黑色素

黑色素是在大多数生物体中发现的一组天然色素的广义术语。黑色素是通过称为黑色素生成的多阶段化学过程产生的，其中氨基酸酪氨酸的氧化随后是聚合反应。.黑色素色素是在一组称为黑色素细胞的特殊细胞中产生的。从功能上讲，黑色素可防止紫外线辐射。

黑色素有五种基本类型：真黑素、褐黑素、神经黑素、异黑素和脓黑素。最常见的类型是真黑色素，其中有两种类型——棕色真黑色素和黑色真黑色素。褐黑素是一种半胱氨酸衍生物，含有聚苯并噻嗪部分，这些部分主要负责红发的颜色，以及其他色素沉着。神经黑色素存在于大脑中。已经进行了研究以调查其治疗神经退行性疾病如帕金森氏症的功效。Allomelanin和pyomelanin是两种无氮黑色素。

在人体皮肤中，黑色素生成是通过暴露于紫外线辐射引发的，导致皮肤变黑。黑色素是一种有效的光吸收剂；该颜料能够消散超过99.9%的吸收紫外线辐射。由于这种特性，黑色素被认为可以保护皮肤细胞免受UVA、UVB辐射损伤，降低叶酸耗竭和皮肤退化的风险，并且认为暴露于紫外线辐射与恶性黑色素瘤的风险增加有关，黑色素细胞癌（黑色素细胞）。研究表明，黑色素浓度较高（即肤色较深）的人患皮肤癌的几率较低。然而，皮肤色素沉着和光保护之间的关系仍然不确定。

黑色素呈棕色，不折射，呈细颗粒状，单个颗粒的直径小于800纳米。这将黑色素与常见的血液分解色素区分开来，后者较大、厚实且具有折射性，颜色范围从绿色到黄色或红棕色。在色素沉着的病变中，致密的黑色素聚集物会掩盖组织学细节。高锰酸钾的稀溶液是一种有效的黑色素漂白剂。

眼皮肤白化病大约有九种类型，主要是常染色体隐性遗传病。某些种族的不同形式的发病率较高。例如，最常见的类型称为2型眼皮肤白化病(OCA2)，在非洲裔黑人和欧洲白人中尤为常见。患有OCA2的人通常皮肤白皙，但通常不如OCA1苍白。他们（OCA2或OCA1？见历史评论）有淡金色到金色、草莓金色甚至棕色的头发，最常见的是蓝眼睛。98.7-xxx的现代欧洲人是衍生等位基因SLC24A5的携带者，这是非综合征性眼皮肤白化病的已知原因。它是一种常染色体隐性遗传病，其特征是先天性皮肤、头发和眼睛中黑色素的减少或缺失。非洲裔美国人中OCA2的估计频率为1万分之一，而美国白人的频率为36,000分之一。在一些非洲国家，这种疾病的发生频率甚至更高，从2,000分之一到5,000分之一不等。白化病的另一种形式，“黄色眼皮肤白化病”，似乎在主要是瑞士和德国血统的阿米什人中更为普遍。患有这种疾病的IB变体的人通常在出生时就有白头发和皮肤，但在婴儿期迅速发展出正常的皮肤色素沉着。

眼白化病不仅会影响眼睛色素沉着，还会影响视力。白化病患者通常测试不佳，在20/60到20/400范围内。此外，两种形式的白化病（大约每2,700人中有1人在波多黎各人中最为普遍）与黑色素瘤相关死亡以外的死亡率有关。

白化病与耳聋之间的联系是众所周知的，尽管人们对此知之甚少。在他1859年的论文《物种起源》中，查尔斯·达尔文观察到“全白而蓝眼睛的猫通常是聋子”。在人类中，色素减退和耳聋一起发生在罕见的Waardenburg综合征中，主要在北美的霍皮人中观察到。据估计，霍皮印第安人中白化病的发病率约为每200人中的1人。在其他哺乳动物（包括狗和啮齿动物）中也发现了类似的白化病和耳聋模式。然而，缺乏黑色素本身似乎并不直接导致与色素减退相关的耳聋，因为大多数缺乏合成黑色素所需酶的人具有正常的听觉功能。相反，内耳血管纹中缺乏黑色素细胞会导致耳蜗损伤，尽管原因尚不完全清楚。

在帕金森病（一种影响神经运动功能的疾病）中，由于多巴胺能和去甲肾上腺素能色素神经元的特异性脱落，黑质和蓝斑中的神经黑色素减少。这导致多巴胺和去甲肾上腺素合成减少。虽然没有报道种族与黑质中神经黑色素水平之间存在相关性，但黑人帕金森氏症的发病率明显低于白人，这“促使一些人认为皮肤黑色素可能以某种方式保护黑质中的神经黑色素来自外部毒素的黑质。”

除了黑色素缺乏外，黑色素聚合物的分子量可能会因各种因素而降低，例如氧化应激、光照、与黑素体基质蛋白结合的扰动、pH变化或金属离子的局部浓度。已经提出降低的分子量或降低眼部黑色素的聚合度以将通常的抗氧化聚合物转变为促氧化剂。在其促氧化状态下，黑色素被认为与黄斑变性和黑色素瘤的病因和进展有关。雷沙吉兰是帕金森病中重要的单一疗法药物，具有黑色素结合特性和黑色素瘤肿瘤减少特性。

然而，较高的真黑色素水平也可能是一个缺点，除了对维生素D缺乏的较高倾向。深色皮肤是激光去除葡萄酒色斑的一个复杂因素。一般来说，激光在治疗白色皮肤方面效果不佳，在去除亚洲或非洲人后裔的葡萄酒色斑方面不太成功。深色皮肤个体中较高浓度的黑色素只会扩散和吸收激光辐射，从而抑制目标组织对光的吸收。以类似的方式，黑色素会使皮肤较深的人的其他皮肤病的激光治疗复杂化。

雀斑和痣是在皮肤局部黑色素浓度较高的地方形成的。它们与苍白的皮肤高度相关。

尼古丁因其在黑色素合成中的前体功能或其与黑色素的不可逆结合而对含黑色素的组织具有亲和力。这被认为是深色个体尼古丁依赖增加和戒烟率降低的基础。

黑素细胞将黑色素颗粒插入称为黑素体的特殊细胞囊泡中。然后将它们转移到人类表皮的角质形成细胞中。每个受体细胞中的黑素体聚集在细胞核上，在那里它们保护核DNA免受太阳紫外线的电离辐射引起的突变。一般来说，祖先长期居住在地球赤道附近地区的人他们的皮肤中含有大量的真黑色素。这使他们的皮肤变成棕色或黑色，并保护他们免受高水平的阳光照射，这更容易导致肤色较浅的人患黑色素瘤。

并非所有色素沉着的效果都是有利的。在炎热的气候中，色素沉着会增加热负荷，深色皮肤的人从阳光中吸收的热量比浅肤色的人多30%，尽管这一因素可能会被更多的大量出汗所抵消。在寒冷的气候中，深色皮肤会因辐射而导致更多的热量损失。色素沉着也会阻碍维生素D的合成，因此在营养不良的地区，肤色较深的儿童比肤色较浅的儿童更容易患佝偻病。由于色素沉着似乎对热带地区的生命并不完全有利，因此已经提出了关于其生物学意义的其他假设，例如由适应寄生虫和热带疾病引起的次要现象。

早期人类在大约120万年前进化为深色皮肤，这是为了适应体毛脱落，增加了紫外线辐射的影响。在无毛发展之前，早期人类的皮毛下面有相当浅的皮肤，类似于其他灵长类动物的皮肤。最新的科学证据表明，解剖学上的现代人类在200,000到100,000年之间在非洲进化，然后通过80,000到50,000年前的一次迁徙，在世界其他地区与某些古老的生物杂交。人类物种（尼安德特人，丹尼索瓦人，可能还有其他人）。似乎xxx批现代人类有相对大量的产生真黑色素的黑色素细胞，产生类似于今天非洲土著人的深色皮肤。随着这些原始人中的一些人迁移并定居在亚洲和欧洲地区，在太阳辐射强度较低的气候中，生产真黑色素的选择压力降低了。这最终产生了当前人类肤色的范围。在已知与苍白人类皮肤相关的两种常见基因变异中，Mc1r似乎没有经历过正向选择，而SLC24A5经历过正向选择。

与向北迁移的人一样，那些向赤道迁移的肤色较浅的人适应了更强的太阳辐射。当紫外线辐射较弱时，大自然会选择较少的黑色素。大多数人的皮肤在暴露于紫外线时会变黑，从而在需要时为他们提供更多保护。这就是晒黑的生理目的。产生更多保护皮肤的真黑色素的深色皮肤的人对晒伤和黑色素瘤的发展有更好的保护，黑色素瘤是一种可能致命的皮肤癌，以及与暴露于强烈太阳辐射相关的其他健康问题，包括光降解某些维生素，如核黄素、类胡萝卜素、生育酚和叶酸。

由于放松的自然选择，一些西北部欧洲人已经xxx丧失了晒黑的能力。他们的皮肤灼伤和脱皮，而不是晒黑。这是因为它们会产生一种缺陷形式的皮肤蛋白Mc1r（黑皮质素-1受体），这是产生黑色素所必需的。它们在热带和亚热带环境中处于明显的劣势。他们不仅容易受到灼伤的不适，而且患皮肤癌的风险要高得多；白化病患者也是如此。

眼睛、虹膜和脉络膜中的黑色素有助于保护它们免受紫外线和高频可见光的伤害；灰色、蓝色和绿色眼睛的人更容易出现与太阳有关的眼部问题。此外，人工晶状体会随着年龄的增长而变黄，从而提供额外的保护。然而，随着年龄的增长，晶状体也变得更加坚硬，失​​去了大部分的调节能力——改变形状以从远到近聚焦的能力——这可能是由于紫外线照射引起的蛋白质交联造成的损害。

最近的研究表明，黑色素可能起到保护作用，而不是光保护。黑色素能够通过其羧酸盐和酚羟基有效地螯合金属离子，在许多情况下比强大的螯合配体乙二胺四乙酸盐(EDTA)更有效。因此，它可以用来隔离潜在的有毒金属离子，保护细胞的其余部分。这一假设得到以下事实的支持：在帕金森病中观察到的神经黑色素损失伴随着大脑中铁水平的增加。

有证据支持与基质支架黑色素蛋白共价结合的高度交联的杂聚物。有人提出，黑色素作为抗氧化剂的能力与其聚合度或分子量成正比。黑色素单体有效聚合的次优条件可能导致形成低分子量、促氧化黑色素，这与黄斑变性和黑色素瘤的病因和进展有关。信号通路上调视网膜色素上皮(RPE)中的黑色素化也可能与RPE对视杆外段吞噬作用的下调有关。这种现象部分归因于黄斑变性中的中心凹保留。