معرفی مهمترین رنگدانه‌های پوست

در پست پیشین درباره اثر نور بر بافت بیولوژیکی صحبت کردیم و لایه‌های مختلف پوست را مورد بررسی قرار دادیم. حال در این نوشته به طور مشخص‌تر رنگدانه‌های پوست را مورد بحث قرار می‌دهیم.

ملانین

در بسیاری از افراد جذب نور در ناحیه اپیدرم عمدتاً ناشی از جذب توسط ملانینِ موجود در این لایه است. به طور کلی دو نوع ملانین وجود دارد. یوملانین  و فوملانین. یوملانین رنگدانه‌ای با رنگ مشکی و قهوه‌ای است. فوملانین رنگدانه‌ای قرمزرنگ است. پوست همه افراد دارای درجات مختلفی از یوملانین است. در حالی که فوملانین تنها در افرادی وجود دارد که از نظر نژادی این ویژگی ژنتیکی را داشته باشند. بنابراین هنگامی که به ملانین پوست اشاره می‌شود، معمولاً همان یوملانین مورد نظر است. رنگدانه ملانین عمدتاً توسط ملانوسیت‌های موجود در لایه زاینده اپیدرم تولید می‌شود. در داخل ملانوسیت‌ها ارگان‌های ویژه‌ای به نام ملانوسوم‌ها وجود دارد که سنتز ملانین در درون آن‌ها انجام می‌شود. طیف جذبی مربوط به رنگدانه‌های ملانین بسیار گسترده است و در طول موج‌های پایین‌تر جذب آن‌ها بیشتر است. میزان جذب ملانین در پوست به تعداد ملانوسوم‌ها در واحد حجم اپیدرم بستگی دارد. به طور متوسط، حجمی از اپیدرم که توسط ملانوسوم‌ها اشغال شده است از 3/1 درصد در افراد با پوست روشن تا 43 درصد در افراد با پوست تیره متغیر است. ملانین مسئول حفاظت پوست از اشعه فرابنفش است.

هموگلوبین

لایه درم عمدتاً توسط رگ‌های خونی که شامل هموگلوبین هستند اشغال شده است. هموگلوبین نوعی پروتئین است که در سلول‌های قرمز خون وجود دارد. در واقع 95 درصد حجم بدون آب گلبول‌های قرمز را هموگلوبین تشکیل می‌دهد. به طور متوسط غلظت هموگلوبین در کل حجم خون بیـن 134 تا 173 گـرم در هر لیتر است. هموگلوبین اکسیژن را از ریه‌ها به بافت بدن برده و دی اکسیدکربن را به ریه‌ها بازمی‌گرداند. هموگلبین از چهار مولکول پروتئین (زنجیره‌های گلوبولین )، که به هم وصل شده‌اند ساخته شده است. هر زنجیره گلوبولین شامل یک ساختار مرکزی مهم به نام مولکول «هِمِ» است. درون مولکول هم، آهن وجود دارد که برای انتقال اکسیژن و داکسیدکربن حیاتی است. آهن موجود در هموگلوبین مسئول رنگ قرمز خون است. دو نوع هموگلوبین مهم عبارتند از: اکسی‌هموگلوبین که هموگلوبین ترکیب شده با اکسیژن است و داکسی‌هموگلوبین که به هموگلوبین فاقد اکسیژن اطلاق می‌شود. بیشتـر هموگلوبین رگ‌های خونی انسان اکسیژنه است، به ویژه در سرخرگ‌ها که 95-90درصد از هموگلوبین اکسیژنه است. در سیاهرگ‌ها نیز بیش از 47 درصد از هموگلوبین، اکسیژنه است. هموگلوبین در طـول موج‌های کوتاهتر ناحیه مرئی جذب بیشتری دارد. طیف جذبی داکسی‌هموگلوبین نسبت به اکسی‌هموگلوبین اندکی به سمت طــول موج‌های بلندتر متمایل است.

کاروتن

یکی دیگر از رنگدانه‌های موجود در ناحیه درم، کاروتن است. تأثیر این رنگدانه بر روی رنگ پوست بسیار ناچیز است. این رنگدانه در ناحیه اپیدرم هم یافت می‌شود. پیک جذب کاروتن در 420 نانومتر است.

بیلیروبین

رنگدانه دیگری که درناحیه درم وجود دارد و باعث زردی رنگ پوست می‌شود، بیلیروبین است. این رنگدانه نیز مانند کاروتن تأثیر ناچیزی بر رنگ پوست دارد. تجمع بیلیروبین در پوست باعث زردی رنگ پوست می‌شود. این شرایط «زردی» نامیده می‌شود. همچنین بیلیروبین مسئول رنگ زردی است که در کبودی‌های قدیمی دیده می‌شود. جذب بیلیروبین در محدوده طول موجی 480-450نانومتر دیده می‌شود. این رنگدانه در پی تجزیه پروتئین‌های حاوی هِمِ (مانند هموگلوبین) تشکیل می‌شود.

سیتوکرومc

مهمترین رنگدانه‌ها در زنجیره تنفسی قرار دارند. بنابراین مهمترین محل عملکرد شیمیایی لیزر نیز بر روی زنجیره تنفسی است. زنجیره تنفسی از طریق رنگدانه سیتوکرومC -که خود در زنجیره تنفسی قرار دارد- تحت تأثیر قرار می‌گیرد. سیتوکرومC که نقش اساسی را در عملکرد زنجیره تنفس سلولی بر عهده دارد، یکی از مهمترین رنگدانه‌های بدن و گیرنده قوی فوتونی در ناحیه نزدیک به قرمز است. این ماده در طی فرایند اکسیداسیون و احیا، دچار تغییراتی می‌شود که در آن با جابـه‌جایی الکترون و تغییراتی در پتانسیل‌های الکتروشیمیایی، تولید ATP (یک حامل انرژی) افزایش می‌یابد.

جذب در نواحی مختلف پوست چگونه است؟

در بافت بیولوژیکی جذب اغلب به خاطر مولکول‌های آب یا ماکرومولکول‌هایی مانند پروتئین و رنگدانه‌ها اتفاق می‌افتد. در طیف فروسرخ، جذب به خاطر مولکول‌های آب و پروتئین‌هاست و رنگدانه‌ها اکثراً در محدوده فرابنفش و نور مرئی جاذب هستند. در ناحیه مرئی رنگدانه‌های اصلی پوست انسان ملانین و هموگلوبین هستند. هموگلوبین در درم و عموماً در500-50 میکرومتر زیر سـطح پـوست یـافت می‌شـود. در مقابل ملانین، در اپیدرم و در 100-50 میکرومترِ بالا قرار دارد. بنابراین جذب نور در اپیدرم توسط رنگدانه‌های ملانین و در درم، بیشتر توسط رنگدانه‌های هموگلوبین صورت می‌گیرد. چرا که این لایه عمدتاً توسط رگ‌های خونی که شامل هموگلوبین هستند اشغال شده است. جذب نور فرابنفش و مرئی باعث افزایش انرژی می‌شود. در حالی که جذب نور فروسرخ، انتقال بین سطوح انرژی را افزایش می‌دهد.