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美白はお肌を守るの? メラニンの真実

2010 - 07/11 [Sun] - 03:13

暑いです、夏です。
夏といえば、こんな広告をたくさん目にします。

whitening
実際の商品とは、いっさい関係ございません

特に、女性の方はメラニン(melanin)がお嫌いらしい。
お肌を老化させて”しみ”や”そばかす”の原因となり、
美白(whitening)の大敵と毛嫌いされているようです。
そうかと思えば、
人間を紫外線から守る大切な働きをしているともいいます。
もともと悪いのは紫外線であり、
紫外線があるからメラニンができちゃうということでしょうか?

確かに、紫外線は有害です。
日陰にいれば大丈夫と誤解している方もいますが、
様々なものに反射され、
紫外線は四方八方から襲ってきます。
家の中にいても防げません。
採光を優先するあまりに大きな窓をつけているようなお宅では、
その分、紫外線もたくさん入ってくるでしょう。

でも、紫外線は”悪”なんでしょうか?
もし紫外線がなくなればメラニンも必要なくなるのでしょうか?
今回はちょっと違った角度から、
”嫌われメラニン”の素顔を探ってみたいと思います。

さて。
度々紹介している国際がん研究機関(IARC)の発がん性リスク。
ホルムアルデヒドやベンゼンが【グループ1】というのはあまりにも有名です。
ヒトに対する発がん性が認められる――ということです。
ところが、
同じ【グループ1】にこんなものがあるのは意外に知られていない……
solar radiation――、つまり太陽光のことです。
太陽光には様々な波長の光が混ざっていますが、
中でも波長の短い光がより危ないわけで、
それが紫外線(ultraviolet)というわけです。
それでは、どうして紫外線に発がん性があるのか?

melanin-1


実は、DNAやタンパク質(アミノ酸)は紫外線に弱いのです。
その吸収極大は UV-C の波長帯にありますが、
UV-B も吸収するということがわかります。

光の吸収なんていうとピンと来ないかもしれませんが、
要は”音”と同じだと考えればいいんです。
音叉を2台用意して離れた場所におきます。
片方の音叉を鳴らすと……、あら不思議!!!
もう一台の音叉が、何もしないのに唸り始めます。
どなたもがご存知の【共振】の実験ですね。

光も音と同じ電磁波です。
つまり、「波」という性質を持っていますから、
光を受けてDNAやタンパク質が”共振”するんだとお考え下さい。
ただし、固体振動数が同じでないと【共振】しないように、
光の場合にも、固体によって”共振”する波長が違います。
これを固体の光吸収帯といい、
最も吸収する波長、
いってみれば”共振”が起こりやすい波長を極大吸収波長といいます。
例えばDNAの場合には、260nm の辺りに極大吸収があるでしょ?

ちなみに、このブログには、
しばしばシトクロムP450という水酸化酵素が登場します。
還元状態の酵素に一酸化炭素(CO)が結合すると、
450nm 付近に極大吸収波長を示すことに因んだ命名です。
正式には、【cytochrome pigment 450】といい、
cytochrome とは「ヘム含有タンパク質」、pigment は「色素」の意味です。
命名した後になって、ヘム含有タンパク質ではなく酵素であることがわかりましたが、
そのまま「シトクロム」と呼ばれて今日に至っております。

もう少し突っ込んでみましょう。
どうして化学物質が光と”共振”するのか――?
太陽光と相性の良い化学物質には、ある共通性があります。

melanin-2


自然界では、六角形は頑丈な構造として知られてます。
最も有名なのが蜂の巣で、
六角形構造をハニカム(honeycomb)というのも「蜂の巣」に因んでいます。
化学物質も同じで、六角形はとても頑丈です。
ただし、ただの六角形ではダメ!!!
例えばグルコース――
これも六角形で描かれることが多いんですが、
実際にはへしゃげた【椅子型】をしています。
頑丈な六角形にするには補強しなくっちゃならない。
いってみれば”筋交い”を入れてやるわけで、
こうしてできる最もシンプルな六角形がベンゼン(benzene)というもの。

図をクリックすると拡大します
melanin-3

ベンゼンは(A)(B)のように表記されますが、
中には(C)のような表記を目にされた方もいるでしょう。
実は、この(C)こそが最も実態に近いんです。
ベンゼンの2本目の結合は、
分子面に対して垂直の軌道を持つ電子によって担われています。
これを【π電子】といい、
6ヶの【π電子】が仲良くお手々をつないで輪(ループ)を作っているわけです。
ところが1本目の結合に比べて結合力が低いので、
【π電子】は比較的自由に動き回ることができます。
それを表わしているのが右下のイラスト。

【後補】
(A)や(B)のような表記が誤りというわけではありません。
むしろ(C)では π電子 の数を表わせないため、
構造式としては、かえって(A)や(B)の方が都合良いのです。


太陽光を浴びた際、真っ先に”元気になる”のはこの【π電子】です。
太陽光のエネルギーで活性化された状態を励起状態というわけですが、
元の”大人しい”基底状態に戻るには、
吸収したエネルギーを何らかの形で放出しなければなりません。
放熱することもありますし、発光する場合もあります。
エネルギーが強すぎると、分子結合が切断される場合もあります。
UV-B によってDNAやタンパク質が破壊されるのはそのためで、
これが原因で遺伝子のコピーに不具合が生じ、癌を誘発するというわけ。

しかし、紫外線の問題は癌だけじゃ~~~ない。
もう一つ大きな問題がある!!!
それが、活性酸素の発生――
現在、地表に降り注ぐ紫外線の90%以上が UV-A です。
こちらには直接的に癌を発生させる程のエネルギーはありませんが、
大量の活性酸素を生じさせてしまいます。
その細胞傷害によって間接的に癌となることもあるわけですから、
UV-A も癌に無縁というわけではございません。

その際、”橋渡し役”をするのが体内の増感色素(photosensitizer)というもの。
体内には様々な色素(pigment)があります。
最も有名なのがシトクロムで、
赤血球だって赤い色をしてるでしょ?
先ほどのシトクロムP450も体内色素物質の一つです。
これらの化学種の機能に色そのものは意味を持っていませんが、
中には活性酸素を生じてしまうものがあるから困った……

その一例が、リボフラビンポルフィリンというもの。
リボフラビンとは「ビタミンB2」のことですが、
もう一つのポルフィリンは初耳かな?
ヘム合成の途中で合成される化学物質で、
体内のポルフィリンが増加してしまう病気をポルフィリン症といいます。
光線過敏という症状が有名ですが、
太陽光に当ると活性酸素が大量に発生してしまうのが原因です。

リボフラビンやポルフィリンの特徴は、
自らが吸収した光エネルギーを、近くにいる他の物質に渡しちゃうこと。
そうやって相手を励起状態にしちゃうので増感色素といいます。
問題はその相手さんで、
リボフラビンやポルフィリンは酸素(O2)を”興奮”させちゃうんです。 (=_=)

するとどうなるか?
励起状態になった酸素分子(O2)を一重項酸素1O2といいます。
電子のスピンがどうたらこうたら……なんていう難しい話は知らなくてもOK。
要はこういうこと。
”外見”は基底状態の普通の酸素分子(3O2)と同じなのに、
励起状態になっている”やんちゃ”な酸素分子ということです。
これ自体は不対電子がなくラジカル種ではありませんが、
”元気が良すぎる”のが玉に瑕……
他から電子(e-)を奪ってスーパーオキシドアニオン(O2-になってしまうんです。

活性酸素の発生を防ぐには、誰かが犠牲になるしかない!!!
SPが要人を護る盾となるように、
身体を守るために紫外線の集中砲火を浴びる”防波堤”が必要。
それが……、メラニン(melanin)というわけでございます。

そこで、もう一度最初の【図】をご覧下さい。
メラニンは六角形のベンゼン環と五角形のピロール環が縮合した、
インドールという2環構造が基本になっています。
こちらは【π電子】の数が10ヶとなるので、
より長い波長の光を吸収することができるようになる。
これを連ねることで【π電子】をどんどん増やしていけば、
さらに長い波長域まで吸収できるようになっていきます。
わかりやすいように色でいえば、
赤色域に吸収帯を広げていくレッドシフトを起こすわけ。

こうしてメラニンは、
紫外線はおろか、あらゆる可視光をもれなく吸収することができます。
太陽光を吸収したメラニンは励起状態になりますが、
頑丈なメラニンはちょっとやそっとでは壊れない。
吸収したエネルギーを熱の形で逃しながら基底状態に戻ります。
まさに、水も漏らさぬワイドレンジ型の優秀なフィルター。
全可視光を吸収するので色は黒色になりますが、
それは”高品質の証”とご容赦下さい。 m(__)m

ところが、それを許してくれないのが昨今の美白ブーム。
メラニンをお肌の大敵と決め付け、
美白成分の摂取を奨励しております。
ビタミンC、ヒドロキノン、グルタチオン、システイン――
確かにメラニン生成は抑制できると思いますが、
果たしてそれで良いのか?

ここからが、今日の本題です。
まず最初に、簡単にメラニン生合成の流れを確認しておきましょう。

図をクリックすると拡大します
melanin-4

アミノ酸のチロシンは、チロシナーゼによってドーパからドーパキノンに変えられます。
チロシナーゼは活性中心に銅イオンを含有する酵素です。
チロシンを酸化する酵素には他にもチロシン水酸化酵素(TH)がありますが、
こちらは鉄を活性中心とする酵素。
ドーパキノンは生成されず、
ドーパの脱炭酸によるドーパミンの生合成をサポートします。

話を元に戻しましょう。
ドーパキノンから先の道は2つに分かれます。
まず、紫外線が多い場合――
閉環した後にドーパキノンはドーパクロムを経て、
酸化されてインドール体に変わり、ジヒドロキシインドールとなります。
そしてジヒドロキシインドールはその酸化型であるインドールキノンと共に、
自動酸化(aut oxydation)によって非酵素的に複雑な重合体を生成していく。
これをユーメラニン(eumelanin)といい、いわゆる黒色色素の正体です。
eu は「本物」という意味。
私達が”メラニン”という場合には、特に断りがない限りこちらを指しています。

ところが、ドーパキノンは強い求電子性を有している。
とても反応性が良いので、
グルタチオンのシステイン残基のアニオン(チオレートアニオン)と結合しやすい。
そこで、紫外線が少なめの場合――は、どうなるか。
紫外線が少ないと活性酸素の発生量も少ないので、
抗酸化物質(スカベンジャー)であるグルタチオンの”在庫”もだぶつくでしょ?
するとグルタチオン(GSH)がドーパキノンを求核攻撃して、
グルタチオニルドーパという化合物が生成されます。
ここからグルタミン酸とグリシンが脱離してシステイニルドーパとなるので、
システイン(Cys)が直接ドーパキノンに結合しても同じことです。
これがベンゾチアジン体を経て生成される重合体が、
メラニンはメラニンでもフェオメラニン(pheomelanin)でございます。
pheo とは「薄い」という意味だから、その名の通り”薄いメラニン”です。

ここまでのお話なら普通ですが、
さらに掘り下げていくのが生命の神秘を知る醍醐味!!!

例えば、グルタチオン。
代表的な抗酸化物質で、近年ますますその効果が注目されています。
パーキンソン病にも効果ありとの報告もあるようで、
化学物質過敏症の妻も長年にわたって服用し続けてきました。
ただしそれは病気だからであって、
健康な方が敢えて摂取する必要があるのか?

興味深い事実を紹介しましょう。
フェオメラニンは UV-B を光増感して、大量の活性酸素を生じる――
そんな研究報告を目にしました。
それが確かなら、ユーメラニンが破壊されてしまうのではないでしょうか?
髪の毛の脱色にオキシドールを使う方法があります。
オキシドールとは過酸化水素(H2O2)に他なりません。
大量に発生するヒドロキシラジカル(・OH)が重合体を解体するものと推測できます。
それと同じことが、フェオメラニンでも起こるのではないか?

それなら、ますます美白にいいじゃない \(^o^)/ 

では、ユーメラニンが減るということはどういうことなんでしょうか?
ジヒドロキシインドールやインドールキノンの自動酸化により、
黒色色素であるユーメラニンが生成されます。
実は、このとき利用されるのが活性酸素なんです!!!
ちなみに、【図】ではリボフラビンの光増感作用を紹介しておきました。
青い色が基底状態を表わし、赤い色が励起状態です。
もちろん、紫外線によって発生するものが全てではなく、
生命活動を維持していく際に発生するあらゆる活性酸素が自動酸化に用いられます。
つまりユーメラニンは、
体内の活性酸素を消去しながら重合を繰り返していくというわけでございます。

そう聞いて、勘の良い方はきっと気づいたはず。
そういえばジヒドロキシインドールって、ポリフェノールの形をしてるでしょ?

図をクリックすると拡大します
melanin-5
メラニンはメラノサイト内のメラノソームという細胞内小器官で合成されます。
未熟なメラノソームはピンク色をしていますが、
これはインドール体の色です。
この段階では、まだ重合が進んでいないことを意味するのでしょう。
しかしデンドライトという樹状突起を運ばれていく内に黒味を増すことから、
この間に自動酸化を進め、
ケラチノサイトに分配される頃には成熟したメラニン顆粒に成長すると思われます。


私はこんな風に考えています。
メラニンの役割とは、体内の活性酸素量を調節することではないのか――?
もっと具体的にいえば、
体内では過酸化水素(H2O2)を積極的に利用している――
しかし、多すぎるとヒドロキシラジカル(・OH)を生じてしまい、
細胞傷害のリスクが増大してしまうでしょう。
紫外線が多い環境では体内の活性酸素発生量も多くなるので、
ユーメラニンはその発生を抑える方向に調節します。
反対に、紫外線の少ない環境では体内の活性酸素が不足しがちになるので、
むしろ発生を促す方向にシフトさせる。
それがフェオメラニンの機能なのではないか――

ユーメラニンが合成されるか、それともフェオメラニンか――
それを決定するのに、”特別な力”が働いているわけではありません。
重要なのは、活性酸素とグルタチオンの存在比です。
活性酸素>グルタチオンなら、
ドーパキノンがグルタチオンと結合する確率は下がる――
そうなれば、自ずとユーメラニンが増えることになりませんか?
対照的に、活性酸素<グルタチオンならフェオメラニンができる――
細胞(cell)という【場】に生じる刻々の変化により、
全く異なる化学反応が進行します。
それ自体は単なる偶然の産物ですが、
意図的としか思えないような絶妙の配合が完成される――

これが分子レヴェルから浮かび上がってくる生命の適応の姿です。
活性酸素を”悪”と決めつけるのは誤りでしょう。
その対極で、抗酸化物質を”善”といって過剰にもてはやすのも、
いかにも胡散臭い……

最後に。
次の写真をご覧ください。
いうまでもございませんが、お亡くなりになったMichael Jacksonさんです。
向かって左側が若かりし頃、右側が晩年の写真です。
一見して明らかで、どなたもお気づきだったと思いますが、
肌の色が明らかに白くなってるでしょ?

Michael Jackson

彼は白人に憧れていた――というのは根拠のない俗説でしょう。
これは、尋常性白斑(vitiligo vulgaris)という病の結果です。
日本では森光子さんも同じ病気らしい。
この病気の原因は明らかではありませんが、
メラノサイトに対する自己抗体ができてしまい、
自分の免疫が自分の正常なメラノサイトを攻撃する自己免疫疾患の一種です。
メラノサイトが死滅してしまうので、
当然の結果として肌の色は白くなっていきます。

同時に、甲状腺の機能低下を併発する。
というのも、
甲状腺ホルモンは濾胞上皮細胞でチロシンから合成されるので、
ここにもメラニン顆粒が含まれているからです。
そのため、免疫細胞の攻撃対象になってしまう……
その結果、身体全体の活力が失われてしまいます。
おそらく、とっても身体がだるかったのではないでしょうか?
精神状態も不安定だったことでしょう。

もう一つ。
オーストラリアは皮膚癌の発生が多いことで知られています。
年間40万人近くが皮膚癌と診断され、
400名とも1200名ともいわれる大勢の方が毎年お亡くなりになるという。
凄まじい数字です。
その原因にあげられているのが南極上空のオゾンホール――
でも、本当にそうなんだろうか?

オーストラリアに移住したヨーロッパ人は、
肌の白い方々です。
もともと紫外線の少ない高緯度地方に住んでいたため、
体内の活性酸素を増やす方向で適応が進んだ結果です。
それなのに、紫外線の多い低緯度地方に移住してしまった……
その結末は、もう説明しなくてもおわかりになりますよね?

日本人の肌の色も、日本の気候風土に適応した結果です。
それを”脱色”してしまうというのは、
わざわざ自分で身体のバランスを崩してしまう行為――
私には、そうとしか思えません。

もちろん、非難の嵐を浴びることは十分に承知してます。 (=_=)
でも、美白は体内の活性酸素量を増やす方向にシフトさせるわけですよね?
それでどうなりますか?
どうぞ、くれぐれも癌にはお気をつけ下さい。



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