$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Melanina odgrywa kluczową rolę w fizjologii, patologii i toksykologii kilku organów, w tym skóry, oczu i mózgu1. Główne funkcje melaniny to badania przesiewowe i efekty biochemiczne. Melanina pochłania światło bliskiej podczerwieni i widzialne, a także promieniowanie ultrafioletowe (UV), ze zwiększonymi szybkościami absorpcji przy krótszych falach światła; w ten sposób melanina chroni tkanki przed uszkodzeniami spowodowanymi przez światło widzialne lub promieniowanie UV2. Melanina jest przeciwutleniaczem i ma powinowactwo do metali i innych toksycznych chemikaliów; Dlatego może chronić tkanki przed stresem oksydacyjnym i chemicznym3. Jednak nadmierna produkcja melaniny powoduje problemy dermatologiczne.
Ilość i jakość melaniny w skórze i tęczówce są najważniejszymi determinantami koloru tęczówki i skóry. Osoby mogą mieć różne preferencje dotyczące koloru skóry; Niektórzy faworyzują opaloną skórę, podczas gdy inni preferują jaśniejsze kolory skóry. W zależności od tych profili konsumenckich, kosmetyki hipopigmentacyjne zostały opracowane tak, aby zaspokoić potrzeby poszczególnych rynków dla preferowanych kolorów skóry4. W związku z tym badania nad hipopigmentacją i aktywnością antymelanogenną są ważne zarówno z naukowego, jak i praktycznego punktu widzenia.
Melanogeneza to złożony proces biosyntezy melaniny poprzez szereg enzymatycznych i spontanicznych reakcji chemicznych w melanocytach. Jeden melanocyt jest otoczony przez około 36 keratynocytów, a melanocyty są fabrykami syntezy melaniny, które rozprowadzają swój produkt do sąsiednich keratynocytów. W skórze melanina wytwarzana i przechowywana w melanosomalnym przedziale melanocytów jest transportowana do sąsiednich keratynocytów w naskórku za pośrednictwem dendrytów.
L-tyrozyna służy jako początkowy substrat do melanogenezy, a enzym tyrozynaza katalizuje dwie następujące po sobie reakcje, które przekształcają L-tyrozynę w 3,4-dihydroksyfenyloalaninę (DOPA), a następnie w dopachinon. Reakcje te są etapem ograniczającym szybkość melanogenezy5,6. W związku z tym aktywność hipopigmentacyjną można najpierw zmierzyć, oceniając bezpośrednio aktywność tyrozynazy komórkowej. W tym celu ekstrakty melanocytów zawierające tyrozynazę inkubuje się z DOPA, a dopachinon wytwarzany w próbkach można zmierzyć za pomocą spektrofotometrii przy długości fali 475 nm. Wartości są normalizowane przez stężenia białek w próbkach, a substancje o aktywności hipopigmentacyjnej powodują mniejsze tworzenie dopachinonu w porównaniu z kontrolami.
Po drugie, aktywność hipopigmentacji można określić ilościowo, mierząc bezpośrednio melaninę w hodowanych melanocytach. Po poddaniu komórek działaniu badanego materiału, melanina jest ekstrahowana w warunkach zasadowych, a zawartość melaniny jest oznaczana ilościowo za pomocą spektrofotometrii przy długości fali 400 nm. Środek hipopigmentacyjny spowoduje niższą zawartość melaniny niż kontrola7.
Na koniec, aktywność hipopigmentacji może być określona ilościowo przez barwienie melaniny Fontana-Masson i późniejszą analizę obrazu. W barwieniu Fontany-Massona granulki melaniny redukują azotan amoniaku i srebra do widocznego czarnego metalicznego stanu, a czarne obszary komórek na obrazach mikroskopowych reprezentują ilość melaniny.
Środek hipopigmentacyjny zwykle daje spójne i porównywalne wyniki z tymi trzema metodami, co potwierdza, że aktywność substancji jest prawidłowa. Alternatywnie, użyteczne może być zmierzenie ekspresji kluczowych genów i białek w melanogenezie w odpowiedzi na substancję badaną w celu zbadania aktywności hipopigmentacji. Oprócz tyrozynazy, białka związane z tyrozynazą (TRP-1) i tautomerazy dopachromowej (TRP-2) są kluczowymi enzymami w melanogenezie8. Czynnik transkrypcyjny związany z mikroftalmią (MITF) jest głównym regulatorem melanogenezy, a kwantyfikacja poziomów ekspresji jego genu / białka lub test aktywności promotora może być również wykorzystany do oceny aktywności hipopigmentacji.