Epidermale-Melanin-Einheit

Fitzpatrick TB et al. 1963

Die Epidermale-Melanin-Einheit (EMU) ist ein Begriff der erstmals 1963 von Breathnach und Fitzpatrick verwendet wurde, und der die organoide Funktionseinheit zwischen Melanozyten und Keratinozyten umschreibt. Dieses organoide System arbeitet synchron, um Melanin zu produzieren und zu verteilen.

Melanin wird in Melanosomen synthetisiert, zu den Dendritenspitzen transportiert und in die Keratinozyten verlagert, wo es Kappen über den Keratinozytenkernen bildet. Die molekularen und zellulären Mechanismen, die an der Melanosomenübertragung beteiligt sind, sowie die für diesen Prozess erforderlichen Wechselwirkungen zwischen Keratinozyten und Melanozyten sind noch nicht vollständig geklärt.

Zu den möglichen Mechanismen des Melanosomentransfers gehören:

• die Melanosomenfreisetzung und Endozytose
• die direkte Inokulation („Injektion“)
• die Fusion der Keratinozyten-Melanozyten-Membranen
• die Phagozytose.

Melanozyten und Keratinozyten existieren in der menschlichen Epidermis in einer wirklich außergewöhnlichen und bemerkenswert stabilen Einheit in der ein post-mitotischer Melanozyt mit etwa 36-40 lebensfähigen Keratinozyten vereint ist. Diese funktionelle Einheit ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Integrität der menschlichen Epidermis und insbesondere für die schützende Hautpigmentierung.

Alle menschlichen „Pigmenttypen“, unabhängig von Ethnizität und Hautfarbe weisen die selbe Anzahl von Melanozyten pro Flächeneinheit der Epidermis auf. Der qualitative Unterschied in der menschlichen Hautfarbe resultiert somit auf Unterschieden in:

• der Anzahl und Form der Melanosomen pro Melanozyt
• dem Melanintyp
• dem Muster der Verteilung der Melaningranula in den verschiedenen Schichten der menschlichen Epidermis (Fitzpatrick TB et al. (1963).

Innerhalb der Epidermis-Melanin-Einheit steuert der Keratinozytenpartner verschiedene Aspekte des Melanozytenverhaltens, unter anderem durch ein reguliertes Gleichgewicht von parakrinen Wachstumsfaktoren und Zell-Zell-Adhäsionsmolekülen (Casalou C et al. 2022).

Pathologische Veränderungen der EMU finden sich besipielsweise beim Melanom. Melanomzellen nehmen in der Regel eine epitheloide Form an und lassen viele Merkmale ihrer normalen Vorläufer vermissen, z. B. die Dendritizität des Melanozyten, die solitäre Verteilung zwischen 5-8 normalen basalen Keratinozyten, statt 36-40. Bei Melanomen mit einer oberflächlichen Ausbreitungskomponente kommt es zu einem intraepidermalen, pagetoiden Wachstumsmuster, oft mit einer ausgeprägten seitenständigen Ausbreitung vergrößerter maligner Zellen. Diese können sich sowohl an der dermo-epidermalen Grenze als auch in oberflächlicheren epidermalen Bereichen einer nun desorganisierten Epidermis anhäufen, die durch den Verlust des stabilen EMU-Zellverhältnisses mit Keratinozyten gekennzeichnet ist (Casalou C et al. 2022).  

Naevus depigmentosus: Bei dieser Erkrnakung liegt eine umschriebene Amelanose vor. Die Anzahl der Melanozyten ist normal oder vermindert.

Okulokutaner Albinismus: Patienten mit dieser hypopigmentären Störung weisen Mutationen auf , die unmittelbar das Tyrosingen TYR betreffen, oder Gene von Proteinen, die die Prozessierung des kupferhaltigen Enzyms Tyrosinase und die Biosynthese von Melanin in den Melanosomen und die Ausschleusung von reifen Melanosomen in die Epidermis regulieren. Die Paienten weisen eine normale Melanozytendichte in ihren epidermalen Melanineinheiten auf. Sie sind sehr anfällig für Karzinombildungen der Haut. Das Auftreten von Melanomen bei südafrikanischen Albino-Patienten ist jedoch sehr selten. Die Melanominzidenz bei schwarzen südafrikanischen Albinos entspricht der bei schwarzen Südafrikanern (American Cancer Society (2022). Auf den ersten Blick mag dies paradox erscheinen, da Eumelanin eine photoprotektive Wirkung hat und sein Fehlen oder seine Verringerung das Risiko von UVR-assoziierten DNA-Mutationen, die für Melanome charakteristisch sind, erhöhen dürfte. Wird bei diesen Albino-Patienten ein Melanom gefunden wird, so handelt es sich in der Regel um ein amelanotisches Melanom (Ihn H et al. 1993).

Piebaldismus: Diese Pigementierungsstörung entsteht durch Mutationen, die die Entwicklung und Migration der Melanoblasten von der Neuralleiste zur Haut betreffen.Beim Menschen entsteht Piebaldismus durch heterozygote „loss-of-function“-Mutationen des KIT-Gens. Die Mutationen von cKIT, die bei Piebaldimsus-Patienten identifiziert wurden, reichen von groben Deletionen bis zu Missense-Defekten und werden alle autosomal-dominant vererbt und führen zu einem Verlust der Melanozyten in der Haut.  

Psoriasis: Auch bei der Psoriasis ist die Integrität der epidermalen Melanineinheit gestört (Nickoloff BJ 2004). Es wurde berichtet, dass Melanozyten in der Epidermis der läsionalen und perilesionalen Psoriasis tatsächlich proliferieren können (Casalou C et al. 2022). Die epidermale Melanozytenproliferation bei Psoriasis könnte mit der massiven Keratinozytenhyperplasie zusammenhängen, die für die Psoriasis charakteristisch ist und zu einer extremen Dehnung der Rete-Kämme der Epidermis und damit zu einer massiven Vergrößerung der Oberfläche der Basalschicht führt, in der sich die Melanozyten befinden. Bemerkenswerterweise besteht bei der Psoriasis kein erhöhtes Risiko der Melanombildung. Dies ist umso bemerkenswerter, als Psoriasis-Patienten häufig über längere Zeiträume mit PUVA (Psoralen und UVA) behandelt werden (Casalou C et al. 2022).

Der inzwischen eingebürgerte Begriff "epidermale Melanineinheit" ist in sich falsch, denn er bezieht sich nicht auf ein Verhältnis von Melanin und Epidermis sondern auf einen Melanozyten/Keratinozyten-Quotienten.   

1. American Cancer Society (2022). Facts & Figures  Atlanta, Ga: American Cancer Society; Available at: https://www.cancer.org/research/cancer-facts-statistics/all-cancer-facts-figures/cancer-facts-figures-2022.html.
2. Casalou C et al. (2022) Loss of 'Epidermal Melanin Unit' Integrity in Human Skin During Melanoma-Genesis. Front Oncol 12:878336.
3. Cheng RKY et al. (2017) Structural insight into allosteric modulation of protease-activated receptor 2. Nature 545:112-115.
4. Fitzpatrick TB et al. (1963) Das Epidermale Melanin-Einheit-System [The Epidermal Melanin Unit System]. Dermatologische Wochenschrift 147:481–489.
5. Ihn H et al. (1993) Amelanotic Metastatic Melanoma in a Patient With Oculocutaneous Albinism. J Am Acad Dermatol 28:895–900
6. Nickoloff BJ (2004) The Skin Cancer Paradox of Psoriasis: A Matter of Life and Death Decisions in the Epidermis. Arch Dermatol 140:873–5106)
7. Soeda M et al. (2021) Cold pain sensitivity is associated with single-nucleotide polymorphisms of PAR2/F2RL1 and TRPM8. Mol Pain 17:17448069211002009.