Hautkrebs: Malignes Melanin

31. März 2015
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„After-Sun“-Lotionen könnten künftig genauso wichtig werden wie Sonnencremes, wenn es um den wirksamen Schutz vor Hautkrebs geht. Denn auch Stunden nach der Sonnenexposition kommt es noch zu massiven DNA-Schäden – eine zentrale Rolle spielt Melanin.

Wohldosierte Sonnenbäder galten bisher als unbedenklich. Wer rechtzeitig aus der Sonne ging, wähnte seine Haut in Sicherheit – ein Fehler, wie Wissenschaftler nun zeigen konnten. Ihre Ergebnisse deuten an: Sogar Stunden nach einem Sonnenbad entwickeln sich in der zuvor sonnenbestrahlten Haut immer noch neue DNA-Schäden. Schuld daran ist genau der Stoff, der bisher als Sonnenschutz-Molekül galt: das Melanin.

UV-Licht schädigt DNA direkt

UV-Licht wirkt direkt schädlich auf die DNA. Treffen während eines Sonnenbades ultraviolette Strahlen auf die Haut, entstehen innerhalb von Pikosekunden Cyclobutan-Pyrimidin-Dimere (CPDs). Werden diese nicht repariert, mutiert die DNA, indem der DNA-Baustein Cytosin gegen ein Thymin ausgetauscht wird. Diese unscheinbare Veränderung kann fatale Auswirkungen haben. Sie ist eine häufige Ursache für die Entstehung von Melanomen. Der überwiegende Teil der Melanome entwickelt sich dabei in Melanozyten – den Pigmentzellen, die Melanin produzieren.

UV-Licht schädigt DNA auch indirekt

Während der Biophysiker Douglas Brash und seine Kollegen von der Yale Universität untersuchten, wie sich Melanozyten von Mäusen unter UV-Bestrahlung mit der Zeit verändern, machten sie eine erstaunliche Entdeckung. Die Forscher konnten beobachten, dass Melanozyten sogar noch zwei bis drei Stunden, nachdem sie mit UVA- oder UVB-Licht bestrahlt wurden, CPDs bildeten. „Für einen Photo-Chemiker ist das total absurd“, so Brash gegenüber dem Fachmagazin „The Scientist“. Der Unterschied zwischen zwei bis drei Stunden und der millionsten Million einer Sekunde sei überwältigend. Überraschend sei auch, dass nicht einige wenige CPDs während der „Dunkelreaktion“ entstehen, sondern die Hälfte der gebildeten CPDs.

Rothaarige gefährdet

Untersuchungen im Mausmodell führten zu weiteren Erkenntnissen: Um CPDs zu bilden, brauchen die Melanozyten offenbar neben dem Melanin noch Hyperoxide – chemische Verbindungen, die das vom Sauerstoff abgeleitete Dioxid-Anion (O2) enthalten. Das gilt sowohl für die gelbe als auch die braune Form der von Melanin produzierten CPDs, wobei die braune Form effektiver wirkt. Diese Beobachtung deckte sich mit einer zuvor gemachten, unerwarteten Begebenheit: Rothaarige Mäuse haben ein höheres Risiko, an einem Melanom zu erkranken als Mäuse mit dunklem Fell, sogar wenn sie vor UV-Licht geschützt sind. Auch beim Menschen tritt Melanin in zwei Varianten auf: einer braun-schwärzlichen Form (Eumelanin) und einer heller gelblich-rötlichen Variante (Phäomelanin).

Melanin glüht nach

In einem nächsten Schritt untersuchten die Wissenschaftler, welche biochemischen Reaktionen in den Melanozyten nach einer Bestrahlung mit Sonnenlicht ablaufen und wie es überhaupt zu dieser Reaktion im Dunkeln kommen kann: Sie konnten zeigen, dass sowohl UVA- als auch UVB- Strahlen offenbar Enzyme aktiveren, die reaktive Sauerstoff– und Stickstoffverbindungen herstellen. Am Ende der Reaktionskette steht ein energetisch höherwertiges Melanin. Das derart im Sonnenlicht aufgeladene Melanin glüht dann förmlich im Dunklen nach und sorgt auch ohne UV-Licht dafür, dass Energie auf die DNA übertragen wird und die gefährlichen CPDs gebildet werden.

Bekannter Prozess – außer bei Säugetieren

So komplex sich dieser Vorgang zunächst anhören mag, in der Natur ist er verbreitet. Glühwürmchen und andere biolumineszierende Organismen wie Quallen nutzen ihn seit langer Zeit – nur bei Säugetieren wurde er bisher noch nicht beobachtet. Versuche an menschlichen Melanozyten in Zellkultur zeigten jedoch: Auch menschliche Zellen bilden verzögert CPDs, egal ob sie zuvor mit UVA- oder mit UVB-Licht bestrahlt wurden.

Damit erhält das Melanin ein zweites Gesicht. Denn bisher war der Stoff eigentlich dafür bekannt, vor schädlichen Sonnenstrahlen zu schützen. Nun scheint Melanin sogar der Grund für DNA-Schäden und damit eine mögliche Ursache für die Entstehung von Melanomen zu sein.

Neue Formel für „After-Sun“-Lotionen

Eine gute Nachricht gibt es dennoch: Der Prozess, der im Dunklen zu CPDs führt, läuft so langsam ab, dass präventive Maßnahmen durchaus denkbar sind. Die Wissenschaftler denken dabei an eine spezielle Sonnencreme, die den Energietransfer um das Melanin verhindert – eine möglicherweise lebensrettende Maßnahme. Denn jeder fünfte US-Amerikaner erkrankt im Laufe seines Lebens an einem Melanom; in Deutschland erhalten pro Jahr etwa 20.000 Menschen die Diagnose „schwarzer Hautkrebs“.

Mitte 2008 wurden in Deutschland die Maßnahmen zur Früherkennung aller Formen von Hautkrebs im Rahmen der gesetzlichen Krebsfrüherkennung neu geregelt. Gesetzlich Versicherte beiderlei Geschlechts haben ab dem Alter von 35 Jahren alle zwei Jahre Anspruch auf eine Hautuntersuchung durch einen Arzt mit entsprechender Fortbildung.

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Forschung, Medizin, Onkologie

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13 Kommentare:

Heilpraktiker

Basaliome, als häufigste Hautkrebsart, treten in den allermeisten Fällen ab dem 60. Lebensjahr auf; Plattenepithelkarzinome meist ab dem 50. Lebensjahr. „Lediglich“ das maligne Melanom zeigt keine ausgeprägte Altersprävalenz.
In Mitteleuropa erreichte noch zu Beginn des 20. Jahrhunderts (Statistik 1911) nur 5% der Bevölkerung das 50. Lebensjahr.
Erst seit den 1960er Jahren hat sich die Lebenserwartung in Deutschland auf ein Niveau entwickelt, das das Auftreten von Hautkrebs geradezu explosionsartig zunehmen lassen konnte.

#13 |
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Gast
Gast

@Dr. Jana Präßler “in früheren Zeiten” wurde früher gestorben.

#12 |
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Gast
Gast

@Dr. med. Cordula Wessel, das scheint mir auch viel zu hoch,
auch in Deutschland, jeder 4100ste wird wohl zwischen Verdachtsdiagnose und Diagnose nicht unterschieden. Denn die Mortalität dieses wirklich extrem malignen Tumors lag 2013 bei 2875 Fällen (0,003%).
Wir haben ja die Besonderheit in Deutschland, dass hier die Hautärzte das Privileg haben ihre Op-Befunde selbst histologisch untersuchen zu können.
:-)

#11 |
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“Denn jeder 5. US-Amerikaner erkrankt im Laufe seines Lebens an einem Melanom”
Etwas hoch gegriffen die Zahl, oder?

#10 |
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Dr. Jana Präßler
Dr. Jana Präßler

In früheren Zeiten waren die Menschen kontinuierlicher dem Sonnenlicht ausgesetzt (zB ganzjährige Feldarbeit). Das führt zur Ausbildung einer sogenannten Lichtschwiele, der Verdickung der Hornschicht, was zu einer Absorption von UV-Licht führt, sodass das Eindringen von UV-Licht in tiefere Hautschichten vermindert wird. In der heutigen Zeit sind wir fast ganzjährig in Innenräumen, um uns in wenigen Stunden und Tagen mit der sonnenentwöhnten Haut massiv dem Licht auszusetzen. – Ob man das heiße Backblech mit oder ohne Topflappen anfasst, macht wohl einen Unterschied.

#9 |
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Gast
Gast

Ich bin über den Terminus “malignes Melanin” gestolpert. Möglicherweise ist Melanom gemeint, denn Melanin ist nicht maligne! Im Text wird ja auch vom Melanom (schwarzer Hautkrebs) gesprochen, warum nicht in der Überschrift? Übrigens gibt es auch amelanotische Melanome, die also nicht schwarz sind, aber ebenso maligne aind!!!
Prof.Dr. J. Skrzypczak

#8 |
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Klaus-Peter Karmann
Klaus-Peter Karmann

@#4

Ohne Melanin treffen mehr UV-Photonen direkt auf DNA-Moleküle. Werden einige dieser UV-Photonen hingegen vorher von dem UV-Absorber Melanin absorbiert, dann wird die direkte Schädigung der DNA durch UV-Photonen reduziert. Je mehr Melanin, desto besser wirkt dieser Effekt. Deshalb sind dunkle Hauttypen weniger anfällig für Lichtschäden. Die DNA-Schäden durch die freien Radikale, die beim Zerfall von Melanin-Molekülen nach der UV-Absorption (siehe mein früherer Beitrag) in großer Zahl entstehen, sind offenbar geringer als die DNA-Schäden durch direkte UV-Absorption durch ein (nicht durch Melanin geschütztes) DNA-Molekül.

#7 |
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Klaus-Peter Karmann
Klaus-Peter Karmann

Melanin ist ein UV-Absorber. Darauf beruht seine Schutzwirkung. Nach der Absorption des UV-Photons mus die absorbierte Energie irgendwo hin. Da die UV-Photonen von der Elektronenhülle absorbiert werden, veränderte die Absorption die Bindungskräfte zwischen den Kernen. Es findet als Ergebnis der UV-Absorption also eine Vielzahl chemischer Reaktionen statt. Bei vielen davon entstehen freie Radikale. Diese erzeugen oxidativen Stress und greifen die DNA in der Zelle an, sofern es andere UV-Photonen nicht schon selbst getan haben. Deshalb hilft die Gegenwart ausreichend vieler Antioxidantien, die Zahl der DNA-Schäden zu verringern. Ganz verhindern kann man die nicht.

#6 |
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Brigitte Devenish
Brigitte Devenish

An Gast #2 “Ich frage mich langsam, wie es die Menschheit geschafft hat, bis heute zu überleben, trotzdem unsere frühen Vorfahren meist unbekleidet der Sonne ausgesetzt waren – und das in den unterschiedlichsten Klimazonen”.

Vielleicht hat die damalige niedrige Lebenserwartung etwas damit zu tun. Es erkranken sicher wenige Menschen in jungen Jahren an Hautkrebs. Die – oft in der Kindheit – erlittenen Schaeden wirken sich viele Jahre spaeter aus. Aussterben haette die Menschenrasse also wegen Hautkrebs sicher schwer koennen. Ausserdem bewohnen heutzutage die am meisten Gefaehrdeten alle Kontinente, was urspruenglich nicht der Fall war; sie hielten sich in kuehlen Klimazonen auf.

#5 |
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Naturwissenschaftlerin

Noch mal zum Verständnis – “Um CPDs zu bilden, brauchen die Melanozyten offenbar neben dem Melanin noch Hyperoxide – chemische Verbindungen, die das vom Sauerstoff abgeleitete Dioxid-Anion (O2−) enthalten. Das gilt sowohl für die gelbe als auch die braune Form der von Melanin produzierten CPDs, wobei die braune Form effektiver wirkt. ” – Also braune From mehr CPDs?

“Diese Beobachtung deckte sich mit einer zuvor gemachten, unerwarteten Begebenheit: Rothaarige Mäuse haben ein höheres Risiko, an einem Melanom zu erkranken als Mäuse mit dunklem Fell, sogar wenn sie vor UV-Licht geschützt sind.”

Unerwartet? Das wissen wir aber doch schon seit mindestens 30 Jahren. Der helle Hauttyp rothaariger Menschen galt immer als gefährdeter.

Wenn Melanin selbst das Problem ist, warum haben stark pigmentierte Menschen dann ein geringeres Hautkrebsrisiko???

#4 |
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Wilfried Bucher
Wilfried Bucher

@#2
Wenn die Krankheit ausbricht, ist die Reproduktionsphase meist vorbei und die Häufigkeit ist immer noch so gering, dass es die Bevölkerungsentwicklung kaum tangiert.

#3 |
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Gast
Gast

Ich frage mich langsam, wie es die Menschheit geschafft hat, bis heute zu überleben, trotzdem unsere frühen Vorfahren meist unbekleidet der Sonne ausgesetzt waren – und das in den unterschiedlichsten Klimazonen.

Mal ganz provokativ gefragt: Hat der Fortschritt uns derart verweichlicht, dass wir alles mitnehmen, was möglich ist? Will uns die Industrie mit der nächsten Panik noch mehr Geld aus den Taschen ziehen, oder ist es ganz einfach eine natürliche Auslese, dass Menschen an diversen Krankheiten sterben?

#2 |
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Gast
Gast

Auch 100 Jahre Dermatologie bringt immer neue ( diesmal erschreckende ) Erkenntnisse. Prof. Dr. Rolf Melzer

#1 |
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