Caro leitor: imagine-se em uma praia, em um dia de muito sol e calor, durante o verão, a praia cheia de gente. Você, como bom observador, ao olhar à sua volta, qual a primeira característica das pessoas na qual você repara?

a) Se estão “em forma”.

b) Qual seria a idade delas.

c) Qual seria a condição social delas (se ricas, ou nem tanto).

d) Qual a origem regional delas.

e) Nenhuma das anteriores.

Não existe resposta certa ou errada, pois, afinal de contas, você é o observador, e por isso você é que estabelece os critérios que são mais importantes quando você observa as pessoas da praia onde está. Mas muita gente, e pode ser que inclusive você, não estaria prestando atenção em nenhuma destas características, mas sim na cor da pele das pessoas (apesar de muita gente negar isso).

Independentemente da importância que se dá à cor da pele das pessoas, você já pensou no porque da pele de uma determinada pessoa, ou de um determinado grupo, ser mais clara ou mais escura?

O estudo sobre a pigmentação da pele dos humanos começou há mais de 400 anos. Santorio Santorius (1561-1636) atribuiu a cor da pele à presença de bile (a secreção produzida pela glândula biliar, que fica no fígado). Alexis Littre (1658-1726) teria isolado um pigmento preto aderido à membrana reticular. Otto v. Fürth e Hugo Schneider propuseram que a melanina (do grego melas, preto) resultaria da reação entre uma enzima denominada de oxidase intracelular com grupos aromáticos (grupos que apresentam anéis do tipo benzeno) de certas proteínas. Bruno Bloch verificou que as células da pele podiam sofrer uma reação, na qual amino ácidos do tipo DOPA (3,4-dihidroxifenilalanina) seriam oxidados e formariam a melanina, e denominou a enzima responsável por este processo de “DOPA-oxidase”.

Em 1895 Emile Borquelot e George Bertrand descobriram uma enzima de fungos a qual denominaram de tirosinase. Verificaram que a tirosinase convertia tirosina em um pigmento preto, similar à melanina dos mamíferos. Em 1927 Henry S. Raper isolou DOPA como o produto da reação entre tirosina e a tirosinase, e estudou esta reação em detalhes. Destas reações Raper obteve o 5,6-dihidróxiindol (DHI) e o ácido 5,6-dihidróxiindol-2-carboxílico (DHICA). O DHI e a DHICA são atualmente considerados os dois principais elementos de constituição do pigmento negro chamado de eumelanina. Howard Mason propôs que a melanina tivesse uma estrutura “polimérica”, a qual resultaria da auto-condensação de unidades de quinonas de indóis.

Estudos durante os anos 1960 levaram à proposição de duas formas de melanina: a eumelanina e a feomelanina¹. Em 1966 Giuseppe Prota, Mario Piatelli e Rodolfo Nicolaus propuseram que a feomelanina seria o produto da reação entre a cisteína e quinonas formadas a partir da oxidação da tirosina, uma reação que não acontece durante a formação da eumelanina. No entanto, a estrutura da melanina ainda é desconhecida até hoje.

Em 1952 Luigi Panizzi e R. Nicolaus identificaram o ácido pirrol-2,3,5-tricarboxílico como o principal produto de degradação de grãos de melanina obtidos do reservatório de tinta do molusco Seppia officinalis. Entre 1967 e 1968, o mesmo grupo de pesquisadores italianos (Prota, Nicolaus e outros) isolaram a melanina de plumas vermelhas e estabeleceram em definitivo que a 5-S-cisteinilDOPA é o aminoácido precursor da feomelanina. A 5-S-cisteinilDOPA foi posteriormente isolada do tecido de melanomas e também da urina. Em 1968, Ernesto Fattorusso e Luigi Minale identificaram os produtos de degradação da feomelanina, dentre os quais a 4-amino-3-hidroxifenilalanina (4-AHP).

A figura a seguir ilustra o modelo atual de biossíntese da eumelanina e da feomelanina (clique na figura para ampliar e conseguir melhor resolução). Ainda existem várias etapas deste processo que são desconhecidas, principalmente as etapas iniciais. O intermediário-chave deste processo é a dopaquinona. A formação de cisteinil-DOPA ocorre se a concentração de cisteína é maior do que 0,13 mM. A oxidação da cisteinil-DOPA levando à formação da feomelanina acontece se a concentração de cisteinil-dopa for maior do que 9 mM. A formação da eumelanina acontece depois que os níveis de cisteinil-DOPA e cisteína atingem seus valores mínimos, ou seja, depois da formação da feomelanina. A análise de melanossomas por microscopia de elétrons mostrou que os grãos de pigmentos crescem até atingir um tamanho de cerca de 30 nm (30 x 10^-9 m) e, uma vez que este tamanho é atingido, os grânulos de pigmentos ocupam todo o espaço em que se situam.

A maior susceptibilidade de indivíduos de pele clara a desenvolver câncer se deve à fototoxicidade da feomelanina. A feomelanina não é possível de ser isolada, pois é muito instável. O seu comportamento químico foi proposto tendo por base o comportamento de substâncias com estrutura próxima aos constituintes da feomelanina. De acordo com estes estudos, observou-se que a feomelanina apresenta excitação de elétrons² quando submetida à radiação ultravioleta (UV)³. Esta excitação dos elétrons da feomelanina leva à formação de ânions radicais superóxidos que são extremamente reativos e podem danificar outras substâncias, como o DNA por exemplo. Prota e colaboradores observaram que a sensibilidade da melanina à radiação UV se deve quando a melanina apresenta uma maior quantidade de feomelanina e menor quantidade de eumelanina. Os estudos apontaram que a apoptose⁴ induzida pela própria melanina pode ser um fator importante na epidemiologia de câncer de pele de populações humanas com diferentes colorações de cabelo (castanho/negro, loiro e ruivo). A importância dos pigmentos da pele no surgimento deste tipo de câncer foi estabelecida a partir de experimentos de indução de danos no DNA utilizando-se radiação UVA⁵. A indução de danos no DNA ocorre somente em células que apresentam predominância de feomelanina.

O fato da feomelanina apresentar menor potencial de ionização⁶ do que a eumelanina explica porque é muito maior a incidência de câncer de pele em indivíduos que apresentam melanócitos ricos em feomelanina. Os constituintes da atmosfera (principalmente ozônio, O₃, mas também outras substâncias químicas) bloqueiam a radiação UV que poderia causar danos à eumelanina, mas não bloqueiam a radiação UV que promove a excitação dos elétrons da feomelanina. Para que a feomelanina cause danos (stress oxidativo) em outros constituintes celulares, deve se situar próxima à superfície dos melanossomas. Se a feomelanina estiver somente no centro dos melanossoma, não ocorrerá a sua fotoexcitação. Se, além disso, a feomelanina estiver presente nos melanossomas junto com a eumelanina, esta última atuará como “captora” dos elétrons excitados da feomelanina pela radiação UV. Nos melanossomas “normais” a feomelanina situa-se somente no centro, envolta por uma camada de eumelanina. Os estudos da estrutura dos melanossomas foram realizados com células da íris humana, e também com a neuromelanina isolada de células de diferentes regiões do cérebro. Tanto uma quanto a outra apresentaram a mesma estrutura de distribuição de feomelanina e eumelanina, em que a primeira está envolta por uma camada da segunda.

Parece óbvio que uma das funções da eumelanina é evitar a formação de ânions superóxido a partir da fotoexcitação da feomelanina, e tal é o caso. Mudanças na estrutura e na composição dos melanossomas levam a um desequilíbrio constitucional que pode levar a uma maior susceptibilidade à ocorrência de câncer de pele. Células de melanomas (a mais agressiva forma de câncer de pele) apresentam deficiência de eumelanina. Esta deficiência torna os melanomas mais propensos a sofrerem alterações genéticas quando expostos à radiação UV ou ao stress oxidativo. E a razão eumelanina/feomelanina está diretamente relacionada à cor da pele. Melanócitos de indivíduos com pele escura (descendentes afro-americanos) apresentam uma maior proporção de eumelanina. Nos indivíduos com pele clara, a proporção de eumelanina é menor, fazendo com que a feomelanina se torne mais exposta à radiação UV, o que torna estes indivíduos mais propensos a desenvolverem câncer de pele. Tais observações são corroboradas com dados epidemiológicos de ocorrência de câncer de pele em todo o mundo.

A composição de eumelanina e feomelanina também influencia diretamente a coloração da íris. Quando se analisou os melanossomas de íris marrom-escuras e verde-azuladas, verificou-se que estes últimos apresentam cerca de 7 vezes mais feomelanina. Logo, a absorção de radiação UV pela íris é determinada em função de sua cor. Verificou-se que a feomelanina da íris é constituída pelo ácido 1,4-dihidro-3-benzotiazino carboxílico e pelo 6-(2-amino-2-carboxietil)-4-hidroxi-benzotiazol. Também no caso das íris, observou-se que o aumento da proporção em feomelanina está associado com um decréscimo dos monômeros da melanina (eumelanina+feomelanina). Ou seja, olhos claros apresentam menor concentração de melanina, e são mais suscetíveis a possíveis danos que podem ser causados por radiação UV.

As proporções relativas de feomelanina e eumelanina nos melanossomas e melanócitos apresentam uma correlação direta com a incidência de câncer de pele. No caso, indivíduos com pele mais clara apresentam células de pigmentos com maior proporção de feomelanina, que pode promover o surgimento de melanomas malignos.

Restam ainda dúvidas sobre a natureza intrínseca dos pigmentos da pele. Os dois pigmentos, eumelanina e feomelanina, co-existem em formas separadas ou eles podem co-polimerizar, formando uma única estrutura pigmentar? Porque ocorrem tantas variações na proporção de DHI/DHICA em melanossomas que apresentam somente eumelanina? Esta proporção afeta a absorção de radiação UV pelos melanossomas e também outras propriedades. Ainda, será que existe uma morfologia molecular definida na superfície do melanossoma? Muitas propriedades do melanossoma dependem de interações com o ambiente, e se as moléculas que tomam parte no pigmento estão distribuídas de forma aleatória ou não.

Mas porque os humanos adquiriram, ao longo da evolução, tantas variações de cor da sua pele? Tais variações determinam a cor do bronzeado quando vamos à praia, e irão influenciar diretamente sua percepção, leitor, da cor da pele daqueles que estarão à sua volta, tomando sol, brincando na areia ou tomando banho de mar. Se quiser saber, leitor, leia a próxima postagem (“Porque temos a cor de pele que temos?”).

Notas

1. Do inglês, phaeomelanine.

2. Alguns elétrons da molécula passam de um estado de menor energia para um estado de maior energia, por isso é chamado de “estado excitado”.

3. Radiação que apresenta ondas eletromagnéticas com comprimento de onda entre 400 e 190 nm.

4. Morte celular programada pela própria célula.

5. Radiação UV com comprimentos de onda entre 315 e 410 nm.

6. Potencial de ionização é a energia necessária para um átomo ou uma molécula perder um elétron.

Simon, J., & Peles, D. (2010). The Red and the Black Accounts of Chemical Research DOI: 10.1021/ar100079y

Categorias:química

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