Melanin – der braune Hautschutzschild

Hautschutz ist ein wichtiger Faktor, um Hautkrebs zu vermeiden. Die Haut selbst schützt sich durch Bräunung, welche in den verschiedenen Hauttypen unterschiedlich ausgeprägt ist. Der natürliche Schutzschild kann durch ergänzende Schutzpigmente verstärkt werden.

Melanogenese bezeichnet den biochemischen Prozess, der das Hautpigment Melanin entstehen lässt. Diese Synthese wird durch Sonne bzw. UV-Licht stimuliert und durch das Melanozyten-stimulierende Hormon (MSH) aus der Hirnanhangdrüse (Hypophyse) gefördert. Bisher wurden mehr als 150 Gene identifiziert, die an der Hautpigmentierung direkt oder indirekt beteiligt sind. Das Schutzpigment führt zu einer Bräunung der Haut, wodurch die zellschädigende Wirkung von ultraviolettem Licht (UV) auf das Erbgut (DNA) reduziert wird.

Das Melanin wird von speziellen Zellen, den Melanocyten, produziert und in sog. “Melanosomen” verpackt. Diese durchlaufen vier Phasen, bis sie über die tentakelähnlichen Ausläufer („Dendriten“) der Melanocyten an die benachbarten Hautzellen (Keratinocyten) übergeben werden. Dort legt sich das Melanin schützend um den Zellkern, um ihn vor schädlicher UV-Strahlung zu schützen. Dieser DNA-Schutz ist jedoch zeitlich begrenzt und hält je nach Pigmentierungstyp nur wenige Minuten bis einige Stunden an. Nach dem Ausbleiben der UV-Strahlung im Herbst / Winter schilfern die gebräunten Hautschichten bei hellhäutigen Menschen ab, so dass die Bräune langsam verblasst.

Auch Insekten und Pilze können Melanin bilden und sich damit vor UV (z. B. durch Sterilisationslampen) und sogar vor Radioaktivität (Röntgen- und Gamma-Strahlung) schützen. Forschungen zeigen, dass Melanin – ähnlich wie das Chlorophyll der Pflanzen – in der Lage ist, Wasser reversibel zu spalten und dadurch Energie aus Licht zu gewinnen. Der dabei entstehende Wasserstoff ist das stärkste bekannte Antioxidanz und könnte somit einen völlig neuen Hautschutzaspekt repräsentieren.

Entwicklung der Hautfarbe

Die unterschiedliche Ausprägung der Haut- und Haarfarbe entsteht durch das Mischungsverhältnis der beiden Melanin-Varianten Eumelanin (braun-schwarz) und dem schwefelhaltigen Phäomelanin (gelb-rot) (→ Artikel “Schwefel für Haut, Haare, Nägel und Gelenke“). In der Iris des Auges schützt das Melanin die Netzhaut vor dem unsichtbaren Ultraviolett. Eine dritte Form des Melanins wurde im Gehirn gefunden.

Der Hautschutz durch (Eu-)Melanin funktioniert bei den Hauttypen III bis VI sehr zuverlässig und verhindert durch den gezielten Schutz den empfindlichen Zellkern. Dunkelhäutige Menschen besitzen das ganze Jahr hindurch einen Schutz, während hellhäutige Menschen im Winter anfälliger für Zellschädigungen sind – z. B. im sonnigen Winterurlaub oder beim Skifahren.

Mit Bräunungsölen lässt sich der Bräunungseffekt (engl. Tanning) durch Beschleunigung der Melanogenese verstärken, während Selbstbräuner mit Dihydroxyaceton und Erythrulose durch einen chemischen Prozess in der obersten Hautschicht zu melanin-ähnlichen Farbpigmenten führt.

Wie Lichtstress auf die Haut wirkt und was Du tun kannst, um die Haut richtig zu pflegen, erfährst du in den → Artikeln “Lichtstress und natürlicher Sonnenschutz“ und “Sonnenallergie – wenn die Sonne weh tut“.

Hauttypen nach Fitzpatrick (seit 1975)

Der US-amerikanische Dermatologe Thomas Fitzpatrick entwickelte 1975 eine Charakterisierung der Haut bezüglich der Empfindlichkeit gegenüber schädigender Sonnenstrahlung. Unterschieden werden der sehr helle “keltische” Typ I, der “nordische” Typ II, der Mischtyp III, der “mediterrane” Typ IV, der “dunkle” Typ V und der “schwarze” Typ VI.

Insbesondere die hellen Hauttypen I und II sind durch die mangelnde Pigmentierung Sonnenbrand- und Hautkrebs-gefährdet.

Besonderer Lichtschutz bei rotem Haar notwendig

Phäomelanin dominiert bei Menschen mit rotem, hellblondem oder blondem Haar. Eumelanin überwiegt bei Menschen mit braunem oder schwarzem Haar. Insbesondere das schwarze Eumelanin hat starke UV-absorbierende Eigenschaften. Studien zeigen, dass es in der Lage ist, mehr als 99,9 % der Strahlungsenergie in harmlose Wärme umzuwandeln. Nicht nur die Hautfarben, sondern auch die Haarfarben Blond, Rot, Brünett und Schwarz werden durch die Mischung der Melanine bestimmt:

Studien, die zwischen 2014 und 2018 gemacht wurden, weisen darauf hin, dass das schwarz-braune Eumelanin auch antioxidativ wirken kann, während das gelb-rote Phäomelanin unter UV-Bestrahlung auch pro-oxidativ bis hin zu phototoxisch wirken kann. Dies ist vor allem bei Menschen mit roten Haaren zu beobachten, daher ist bei diesem Hauttyp I besonders auf den Sonnenschutz mit hohen Lichtschutzfaktoren (LSF 50+) zu achten. Dieser Hauttyp bedarf erhöhter Mengen an Antioxidantien → Artikel „Was sind Antioxidantien und wozu sind sie gut?“ und deren Co-Faktoren Zink und Selen (→ Artikel „Spurenelemente für eine schöne Haut“). Daher ist ein zusätzlicher Hautschutz für Menschen mit Hauttyp I und II sehr empfehlenswert.

Zusätzlicher Hautschild durch Carotinoide

Durch die Nahrung aufgenommene Carotinoide wie Betacarotin, Lycopin, Zeaxanthin, Lutein oder Astaxanthin lagern sich zum Teil in den Membranen der Hautzellen ab und bewirken dort eine leichte Braunfärbung, ein anderer Teil wird in das lebenswichtige Vitamin A umgewandelt. In der Haut erzeugen sie einen gelblichen Braunton, der auch als “Karottenbräune” bezeichnet wird. Diese fettlöslichen Antioxidantien erhöhen nachweislich den Schutz vor UV-bedingten Zellschädigungen. → Artikel “Ganzheitliche Pflege für schöne Haut – Oceanwell Healthfood“

Ein Mangel an Carotinoiden bzw. Vitamin A macht sich durch trockene Haut, trockene gerötete Augen, brüchige Fingernägel, sprödes Haar, Hautausschläge, Infektanfälligkeit und schlechtes Sehen bei Nacht bemerkbar. Im Körper können Carotinoide in Vitamin A umgewandelt werden, welches ein Bestandteil des Sehpigments im Auge ist. Daher dienen Carotinoide auch zum Erhalt des Sehvermögens.

Eine Kur mit Carotinoiden als Nahrungsergänzung ist besonders im Frühjahr empfehlenswert, da es zu einer leichten Vorbräunung der Haut führt und durch die genannten Schutzfunktionen optimal auf die Sonnensaison vorbereitet. Bei den Hauttypen I und II empfiehlt sich eine dauerhafte Ergänzung mit Carotinoiden.

Störungen der Pigmentierung

Da die Synthese und Verteilung der Pigmente von vielen Faktoren abhängig ist, gibt es verschiedene Ausprägungen von Pigmentstörungen beim Menschen:

Albinismus

Albinismus ist ein Sammelbegriff für angeborene Stoffwechselerkrankungen, bei denen die Produktion des Hautfarbstoffs Melanin gestört ist. Bei den Betroffen sind meist Haut und Haare ungewöhnlich hell oder sogar weiß, die Augen sind meist rosa oder blassblau-grau.

Die Störung der Hautpigmentierung kann bei Personen jeder Ethnizität auf der ganzen Welt auftreten. Sie wird durch verschiedene seltene genetische Störungen verursacht, die zu einer Hypopigmentierung (außergewöhnlich geringe Konzentration an Melanin) oder Depigmentierung (vollständiger Pigmentverlust) der Haut führen. Durch den fehlenden Schutz kann sehr schnell schwerer Sonnenbrand entstehen.

Es gibt sechs Typen von Albinismus, die auf verschiedene Gendefekte zurück zu führen sind. In Europa ist der häufigste Typ der sogenannte OCA1-Typ mit Mutation des Gens für das Tyrosinase-Enzym auf Chromosom 11. Es gibt auch eine Form mit Mutation im GPR143-Gen, bei der ausschließlich die Augen betroffen sind (Okulärer Albinismus).

Vitiligo

Vitiligo zeichnet sich durch den Verlust von Melanozyten aus, wodurch Hautstellen an verschiedenen Körperteilen weiß werden. Die Ursache von Vitiligo ist unbekannt, jedoch wird ein Angriff des Immunsystems auf die Melanozyten vermutet. Die Erkrankung steht meist direkt mit Schilddrüsenfunktionsstörungen (Überfunktion und Unterfunktion) in Verbindung stehen. Selten tritt Vitiligo so auf, dass ein Großteil der Hautoberfläche betroffen ist.

Die Hautfarbe kann sich spontan wieder normalisieren. Eine hautärztliche Behandlung kann hilfreich sein. Bei allen betroffenen Bereichen der Haut besteht das Risiko eines schweren Sonnenbrands.

Melasmen

Ein Melasma führt auf sonnenexponierten Hautflächen gewöhnlich im Gesicht zu dunkelbraunen Pigmentflecken. Es wird wahrscheinlich durch eine Überproduktion des Pigments Melanin hervorgerufen. Die Pigmentstörung tritt häufig in der Mitte des Gesichts, auf den Wangen, der Stirn, den Schläfen, der Oberlippe und auf der Nase auf.

Einige Fälle von Hyperpigmentierung (Überpigmentierung) werden nicht durch Melanin, sondern durch andere pigmentierte Substanzen verursacht, die normalerweise nicht in der Haut vorhanden sind. So können eine Störung des Eisenstoffwechsels oder die Aufnahme bestimmter Medikamente oder Schwermetalle zu einer Hyperpigmentierung führen.

Muttermale (Nävi)

Muttermale sind normalerweise dunkle Hautwucherungen, die sich aus den Melanozyten entwickeln. Es können hellbraune, gelbe, blau-graue, braune oder beinahe schwarze Flecken bzw. Knoten auf der Haut sein. Muttermale können überall am Körper auftreten. Sie reagieren auf Veränderungen der Hormonspiegel und werden mit zunehmendem Alter oder während einer Schwangerschaft dunkler.

Da sich Muttermale zu Melanomen (Hautkrebs) entwickeln können, sollten sie regelmäßig von einem Hautarzt auf Veränderungen untersucht werden.

Sommersprossen (Ephelides)

Sommersprossen sind eine fleckige Form der Hyperpigmentierung, die durch eine lokal begrenzte Überproduktion von Melanin in der Haut entsteht. Sie treten am häufigsten bei den hellen Hauttypen (I und II) nach Sonnenlichtexposition auf. Bei Kindern sind Sommersprossen selten und erscheinen erst kurz vor der Pubertät.

Altersflecken (senile Angiome) und Leberflecken (Lentigines)

Es handelt sich um flache, bronzefarbige bis braune ovale Flecken auf der Haut – eine Art der lokalisierten Hyperpigmentierung. Ein einzelner Fleck wird als Lentigo bezeichnet. Sie können durch Sonnenlicht (solar) oder andere Ursachen (nicht-solar) hervorgerufen werden. Wird die Ausscheidung über die Haut nicht ausreichend gefördert (→ Artikel “Die Haut ist ein Ausscheidungsorgan“), können farbliche Ablagerungen auftreten.

Altersflecken entstehen auch dadurch, dass die Verteilung der Melanosomen in benachbarte Zellen behindert ist, z. B. durch Trockenheit oder falsche Hautpflege. Wenn nicht zu viele Altersflecken (Lentigo senilis) vorliegen, können sie durch Vereisen (Kryotherapie) oder mit einer Lasertherapie entfernt werden.

Skin Brightening (Whitening)

Die gewollte Hautaufhellung ist besonders im asiatisch-pazifischen Kulturkreis ein riesiger Markt, da eine porzellanartige helle Haut dort als Schönheitsideal gilt. Es wird mit einem hohen sozialen Status und jugendlichem Aussehen assoziiert.

Durch eine chemische Behandlung der Haut wird die Tyrosinase, das Enzym, welches die Umwandlung der Aminosäure Tyrosin zu Melanin bewirkt, blockiert. Klassische Produkte zur Hautaufhellung können giftige Hydrochinone oder Quecksilbersalze enthalten. Deren Anwendung kann zu Hautirritationen, Verbrennungen, marmorierter Haut, Narbenbildung bis hin zu Hautkrebs führen. Auch einige pflanzlichen Wirkstoffe wie z. B. Algenextrakte können die Tyrosinaseaktivität hemmen. Durch die Hemmung des hauteigenen Schutzes steigt folglich auch die Gefahr von Sonnenbrand.

weiterführende Literatur:
Panzella et al., „Red human hair pheomelanin is a potent pro-oxidant mediating UV-independent contributory mechanisms of melanomagenesis“, Pigment Cell Melanoma Res. 2014 Mar;27(2):244-52.
Micillo et al., “’Fifty Shades‘ of Black and Red or How Carboxyl Groups Fine Tune Eumelanin and Pheomelanin Properties”, Int. J. Mol. Sci. 2016, 17(5), 746.
Tanaka et al., „The Pro-Oxidant Activity of Pheomelanin is Significantly Enhanced by UVA Irradiation“, Int J Mol Sci. 2018 Sep 23;19(10):2889.
Bento-Lopes et al., “Melanin’s Journey from Melanocytes to Keratinocytes: Uncovering the Molecular Mechanisms of Melanin Transfer and Processing”, Int. J. Mol. Sci. 2023, 24(14), 11289.
Herrera et al., „The Long-Term Effect of Medically Enhancing Melanin Intrinsic Bioenergetics Capacity in Prematurity“, Curr Genomics. 2020 Nov; 21(7): 525–530.

Bildnachweise:
Titelbild: Solenfeyissa auf Pexels.com
Hauttypen: eigene Grafik
Hand mit Pigmentstörung: Armin Rimoldi auf Pexels.com
Frau mit rotem Haar: Luriko Yamaguchi auf Pexels.com

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Thorsten Walter

Mein Name ist Thorsten Walter. Ich bin Diplombiologe und habe nebenberuflich als Präventionspraktiker und Gesundheitsberater gearbeitet. Meine Aufgabe bei oceanBASIS ist der Bereich »actives«, also die Wirk- und Rohstoffe der Kosmetik.

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