre in questo pigmento, poiché è normale che alcune aree si scuriscano dopo processi infiammatori.

Un pigmento essenziale

Come abbiamo visto, la melanina è un pigmento che va ben oltre il colore dei capelli o degli occhi: ci protegge dagli effetti nocivi dei raggi UV, è presente in alcune zone del cervello, e alcuni microrganismi la utilizzano per sopravvivere a condizioni estreme ambienti.

Abbiamo integrato un ottimo protettore contro le intemperie ambientali, ma ciò non significa che siamo esenti da pericoli. Gruppi come l’Associazione spagnola contro il cancro ci avvertono che il cancro della pelle e il sole sono strettamente correlati. Pertanto, nonostante questo grande meccanismo di protezione, è fondamentale prendere coscienza.