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El color de la piel es el resultado de una sutil mezcla de pigmentos melánicos producidos por células especializadas, los melanocitos, cuyo origen embriológico es el tubo neural.

La piel, además de ser el órgano más extenso del cuerpo humano, constituye la primera barrera de protección frente al entorno. Su coloración  constituye un elemento importante de defensa que asegura la protección contra los efectos perjudiciales de los rayos ultravioleta (UV) del espectro solar.

La melanina se produce en células especializadas llamadas melanocitos, que se encuentran principalmente en la piel (capa basal de la epidermis) y en la parte inferior de los folículos pilosos, aunque también se pueden hallar en el oído interno, iris y coroides, así como en el sistema nervioso central (leptomeninges).

Recientemente se ha descrito la presencia de células parecidas a melanocitos en el corazón humano, capaces de producir melanina.

Hasta hace poco, se pensaba que los melanocitos derivaban exclusivamente de la cresta neural (parte dorsal del tubo neural) en forma de precursores indiferenciados y no pigmentados, los melanoblastos. Ahora se sabe que algunos melanocitos derivan de células inmaduras procedentes de la parte ventral del tubo neural y presentes en las fibras nerviosas cutáneas (los precursores de las células de Schwann).

Durante la embriogénesis, estos melanoblastos migran hasta su destino final, la epidermis y los folículos pilosos, donde se diferencian y se convierten en melanocitos maduros. Estos últimos son capaces de sintetizar y transferir los pigmentos melánicos a los queratinocitos cercanos por medio de organelas específicas llamadas melanosomas.

La supervivencia y la migración de los melanoblastos, durante la embriogénesis, dependen de diversas vías de señalización. La activación de estas vías conduce a la regulación de factores de transcripción que controlan la supervivencia, el crecimiento y la migración de los precursores melanocíticos. La mutación de un gen que codifica una de estas proteínas es la causa de las hipomelanosis genéticas, que tienen en común un defecto de migración o una ausencia completa de melanocitos en la piel, el ojo y el oído interno. La mayor comprensión de los mecanismos fisiopatológicos de estas genodermatosis ha permitido entender mejor sus procesos complejos: la melanocitogénesis (el desarrollo embrionario del sistema pigmentario)  y melanogénesis (fabricación de los pigmentos melánicos).

Además de la predeterminación genética, los rayos UV y numerosos agentes (hormonas, péptidos, mediadores químicos) pueden regular la pigmentación cutánea

La función esencial de los melanocitos es producir pigmentos melánicos mediante la melanogénesis, durante la cual se desarrolla una sucesión de reacciones catalizadas por diferentes enzimas que transforman la tirosina en pigmentos melánicos. La melanina así producida puede ser de dos tipos, la eumelanina y la feomelanina, distribuidas en proporciones diferentes en el ser humano.

La eumelanina es de color marrón o negro, de peso molecular elevado e insoluble en la mayoría de disolventes. La feomelanina se caracteriza por su color amarillo anaranjado y es soluble en  bases. Estos dos pigmentos derivan de un precursor común, la dopaquinona, que proviene de la oxidación de la tirosina por la enzima tirosinasa, la que funciona como limitante de la vía de síntesis de los pigmentos.

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A partir de la dopaquinona, la vía de síntesis de la eumelanina y de la feomelanina diverge. La vía de la eumelanina (eumelanogénesis) requiere la presencia de otras tres enzimas, la proteína relacionada con la tirosinasa 1 (TYRP1), la proteína relacionada con la tirosinasa 2 (TYRP2) y la dopacromo tautomerasa (DCT), mientras que la vía de la feomelanina (feomelanogénesis) requiere la incorporación de derivados azufrados.

Por otra parte, el estudio reciente de pacientes afectados por una cistinosis ha mostrado la implicación del gen CTNS (cistinosina), localizado en el cromosoma 17 (17p13) en el ser humano, en la síntesis de la melanina. En este sentido, la inactivación del gen CTNS induce una reducción de la síntesis de melanina por degradación de la tirosinasa que hacen las proteasas lisosómicas. En los pacientes que padecen cistinosis, se observa una disminución del 50 % de la concentración de eumelanina y una concentración de feomelanina del doble, lo cual muestra el papel del gen CTNS en la melanogénesis en general y especialmente en la relación eumelanina/feomelanina. Dicha relación está determinada por diversas variables, como la actividad de las enzimas de la melanogénesis, la disponibilidad de tirosina y de compuestos azufrados. Define el color constitucional de la persona, pero puede variar en un individuo, en especial bajo la influencia de los UV, que favorecen la eumelanogénesis, pero también de la luz visible, cuyo efecto propigmentador, al menos en los fototipos oscuros, se ha demostrado hace poco.

Bajo la acción de los UV, aumenta la síntesis de eumelanina y se acelera su paso a los queratinocitos. Este proceso, llamado comúnmente bronceado, constituye una respuesta adaptativa del organismo a la exposición prolongada al sol. La pigmentación melánica es un sistema fotoprotector importante. La melanina constituye un filtro para los rayos visibles y los UV. Absorbe más de 90 % de los UV que han atravesado la capa córnea. Sin embargo, alrededor del 15 % de los UVB llega hasta la capa basal de la epidermis y el 50 % de los UVA alcanza la dermis. Los UVB inducen la formación de dímeros en las cadenas de ácido desoxirribonucleico (ADN), lo cual da lugar a defectos metabólicos (envejecimiento), muerte celular o adquisición de propiedades de multiplicación desordenadas (cáncer). Los UVA, durante mucho tiempo considerados como poco e incluso totalmente inofensivos, también tienen efectos perjudiciales, debido a la producción de radicales libres y de dímeros de pirimidinas.

En respuesta a los UV, los melanosomas se transportan y se localizan encima del núcleo de los queratinocitos, a fin de proteger su material genético. Este fenómeno de capping orquestado por los pigmentos melánicos no sólo sirve para frenar la radiación UV, sino también para absorber las especies reactivas del oxígeno, intensamente mutágenas, producidas por efecto de los UV.

El color de la piel está sometido a variaciones por la influencia de estímulos externos e internos que actúan directamente sobre el melanocito, pero también de manera indirecta sobre queratinocitos cercanos. Estos estímulos inducen modificaciones en la cantidad y la calidad de la melanina sintetizada, el número de melanosomas, la dendricidad melanocítica y la transferencia de los melanosomas a los queratinocitos cercanos.

Melanocitos murinos (B16) en cultivo marcados con anticuerpos anti-TRP-1 tras estimulación con forskolina (agente que aumenta la concentración intracelular de AMPc). Se observa un aumento de la dendricidad y una acumulación de los melanosomas en el extremo de las dendritas
Melanocitos murinos (B16) en cultivo marcados con anticuerpos anti-TRP-1 tras estimulación con forskolina (agente que aumenta la concentración intracelular de AMPc). Se observa un aumento de la dendricidad y una acumulación de los melanosomas en el extremo de las dendritas

La distribución de los melanocitos no es homogénea en el conjunto del revestimiento cutáneo en un mismo individuo. En la espalda y los hombros es donde existe la mayor densidad de melanocitos. A la inversa, la densidad en las palmas y las plantas sólo representa 10-20 % de la observada en el tronco. La transferencia de los melanosomas a los queratinocitos cercanos es lo que determina una coloración uniforme de la epidermis.

Las diferencias de pigmentación entre los individuos se han atribuido a la calidad y a la cantidad de la melanina producida, así como a una variación del número, el tamaño y la distribución de los melanosomas en la piel.

El número de melanocitos no interactúan en la determinación del fototipo.

En general, los melanosomas de las pieles claras son más pequeños, menos pigmentados, de maduración incompleta y se organizan en acúmulos, mientras que los melanosomas de las pieles negras son más anchos, están más cargados de melanina y se distribuyen de manera más homogénea en los queratinocitos, lo cual les permite absorber la luz de forma más eficaz. Además, la distribución de los melanosomas en el seno de los queratinocitos y la relación eumelanina/feomelanina (más elevada en las personas de piel negra) también son factores determinantes del color de la piel.

Un punto importante de los avances en el conocimiento de la pigmentación cutánea es evidenciar la compleja red de regulaciones positivas y negativas que pueden dirigir los melanocitos, ya sea hacia un proceso diferenciador que conduce a la síntesis de melanina, o hacia el crecimiento celular que permite la supervivencia y la multiplicación de los mismos. En un futuro cercano, el estudio de las modificaciones de la expresión de los genes melanocíticos como respuesta a estímulos exteriores, en especial de los UV, probablemente permitirán comprender mejor estos procesos complejos y definir nuevas estrategias terapéuticas a la vez para los trastornos pigmentarios y para los procesos tumorales.

Tres factores fisiológicos principales intervienen en la regulación de la pigmentación:

• Rayos ultravioleta

• Factores de crecimiento

• La acción de los fibroblastos

Datos recientes sugieren la intervención de la luz visible  y del sistema inmunitario.

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