Различия в цвете кожи и волос — одна из наиболее заметных черт вариабельности человеческой популяции. Цвет кожи и волос дает представление о происхождении и генетическом наследии человека. В первую очередь он определяется генами, унаследованными от родителей. Но какие именно биологические механизмы формируют темную кожу или рыжие волосы?
Генетика и эволюция цвета волос и кожи
Цвет кожи (пигментация) определяется тремя основными пигментами (хромофорами):
- Меланин — коричнево-черный или красно-желтый полимер, синтезируемый в меланосомах клеток-меланоцитов;
- Гемоглобин эритроцитов в поверхностном сосудистом русле дермы;
- Пищевые каротиноиды (например, из моркови) — влияют в значительно меньшей степени и чаще всего проявляются желтоватым оттенком кожи ладоней и подошв.
Цвет кожи
Выраженно пигментированный (гипермеланотический) невус
Эритематозная бляшка при псориазе
Каротинодермия
Содержание меланина в коже является главным фактором, определяющим цвет кожного покрова и волос; с точки зрения пигментации волос рассматривается как придаток кожи. Меланин синтезируется специализированными органеллами — меланосомами, расположенными в клетках эпидермиса — меланоцитах.
Светлый или темный оттенок кожи зависит от количества и конкретного типа вырабатываемого меланина. Существует два основных типа меланина, и их относительное соотношение формирует индивидуальный фенотип окраски кожи и волос:
- Эумеланин отвечает за формирование коричневого и черного цвета;
- Феомеланин придает желтый или красный (рыжий) оттенок.
Соотношение эумеланина и феомеланина |
Цвет кожи |
Цвет волос |
|---|---|---|
Высокий уровень эумеланина и низкий феомеланина |
Черная или смуглая кожа |
Коричневые (шатен/брюнет) или черные |
Высокий уровень феомеланина и низкий эумеланина |
Светлая кожа и эфелиды (веснушки) |
Рыжие (очень высокое содержание феомеланина) или светлые (блонд) |
Полное отсутствие или следовые количества эумеланина/феомеланина (альбинизм) |
Бледная, депигментированная |
Белые |
Приведенная выше таблица дает упрощенное представление о механизмах детерминации цвета кожи и волос. В этом процессе задействовано множество других факторов, включая рецепторный белок — рецептор меланокортина 1-го типа (MC1R).
Повышенная функциональная активность MC1R стимулирует синтез эумеланина и подавляет продукцию феомеланина, что приводит к формированию более темного оттенка кожи и волос. У людей с мутациями, снижающими функцию гена MC1R, обычно наблюдаются рыжие волосы, светлая кожа и эфелиды. Наличие подобных мутаций сопряжено с повышенным риском развития злокачественных новообразований кожи, в особенности меланомы.
Изменения активности генов, отвечающих за пигментацию, происходили на протяжении всей эволюции человека. Миграция популяций по различным континентам способствовала быстрой адаптивной эволюции цвета кожи в ответ на изменяющиеся условия окружающей среды и уровень инсоляции.
Вариации цвета кожи и волос
Различия в оттенке кожи и волос наблюдаются не только между разными людьми, но и на разных анатомических участках тела одного и того же человека. Кроме того, цвет волос может меняться с течением времени. Например, волосы на волосистой части головы у ребенка могут быть светлыми, в подростковом возрасте темнеть до каштанового, а в пожилом возрасте становиться седыми. Нередко у одного человека волосы на голове темно-коричневые или черные, тогда как борода или волосы в лобковой зоне имеют выраженный рыжий оттенок. За подобную вариабельность отвечает целый ряд факторов.
Ультрафиолетовое излучение
Воздействие солнечного света (ультрафиолетового излучения, УФИ) индуцирует меланогенез, приводя к потемнению кожи (загару). Регулярная инсоляция со временем может приводить к стойкому усилению пигментации кожи. УФ-облучение также провоцирует появление эфелид (веснушек) и лентиго, особенно у лиц со светлыми фототипами кожи.
Нарушения пигментации
Дисхромии (нарушения пигментации) могут проявляться генерализованной или локализованной гиперпигментацией (усилением окраски) либо гипопигментацией (ослаблением окраски). Избыточное накопление меланина (гипермеланоз) возникает вследствие пролиферации меланоцитов или усиления синтеза пигмента интактными клетками. Напротив, снижение количества меланина приводит к образованию бледных очагов (гипомеланоз), а его полное исчезновение — к депигментированным белым пятнам (лейкодерма, витилиго).
Пол, возраст и анатомическая локализация
Плотность распределения меланоцитов, а также количество и фракционный состав синтезируемого меланина зависят от пола, возраста и локализации:
- Различные анатомические зоны генетически запрограммированы на определенную плотность меланоцитов и конститутивный уровень продукции меланина.
- Уровень меланогенеза меняется с возрастом и различается в зависимости от пола. Кожа детей, как правило, светлее кожи взрослых, а у женщин конститутивно содержит меньше пигмента, чем у мужчин.
- Меланоциты волосяных фолликулов и эпидермиса обладают определенной автономностью. Кожа может иметь выраженную пигментацию при относительно светлых волосах, и наоборот, в зависимости от топографической зоны.
Поседение волос (кан themитие / canities)
Одной из частых эстетических жалоб является поседение волос. Потеря пигмента волосами обусловлена как генетическими факторами, так и естественными процессами инволюции (хроностарением).
- Если у родителей наблюдалось преждевременное поседение (появление седых волос в возрасте до 20–30 лет), вероятность раннего поседения у потомков существенно возрастает.
- Вне зависимости от наследственности с возрастом процесс депигментации волос затрагивает большинство людей. Вероятность поседения увеличивается на 10–20% с каждым последующим десятилетием жизни после 30 лет.
- С возрастом метаболическая активность фолликулярных меланоцитов снижается и со временем полностью угасает, в результате чего синтез меланина прекращается. Отрастающий волос лишен пигмента, оптически кажется прозрачным или белым и на фоне темных волос создает эффект седины.
- В ряде случаев поседение может быть симптомом дефицитных состояний (дефицит витамина B12) или эндокринопатий (дисфункция щитовидной железы).
- Седина более заметна у людей с темными волосами из-за выраженного цветового контраста, однако биологическая вероятность поседения у обладателей светлых волос точно такая же.
Генетические механизмы регуляции меланогенеза продолжают активно изучаться. Детальное исследование рецептора MC1R и других регуляторных генов открывает перспективы для более глубокого понимания биологии пигментации в человеческой популяции.
Литература
- Rees JL. Genetics of Hair and Skin Color. Annu. Rev. Genet. 2003. 37:67–90