Исследователи из Лундского университета в Швеции и других учреждений выяснили, как пигмент кожи защищает тело от опасных ультрафиолетовых лучей солнца. Пигмент кожи преобразует ультрафиолетовое излучение в тепло посредством быстрой химической реакции, которая выбрасывает протоны из молекул пигмента.
В новом исследовании команда из Лундского университета, работая с коллегами из Франции и Италии, изучила пигмент кожи и ее строительные блоки. Пигмент кожи и волос состоит из двух разных типов меланина: эумеланина и феомеланина. Эумеланин заставляет нас загорать и придает цвет каштановым и черным волосам, тогда как у людей с рыжими волосами и бледной кожей вместо этого повышен уровень феомеланина.
"Мы обнаружили, что эумеланин преобразует вредное УФ-излучение в тепло почти со 100-процентной эффективностью. Химическая реакция происходит невероятно быстро и занимает менее одной тысячной миллиардной секунды", сказал Вилли Сундстрём, профессор химии Лундского университета.
В ходе химической реакции в деталях происходит то, что ион водорода – протон – выбрасывается из пигмента в тот же момент, когда ультрафиолетовый свет достигает молекулы пигмента. Цепочку событий можно сравнить с тем, как меланин избавляется от энергии ультрафиолетового света, очень быстро стреляя протонным снарядом. Этот снаряд, в свою очередь, отдает энергию окружающей ткани мембраны в виде тепла. Поэтому он преобразовал опасную ультрафиолетовую энергию в безвредное тепло.
"Таким образом, пигмент обезвреживает энергию ультрафиолетового света и предотвращает появление вредных химических реакций", сказал Вилли Сундстрём.
Эумеланин считается пигментом, который защищает от ультрафиолетового излучения, в то время как феомеланин каким-то образом вызывает рак кожи, что объясняет, почему у людей с рыжими волосами выше вероятность развития злокачественной меланомы. Однако ранее исследователи не знали, какие химические реакции вызывает ультрафиолетовый свет в пигменте. Следовательно, также отсутствовали знания о пигментных процессах, которые приводят к защите от рака или его развитию.
"Понимая, как организм естественным образом защищает себя от ультрафиолета, мы можем разработать более эффективные солнцезащитные продукты, основанные на тех же принципах. Это обеспечит лучшую защиту от рака кожи", сказал Вилли Сундстрём.
В долгосрочной перспективе также есть идея найти методы лечения и вещества, которые заменят натуральный пигмент для людей с дефектным производством эумеланина. Эумеланин состоит из двух одинаковых строительных блоков, но только один из них дает защитный эффект. Это показывает, что эффект очень специфический – это вопрос небольших различий в химической структуре строительных блоков. Это понимание может оказаться важным при разработке веществ для лечения и защиты от солнца.