Wie schützt Melanin die Haut vor UV-Strahlung?

In die Keimschicht der Epidermis sind die Melanozyten eingebettet. Melanozyten sind spezialisierte Zellen, die kleine Zellorganellen, die Melanosomen, enthalten. In diesen Melanosomen kann aus der Aminosäure Tyrosin unter der Beteiligung des Enzyms Tyrosinkinase Melanin gebildet werden. Die Tyrosinkinase wird durch UV-Strahlung aktiviert, was die verstärkte Melaninsynthese bei Sonneneinstrahlung erklärt. Melanozyten haben mehrere Verästelungen, über die sie umliegende Zellen erreichen und das gebildete Melanin weitergeben können. Die Anzahl der Melanozyten ist bei jedem Menschen in etwa gleich. Je nach Pigmentierungstyp unterscheiden sie sich jedoch darin, wie viel Melanin und welchen Melanintyp sie bilden können.

Die Mischung verschiedener Untertypen bestimmt den Pigmentierungstyp

Es sind verschiedene Untertypen von Melanin bekannt. Phaeomelanin erscheint gelblich bis rot und hat eine geringere UV-Schutzwirkung als das dunkelbraun bis schwarz gefärbte Eumelanin. In welcher Konzentration und Mischung diese beiden Melanintypen dem Körper zur Verfügung stehen, ist genetisch festgelegt und bestimmt die Farbe der Haut, der Haare und der Iris. Dieser genetisch codierte Pigmentierungstyp legt auch fest, wie lange die jeweilige Eigenschutzzeit der Haut in der Sonne ist. So kann man sich erklären, weshalb hellhäutige Menschen nicht so schnell braun werden, dafür aber sehr schnell einen Sonnenbrand bekommen.

Die komplette Strukturformel des Melanins ist noch nicht aufgeklärt. Es ist aber bekannt, dass es sich um ein Copolymer handelt, also um ein Polymer, das aus verschiedenartigen Monomeren zusammengesetzt ist. Dieses Copolymer enthält viele alternierende Doppelbindungen, deren Elektronen in der Lage sind, UV-Strahlung abzufangen. Sie werden durch die Strahlung auf ein höheres Energieniveau angehoben und können diese Energie anschließend in Form von Wärme wieder freigeben. Melanin legt sich in der Zelle wie ein Schutzschild um die DNA und kann so strahlungsbedingte Schäden am Erbgut verhindern. Dieser Schutz ist jedoch zeitlich begrenzt und hält je nach Pigmentierungstyp nur wenige Minuten bis einige Stunden an.