面板是人體健康的第一道防線，也是容顏靚麗的第一體現者，擁有健康、白皙、富有彈性的的面板是所有人追求的目標。東方女性對白暫美麗的面板尊愛有加，我國女性歷來崇尚搿膚如雪、凝如脂，白淨細嫩的肌膚一直是東方人來衡量女性的重要標準，在我國民間就有-一白遮九醜一的說法。近年來，美白、祛斑類化妝品市場日趨活躍，產品銷售與日俱增，已成為護膚化妝品的主流品種之一。與此同時，有關黑色素的形成機理、黑色素的代謝途徑以及美白美白機理等方面的研究不斷深入。為美白、祛斑類化妝品的開發奠定了理論基礎。
一、面板的顏色
人類的膚色有六種不同的顏色，即紅、黃、棕、藍、黑和白色，這主要是因為面板內黑素的數量及分佈情況不同所致。黑色素是一種蛋白質衍生物，呈褐色或黑色，是由黑素細胞產生的。由於黑素的數量、大小、型別及分佈情況不同，從而決定了不同的膚色。黃種人面板內的黑素主要分佈在表皮基底層，棘層內較少；黑種人則在基底層、棘層及顆粒層都有大量黑素存在;自種人面板內黑素分佈情況與黃種人相同，只是黑素的數量比黃種人少。人體面板的顏色主要決定於表皮內黑色素含量的多少。此外，面板血管和血管裡的血液及胡蘿蔔素也是影響面板顏色的因素，胡蘿蔔素以及由它轉交而成的維生素A，存在於表皮角化層和皮下組織中，使正常面板呈天然的黃色。面板血管和其中的血液，使面板黑裡透紅，或白裡透紅鬥。血管較少、較深或血管收縮、供血減少之處面板會發白;反之則發紅。
二、黑色素的形成
1、黑素細胞
黑素細胞是面板的重要組成細胞之一，呈樹狀突起，細胞內形成的黑色素通過樹狀突起運輸到角質層細胞內。它以1：36比例與角質形成細胞構成一個表皮單位，存在於表皮基底層，黑素細胞通過合成黑素形成面板顏色，同時可吸收紫外線，使機體免遭紫外線的損害。面板顏色的深淺是由黑素細胞合成黑素數量的多少決定，而面板白則是東方女性最為崇高的美的標準之一。黑素為高分子生物色素，主要由兩種醌型的聚合物：優黑素(真黑素)和褐黑素組成。
2、黑素的形成
面板黑素的形成過程包括黑素細胞的遷移、黑素細胞的分裂成熟、黑素小體的形成、黑素顆粒的轉運以及黑素的排洩等一系列複雜的生理生化過程。從生物化學反應的角度來看，黑素的形成必須有三種基本物質：酪氨酸為製造黑素的主要原料;酪氨酸酶是酪氨酸轉變為黑素的主要限速酶，為銅及蛋白質的組合物；酪氨酸在酪氨酸酶的作用下產生黑素，次種作用為氧化過程，必須與氧結合才能轉變為黑素。
目前公認的黑素形成途徑為：酪氨酸一多巴一多巴醌一多巴色素一二羥基吲哚一酮式吲哚一黑素，形成的黑素叫優黑素或真黑素，面板的色素主要由其組成。在黑素合成中，多巴醌還可通過另一途徑經谷胱甘肽或半胱氨酸催化生成褐黑素，但褐黑素在面板中的功效尚不瞭解。
三、影響黑素形成的因素
影響黑素形成的因素很多，大體上可以分為細胞外、細胞內以及外源性因素(如紫外線)的影響等幾個方面.
1、細胞外的影響因素
近年來，有關黑素形成的分子生物學研究證明，黑素細胞生成黑素的活性受到網路控制。面板內黑素細胞、角質形成細胞、朗格罕細胞、成纖細胞、血管內皮細胞、神經細胞等組成”電訊”互動網路(即胞質網路)。在這一網路中，許多細胞因子對黑素細胞的繁殖分化、樹突形成和黑素合成都有影響。能夠促進黑素細胞生長、存活的因子有：鹼性成纖細胞生長因子(bFGF)、內皮素(ET一1)、神經細胞生長因子(NGF)等;抑制黑素細胞增殖，使酪氨酸酶活性降低的有：白細胞介素一l(aIL—la)、白細胞介素_6、腫瘤壞死因子(SCF)能促進黑素細胞分化及黑素合成；干擾素(IFN)在一定條件下，能使黑素細胞形態改變，生長抑制；炎症介質白三烯CA(LTC4)是人黑素細胞的促分裂源，能引起黑素細胞快速增生，並對黑素細胞有趨化作用。
2、細胞內的影響因素
(1)多酶作用的觀點。黑素細胞中決定黑素合成速率的是細胞內的多種酶。多年來，人們一直認為酪氨酸酶是黑素生物合成過程中所需的唯一的酶。隨著黑素合成研究的不斷進展，人們發現黑素細胞中還存在其他與黑素合成相關的物質。與酪氨酸酶相關的兩種蛋白TPRl(DHIcA氧化酶)和TRP2(多巴色素互變酶)在黑素的合成過程中發揮著重要的作用。它們除了對酪氨酸酶合成黑素具有協助作用以外，還具有合成其他不同型別色素的重要作用。
(2)黑素細胞調控的訊號傳導途徑。許多細胞因子，如鹼性成纖細胞生長因子、肝細胞生長因子/擴散因子、內皮素等都能促進體外黑素細胞增殖，有些因子還能刺激酪氨酸酶活性，使黑素細胞高度色素化。這些因子可能是通過黑素細胞膜表面的受體進入細胞內，經下游訊號傳導來調控相應的靶點，引起細胞物質主要是蛋白質磷酸化或去磷酸化，對黑素細胞增殖和分化發揮調節作用。
3、外源性因素的影響
紫外線是人體長期接觸的一個外界刺激因素，是人類黑素細胞增殖和面板色素沉著增多的主要生理性刺激。面板變黑主要是由中長波紫外線(UvB和UvA)引起，紫外線能引起黑素細胞的增殖及促進黑素產生，出現面板色素沉著。
四、美白劑美白機理
關於黑色素的生成抑制機理，歸納起來可分為細胞內抑制、細胞外抑制以及外援因素控制等幾方面。
(一)黑色素細胞的胞內抑制
黑色素的形成的生物化學過程現已研究比較清楚了，認為它是由酪氨酸在含高價銅離子(Cu2+)的酪氨酸酶作用下，氧化生成3，4---羥基苯丙氨酸(多巴)，再由酪氨酸酶氧化為多巴醌，進一步氧化為5，6一二羥基吲哚，聚合後生成黑色素。從上面可以看出，在黑色素細胞移植黑色素生成可以通過以下幾個途徑。
1、直接控制、抑制黑色素的生成過程中所需要的各種酶
由於黑色素的形成主要發生在黑色素細胞內，對黑色素細胞內的黑色素形成機理的研究表明，黑色素的形成主要是由黑色素細胞內的四中酶：酪氨酸酶、多巴色素互變酶(TRP-2)、過氧化物酶和DI-IICA氧化酶(TRP—1)(穩定了酪氨酸酶的活性，這一點是人體的酪氨酸酶與老鼠、蘑菇等的酪氨酸酶的不同之處)單獨或協同作用的結果。而實現面板的真正美白，對多種黑色素形成酶的抑制就顯得至關重要。
(1)酪氨酸酶的抑制酪氨酸酶是一多酚氧化酶，屬氧化還原酶類，該酶主要催化兩類不同的反應：一元酚羥基化j生成鄰二羥基化合物：以及鄰二分氧化，生成鄰二苯醌。這兩類反映中均有氧自由基參與反應，在黑色素形成過程中酪氨酸酶是一主要限速酶，該酶活性大小決定著黑色素形成的數量。當前化妝品市場上的美白產品幾乎絕大多數以酪氨酸酶抑制劑為主，並且每年以較快的速度發現新的該類化合物。依據抑制機理的不同，可主要將該類化合物分為以下兩類。
①酪氨酸酶的破壞性抑制(即破壞酪氨酸酶的活性部位)。所謂酪氨酸酶的破壞性抑制，也就是某種可以直接對酪氨酸酶進行修飾、改性的物質，使酪氨酸酶失去對黑色素前體——酪氨酸的作用，從而達到抑制黑色素形成的目的。目前該抑制劑的研究、開發主要限於對Cu2+等酪氨酸酶活性部位的破壞。因此尋找安全、高效的Cu2+絡合劑是該領域的一個研究熱點
②酪氨酸酶的非破壞型抑制。所謂酪氨酸酶的非破壞性抑制，即不對酪氨酸酶本身進行修飾、改性，而是通過抑制酪氨酸酶的生物合成或取代酪氨酸酶的作用底物，從而達到抑制黑色素形成的目的。
依據總用機理的不同，可分為3種：酪氨酸酶的合成抑制劑、酪氨酸酶糖苷化作用抑制劑及酪氨酸酶作用底物替代劑。由於在黑色素的生物合成中，酪氨酸是酪氨酸酶的作用底物，因此尋求與酪氨酸競爭的酪氨酸酶底物也可有效的抑制黑色素的生成。
(2)多巴色素互變酶的抑制
多巴色素互交酶是一種與酪氨酸酶有關的蛋白質，其作用機理是促使所作用的底物發生重排，生成底物的某一同分異構體，最終生成另一黑色素。即在由多巴色素自發脫羧、重排生成5，6--羥基吲哚(DHI)的同時，黑色素細胞內部分多巴色素正是由於多巴色素互變酶的存在而發生重排生成5，6--羥基吲哚一2一羧酸(DHICA)。因此該酶主要調節5。6一二羥基吲哚一2羧酸的生成速率，從而影響所生成的黑色素分子的大小、結構和種類。對該酶的抑制目前主要是競爭性抑制，即尋求一種物質作該酶的底物，通過與原來能形成黑色素的底物競爭，從而破壞黑色素的生物合成途徑，達到抑制黑色素的目的。目前有關多巴色素互變抑制劑的研究較少。通過研究發現，又多巴色素互變酶催化生成的5，6.二羥基吲哚一2—羧酸及其衍生物，如5一羥基吲哚-2-羧酸、吲哚-2-羧酸等均可抑制多巴色素互變酶，但該類化合物中如果羧基位於吲哚環的3位，如L一色氨酸、吲哚_3一羧酸、吲哚一3-乙酸、吲哚一3一丁酸等則對多巴色素互變酶的抑制效果極差。此項研究說明，只有當羧基位於吲哚的適當位置是，才可與多巴色素互變酶的原底物競爭而成為該酶的底物，從而切斷黑色素的形成，發揮抑制黑色素形成的作用。除了所屬的兩種酶外，還有DHICA氧化酶(TPR.1)和過氧化物酶，‘目前對該兩種酶的抑制機理的研究較少，相關抑制劑得開發尚未見報道。
2、選擇性破壞黑色素細胞抑制黑色素顆粒的形成以及改變其結構
黑色素細胞的功能狀態可以影響皮服顏色的深淺。通過引起黑色素細胞中毒，導致黑色素細胞功能遭到破壞是抑制黑色素生成的又一途徑。不同作用物質破壞黑色素細胞的機制各有不同。氫醌作為一種面板脫色劑在臨床試用已久。但其確切的脫色機制至今仍不十分清楚。一種觀點認為氫醌作為酪氨酸酶的底物較酪氨酸本身更為合適，其脫色機制可能與競爭抑制酪氨酸酶活性有關;另一觀點認為氫醌脫色實質上是一種酪氨酸酶介導的細胞毒性作用。氫醌分子小，易擴散進入色素細胞的黑色素小體，阻斷黑色素生成途徑的一個或多個步驟;同時氫醌在酪氨酸酶作用下被氧化成有毒性的半醌基物質，會導致細胞膜脂質發生過氧化，細胞膜型結構破壞，細胞死亡。有關專家認為不同濃度的氫醌其脫色作用的機制可能不同，低濃度時以抑制酪氨酸酶活性為主，高濃度時主要是細胞毒。用5％的氫醌製劑每日外塗棕色豚鼠背側面板，8~10d出現肉眼可辨的面板色素減退，14~20d最為明顯，3周後面板組織活檢發現，黑色素細胞內3，4期黑色素小體明顯減少，多數細胞期膜結構破壞，空泡化。
壬二酸是一種天然存在的二羧酸，它能選擇性的作用於異常活躍的黑色素細胞，j阻滯酪氨酸酶蛋白的合成，但對功能正常的黑色素細胞作用較小。20％壬二酸的面板脫色作用優於296氫醌，且面板刺激性和光毒性少見。近來發現，任二酸對體外培養的鼠或人黑色素瘤細胞有抗增殖作用。推測這種抗增殖作用與壬二酸抑制了線粒體電子傳遞鏈以及DNA合成中的限速酶(核糖核苷酸還原酶)有關。
3、還原多巴醌
還原劑可以參與黑色素細胞內酪氨酸的代謝，從而減少酪氨酸轉化成黑色素，達到抑制黑色素生成的目的。將0.05~0.5mmol/L的抗壞血酸加入到體外培養的人黑色素細胞，作用72h並未發現酪氨酸酶活性呈劑量依賴性減低，但黑色素生成量被明顯抑制，推測可能是抗壞血酸抑制了多巴和多巴醌的自動氧化。這類還原劑對黑色素中間體起還原作用，因此阻礙了從酪氨酸/多巴至黑色素過程中各點上的氧化鏈反應。
(二)黑色素細胞的胞外抑制
黑色素的形成不僅是黑色素細胞的胞內行為，同時也是胞外物質作用的結果。內皮素是黑色素形成訊號傳導途徑中重要的訊號分子，抑制內皮素可抑制黑色素的形成。內皮素是一類由21個氨基酸組成的多肽物質，其中內皮素-1(ET-1)、內皮素一2(ET一2)和內皮素一3(ET-3)均已被分離。已知人體血管內內皮素濃度的增加易產生各種與血液有關的疾病，如高血壓、糖尿病等。同時近來研究發現，內皮素一l和內皮素一2也是黑色素形成過程中兩種不可缺少的胞外物質，對此兩種物質的抑制是現在美白型化妝品領域的又一研究方向之一.一方面偏重於其形成及抑制機理的研究，另一方面偏重於在此基礎上的抑制劑的開發與應用。
(三)環境因素的影響
1、干擾、控制黑色素的代謝途徑
美白活性物質通過抑制黑色素顆粒轉移至角質形成細胞或加速角質形成細胞中黑色素向角質層轉移，軟化角質層和加速角質層脫落等方式達到美白的效果。這類物質主要包括果酸、角蛋白酶、聚乙烯醇等。果酸具有很強的軟化角質層，脫去死皮，使面板細膩、有光澤。果酸被認為具有美白功效，主要是因為它能促進含有黑色素的角質細胞脫落，而新形成的角質細胞可能含有較少的黑色素。大多數美容產品中都聲稱含有果酸，它的使用往往與其它美白劑復配。天然果酸中有乳酸、蘋果酸、水楊酸及其衍生物。研究表明L一乳酸的酪氨酸酶抑制率優於Vc磷酸酯鎂。a型果酸都具有較輕的面板刺激性，而b型果酸則刺激性小，因此低刺激B型果酸是主要開發的方向。
2、防禦紫外線、抵抗自由基
紫外線對面板作用的不同可分為三個區段：
①VA區段紫外線的波長為320~400nm，又稱晒黑段，透射能力可達真皮層，具有透射力強、作用緩慢持久的特點。
②UVB區段紫外線的波長為280~320nm，又稱晒紅段，透射力可達人體表皮層，是導致面板晒傷的根源。
③VC區段紫外線的波長為200~280nm，又稱殺菌段，透射力只到面板的角質層，且 絕大部分被大氣阻留，所以不會對人體面板產生危害。
面板之所以會變黑，外源性原因是主要的。紫外線的刺激會使黑色素細胞增殖、分化，啟用酪氨酸酶的活性，氧化自由基，尤其以UVB紫外線作用更為強烈。由於紫外線的波長短，能量高，很多物質的分子吸收紫外線後，容易形成電子激發態，這種激發態的分子可以引起一系列的光物理過程和光化學反應，這可以使防晒劑具有防晒作用的基礎。
五、幾種美白化妝品原料及其美白機制
調節酪氨酸酶活性的有效物質如胎盤水解物、肝臟水解物、臍帶水解物、卵黃提取物等已被用於祛斑化妝品中，如法國SD一500系列抗衰老化妝品就採用上述胎盤水解物。改變黑色素生成途徑的物質如谷膚甘肚、曲酸、熊果葉苷、維生素C、L半膚氫酸、藻類多糖亦可治褐斑。最近，日本、美國等國已開始用生物工程技術開發研製促黑素細胞激素抑制因子(M1F)，該因子有抗促黑素細胞激素的作用，從而使區域性色素沉著減少，而防止色斑形成。
1、超氧化物歧化酶(SOD)
根據衰老的自由基理論，在面板的衰老過程中，自由基對面板的損害是一個重要因素。體內產生的自由基與脂肪酸作用而生成丙=醛等物質，它們與細胞膜上的蛋白質等作用形成脂褐素沉積於面板上，成為多種色斑。自由基也能使表皮內膠原纖維、彈力纖維交聯和變性、變脆而失去彈性。當面板的水分不足時，容易使彈性纖維斷裂形成皺紋，因此自由基對面板的損壞作用是很大的，如能採取措施來減少面板自由基的生成，對已生成的自由基進行有效的消除，並能保持面板的水分，就可以有效的減緩面板的衰老。SOD是超氧陰離子游離基的有效清除劑，目前它已在化妝品中有所應用，但效果不特別顯著，原因是SOD容易失活。
2、熊果苷
熊果苷是從植物中分離得到的天然活性物質，存在於梨的樹葉中j以熊果苷作為美白劑的專利很多，它的化學名為4—羥基苯基-β—卜毗喃葡萄糖苷，是一種較為常用的天然植物萃取劑。熊果苷能有效地抑制面板細胞中的酪氨酸酶，從而顯著減少面板色素沉積，祛除色斑和雀斑，在化妝品中廣泛地用做面板美自劑。
3、維生素類
化妝品中使用的維生素主要包括維生素A、C、E和泛醇。
維生素A可以看作是一種正常化的調理劑，它不僅是正常皮膚髮育所必須的，而且也是骨韶、腺、牙齒、指甲和頭髮的生長和維護所必須的。維生素A可通過面板吸收，使面板表皮細胞活化，改變和調節膠脂的合成，有助於保持面板柔軟和豐滿，改善面板的屏障功能，主要用於護膚品。維生素A可防護和減少紫外輻射引起的過氧化作用和面板租糙，改善面板的水合作用。
維生素C在生物氧化及還原作用中和細胞呼吸中起著重要作用，其參與氨基酸代謝，神經遞質膠原蛋白和組織細胞間質的合成。維生素C可抑制黑色素的沉積，現已開發了穩定性好，易被面板吸收的高階脂肪酸和磷酸酯，其衍生物主要應用防皺、抗衰老和增白的護膚化妝品。維生素E不僅具有自由基清洗劑的功效，而且其本身也能獲得激發態的氧原子，防止細胞膜因氧化而受損傷，穩定細胞膜。維生意E已較普遍用於防晒、抗衰老化妝晶、養髮和生化製品，經常與維生素A、C一起使用。
泛醇亦稱原維生素B5，是當今化妝品應用較好的一種維生素前體，人體吸收原維生素B5後，在醇脫氫酶的作用下，原維生素B可定量轉化為泛酸。在生物體內，輔酶A是由泛酸作為前體合成，輔酶A在生物體內很多化學過程中起著有關鍵的作用。面板需要較高濃度的輔酶A，區域性取用有助於肌體的治癒和復原，在美國和歐洲的面板藥劑師市場中，原維生素B5已成為較主要的成分，它有助於舒緩痞癢促進上層形成，治癒面板損傷，對溼疹、日光晒傷、蟲咬、嬰兒尿疹都有一定療效，並有一定的解毒作用，並可緩解其他新增劑的刺激作用，主要用做護膚和護髮化妝品的調理劑。
4、胎盤提取物
胎盤提取物包括約10種水溶性維生素，約16種氨基酸和約10種礦物質，胎盤提取物主要用於多類護膚製品，防止面板租糙、小皺紋、黑色素形成、汗斑、雀斑、凍瘡等，但是作為動物器官提取物，它的生物活性較大，也比較敏感，容易失活。
5、曲酸
曲酸又叫曲茵酶，屬於吡喃酮系化合物之一。對黑色素的合成的抑制原理是：它們在反應時與Cu2+結合，阻止了Cu2+對酪氨酸酶的活化作用，或具有與酶爭奪作用物質而產生的阻礙作用。近10年來，國外許多研究試驗結果證實，曲酸對人體面板黑色素的生成有很強的抑制作用，而且安全、無毒，不會產生白斑後遺症，能有效治療雀班、老人斑、色素沉著.粉刺的美白化妝品併成為國際時興的高階美容品，深受消費者，特別是有色斑疾患的年青女性的喜愛’
6、內皮素拮抗劑
已知內皮素(ET-1)是人體表皮上的一種促細胞分裂荊，又是人體黑色素細胞的黑素原。嗍射能加速ET-1的分泌。Hachiya等發現O.內皮素轉化酶(α—ECE)能阻止人體角質細胞分泌ET-1，從而抵抗UVB的輻射，抑制黑色素形成。
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