Melaniin

Melaniinid (ladina keeles melaninum) on koondnimetus taimedes, loomades ja mikroorganismides (bakterid, seened, protistid) sünteesitavate mitmesuguste looduslike makromolekulide ja pigmentide rühma kohta, mis on multifunktsionaalsed biopolümeerid, mis erinevad üksteisest keemiliste ja füüsikaliste omaduste poolest.

Melaniin annab inimeste ja loomade silmadele, nahale ja juustele või karvadele värvuse. Tavaliselt on melaniini kogus orgamismis muutumatu, aga elu jooksul võib see haiguste või mutatsioonide toimel muutuda. Melaniinid evivad eri organismides immunoloogilisi, antioksüdantseid ja -inflammatoorseid toimeid, osadel loomadel aga soodustavad need elu jätkamisega seotud toimingute edukust. Melaniinide süntees allub geneetilisele, hormonaalsele ja ensümaatilisele kontrollile ning seda kiirendab päikesevalgus. Melaniinidele omistatakse mitmete uuringute kohaselt teatud energia neeldumise, muundamise ja ülekandmise võime – melaniin "neelab" päikesekiirgust ja võimaldab D-vitamiini sünteesi.

Nimetus "melaniin" tuleneb vanakreekakeelsest sõnast μέλας ja tähendab tumedat, musta. Tõenäoliselt kasutas seda terminit esimesena rootsi keemik Jöns Jakob Berzelius 1840. aastal.

Keemilised ja füüsikalised näitajad

Melaniinide kohta teatakse vähe, puudub ka melaniini kokkuleppeline definitsioon ja nomenklatuur ning tüüpide liigitus. Nii ei arvata tihti melaniini sünteesi toimuvat teatud lahtilõigatud puu- ja juurviljade lõikekohas, kui need pruunistuvad.

CAS-number 8049-97-6.MELANIN Chemical Properties,Usage,Production (vaadatud 6.07.2015) Molaarmass on 318,2830 g/mol. Hariliku seepia melaniini molekulivalem on C18H10N2O4Melanin (vaadatud 6.07.2015). Melaniin on non-refractile. Melaniinigraanuli läbimõõt on väiksem kui 800 nanomeetrit. Selle omaduse põhjal eristatakse melaniini harilikest vere pigmentidest, mis on suuremad, kämbulised ja värvuse poolest varieeruvad (rohelisest kollaseni või punakaspruunini).

Feomelaniinid sisaldavad väävlit.

Feomelaniin erineb eumelaniinist biokeemilise koostise, sünteesiradade jpm poolest.

Kaaliumpermanganaadi lahjendatud lahus ja vesinikperoksiid on üsna efektiivsed melaniini pleegitajad.W. CHESTERMAN ja E. H. LEACH, A Bleaching Method for Melanin and two Staining MethodsCaroline Manicam , Susanne Pitz, Christoph Brochhausen jt, Effective Melanin Depigmentation of Human and Murine Ocular Tissues: An Improved Method for Paraffin and Frozen Sections, 15. juuli 2014, DOI: 10.1371/journal.pone.0102512 (vaadatud 6.07.2015)

Liigitus

Melaniine on mitut tüüpi: 
 allomelaniin,
 DHN-melanins
 eumelaniin,
 feomelaniin,
 pyomelanin,
 segumelaniinid (kombinatsioonid eumelaniinist ja feomelaniinist),
 neuromelaniin.

Allomelaniin on osades taimedes ja nende saadustes (näiteks mustades seesamiseemnetes ja sojaubades) ja osades seentes sünteesitav melaniini liik, mis enamasti ei sisalda lämmastikku. Allomelaniinide ülesanne pole praeguseks selge, in vitro uuringutes inhibeerivad osad neist vähirakkude kasvu. Seentes, mille melaniini eelkursoriks on 1,8-dihydroxynaphthalene (DHN), sünteesitavat melaniini nimetatakse DHN-melanin'iks.
pisi|vasakul|Eumelaniini keemilise struktuuri osa. Nool näitab polümeeri jätkumiskohta
Eumelaniin on geneeriline termin osades elusorganismides sünteesitavate ja leiduvate tumedamat värvi looduslike, valdavalt lahustumatute pigmentainete kohta, mis tekitavad musta ja pruuni värvuse, kuid mille funktsioonid pole seni veel teada. Eumelaniin on polümeer, mis moodustub 5,6-dihüdroksüindoolist, see omakorda ensümaatiliselt türosiinist ja koosneb süsivesinikjääkidest. Eumelaniini polümeerid sisaldavad võrkjalt seostunud 5,6-dihüdroksüindooli (DHI) ja 5,6-dihüdroksüindool-2-happe (DHICA) polümeere. Toodetakse ka sünteetilisi eumelaniine. Teatud tingimustel, teiste pigmentide puudumisel, võib musta eumelaniini väiksem ja/või vähenenud või puuduv kogus esile kutsuda juuste halli värvuse ja pruuni eumelaniini väiksema ja/või vähenenud või puuduva koguse heledat (blondi) juustevärvi. Juuksekarvade eumelaniini lahustab vesinikperoksiid. pisi|Feomelaniini keemilise struktuuri osa. Nool näitab polümeeri jätkumiskohta
Feomelaniin on aminohapet tsüsteiini sisaldav punakaspruun polümeer, mida leidub looduslikult punasePiret Pappel, Kirev kuub kiirguse käest ei päästa, 10.05.2011,  (vaadatud 1.07.2015)V.Krishnaraj, M.D, Skin Layers ja kollase värvusega juustes ja nende kandjate nahas, tedretähnides, see annab teatud värvused ka sulgedele, näiteks vaenukägude sulestiku iseloomulik pruunikasoranžikas toon, ja punarebase karvkattele. Feomelaniin on inimestel koondunud ka huulte, rinnanibude ja suguelundite nagu sugutiluki ja tupe vastavatesse rakkudesse.Compound: pheomelanin (vaadatud 2.07.2015)

Neuromelaniin on mustjaspruun polümeerne pigment, mida sünteesitakse ja akumuleeritakse, alates 3.–5. eluaastast, ajutüves, dopaminergilistes neuronites, leptomeninges'is ja mustaines. Seda leidub ka mõnede aju piirkondade ganglionirakkudes, silmas ja keskkõrvasDÜSTROOFIAD (vaadatud 1.07.2015) (varieeruva suurusega graanulitena; ei paikne melanosoomides). Vastupidi perifeersele melaniinile, mida toodetakse spetsiaalsetes rakkudes ja antakse edasi teistele rakkudele, sünteesitakse ja säilitatakse neuromelaniini graanuleid sünteesimise kohas. Inimaju neuromelaniini kogus on suurem kui primaatidel ja võib täielikult puududa paljudel teistel imetajatel, nagu näiteks osadel närilistel.

Kuigi inimese kesknärvisüsteemi tumedaid pigmente on rohkelt uuritud alates 1930. aastatest, on neuromelaniini funktsioonid ja biokeemiline koostis seni teadmata, arvatakse et tegu on segumelaniiniga mis kannab endas nii eu- kui feomelaniini omadusi. Ühe teooria kohaselt on neuromelaniin mitme katehhoolamiini sünteesi kõrvalsaadus: dopamiini substantia nigra's ja noradrenaliini locus coeruleus'es. Arvatakse, et analoogselt perifeerse melaniiniga võib ka neuromelaniinil olla teatavat sorti kaitse- ja või kahjulike ainete kahjutustamise funktsioon. Neuromelaniin seob tõhusalt metalle nagu näiteks rauda, aga ka teisi potentsiaalselt mürgiseid molekule, ja vahendab rakusiseseid oksüdatiivseid mehhanisme. In vitro katsetes kutsub neuromelaniini lisamine dendriitrakkude küpsemise. Neuromelaniini lipiidide sisaldus on ligi 20% (väga väike osa on ka kolesterooli) ja selles on tuvastatud lipiidi komponent – dolichol, lisaks veel rohkem kui 70 valku, rohkelt väävlit jpm.

Organismides

Melaniini on tuvastatud dinosauruste kivististes ja varasematel peajalgsetel. Melaniini leidub enamikus elusorganismides, välja arvatud ämblikuliste seltsi loomad, neil pole melaniini pigmendina tuvastatud.Peter JP Croucher, Michael S Brewer, Christopher J Winchell jt, 
De novo characterization of the gene-rich transcriptomes of two color-polymorphic spiders, Theridion grallator and T. californicum (Araneae: Theridiidae), with special reference to pigment genes, BMC Genomics 2013, 14:862, doi:10.1186/1471-2164-14-862, 8. detsember 2013 (vaadatud 1.07.2015)

 Mikroorganismid 
Melaniin kaitseb mikroorganisme, nagu bakterid ja seened, rakukahjustusi põhjustavate nähtuste, näiteks UV-kiirguse eest. Samuti kaitseb melaniin kahjustuste eest, mida põhjustavad kõrge temperatuur, keemilised kahjustused (nt raskmetallid ja oksüdeerivad ühendid) ja biokeemilised ohud. Seega mängib melaniin paljudes patogeensetes mikroobides tähtsat rolli virulentsuses, kaitstes mikroobe peremeesorganismi immuunvastuste eest. Katsetes laborirottidega läbis radioaktiivselt märgistatud bakteriaalset päritolu melaniin vere-aju barjääri.Tigran Petrosyan, Anichka Hovsepyan, Bacterial melanin crosses the blood–brain barrier in rat experimental model, Fluids Barriers CNS. 2014; 11: 20., 25. august 2014. doi: 10.1186/2045-8118-11-20, PMCID: PMC4147389 (vaadatud 3.07.2015) Pyomelanin'i sünteesivad sellised bakterid nagu Vibrio cholerae, Pseudomonas aeruginosa, Hypomonas sp., Shewanelia colwelliana jpt.

Seeneriigi levinuimad melaniinitüübid on 1,8-dihydroxynaphthalene (DHN) ja L-3,4-dihydroxyphenylalanine (DOPA). Melaniinid paiknevad seentel melaniseeritud rakukestas ja võivad erineda ka seene kasvukohtade- ja/või -tingimuste suhtes, nii erineb looduses kasvava musta pässiku sünteesitav melaniin (allomelaniin) Befungin'i valmistamisel kasutatava kultuurtšaaga melaniinist (eumelaniin).Xiu-hong Zhong, Kuang Ren, Shi-jie Lu, Shu-yan Yang, Dong-zhi Sun, Progress of research on Inonotus obliquus, Chinese Journal of Integrative Medicine, aprill 2009, 15. väljaanne, nr 2, lk 156–160, osaline veebiversioon (vaadatud 26. juulil 2017) (inglise keeles) Seene melaniini ülesanneteks loetakse vastupanuvõimet keskkonna pakutavatele, vahel lausa äärmuslikele tingimustele, nagu külm kliima Antarktikas või tuumareaktoritest vabanenud radioaktiivsete ainetega reostatud piirkondades. Näiteks suudavad teatud melaniseeritud seened jääda ellu nõudepesumasinas, kus neil tuleb vastu seista nii ebaharilikele temperatuuridele kui ka nõudepesuvahendite toimele.

Cryptococcus neoformans'il võivad melanisatsiooni tagavad geenid kaasa aidata peremeesorganismi surmale.Helene C. Eisenman ja Arturo Casadevall, Synthesis and assembly of fungal melanin, Appl Microbiol Biotechnol. veebruar 2012; 93(3): 931–940., doi: 10.1007/s00253-011-3777-2,
PMCID: PMC4318813, NIHMSID: NIHMS653871, (vaadatud 7.07.2015) (inglise keeles) Arvatakse, et inimeste suhtes patogeensust esile kutsuda võivatel seeneliikidel, nagu Cryptococcus neoformans, Paracoccidioides brasiliensis, Aspergillus fumigatus, Histoplasma capsulatum, Blastomyces dermatitidis, Candida albicans, Cladosporium, Fonsecaea, Phialophora ja Wangiella liikidelClaire A. Walker, Beatriz L. Gómez, Héctor M. Mora-Montes, Melanin Externalization in Candida albicans Depends on Cell Wall Chitin Structures, Eukaryot Cell. september 2010; 9(9): 1329–1342.
doi: 10.1128/EC.00051-10, PMCID: PMC2937336, (vaadatud 3.07.2015) (inglise keeles) ja Malassezia furfur aitab pigment kaasa nende "virulentsusvõimele", mõjutades mitmeti peremeesorganismi immuunvastuseid, manipuleerides makrofaage ja inhibeerides tsütokiinide sünteesi.Donghua Liu, Lili Wei, Ting Guo, Weifen Tan, Detection of DOPA-Melanin in the Dimorphic Fungal Pathogen Penicillium marneffei and Its Effect on Macrophage Phagocytosis In Vitro, 19. märts 2014, DOI: 10.1371/journal.pone.0092610, (vaadatud 3.07.2015) (inglise keeles)

Mõningad seened on võimelised kasutama melaniini fotosünteetilise pigmendina, mis võimaldab neil gammakiirgustScience News, Dark Power: Pigment seems to put radiation to good use, Week of May 26, 2007; Vol. 171, No. 21 , p. 325 by Davide Castelvecchi püüda ning kasutada kiirguse energiat enda kasvuks.

 Selgrootud 
Selgrootute immuunsüsteem kaasab end patogeenide eest kaitstes melaniini. Vaid minuteid pärast nakatumist surutakse mikroob kokku melaniini ning sellise kapseldumise käigus toodetud vabade radikaalsete kõrvalsaaduste moodustumist seostatakse nende tapmisega. Putukatel ei seostata melaniini sünteesi mitte ainult kehakatte värvuse loomisega, vaid neil osaleb melaniin ka immuunsuses ja seda sisaldab ka hemolümf. Liblikalistel osalevad tiivamelaniinid liblika musta ning pruuni tiivavärvuse kujundamisel. Lisaks tiivavärvusele osaleb melaniin liblikatel ka immuunvastustes. Kui putuka kehasse siseneb võõrkeha, milleks võib olla parasitoid, patogeen või kemikaal, siis terve liblika adekvaatse immuunvastuse korral moodustavad hemotsüüdid võõrkeha ümber kapsli (kapseldamine), kuhu paigutub ka melaniin.Kirke Lõõndre, Tartu Ülikool, Ökoloogia ja maateaduse instituut, Tiivavärvuse evolutsioonilised seletused liblikatel, Tartu 2013, lk 18 (vaadatud 9.07.2015)

Peajalgsete tindipauna tindi, mille üks koostisaine on melaniin, pihustamine aitab neil teatud kriitilistes olukordades kaitsemehhanismina kiskjate eest maskeeruda ja põgeneda. Hariliku seepia tindinääret (tindipaun) kasutatakse melanogeneesi bioloogilise mudelsüsteemina.Anna Palumbo, Ida Gesualdo, Anna Di Cosmo, Luigi De Martino, The Ink Gland of Sepia Officinalis as Biological Model for Investigations of Melanogenesis, New Developments in Marine Biotechnology, 1998, lk 147–149, (vaadatud 7.07.2015) (inglise keeles) Tindinäärmes paiknevad rakud, mis liiguvad küpsenuna näärme pinnale ja sünteesivad melanosoomides melaniini (eumelaniiniChristine M. R. Clancy ja John D. Simon, Ultrastructural Organization of Eumelanin from Sepia officinalis Measured by Atomic Force Microscopy, Biochemistry, 2001, 40 (44), lk 13353–13360, DOI: 10.1021/bi010786t, 13. oktoober 2001, (vaadatud 7.07.2015) (inglise keeles)), mis vajadusel väljutatakse vastava avause kaudu. Tindinäärme biokeemiliste uuringute kohaselt sisaldab nääre mitmeid melanogeenseid ensüüme, sh türosinaasi, peroksidaasi (peroxidase)Palumbo A, Melanogenesis in the ink gland of Sepia officinalis, Pigment Cell Res. oktoober 2003;16(5):517-22, (vaadatud 7.07.2015) (inglise keeles) ja dopamiiniGabriella FIORE, Annarita POLI, Anna DI COSMO jt, Dopamine in the ink defence system of Sepia officinalis: biosynthesis, vesicular compartmentation in mature ink gland cells, nitric oxide (NO)/cGMP-induced depletion and fate in secreted ink, Biochem. J. (2004) 378, 785–791, (vaadatud 7.07.2015) (inglise keeles).

Selgroogsed
Enamikul kahepaiksetel, kaladel ja roomajatel sünteesivad melaniini melanomacrophages keskmes paiknevad graanulid, mis paiknevad sellistes elundites nagu maks, põrn, neerud. Melanomacrophages on agressiivsed fagotsütaarsed rakud, mis õgivad seeni, baktereid, parasiite, mükobaktereid, ladustavad erütrotsüütide lõhkemise järel rauda jpmTerry W. Campbell, Christine K. Ellis, "Avian and Exotic Animal Hematology and Cytology" ja neid seostatakse organismi immuunsusega. Kaladel sünteesitakse nahamelaniin pre-melanosoomides ja see määrab osalt ka kalasoomuste värvuse. pisi|Melanistlik rästik
pisi|Harilik nastik
Madudel on melanotsüüte tuvastatud peamiselt nahas. Neid liigitatakse asukoha järgi: pärisnahas paiknevad naha melanotsüüdid, epidermises paiknevad epidermaalsed melanotsüüdid ning nahaalused melanotsüüdid, mis paiknevad sügaval nahas ja moodustavad võrgustiku. Kõik nimetatud rakud sisaldavad melaniini sünteesivaid osiseid. Lisaks sisaldavad melaniiniladestusi ka näiteks pärisrästiklaste ja lõgismadulaste peas paiknevad mürginäärmeid katvad koed, lihased ja mürginäärmed. Sugukonda Colubridae liigitatud madudel melaniiniladestusi Duvernoy näärmetes ei ole tuvastatud.<ref>F.Harwey Puogh, Gary Kwiecinski, Willy Bemis, Melanin Deposits Associated with the Venom Glands of Snakes],J.Morph, (1978), 155':63 – 72 <small> (inglise keeles)</small></ref> Melaniiniladestiste ülesandeid madudel on vähe uuritud, kuid arvatakse, et need moodustavad kaitsebarjääri päikesekiirguse eest, mis võib kahjustada mürgiaparaati või inaktiveerida mürgina toimiva sülje.

Lindudel on melaniini ülesandeks sulestiku kaitsmine päikesekiirguse ja kulumise eest, seetõttu on paljude linnuliikide (näiteks kajakad, haned, toonekured jpt) kulumisele vastuvõtlikumad sulestikuosad, näiteks tiivaotsad, tumedat värvi. Aga sulepigmentidel võib olla ka kasulikke keemilisi omadusi, nii seob melaniin linnu organismi sattunud mürgiseid raskmetalle. Surnud sulekoesse seotud raskmetallid ei ole enam linnule nii ohtlikud, sest ei pääse mööda organismi ringlema.

Lindude seas esineb ka ebaharilikult tumeda värvusega sulestikke (melanismi), näiteks kuningpingviinidelStephen Messenger, All-Black Penguin Discovered, Seems Underdressed, Science / Natural Sciences, 10. märts 2010 (vaadatud 4.07.2015) (Aptenodytes patagonicus). Arvatakse, et seda põhjustab sulestikus sünteesitava eumelaniini taseme tõus.

Imetajad

Kõige rohkem võib melaniini avaldumine erineda loomadel. Jaaguari või leopardi melaniini mutatsiooni puhul sünnib järglane mustana (panter). Imetajate melanotsüüdid sünteesivad eumelaniini ja feomelaniini, mis tekivad valdavalt türosiini oksüdatsioonil melanotsüütides paiknevates melanosoomides.

Hiirtel neuromelaniini seni histoloogiselt tuvastatud ei ole, kuid melaniinide roll karvastikus on silmatorkav. Nii näiteks näib Agouti hiirte karvastik pruunina, selle tagavad must eumelaniin ja kollane feomelaniin. Geneetiliste omapärade tõttu esineb ka täielikult musta või kollast värvi karvkattega hiiri. Paljude käsitiivaliste karvastik on pruuni või musta värvi. Sugukondade Pteropidae, Megadermatidae, Myzopodidae ja Vespertilionidae isaste suguelundeis sisalduvad melaniinigraanulid.Kermott, L. H. ja R. M. Timm, Scrotal melanins in bats (Chiroptera): description, distribution, and function., Journal of Zoology (London) 214(3):519–532. 1988, (vaadatud 7.07.2015) Gorillade mustaines on tuvastatud neuromelaniini, gorillade nahk ja karvastik on enamasti mustjad.

 Melaniin inimestel 
Inimesel sünteesivad melaniini nahas paiknevad melanotsüüdid, silma pigmentepiteeli, sisekõrva ja kesknärvisüsteemi rakud. Uuemate uuringute alusel sünteesivad melaniini ka adipotsüüdid. Melaniini sünteesi juustes ja nahas reguleerib melanokortiin-1 retseptor. Pigmenti leidub ka juustes, neerupealistes, südame- ja maksarakkudes jm. Arvatakse, et melaniin üksikus melanotsüüdis, selle dendriitides või keratinotsüüti ülekantuna ei suudaks sellele rakule kaitset pakkuda, ta peab toimima koos teiste rakkudega. Üheks selliseks funktsionaalseks üksuseks peetakse naha melaniiniühikut. Naha melaniiniühik on epidermises paiknev ja talitlev rakkude kompleks, kus melanotsüüt söödab oma jätketega melanosoome umbes 36-le ümbritsevale keratinotsüüdile.,"Nahahaigused", toimetanud Matti Hannuksela, Jaakko Karvonen, Timo Reunala, Helgi Silm ja Raimo Suhonen, soome keelest tõlkinud Siim Sikk, AS Medicina, lk 261–265, 2010, ISBN 9789985829769400px|pisi|Inimeste nahavärvused R. Biasutti järgi (andmed kogutud enne 1940. aastat). Tulemused võivad olla ekslikud paljude Aasia piirkondade puhul, kus inimeste nahavärvus on pigem tumedam, kui kaardilt võib välja lugeda
Inimestel on melaniin koos karoteenidega tähtis nahavärvi otsustav tegur. Nahal, eriti heledal, näitavad tedretähnid ja sünnimärgid rohket melaniini-kontsentratsiooni. Arvatakse, et eri rasside nahavärvi varieeruvuse määrab melanosoomides paiknev ja keratinotsüütidele ülekantava melaniini kogus.

Arvatakse, et tumedanahaliste nahk on sadu tuhandeid aastaid kestnud geneetilise selektsiooni tulem, kuna melaniin täidab peale UV-kiirguse absorbeerimise ka antioksüdandi rolli. Keratinotsüütidesse jõudnud melaniinigraanulid kuhjuvad rakutuuma ümber ja neelavad kahjulikku ultraviolettkiirgust takistades selle jõudmist rakutuuma ja vältimaks DNA kahjustumist. Päikesekiirgus mõjutab mitmete rakutüüpide talitlust ja loetakse mitmete uurijate poolt üheks nahavähki esile kutsuvaks teguriks.Made in His Pilt: Melanin, the Sunblock That's Just Skin DeepMichaela Brenner ja Vincent J. Hearing, The Protective Role of Melanin Against UV Damage in Human Skin,
Photochem Photobiol. 2008; 84(3): 539–549., doi: 10.1111/j.1751-1097.2007.00226.x, PMCID: PMC2671032,
NIHMSID: NIHMS103064, (vaadatud 7.07.2015) Päikesevalgusele eksponeeritud hele nahk sünteesib, näiteks pärast päevitamist, melaniini, kutsudes esile kas päikesepõletuse või hilisema naha pruunistumise (indutseeritud tumedanahalisuse). Tumedanahaiste hulka ei loeta mitte üksnes Aafrika, vaid ka Ladina-Ameerika päritolu tumeda naha pigmentatsiooniga inimesi. Tumeda nahavärviga on ka Austraalia aborigeenid. Võrreldes europiidse päritoluga inimeste nahaga oli nende naha melanotsüütide arvukus suurem, histokeemiliselt aktiivsem ja sisaldab suuremaid melanosoome, ka ei hävi melaniin keratinotsüütide lüsosoomides samas tempos kui europiidses nahas. Aborigeenide nahal ei ilmne ka aastatepikkuse päikse käes olemise järel märkimisväärseid nahakahjustusi.Ruth E. Mitchell, The Skin of the Australian Aborigine; A Light and Electronmicroscopical Study, Australasian Journal of Dermatology, 9. väljaanne, nr 4, lk 314–328, detsember 1968, DOI: 10.1111/j.1440-0960.1968.tb01310.xm, (vaadatud 7.07.2015)

Kuigi üldiselt on inimestel ühesugune kogus melanotsüüte, siis mõningatel indiviididel ja rahvastel ekspresseerivad melanotsüüdid erineva sagedusega melaniini tootvaid geene ja tumedama nahavärviga inimestel on melaniinisõmerad suuremad. Tumedanahaliste inimeste melanosoomides sünteesitakse valdavalt eumelaniini. Heledama nahaga inimeste naharakkude melanosoomides sünteesitakse valdavalt feomelaniini. Feomelaniin ei paku efektiivset kaitset ultraviolettkiirguse toime vastu, pigem muudab organismi kiirguse toimele vastuvõtlikumaks. Pikka aega arvatigi, et punapeadel osaleb feomelaniin ultraviolettkiirguse koostoimel nahavähi tekkes, kuid uuemate uuringute kohaselt langeb määrav roll siiski geneetilisele omapärale.Jef Akst, Gingers More Prone to Skin Cancer, 2. november 2012, (vaadatud 2.07.2015)

Inuitid ehk lääneeskimod on rühm rahvaid ja hõime, kelle põline asuala on Põhja-Ameerika põhjaosas Kanadas, Alaskal ja Gröönimaal. Nende nahk on vaatamata vähesele päikesevalgusele sageli pruuni värvi. Arvatakse, et nende naha melaniinisisaldus on suur tänu rohkelt D-vitamiini sisaldavale toidule.

 Melaniini ja melanogeneeside patoloogia 

Melaniini sünteesi- ja metabolismiradadega seotud kõrvalekaldeid seostatakse juba pikemat aega mitmete haigusseisunditega, millest mõnede etioloogia võib ka pärilik olla, nagu parkinsoism, makula (atroofiline; eksudatiivne) seniildegeneratsioon, seniilne kuulmisnõrkus, ka pigmentatsiooni häired ja kurtus (Wardenburgi sündroom ja retinaalne (valgetähnjas; pigmentaarne; rebutaoline) düstroofia), melanuuriagaValente PT, Atkinson BF, Guerry D., Melanuria., Acta Cytol. november-detsember 1985 ;29(6):1026-8, (vaadatud 3.07.2015), pigmentlaik ehk kloasm, põletikujärgne liigpigmentumus, albinism, vitiliigo, Vogti-Koyanagi-Harada sündroom jmt. Ka esmase ehk primaarse biliaartsirroosi kutaanse pigmentatsiooni ilmingud kutsub esile suurenenud melaniini kogusMills PR, Skerrow CJ, MacKie RM, Melanin pigmentation of the skin in primary biliary cirrhosis., J Cutan Pathol. detsember 1981 ;8(6):404-10., (vaadatud 3.07.2015)Märkus: Menkes'i tõbe seostatakse ka vasepuudusega, Maurice Edward Shils, Moshe Shike, "Modern Nutrition in Health and Disease", lk 289 ja Elejalde sündroomi põdevatel pediaatrilistel patsientidel ei toimi/või puudub/või on takistatud melaniini osalust eeldav pigmentatsioon.

Albinism on mitmete pärilike haiguste rühm, millest enamikku seostatakse kõrvalekalletega melanogeneesis ja ka melaniiniga. Melaniini biosüntees oleneb ensüümist türosinaas. Mutatsioonid, mis takistavad türosinaasi toimimist, võivad põhjustada kaasasündinud totaalset albinismi ehk üldist pigmenditust (kaasasündinud türosinaasi puudulikkus). Chediaki(-Steinbrincki)-Higashi sündroom on harva esinev retsessiivselt päritav tõbi, millele on iseloomulik ka teatav albinism (tyrosine-negative albinism ). Haigusega seostatakse LYST-geeni, mille mutatsioonide tulemusel tekivad talitlushäired, millega kaasneb melaniini sulgumine tavalisest suurematesse melanosoomidesse ja see ei jõua seetõttu nahka, juustesse ja silmadesse.LYST (vaadatud 5.07.2015) Griscelli sündroom on harva esinev retsessiivselt päritav tõbi, millele on iseloomulik ka teatav albinism. Haigusega seostatakse geenide MYO5A (I tüüpi), RAB27A (II tüüpi) ja MLPH (III tüüpi GS) mutatsioone, mille valkude talituste hulka loetakse ka melaniini sünteesi toetamine melanosoomides ja selle laiali jagamise toetamist.Griscelli syndrome, (vaadatud 5.07.2015) Hermansky-Pudlaki sündroom on harva esinev retsessiivselt päritav tõbi, millele on iseloomulik ka teatav albinism (tyrosinase-positive albinism) : naha, juuste ja silmade pigmentatsiooni puudulikkus jpm. Haigusega seostatakse mitmete geenide mutatsioone, mille valkude talituste hulka loetakse ka melaniini sünteesi ja laiali jagamise toetamine.Hermansky-Pudlak syndrome, (vaadatud 5.07.2015)

Melanonühhia on küünte mustaks värvumine, mida seostatakse mitmete tegurite ja haiguslike seisunditega.Angela Lamb, B.A., Richard K. Scher, M.D., F.A.C.P., and Sameera Husain, M.D., The Dilemma Of Nail Pigmentation, 12. väljaanne, nr 11, november 2004, (vaadatud 7.07.2015)Julie Jefferson ja Phoebe Rich, Melanonychia, Dermatol Res Pract. 2012; 2012: 952186., 27. juuni 2012, doi: 10.1155/2012/952186, PMCID: PMC3390039

pisi|Melaniini pigment (teraline moodustis – pildi keskel) pigmenteeritud melanoomis

Melanoom (ladina keeles melanoma malignum) on koondnimetus inimestel esineda võivate melanotsüütidest arenevate pahaloomuliste kasvajate kohta. Paljud epidemioloogilised uuringud on näidanud väiksemat nahavähki haigestumise võimalust inimestel, kelle organismis on rohkem kontsentreeritud melaniini. Onkoloogias on melaniin abiks nahavähi staadiumite ja tüübi määramisel, samas melanootilise melanoomi korral ka bioloogiline tegur, mis reguleerib melanoomi tundlikkust ioniseeriva ja utraviolettkiirguse suhtes.Britta Kleemann, Benjamin Loos, Thomas J. Scriba, Dirk Lang, Lester M. Davids, 
St John's Wort (Hypericum perforatum L.) Photomedicine: Hypericin-Photodynamic Therapy Induces Metastatic Melanoma Cell Death, 30. juuli 2014, DOI: 10.1371/journal.pone.0103762, (vaadatud 6.07.2015)

Melanoos on melaniinist või selle sarnasest ainest tekkiv naha, limaskesta või elundi ebanormaalne tumedus"Meditsiinisõnastik", 464:2004. Prostatic melanosis on väga haruldane (2014. seisuga 20 juhtu) healoomuline eesnäärme melanotsüütiline lesioon, mida iseloomustab melaniini esinemine eesnäärme (prostata) epiteelis ja stromaalsetes dendriitrakkudes, mis aga ei vaja välist sekkumist.Hasan Gucer ja Pelin Bagci, Prostatic melanosis, Urol Ann. oktoober-detsember 2014; 6(4): 384–386.
doi: 10.4103/0974-7796.141010, PMCID: PMC4216555, (vaadatud 5.07.2015)

Ühe hüpoteesi kohaselt võib tervete ja Parkinsoni tõbe põdevate inimeste ajurakkude neuromelaniin erineda. Parkinsoni tõve korral peetakse peaajus neuromelaniini sisaldavaid neuroneid liig vastuvõtlikuks rakusurmale või nende kogust ebapiisavaks. Parkinsoni põdevate inimeste vereseerumis on tuvastatud antimelaniini antikehade kõrgenenud tase, mida püütakse seletada melaniini käitumisena autoantigeenina.

Vitiliigo ehk laikpigmenditus on selgroogsetel loomadel (näiteks inimestel, kassidel, pühvlitel, hobustel, sigadel ja koertel) teadmata põhjusel tekkiv naha laiguline pigmenditus. Arvatavalt on põhjuseks oksüdatiivne stress, autoimmuunsed, geneetilised ning viiruslikud tegurid. Ühe teooria kohaselt on vitiliigo autoimmuunse geneesiga haigus, mille puhul autoimmuunreaktsioonide tagajärjel melanotsüüdid hävivad ega tooda enam melaniini ja nahale ilmuvad ebaregulaarse kujuga heledad või täiesti valged laigud. Ka karvad vitiliigo piirkonnas muutuvad valgeks.

Vogti-Koyanagi-Harada sündroom (VKH syndrome) on eeldatavasti autoimmuunse geneesiga haigus, mida iseloomustab krooniline, kahepoolne, difuusne granulomatoosne uveiit ja ka naha-, neuroloogilised- ja kuulmishäired. VKH sündroom on immuunvahendatud haigus; arvatakse, et selle juures mängivad rolli T-abistajarakud, mis vahendavad autoimmuunreaktsioone melanotsüütide vastu nahas, silmamunasoonkestas, kesknärvisüsteemis ja sisekõrvas, mille tagajärjel hävitatakse melanotsüüdid.

Melaniini uuringud

Histamiini roll naha pigmentatsioonis pole selge. Melanotsüütidel on tuvastatud toimivaid histamiiniretseptoreid. Inimese melanotsüütide rakukultuuri töötlemine 0,1–10 microM histamiiniga kutsus esile morfoloogilisi muutusi, suurenes türosinaasi aktiivsus ja hoogustus melaniini süntees.Yoshida M, Takahashi Y, Inoue S, Histamine induces melanogenesis and morphologic changes by protein kinase A activation via H2 receptors in human normal melanocytes., J Invest Dermatol. veebruar 2000;114(2):334-42, (vaadatud 8.07.2015)

1970. aastate hiirekudede uuringud näitavad, et nikotiin ladestub melaniini sisaldavatesse kudedesse, osade uurijate arvates käitub nikotiin melaniini eelkursorina ja ladestub seetõttu rakkude vastavates piirkondades.Valerie B. Yerger, Ruth E. Malone, Melanin and nicotine: A review of the literature, Nicotine & Tobacco Research, 8. väljaanne, number 4, (august 2006) 487–498, (vaadatud 2.07.2015)

Suurtes kogustes eksogeensete östrogeenide manustamine kiirendab feomelaniini ja vähendab eumelaniini sünteesi.

Eri uuringutes on uuritud melaniini sünteesi melanogeneesi stimuleerivaid taimseid saadusi. India lootose (Nelumbo nucifera) eeterlik õli, lagritsa-magusjuures leiduv aine glütsürrisiin, kaavapipra risoomi ekstrakt ja kvertsetiin stimuleerivad melaniini sünteesi B16 melanoomi rakuliini rakkudesSonghee Jeon, Nan-Hyung Kim, Byung-Soo Koo jt, Lotus (Nelumbo nucifera) flower essential oil increased melanogenesis in normal human melanocytes, Exp Mol Med. 31. juuli 2009; 41(7): 517–524, doi: 10.3858/emm.2009.41.7.057, PMCID: PMC2721149, (vaadatud 4.07.2015), ka mesilasmürk.

Eri uuringutes on uuritud melaniini sünteesi melanogeneesi inhibeerivaid taimseid saadusi. Melaniini sünteesi inhibeerivaid aineid sisaldavad kuivatatud leesikalehed, aaloeJones K, Hughes J, Hong M, Jia Q, Orndorff S., Modulation of melanogenesis by aloesin: a competitive inhibitor of tyrosinase., Pigment Cell Res. oktoober 2002 ;15(5):335-40., (vaadatud 4.07.2015), tsitruseliste koores leiduv hesperidiin, nikotiinamiidi (niatsiinamiid) sisaldavad taimed, valge mooruspuu kuivatatud lehtede 85% etanooliekstrakt, eeterlik kassiaõli (Cinnamomi cassiae aetheroleum)Su-Tze Chou, Wen-Lun Chang, Chen-Tien Chang jt, Cinnamomum cassia Essential Oil Inhibits α-MSH-Induced Melanin Production and Oxidative Stress in Murine B16 Melanoma Cells, Int J Mol Sci. sept 2013; 14(9): 19186–19201., doi: 10.3390/ijms140919186, PMCID: PMC3794828, (vaadatud 4.07.2015) jpt.

 Vaata ka 
 D-vitamiin
 Melanism
 Klorofüll
 Karoteenid

Viited

Kirjandus
 Gertrude-E. Costin ja Vincent J. Hearing, Human skin pigmentation: melanocytes modulate skin color in response to stress, 22. jaanuar 2007, doi: 10.1096/fj.06-6649rev, The FASEB Journal, 21. väljaanne, nr 4, 976–994
 Arturo Solís Herrera, Jerzy Leszek, María del Carmen Arias Esparza jt, Human Photosynthesis and Alzheimer’s Disease, Pharmaceut Anal Acta, Special Issue 15, 2012
 Nahavähirisk kui tumeda nahavärvuse evolutsiooni käivitaja?, 27.02.2014
 Jaan-Juhan Oidermaa, Sulgedega dinosaurused muutsid maailma värvikirevaks, 14.02.2014 
 F. Solano, Melanins: Skin Pigments and Much More—Types, Structural Models, Biological Functions, and Formation Routes, New Journal of Science, väljaanne 2014 (2014), Article ID 498276, 28 lehte

 Uuringud
 Y. T. THATHACHARI ja M. S. BLOIS, PHYSICAL STUDIES ON MELANINS. II. X-RAY DIFFRACTION, Biophysical Journal, 9. väljaanne, 1969

 Naha melaniin
 Richard A. Sturm, Neil F. Box ja Michele Ramsay, Human pigmentation genetics: the difference is only skin deep, BioEssays 20:712–721, 1998 John Wiley & Sons, Inc.
 Krystyna Stępień, Anna Dzierżęga-Lęcznar, Slawomir Kurkiewicz, Irena Tam, Melanin from Epidermal Human Melanocytes: Study by Pyrolytic GC/MS, Journal of the American Society for Mass Spectrometry, 20. väljaanne, nr 3, märts 2009, lk 464–468

 Neuromelaniin
 L Zecca, D Tampellini, M Gerlach, P Riederer, R G Fariello, ja D Sulzer, Substantia nigra neuromelanin: structure, synthesis, and molecular behaviour, Mol Pathol. detsember 2001; 54(6): 414–418, PMCID: PMC1187132 
 Anna Dzierzega-Lecznar, Slawomir Kurkiewicz, Krystyna Stepien jt, GC/MS analysis of thermally degraded neuromelanin from the human substantia nigra, Journal of the American Society for Mass Spectrometry, 15. väljaanne, nr 6, juuni 2004, lk 920–926

Keemia
 HOWARD S. MASON, THE CHEMISTRY OF MELANIN. VI. MECHANISM OF THE OXIDATION OF CATECHOL BY TYROSINASE, 27. mai 1949

 Melaniini sünteesi inhibeerivad taimesaadused
 M. R. Loizzo, R. Tundis ja F. Menichini, Natural and Synthetic Tyrosinase Inhibitors as Antibrowning Agents: An Update, 12. juuni 2012
DOI: 10.1111/j.1541-4337.2012.00191.x, Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 11. väljaanne, nr 4, lk 378–398, juuli 2012
 Manyatja Brenda Mapunya, Roumiana Vassileva Nikolova ja Namrita Lall, Melanogenesis and Antityrosinase Activity of Selected South African Plants, Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, väljaanne 2012 (2012), Article ID 374017, http://dx.doi.org/10.1155/2012/374017

 Taimsed melaniinid
 Hung YC, Sava V, Hong MY, Huang GS, Inhibitory effects on phospholipase A2 and antivenin activity of melanin extracted from Thea sinensis Linn, Life Sci. 5. märts 2004 ;74(16):2037–47
 Siilikübar: Pugh ND, Melanin: dietary mucosal immune modulator from Echinacea and other botanical supplements., Int Immunopharmacol. aprill 2005;5(4):637-47.

 Patoloogia
 Dr Ben Esdaile ja Dr Sophie Grabczynska, Identifying disorders in skin pigmentation, 1. juuni 2010
 Anil Govindrao Ghom, Savita Anil (Lodam) Ghom, "Textbook of Oral Medicine", lk 455–478, 2014

Kategooria:Pigmendid
Kategooria:Dermatoloogia
Kategooria:Uroloogia