免疫機能に関わるメラニンの働きを知ろう

　メラニン生成のプロセスは、肌や髪、目の色を決めるだけでなく、紫外線から体を守る重要な役割を果たしています。それだけでなく免疫機能のサポートも行います。

メラニン生成の流れ

　メラニン生成は、アミノ酸の一種であるチロシンから始まります。チロシンはメラニンの前駆物質であり、ここからメラニンの生成が進行します。
メラニン生成には3つの酵素が重要です。

チロシナーゼ： チロシンをDOPAに変換する
TYRP1： メラニン生成の後期段階を助ける酵素。
TYRP2（DCT）： ユーメラニン（黒色・褐色のメラニン）の合成をサポート

メラニン合成のステップ

チロシンがDOPAに変わる
⇩
DOPAがドーパキノンに変わる
⇩
ドーパキノンからユーメラニンやフェオメラニンが生成

　メラノソームとメラニンの移動メラニンは、メラノソームという小さな袋状の器官の中で合成されます。合成されたメラニンは、メラノソームにパッケージされ、メラノサイトの樹状突起を通して皮膚の細胞に移送されます。これによって肌や髪、目にメラニンが分布します。

メラニンの役割

　メラニンは私たちの体を紫外線を吸収して、DNAの損傷や皮膚がんのリスクを減らします。メラニンは紫外線を吸収・散乱し、皮膚のDNAや細胞を守ります。濃い肌色はメラニンが多く、紫外線に対する防御力が高いため、皮膚がんリスクの低減に寄与します。それだけでなく免疫機能のサポートも行います。

免疫機能のサポート
　メラノサイトは皮膚の免疫反応を助けるサイトカインという物質を産生します。炎症性サイトカイン（IL-1, IL-6, TNF-αなど）を産生し、免疫細胞を活性化します。さらに、パターン認識受容体を発現し、抗原提示や病原体の捕捉も行います。メラノサイトはケラチノサイトやランゲルハンス細胞と協力し、皮膚の免疫反応に貢献しています。

　まず炎症促進性サイトカインとして、インターロイキン-1（IL-1αおよびIL-1β）は、免疫監視細胞の分化や機能を刺激し、炎症を促進する役割を担います。これは主に自然免疫応答に関与します。インターロイキン-6（IL-6）は急性期反応を媒介し、B細胞やT細胞の分化を促進して炎症を引き起こす重要な因子です。腫瘍壊死因子-α（TNF-α）は、特定の細胞のアポトーシス（細胞死）を誘導し、炎症を促進する一方で、免疫細胞の調整にも寄与します。

　次に調節性サイトカインとしてトランスフォーミング増殖因子-β（TGF-β）は、免疫抑制作用を持ち、細胞の成長や分化、組織修復や線維化に関与します。さらに、インターロイキン-3（IL-3）は、血液細胞の成長と分化を支援し、さまざまな血液細胞の生成を刺激する役割を持っています。

　メラノサイトがこれらのサイトカインを生成する際には、いくつかの刺激が関与します。まずメラノサイトはTLR4などのパターン認識受容体（PRRs）を発現し、微生物由来の分子パターン（MAMPs）を認識してサイトカイン生成を誘導します。また、紫外線への曝露もメラノサイトのサイトカイン生成を引き起こします。さらに周囲の免疫細胞から分泌されるサイトカインも、メラノサイトを刺激してさらなるサイトカイン産生を促します。

　これらのサイトカインが果たす機能的影響は多岐にわたります。メラノサイトが産生するサイトカインは、皮膚の局所的な免疫環境を調節し、炎症反応を促進または抑制する役割を果たします。また、他の皮膚細胞や免疫細胞とのコミュニケーションを助け、抗原提示機能を強化することで、免疫応答に貢献します。
　さらにこれらのサイトカインはメラニン生成の調節にも関与し、メラノサイトは単に色素を生成するだけでなく、皮膚の免疫機能においても重要な役割を果たしていることがわかります。

Cichorek M, Wachulska M, Stasiewicz A, Tymińska A. Skin melanocytes: biology and development. Postepy Dermatol Alergol. 2013 Feb;30(1):30-41. doi: 10.5114/pdia.2013.33376. Epub 2013 Feb 20. PMID: 24278043; PMCID: PMC3834696.
Chung, S., Lim, G.J. & Lee, J.Y. Quantitative analysis of melanin content in a three-dimensional melanoma cell culture. Sci Rep 9, 780 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-018-37055-y
Koike S, Yamasaki K. Melanogenesis Connection with Innate Immunity and Toll-Like Receptors. Int J Mol Sci. 2020 Dec 21;21(24):9769. doi: 10.3390/ijms21249769. PMID: 33371432; PMCID: PMC7767451.
Fu C, Chen J, Lu J, Yi L, Tong X, Kang L, Pei S, Ouyang Y, Jiang L, Ding Y, Zhao X, Li S, Yang Y, Huang J, Zeng Q. Roles of inflammation factors in melanogenesis (Review). Mol Med Rep. 2020 Mar;21(3):1421-1430. doi: 10.3892/mmr.2020.10950. Epub 2020 Jan 17. PMID: 32016458; PMCID: PMC7002987.