Dołącz do czytelników
Brak wyników

Otwarty dostęp , Naturoterapia kliniczna

9 grudnia 2020

NR 22 (Grudzień 2020)

O czym świadczy nasz wygląd i z czym jest skorelowany – genetyczne i pozagenetyczne uwarunkowania cech zewnętrznych

157

Fenotyp człowieka, charakteryzujący ogół cech morfologicznych i fizjologicznych, to efekt dziesiątków tysięcy lat ewolucji i doboru naturalnego, którymi podążał nasz gatunek od czasu, gdy opuścił Afrykę ok. 60 tysięcy lat temu. Wiele czynników środowiskowych, działających przez ten czas na genom, utrwalonych zostało w postaci cech fenotypowych, opisujących przede wszystkim nasz wygląd zewnętrzny, ale także właściwości fizjologiczne, w tym m.in. odporność organizmu, podatność na choroby przewlekłe oraz na leczenie określonymi terapeutykami czy reakcje na bodźce środowiskowe. Nie są to jednak cechy kodowane w prosty, jednogenowy sposób według dziedziczenia mendlowskiego. Wiele z nich uwarunkowana jest współdziałaniem wielu genów, biologicznych czynników pozagenowych oraz elementów środowiska zewnętrznego.

Kodująca część, czyli sekwencja DNA, która zostaje przepisana na białko, będące głównym budulcem organizmu, stanowi ok. 1,5% całego ludzkiego genomu i warunkuje jedynie ułamek zmienności, podczas gdy duża jej większość leży w obrębie regionów niekodujących. Szacuje się, że genomy dwóch osób są identyczne w ok. 99,4%, czyli odróżnia nas od siebie średnio 1 na 1000 par zasad (pz). Nawet genomy bliźniąt jednojajowych, powstałych wskutek podziału jednej zygoty, nie są identyczne, gdyż mogą w nich wystąpić mutacje punktowe czy zmiany polimorficzne. Strukturalne warianty takich i innych zmian zlokalizowane są zarówno w części kodującej, jak i niekodującej, choć wielkość tej ostatniej daje dużo większe pole do popisu. 
Znane i opisane są już konsekwencje zmian w całym garniturze chromosomowym człowieka, tzw. ploidie, polegające na utracie czy podwojeniu liczby chromosomów, zarówno autosomów, jak i chromosomów płci. Do najlepiej znanych należą m.in. zespół Downa (trisomia chr. 21), zespół Edwardsa (trisomia chr. 18), zespół Turnera (monosomia chr. X) czy zespół Klinefeltera (dodatkowy chr. X u mężczyzn). Opisują one zespoły wad wrodzonych, z których wiele widocznych jest w postaci charakterystycznego wyglądu nosiciela, jak np. zaburzenia wzrostu, anomalie kośćca czy typowe dla zespołu rysy głowy i twarzy, w tym kształt czaszki, kształt i osadzenie oczu, uszu czy wady tęczówki1, 2. Wynikają one najczęściej z podwojenia ilości materiału genetycznego, znajdującego się na chromosomie, który uległ duplikacji, lub utracie tej części informacji w przypadku jego delecji. 
Najistotniejsze jednak znaczenie dla różnic międzyosobniczych, w tym dla morfologicznej zmienności naszego wyglądu, mają polimorfizmy, w tym przede wszystkim polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (SNP, ang. single nucleotide polymorphism), oraz polimorfizmy liczby kopii, w tym zwłaszcza polimorfizmy typu STR (ang. short tandem repeats), będące tandemowymi powtórzeniami krótkich sekwencji, liczących od 2 do 7 pz. To właśnie STR-y zyskały popularność i wykorzystywane są obecnie powszechnie w identyfikacji osobniczej, identyfikacji ojcostwa czy mapowaniu genetycznym. Ale to najdrobniejsze, punktowe zmiany w DNA, czyli polimorfizmy SNP, wpływają w większości na to, jak kształtują się cechy naszego wyglądu.

POLECAMY

Charakterystyka SNP-ów

Polimorfizmy SNP są najprostszą formą wariacji sekwencji DNA, polegającą na zmianie jednego nukleotydu w nici na inny, co powoduje analogiczną, komplementarną zmianę w drugiej nici DNA. 
Zmiana ta może dotyczyć genomu drugiego osobnika lub też drugiego, homologicznego chromosomu tego samego osobnika. SNP-y obejmują aż do 90% wszystkich polimorfizmów DNA ludzkiego i tym samym stanowią najczęstsze źródło zmienności genetycznej3, 4. Jedynie chromosomy płci wykazują pod tym względem wyraźnie mniejszą zmienność, ale na pozostałych chromosomach SNP-y występują z częstością 1/300–1000 pz, co daje potencjalnie liczbę sięgającą 10 mln SNP-ów w całym genomie. Punktowa zmiana nukleotydu mająca negatywny dla osobnika skutek nazywana jest mutacją i występuje z częstością < 1%, zaś zmiana korzystna zostaje utrwalona przez pokolenia i jako polimorfizm występuje z częstością > 1% w populacji5.  

Działanie SNP-ów

Zmiana pojedynczego nukleotydu, jeśli występuje w regionie kodującym białko i zostaje przepisana z matrycy DNA w trakcie ekspresji genu, może mieć dwojaki charakter: zmiany synonimicznej, tzn. niepowodującej zmiany kodowanego aminokwasu w białku, lub zmiany niesynonimicznej, której efektem jest zmiana aminokwasu. Szacuje się, iż większość SNP-ów w ludzkim genomie ma charakter neutralny, a tylko wybrane wpływają na istotną zmianę w fenotypie. Co więcej, ogromna ich ilość działa w sposób sprzężony z innymi, ujawniając sumaryczny efekt dopiero w grupie, modelując jednocześnie działanie innych SNP-ów lub całych genów, a rzadko wykazując silny efekt kauzatywny (sprawczy, przyczynowy) w pojedynkę. Wynika to głównie z blokowej organizacji genomu, gdzie w obrębie bloku odcinki DNA, w tym też SNP-y, wykazują silne sprzężenia pomiędzy sobą i wspólne przenoszenie się na chromosomy potomne6. Rekombinacja, która jest podstawowym procesem warunkującym różnorodność potomstwa, zachodzi w takich blokach rzadko lub w ogóle, zaś w miejscach pomiędzy blokami, zwanych „gorącymi punktami”, zachodzi szczególnie intensywnie. Ma to odzwierciedlenie w dynamice działania SNP-ów i ich wpływie na, często subtelne, zmiany fenotypu. 

Cechy wyglądu zewnętrznego

Określane są one często jako tzw. cechy widoczne zewnętrznie (EVC, ang. externally visible characteristics), a proces predykcji tych cech jedynie na podstawie badania DNA nazywany jest inteligencją DNA (ang. DNA intelligence)7. Do cech z grupy EVC, które z prawie całkowitą pewnością można wytypować jedynie na podstawie DNA u ludzi, należą: płeć, rudy kolor włosów oraz niebieskie i brązowe oczy6. 

Płeć

Najpopularniejszą metodą genotypowania płci jest identyfikacja różnic strukturalnych w genie amelogeniny pomiędzy chromosomem X (AMELX) i chromosomem Y (AMELY). Gen ten obecny jest w odmiennych wariantach, wynikających z wielokrotnych delecji o różnej długości. Prawie 20 lat temu po raz pierwszy wykorzystano 6-nukleotydową delecję na chromosomie X do oznaczenia płci i wariant ten jest jednym z powszechniej stosowanych do dzisiaj. Amelogenina znalazła również zastosowanie jako jeden z markerów w analizie STR przy identyfikacji osobniczej. Polimorficzna struktura genu AMEL, zwłaszcza na chromosomie Y, oraz mutacje typowe dla niektórych populacji skutkują niekiedy wynikiem fałszywie pozytywnym, gdy identyfikowany jest jedynie chromosom X8. Z tego względu, obok AMEL, stosowane są też alternatywne markery, w postaci genów, takich jak np.: SRY, STS, regionów DXYS156, DYZ1 czy paneli Y-SNP-ów, występujących jedynie na chromosomie Y9. 
Chromosomy X i Y warunkują tzw. płeć chromosomową. W zależności jednak od tego, do czego odnosi się porównanie pomiędzy płciami, wyróżniamy także płeć gonadalną, hormonalną, psychologiczną, społeczną, metaboliczną i somatyczną. Na zmianę wyglądu zewnętrznego w kontekście drugo- i trzeciorzędowych cech płciowych najsilniej działającym czynnikiem biologicznym są hormony. Terapia hormonalna w tym przypadku jest procesem długotrwałym, wymagającym stosowania do końca życia, często też obarczonym rozwojem zaburzeń metabolicznych i chorób układu sercowo-naczyniowego. 

PIGMENTACJA 

Pigmentacja jest jedną z najbardziej zróżnicowanych cech fenotypowych u ludzi10, zaś osoby o pochodzeniu europejskim charakteryzują się najsilniejszym zróżnicowaniem cech pigmentacyjnych, w tym przede wszystkim kolorem tęczówki oka, włosów i skóry, w porównaniu z innymi regionami świata11. Choć pigmentacja jest cechą dziedziczoną niemalże w 100%, schemat dziedziczenia nie ma charakteru czysto mend-
lowskiej segregacji12. Cecha ta uwarunkowana jest wieloma genami i polimorfizmami, z których część określa się jako markery informujące o pochodzeniu (AIM, ang. ancestry informative markers), wykazujące duże zróżnicowanie między populacjami etnicznymi, dla których różnica zmienności genetycznej sięga nawet 85%. Jest to efektem m.in. adaptacji określonej cechy do odmiennych warunków środowiska, panujących w różnych regionach geograficznych, np. jaśniejszej skóry i tęczówki oka wśród osób populacji północnoeuropejskiej czy ciemniejszej skóry u ludzi zamieszkujących tereny przeważnie stale nasłonecznione10, 13. 

Melanogeneza

Pod względem fizjologicznym odmienność w nasileniu pigmentacji wynika m.in. z różnic w typie i ilości melaniny syntetyzowanej w pęcherzykach barwnikowych – melanosomach, a także z ich wielkości i kształtu. Melanogeneza, czyli proces powstawania barwnika, zachodzi w komórkach pigmentowych – melanocytach, występujących przede wszystkim w warstwie podstawnej naskórka, w naczyniówce, tęczówce i ciałku rzęskowym oka, pęcherzykach włosów, a także w oponach mózgowo-rdzeniowych, sercu czy uchu wewnętrznym14. Podstawowym substratem w procesie jest aminokwas tyrozyna, która przekształcana jest przez znajdujący się w melanocytach enzym – tyrozynazę do metabolitów pochodnych, a ostatnim z nich jest barwnik – melanina. Podstawową jej formą jest tzw. eumelanina, będąca barwnikiem o odcieniu od brązowego do czarnego, zaś barwnikiem alternatywnym jest jasna feomelanina, o odcieniu od czerwonego do żółtego. Główną funkcją melaniny jest ochrona jądra komórkowego przed promieniowaniem UV na skutek gromadzenia się melanosomów w okolicy nadjądrowej cytoplazmy, przy czym eumelaninie przypisuje się właściwości fotoprotekcyjne, określane jako zdolność do neutralizacji promieni UV, zaś feomelaninie – właściwości fotouczulające, wzmagające generowanie wolnych rodników15. Wzajemne proporcje eu- i feomelaniny decydują o ostatecznej barwie ujawniającej się jako fenotyp. Co ciekawe, istnieje jeszcze trzecia forma, tzw. neuromelanina, obecna w obszarze istoty czarnej śródmózgowia i w miejscu sinawym, nadająca im specyficzną barwę. Wykazano, że u dzieci, które ukończyły 3. rok życia dochodzi do zwiększenia akumulacji neuromelaniny, co postępuje z wiekiem. Jej funkcja wiąże się prawdopodobnie z ochroną jądra neuronów w warunkach stresu oksydacyjnego, a także z wiązaniem i neutralizacją metali. 
Melanogeneza jest procesem złożonym, podlegającym wieloetapowej regulacji i zależnym od szeregu czynników endo- i egzogennych. Wśród endogennych znajdują się głównie mutacje i polimorfizmy w genach kodujących poszczególne czynniki, a także substancje o charakterze hormonalnym, oddziałujące na proces melanogenezy na drodze autokrynnej, parakrynnej lub endokrynnej. Do ostatniej grupy należą m.in. estrogeny, α-melanotropina czy ACTH. Znacznie szerszą natomiast grupę stanowią czynniki egzogenne, które modulują zarówno przebieg samej melanogenezy, jak i dostępność oraz aktywność jej biologicznych regulatorów. Należą tu m.in.: 

  • promieniowanie UV, 
  • szerokość geograficzna, 
  • dostępność L-tyrozyny lub/i cysteiny (prekursory syntezy odpowiednio eu- i feomelaniny), 
  • witaminy (A, B, C, P), 
  • substancje mineralne (np. żelazo, wapń, miedź – jako „wspomagacze” enzymów melanogenezy), 
  • wiek, płeć, 
  • niektóre leki (np. pochodne prostaglandyn),
  • stany zapalne (interelukiny), 
  • choroby przewlekłe. 

Kolor tęczówki 

Pigmentacja jest cechą ciągłą, ale dającą się sklasyfikować w użyteczne do badań kategorie16. W zależności od celów dalszych badań, kolor oczu zaklasyfikować można według różnych systemów, np. 16-stopniowej antropologicznej skali Martina, czy 6-stopniowej skali stosowanej w badaniach molekularnych i sądowych11. W badaniach naukowych najczęściej stosuje się skalę 3 barw (brązowy, pośredni, niebieski) lub skale binarne, tj. pary brązowy – nie brązowy i niebieski – nie niebieski, jako że są to kolory skrajne, dające się genotypować stosunkowo najłatwiej16. 
Najczęściej występującą barwą oczu odziedziczoną po przodkach jest barwa brązowa. Szacuje się, że ok. 90% populacji ogólnoświatowej ma oczy brązowe, 7% – niebieskie, zaś 1–2% – szare i/lub zielone. Pojawienie się oczu niebieskich jest prawdopodobnie wynikiem mutacji, która nastąpiła ok. 6–10 tysięcy lat temu i utrwalona została zwłaszcza w populacjach zamieszkujących tereny o małym nasłonecznieniu. Im dalej na północ wędrowali nasi przodkowie, tym korzystniejsza okazywała się taka mutacja, a dobór naturalny faworyzował osobniki o jasnych tęczówkach. Wśród mieszkańców Europy Północnej dominuje więc dziś niebieski kolor oczu (generalnie: jasny), zaś wśród ludzi z Europy Południowej – kolor brązowy (generalnie: ciemny)17. Najsilniejszym czynnikiem genetycznym, oddziałującym na ogólną pigmentację, w tym na barwę tęczówki, jest polimorfizm w genie HERC2. Co więcej, jest to gen uniwersalny pod względem pigmentacji, tzn. jego warianty oddziałują na ujawnienie się danego pigmentu niezależnie od pochodzenia geograficznego i działa on modyfikująco na inne geny. Należy do nich np. gen OCA2, w którym mutacja powoduje wystąpienie albinizmu oczno-skórnego (zob. dalej). Jest to gen bogaty w warianty polimorficzne, których odpowiednie zestawy alleliczne, tzw. haplotypy, związane są silnie z wystąpieniem określonych kompleksów fenotypowych, tj. niebieskich oczu wraz z obecnością piegów na skórze o jasnym odcieniu i wrażliwości na promieniowanie UV podczas opalania. 
Ogólna wielkość syntezy melaniny w dorosłym ludzkim oku jest mniejsza niż w skórze czy włosach, dlatego poza czynnikiem genetycznym na ostateczną barwę tęczówki mają wpływ również czynniki biologiczne i środowiskowe, które sprawiają, iż widzialny kolor oka jest cechą bardziej złożoną11. Odcień tęczówki uzależniony jest dodatkowo od sposobu postrzegania, w tym od natężenia i rodzaju oświetlenia w otoczeniu.  Najdokładniejszym systemem oceny koloru oczu jest klasyfikacja 8 kolorów, opracowana w latach 90. XX w., oparta na kolorze dominującym, tj. brązowym, oraz kolorach żółtym i szarym18. 
 

1. Oczy brązowe

  • charakteryzują się dużą ilością eumelaniny w zrębie tęczówki
  • są dominującą barwą w populacji ogólnoświatowej
  • w Europie występują z częstością od 15% 
  • w regionach płn. do około 84% w regionach pd.
  • w niektórych populacjach Afryki, Ameryki Płd. czy Azji bywają jedynym kolorem

2. Oczy ciemnobrązowe 

  • charakteryzują się największym zagęszczeniem 
  • eumelaniny, co może dawać wrażenie czarnych  oczu

3. Oczy piwne

  • często uważane za połączenie brązowego i zielonego koloru, w rzeczywistości są efektem rozproszenia światła wg Rayleigha i średniej ilości melaniny w przedgranicznej warstwie tęczówki, co daje złudzenie wielokolorowej tęczówki w zależności od natężenia światła słonecznego
  • też oczy, mające brązowe elementy o różnym kształcie i rozproszeniu w tęczowce o jaśniejszym kolorze

4. Oczy bursztynowe

  • mają jednolitą barwę określaną jako połączenie 
  • zielono-złotej z miedzianą/rudą
  • mogą zawierać żółte plamki (efekt obecności lipofuscyny – lipochromu)

5. Oczy zielone

  • mała lub umiarkowana ilość melaniny
  • efekt połączenia kol. niebieskiego z dodatkiem piwnych kropek wysuniętych do przodu tęczówki
  • najczęściej spotykane w Europie Płn. (w tym Irlandii) lub u Amerykanów o europejskim pochodzeniu, mających  germańskich lub celtyckich  przodków 

6. Oczy szare

  • zawierają melaninę głównie w tylnej cz. tęczówki, cz. przednia posiada jej niewiele
  • większa niż w niebieskich zawartość kolagenu, 
  • który powoduje nieco inne rozszczepienie światła

7. Oczy niebieskie

  • zawierają małą ilość melaniny, która absorbuje fale dłuższe światła, a rozprasza fale krótsze 
  • obecne u około 12% Europy Płd i Bałkanów, do 78% w Europie Płn.
  • dość powszechnie spotykane w Ameryce Płn. i Australii

8. Oczy fioletowe i czerwone

  • obecne u osób dotkniętych albinizmem
  • oczy fioletowe charakteryzuje śladowa ilość 
  • melaniny i są one efektem czerwonych i niebieskich odbić 
  • oczy czerwone nie posiadają melaniny w ogóle i są efektem przeświecania naczyń krwionośnych 

 

Tab. 1. Ogólna charakterystyka czterech irydologicznych typów struktury tęczówki oka
Typ struktury 
irydologicznej
Wygląd i rozmieszczenie beleczek Zatoki między 
beleczkami
Charakterystyka
Typ I
  •  leżą blisko siebie 
  •  naciągnięte
  • brak lub bardzo nieliczne
  • największa odporność ze wszystkich typów
  • predyspozycje do chorób autoimmunologicznych
  • łagodny przebieg chorób
  • późniejsze starzenie
Typ II
  •  lekko poluzowane
  • obecne
  • najczęstsze występowanie
  • dobra odporność
  • dłuższy czas trwania chorób
  • podatność na alergie, choroby stawów i układu oddechowego
Typ III
  •  cienkie
  • duża ilość
  • słaby typ
  • przebieg chorób długotrwały
  • silne predyspozycje do chorób genetycznych
  • częste powikłania po chorobach
Typ IV
  •  bardzo mała ilość
  •  wygląd „ażurowy”
  • bardzo duża ilość
  • typ najsłabszy
  • bardzo rzadkie występowanie
  • niska odporność
  • duża podatność na choroby przewlekłe
  • zwykle szybki i ciężki przebieg chorób nowotworowych


Poza rodzajem i zawartością melaniny w komórkach nabłonka tęczówki równie istotną rolę odgrywają też dokładny skład i rozmieszczenie komórek zrębu tęczówki i barwnika w ich obrębie. Zrąb tęczówki może zawierać skupiska fibroblastów, włókien kolagenowych w różnym układzie przestrzennym, pojedyncze komórki barwnikowe oraz komórki układu odpornościowego, jak makrofagi czy komórki tuczne19. Ogólna gęstość masy komórkowej zrębu decyduje o tym, jak dużo światła pochłania pigment, zaś silniejsza koncentracja barwnika w przedniej warstwie nabłonka tęczówki może utrudniać obserwację i pomiar jego gęstości/jakości w głębszych warstwach20. Dodatkowo, niezależnie od zasadniczego koloru oka może występować ciemniejsza obręcz wokół źrenicy.  
Kolor tęczówki zmienia się także wraz z wiekiem. U dzieci rasy białej zaraz po urodzeniu jest to najczęściej kolor niebieski, szary lub granatowy, a wynika to z faktu, iż produkcja melaniny zaczyna się w ciągu kilku tygodni czy nawet miesięcy po urodzeniu. Największe zmiany w barwie oczu obserwuje się między 6. a 9. miesiącem życia, choć mogą one zachodzić przez kilka lat, a u 15% ludzi pochodzenia kaukaskiego nawet do dorosłości21. U niektórych tylko dzieci rasy białej, podobnie jak u większości dzieci ras o ciemnej skórze i oczach, synteza melaniny rozpoczyna się jeszcze w życiu płodowym, skutkiem czego mają one ciemną barwę oczu tuż po narodzinach.  
Przypuszcza się, iż właściwa klasyfikacja koloru wraz z morfologią tęczówki może być odzwierciedleniem stanu zdrowia czy przebiegu zmian o charakterze patologicznym. Zagadnieniami takimi zajmuje się dział medycyny naturalnej zwany irydologią. Nauka ta bada m.in. rozmieszczenie i przebieg beleczek w tęczówce czy rozmieszczenie, kształt i kolor znamion, tzw. znaków irydologicznych, określając stan zdrowia czy predyspozycje do schorzeń22. Korzysta się tu z tzw. map irydologicznych, przedstawiających obszary tęczówki oka lewego i prawego, a poszczególne ich pola, odzwierciedlające konkretne narządy i układy zwane są polami projekcji. Na podstawie charakterystyki znaków irydologicznych wyróżnia się cztery podstawowe typy struktury, przedstawione w tabeli 1. 
Pamiętać należy jednak, iż u różnych osób te same choroby lub dolegliwości mogą skutkować odmiennymi zmianami w wyglądzie tęczówki. Analiza irydologiczna nie jest też równoznaczna z diagnozą lekarską, jednak według jej zwolenników charakterystyczne zmiany w wyglądzie strukturalnym tęczówki mogą wskazywać na wczesne stadia pewnych schorzeń, które nie dają jeszcze ogólnoustrojowych objawów. 
Konwencjonalna medycyna podaje założenia irydologii w wątpliwość, powołując się na brak jednoznacznych danych klinicznych, potwierdzających związek stanu zdrowia z wyglądem tęczówki, której wzór określa się jako względnie stały. Wiarygodne są natomiast badania dowodzące, iż sam kolor tęczówki bywa wykorzystywany do predykcji odpowiedzi pacjenta na leczenie, w szczególności na środki podawane do oka23. Również osoby o ciemnych tęczówkach i ogólnej ciemnej pigmentacji uznawane są za osoby o większej odporności immunologicznej, choć częściej cierpią na sezonowe zaburzenia afektywne i zapadają na depresję w porównaniu z osobami o niebieskich oczach.  Tłumaczone jest to ilością światła pochłanianego przez barwnik, co związane jest z kolei ze stężeniem melatoniny. Hormon ten – produkowany przez szyszynkę – wydzielany jest w stałym rytmie, dzięki czemu regulowany jest rytm dobowy, zasypianie i jakość snu oraz stężenie serotoniny w mózgu24. Zdania na ten temat są jednak podzielone, a niektórzy badacze zwracają uwagę na fakt, iż melanina nie ma funkcji fizjologicznej, zaś poziom neuromelaniny jest względnie porównywalny między osobami o różnej pigmentacji25. 
Znane są także zmiany w wyglądzie tęczówki na skutek urazów czy chorób przewlekłych, w tym o charakterze genetycznym. Należą do nich m.in.: 

  • Albinizm, bielactwo. Występuje w formie wrodzonej (brak tyrozynazy lub mutacja np. w genie OCA2) i nabytej (degeneracja melanocytów) u 1–2% osób. Wskutek całkowitego lub częściowego niedoboru barwnika objawia się niezwykle jasną skórą i włosami oraz różowawymi lub bladoniebieskimi tęczówkami. Charakterystyczny wygląd może dotyczyć tylko tęczówki (albinizm oczny) lub dodatkowo skóry i włosów (albinizm oczno-skórny).
  • Zespół Chediaka-Higashiego, częściowy albinizm oczno-skórny. Spowodowany mutacjami w regionie 1q42.3 genu LYST1, powodującymi zaburzenie transportu i gromadzenia ziarnistości wydzielniczych m.in. w melanosomach. Objawia się głównie rozproszeniem pigmentu w tęczówce i ogólną wrażliwością na promieniowanie słoneczne20. 
  • Plamy Brushfielda. Spowodowane są obecnością SNP-ów w regionie 21q22 w genach TTC3 i DSCR9, często występujące np. w zespole Downa, w związku z trisomią 21. chromosomu. Objawiają się jako małe szarawo-brązowe plamki na peryferiach tęczówki, będące agregatami tkanki łącznej w tym rejonie.  
  • Zespół Hornera. Zaburzenia funkcjonowania układu współczulnego w obrębie gałki ocznej powstałe na skutek urazu odcinka szyjnego kręgosłupa czy uszkodzenia pnia współczulnego. Wśród objawów wyróżnia się zwężenie szpary powiekowej, zapadnięcie gałki ocznej na skutek porażenia mięśnia oczodołowego, zwężenie źrenicy z powolnym jej rozkurczaniem oraz jaśniejszą tęczówkę. 
  • Jaskra barwnikowa. Typ wtórny, występujący najczęściej (do 50%) w przebiegu zespołu rozproszonego barwnika. Uwalnianie melanosomów z nabłonka tęczówki na skutek ocierania się tylnej jej części o więzadełka obwódki rzęskowej powoduje ich przesuwanie do przedniej części oka i uwypuklanie. Na ten typ jaskry częściej zapadają mężczyźni, zwłaszcza o ciemnym kolorze oczu i krótkowzroczni, ale choroba może być też dziedziczna. Objawia się tworzeniem złogów melaniny w rogówce i charakterystycznych wzorów w tęczówce (promieniste ubytki na obwodzie, gromadzenie w przedniej części tęczówki, powodujące jej ściemnienie). Zazwyczaj dotyka obydwie tęczówki. 
  • Heterochromia, inaczej różnobarwność tęczówki. Występuje u 1/1000 osób, w dwóch odmianach, jako h. iridis, gdy tęczówka jednego oka ma różne kolory oraz jako h. iridum, gdy każda z tęczówek ma odmienną barwę. Oko jaśniejsze uznawane jest za „słabsze” z powodu mniejszej ilości barwnika. Dotyka ok. 1% populacji i najczęściej jest wadą genetyczną, rzadziej nabytą, np. jako efekt czerniaka czy jaskry, ale również w efekcie urazu wewnątrzmacicznego matki. Diagnozowana jest tuż po porodzie lub w ciągu pierwszego roku życia, w związku z kształtowaniem się ostatecznej barwy tęczówki. Na ogół nie powoduje dolegliwości z widzeniem i nie wymaga leczenia. Może jednak towarzyszyć innym zespołom chorobowym związanym z zaburzeniami pigmentacji, jak np.: 
  • zespół Blocha-Simonsa (nietrzymanie barwnika) – rzadka choroba genetyczna sprzężona z chromosomem X, u osobników męskich zazwyczaj letalna. Dotknięte obszary obejmują tęczówkę, skórę, włosy, zęby i paznokcie. Polega na niezdolności komórek podstawnych naskórka do gromadzenia melaniny, w efekcie czego gromadzi się ona w skórze właściwej i makrofagach, powodując stan zapalny; 
  • zespół Waardenburga – heterogenna choroba, występująca z częstością 1/40 000, spowodowana mutacjami w wielu genach, w tym zaangażowanych w melanogenezę. Objawia się utratą słuchu oraz zmianami w barwie tęczówki (często jaśniejsze), skóry (plamy bielacze) i włosów (jaśniejsze pasma);
  • piebaldyzm – całkowity brak melanocytów występujący wraz z mutacją w genie kinazy tyrozynowej (KIT), objawia się najczęściej jasnym obszarem włosów nad czołem i plamami na skórze twarzy i ciała. 

Ciekawym zagadnieniem w kwestii związku koloru oczu z innymi cechami jest związek genów ulegających ekspresji w tęczówce z rozwojem mózgu na etapie embrionalnym. Wyniki badań z 2007 r.26 wykazały związek pomiędzy genem Pax6 a ukształtowaniem zarówno beleczek w tęczówce, jak i powierzchni przedniej części kory zakrętu obręczy – obszaru mózgu odpowiedzialnego w głównej mierze za reakcje awersyjne. Zmiany w postaci głębszych krypt w zrębie tęczówki wiązano z pozytywnymi uczuciami, m.in. zaufaniem, ciepłem i uczuciowością, zaś płytsze, poziome bruzdy – z impulsywnością. 
Z egzogennych czynników biochemicznych wpływających na zmianę wyglądu tęczówki wymienić należy niektóre grupy leków, jak np. pochodne prostaglandyn, stosowane przy leczeniu jaskry i do obniżenia ciśnienia wewnątrzgałkowego, oraz niektóre leki antydepresyjne. W obydwu przypadkach może dojść do stopniowego ściemnienia oka na skutek zwiększonej produkcji melaniny w zrębie tęczówki, a zmiana ta bywa nieodwracalna. Czynniki środowiskowe, o ile nie wpływają na choroby przebiegające ze zmianą wyglądu tęczówki, są raczej wątpliwą przyczyną umożliwiającą zmianę koloru oczu. Zwolennicy wspomnianej już irydologii przekonują o wpływie diety i detoksykacji organizmu na wygląd tęczówki, w tym zmianę intensywności, blasku, a przede wszystkim odcieni w niej widocznych. Nie ma jednak badań klinicznych, potwierdzających taką zależność. Również zmiana w kolorze oczu pod wpływem stresu, złości czy podniecenia jest jedynie pozorna, ponieważ pod wpływem silnych stanów emocjonalnych dochodzi do zwężenia lub rozszerzenia źrenicy, w efekcie czego tęczówka wraz z barwnikami kurczy się i rozkurcza, dając złudzenie przyciemnienia czy rozjaśnienia. Jak dotąd, jedynym pewnym i trwałym sposobem zmiany koloru oczu jest laserowy zabieg, podczas którego niszczone są melanocyty tęczówki, ulegającej w efekcie rozjaśnieniu. Zabieg jest krótkotrwały, a ostateczny efekt uwidocznia się po ok. 4 tygodniach, jednak metoda ta jest wciąż nowa i nie ma pewności, czy nie powoduje odległych w czasie działań niepożądanych. 

Kolor włosów

Wiele jest analogii w mechanizmach kształtowania się koloru tęczówki i koloru włosów. Kolor włosów jest cechą ciągłą i uwarunkowaną wielogenowo, a ostateczny widzialny efekt fenotypowy uzależniony jest także od subtelnych odcieni, refleksów, pasemek i światła, w którym włosy są oglądane. Najpowszechniej stosowana jest skala 4-stopniowa, uwzględniająca włosy czarne, brązowe, blond i rude. Kolorem po przodkach jest barwa ciemna, natomiast rozjaśnienie następowało w odpowiedzi na zmiany szerokości geograficznej i zmniejszające się nasilenie promieniowania UV. 
Kolorem włosów, wokół którego narosło najwięcej stereotypów i legend, jest rudy. Jego pojawienie się i rozprzestrzenienie tłumaczone jest wieloma hipotezami, m.in. doborem płciowym czy fenotypem preferowanym w regionach o niskim nasłonecznieniu. Najbardziej prawdopodobne jest, iż rude włosy są efektem mutacji, która pojawiła się ok. 50 tysięcy lat temu, już po wyjściu z Afryki, a wraz z migracją ludów na północ została utrwalona. Rude włosy są niezwykle rzadkie i występują u 1–2% populacji światowej. Towarzyszą im najczęściej brązowe lub piwne oczy, zaś obecność rudych włosów i oczu niebieskich jest wyjątkowa i dotyczy < 1%. 
Najsilniejszym czynnikiem genetycznym jest tu gen melanokortyny 1 (MC1R), w którym zidentyfikowano 11 polimorficznych miejsc o największym wpływie na ujawnienie się rudego fenotypu. Co więcej, rozróżnia się w ich obrębie słabsze warianty r – dzikiego typu, promujące produkcję eumelaniny, oraz silne warianty R – zmutowane, obniżające syntezę eumelaniny i promujące czerwoną (red/Red) feomelaninę. Predykcja koloru włosów na podstawie wariantów MC1R jest często 2-stopniowa, przy czym najpierw określa się kolor jako rudy – nie rudy, a dopiero potem uwzględniane są pozostałe geny i SNP-y27, 28. Ciekawostką jest, iż osoby o rudych włosach mają również mniejszą odporność na ból, zaś jeden ze słabych wariantów r w MC1R silnie koreluje z rudą brodą nawet u mężczyzn o brązowych odcieniach włosów. Wśród pozostałych znajdują się m.in. gen ASIP, wpływający na współwystępowanie z rudymi włosami piegów i dużej wrażliwości na oparzenia słoneczne, oraz gen receptora witaminy D (VDR), przy którym warto wspomnieć, iż rudowłosi mają zazwyczaj jasną skórę i dużo efektywniej zachodzi u nich synteza witaminy D pod wpływem UV29. 
Pozagenowo na zmianę koloru włosów wpływają przede wszystkim wiek, czynniki biologiczne, w tym hormonalne, oraz dieta. Wzrost gęstości melanocytów z wiekiem powoduje ciemnienie włosów, dlatego u wielu dzieci, które rodzą się z większą ilością feomelaniny (podawany wyżej przykład dzieci z niebieskimi oczami), w okresie intensywnego wzrostu dochodzi do przewagi eumelaniny i zmiany włosów jasnych i cienkich na ciemniejsze i mocniejsze. Ciemnienie to ma charakter stały i dotyczy wszystkich włosów. Takie dojrzewanie włosa związane jest z jego przebudową i wzmacnianiem w okresie wzrostu, a sama eumelanina uważana jest za barwnik „mocniejszy”. Ciemne włosy są z reguły bardziej odporne na uszkodzenia niż włosy rude czy blond. Z kolei starzenie się organizmu, a także i włosów, powoduje stopniową utratę barwnika i siwienie. Następuje to w efekcie zużywania rezerwuaru komórek macierzystych melanocytów w mieszkach włosowych i wzrostu liczby włosów nieposiadających barwnika. Siwy kolor jest jednak złudzeniem optycznym, wynikającym z sumarycznego efektu postrzegania włosów siwiejących, w rzeczywistości bezbarwnych, i tych z pozostałością pigmentu. Obok siwienia fizjologicznego istnieje też siwienie przedwczesne lub nagłe – związane z silnym stresem lub infekcją wirusową. Ostatnie badania na modelu mysim potwierdziły ostatecznie, iż silny stres, m.in. psychiczny i związany z bólem, odpowiedzialny jest za obumieranie macierzystych komórek barwnikowych na skutek wyrzutu noradrenaliny30.  Wyniki innych badań, również na myszach, ujawniły, iż MITF – jeden z podstawowych czynników transkrypcyjnych zaangażowanych w melanogenezę – ulega w trakcie pobudzenia układu immunologicznego nadmiernej ekspresji, co sprzyja atakowaniu barwnikowych komórek macierzystych cebulki włosa31. Zatem zarówno przewlekły stres, jak i nadmierne pobudzenie układu odpornościowego mogą powodować relatywnie szybsze, przedwczesne siwienie włosów. Inne zaburzenia homeostazy organizmu, w tym zaburzenia hormonalne, np. zaburzenia produkcji melaniny, powodujące jej zwiększoną lub zmniejszoną produkcję, wpływają na samoistne jaśnienie lub ciemnienie włosów.  Przyjmowanie niektórych leków, np. benzodiazepin czy opoidów, przez długi czas powoduje zanik melaniny i rozjaśnienie włosa. Częściowym rozwiązaniem może być melanina egzogenna, przyjmowana w tabletkach, w połączeniu z odpowiednią dietą bogatą w czynniki antyoksydacyjne. Głównymi składnikami takich preparatów są m.in. biotyna, czarne jagody, jod oraz ekstrakt z owoców palmy sabałowej, stosowanej również jako środek przeciwko łysieniu. Także wspomniane już analogi prostaglandyn mogą powodować przyciemnianie nie tylko tęczówki, ale też ściemnienie i wzrost/zagęszczenie rzęs przez stymulację spoczynkowych mieszków włosowych. Substancje takie, poza lekami, obecne są często w środkach kosmetycznych zwiększających gęstość rzęs i brwi32. Preparaty pielęgnacyjne do włosów zawierające substancje pochodzenia roślinnego wzmacniają kolor przede wszystkim przez odżywienie samego włosa i wzmocnienie jego blasku, co sprawia, że naturalna barwa staje się bardziej intensywna. Możliwe jest natomiast tymczasowe rozjaśnienie lub przyciemnienie włosów bez konieczności ich farbowania. Do naturalnych składników powodujących rozjaśnienie włosa należą m.in. rumianek, cytryna, miód czy rabarbar, zaś efekt przyciemnienia dają np. wyciąg z kory dębu, olej rycynowy, czarna rzepa, kawa, łupiny orzecha włoskiego, szałwia czy pokrzywa. Efekt uzyskuje się stosunkowo szybko, jednak nie jest trwały, gdyż nie wpływa na proces melanogenezy.  
W rzadkich przypadkach może dojść do zmiany koloru włosów na skutek choroby czy ciężkiego niedożywienia. W przypadku albinizmu, czyli braku barwnika, włosy pozostają całkowicie bezbarwne i dotyczy to zarówno włosów skalpu głowy, jak i rzęs czy brwi. Z kolei u ludzi pozbawionych proopiomelanokortyny, hormonu biorącego udział w regulacji osi podwzgórze–przysadka–nadnercza i będącego prekursorem dla wielu peptydowych hormonów różnych tkanek, występują przeważnie włosy rude, zaś w wyniku ciężkiego niedoboru ilościowego i jakościowego białka w diecie, włosy ciemne znacznie jaśnieją lub przyjmują pomarańczowy odcień33. 

Morfologia włosa

Rozpatrując kolor włosów, należy też wspomnieć o ich morfologii. Włosy rude są z reguły najgrubsze, choć jest ich na głowie najmniej, zaś włosy blond są najcieńsze, ale jest ich najwięcej. Odmienne są też kształty przekroju poprzecznego włosa, kąt jego osadzenia w skórze głowy i grubość w zależności od rasy i kształtu pęcherzyków włosowych, który przekłada się na grubość i podatność na kręcenie. Włosy kręcone są cechą pierwotną, związaną z przystosowaniem do ochrony przed przegrzaniem i zapewniającą sprawniejszą cyrkulację powietrza, zaś włosy proste pojawiły się znacznie później34. W Europie ok. 45% ludzi ma włosy proste, 40% – falowane i 15% – kręcone. Najsilniejszym czynnikiem tu jest gen trichohialiny (TCHH), ulegającej ekspresji w wewnętrznej pochewce włosa35. Jest to gen typowy dla rasy kaukaskiej, zaś jeden z jego polimorfizmów należy do najbardziej zróżnicowanych w całym genomie między Europejczykami a innymi populacjami. W Azji natomiast dominują określone warianty genów EDAR i FGFR2, które są odpowiedzialne za charakterystyczne gęste, grube i proste włosy tamtejszych mieszkańców. Co ciekawe, te same polimorfizmy zaangażowane są w rozwój jednej z postaci dysplazji ektodermalnej, odpowiedzialnej za nieprawidłowy rozwój przydatków skóry i zaburzenia w rozwoju twarzoczaszki. Objawiają się one m.in. zniekształceniem, niedoborem lub brakiem zębów, suchą i połyskującą skórą, rzadkim i cienkim owłosieniem twarzy czy niedoborem wydzielania potu z zaburzeniami termoregulacji36–38. Genetyczne podłoże zmiany morfologii włosów towarzyszyć może też zespołom chorobowym i choć zmiany te same w sobie są nieszkodliwe, mogą być wczesnym objawem rozwoju schorzenia. Należy tu np. objaw tzw. wełnistych włosów, uwarunkowany mutacją w genie KRT74, objawiający się silnie kręconymi wełnistymi włosami na czubku głowy, zazwyczaj krótkimi i słabszymi od reszty39. Czynnikami niegenetycznymi,...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Naturoterapia w praktyce" w roku + wydania specjalne
  • Nielimitowany dostęp do całego archiwum czasopisma
  • Dodatkowe artykuły i filmy
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy