, Volume 272, Issue 3-4, pp 215-228

Redistribution of melanosomal complexes within keratinocytes following UV-A irradiation: A possible mechanism for cutaneous darkening in man

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Summary

In contrast to other ultraviolet (UV) wavelengths, UV-A can induce long-term or “true” pigmentation rapidly with little or no latency. The response cannot be clearly separated from immediated pigment darkening and is too rapid in onset to be explained by neomelanogenesis. In order to investigate possible mechanisms for this phenomenon, UV-irradiated skin was examined microscopically and ultrastructurally 18 h postirradiation. Specimens from skin sites tanned by exposure to melanogenic doses of UV-A showed a paradoxical reduction in the degree of basal melanization by light microscopy compared to unirradiated skin. Ultrastructurally, there was migration and dispersion of packaged melanosomes within keratinocytes from their normal, aggregated location around the nucleus towards the periphery of the cell. These changes were not observed in specimens exposed to melanogenic doses of UV-B.

We propose that UV-A wavelengths can selectively cause redistribution of melanin-laden organelles within human keratinocytes in vivo and that this phenomenon accounts for the visually observed hyperpigmentation that develops soon after single exposures to these wavelengths. Dispersion of melanosomal complexes may be another mechanism by which UV-radiation (UVR) can induce tanning in human skin.

Zusammenfassung

Im Gegensatz zu anderen Wellenlängen des UV-Bereichs kann UV-A fast ohne Latenz eine langdauernde oder “echte” Pigmentierung bewirken. Der Vorgang kann nicht klar von der Sofortpigmentierung getrennt werden und er läuft zu schnell ab, als daß er durch eine Neubildung von Melanin erklärt werden könnte. Um den Mechanismus dieser Reaktion zu untersuchen, wurden Hautproben 18 h nach Belichtung mit ultraviolettem Licht mikroskopisch und ultrastrukturell untersucht. Hautproben nach Bestrahlung mit melanogenetisch wirksamen UV-A Dosen zeigten lichtmikroskopisch im Vergleich zur unbelichteten Haut einen paradoxen Rückgang der Pigmentierung der basalen Zellagen. Ultrastrukturell zeigt sich eine intracelluläre Migration und Dispersion gepackter Melanosomen von der normalen aggregierten Anordnung um den Kern in die Peripherie der Keratinozyten. Diese Veränderungen fanden sich nicht in Proben, die mit melanogenetisch wirksamen UV-B dosen bestrahlt worden waren.

Es wird vorgeschlagen, daß UV-A in vivo eine selektive Umverteilung melaninbeladener Organellen innerhalb menschlicher Keratinozyten bewirkt, und daß dieses Phänomen für die sichtbare Pigmentierung, die sich sofort nach Bestrahlung mit dieser Wellenlänge ausbildet, veantwortlich ist. Eine Dispersion von Melanosomenkomplexen könnte ein weiterer Mechanismus sein, durch den ultraviolette Strahlung eine Bräunung der menschlichen Haut bewirkt.