色斑的产生和消除的科学原理

色斑的产生和消除的科学原理

皮肤色素沉着是每个人都很讨厌的皮肤状况，同时又很难避免。包括外伤、痤疮或者皮肤炎症可能造成色素沉着；遗传性雀斑；随年龄产生的老人斑；由于内分泌、激素水平原因产生的黄褐斑等。所以，很多美白药物和美容产品被开发出来，满足市场的需求。许多针对这些美白成分的科研工作也随之进行，来保证这些成分使用时的安全性和有效性。这些成分包括氢醌、曲酸、乙醇酸和壬二酸等。这篇文章将会从科学角度，回顾皮肤色素沉着产生的原理、主要的美白成分和各种成分的祛斑原理及安全性。希望可以在对色素沉着预防、治疗和成分选择上，为大家提供指导。

黑色素的合成

黑色素细胞（melanocytes），存在于表皮基底层，大约占皮肤细胞的10%。黑色素细胞会生产一种和溶酶体相关的细胞器——黑素体（melanosome），黑色素（melanin）的生物聚合物是在黑素体中合成的。 黑色素在身体中起着重要的作用，包括吸收细胞质中的自由基和阻隔各种类型的离子辐射，比如紫外线。黑色素有两种：黑色/褐色的真黑素和黄色/红色的褐黑素。由于褐黑素在接受紫外线辐射后，可以产生自由基，而自由基会造成细胞损伤。所以，褐黑素会增强紫外线辐射造成的皮肤损伤，而不是保护皮肤。

黑色素的合成是由两部分合作完成的：1。内质网输出结构蛋白和2。高尔基体释放黑素体特异性的调节糖蛋白融合。黑色素细胞凭借自身的树突结构，可以和大约36个角质细胞相互作用，并运送黑素体至角质细胞中，防止光致癌作用的发生。 此外，运送至角质细胞中的黑素体的种类（黑素体有四个发展期）和数量，以及后续黑色素的合成、聚积和分解会影响皮肤的颜色，产生皮肤色素沉着，包括黄褐斑、老人斑和晒斑的主要原因就是过量黑色素的产生和聚积。根据黑色素合成的原理，不同的祛斑成分在黑色素合成路径中有着不同的效果。

黑色素合成的第一步是由酪氨酸酶（Tyrosinase）催化的酪氨酸（Tyrosine）氧化反应，这也是最重要的一步。酪氨酸酶是调节黑色素合成速度的阀门，控制着黑色素合成的速率。它是一种含铜糖蛋白，分子量60-70kDa，很多美白化妆品通过酪氨酸酶抑制剂来治疗色素沉着。酪氨酸酶可以催化两种形式的黑色素：黑色/褐色的真黑素和黄色/红色的假黑素。酪氨酸酶催化单酚L-酪氨酸羟化为多巴，多巴氧化为多巴酚。部分美白成分可以影响酪氨酸酶以及相关的蛋白 TYRP-1， TYRP-2和过氧化物酶的转录和活性，从而调节皮肤色斑。具体的过程见下图：

不同人种间肤色差异的原因

肤色差异主要取决于黑色素体的大小、数量和分布，而不是黑色素细胞的密度。实际上，不同人种间的黑色素细胞密度是相同的，但是在深色的皮肤中，黑色素细胞具有更厚、更长和分叉更多的树突。另外，作为黑色素合成速率限制酶，如果缺乏酪氨酸酶活性，会引起白化病。人类肤色的差别也可能主要来自酪氨酸酶活性的差异。黑色皮肤中酪氨酸酶的活性可以达到白色皮肤的十倍。

菲式量表（Fitzpatrick scale）

第1型：淡白色，金色或者红色头发，蓝眼睛，容易有雀斑——极易发生晒斑，不会晒黑

第2型：白色，金色或者红色头发，蓝色、绿色或者淡褐色眼睛——容易发生晒斑，低程度晒黑

第3型：米白色，非常常见的肤色——有时发生轻微晒斑，晒黑比较均匀

第4型：棕色，典型的地中海肤色——很少发生晒斑，中度晒黑

第5型：深棕色，中东肤色——极少发生晒斑，极易晒黑

第6型：黑色——不会发生晒斑，极易晒黑

亚洲人属于3-5型，白人属于1-2型，黑人属于5-6型

常见祛斑成分

由于光老化的原因，皮肤色斑的问题会越来越明显。当然，最好的办法是做好防晒保护，减少或延缓色斑的发生。基于色斑发生后的美白需求，科学家们对不同的美白成分和美白方法进行了研究。根据现在的研究结果，通常结合几种不同美白成分的产品效果更好，因为不同成分可以在黑色素合成的不同阶段进行抑制或者促进分解，从而达到更好的效果，并且减少药物的刺激性。下面我们回顾一下已经比较常见的美白成分。

1、氢醌（Hydroquinone）

氢醌被广泛的应用在化妆品和非处方类药物中，也被认为是最有效的黑色素生成抑制剂之一，它可以减少酪氨酸酶90%的活性，并且通过调节DNA和RNA的合成，对细胞代谢进行可逆性抑制。可逆性是指停用后，细胞代谢会恢复原来的水平。酪氨酸氢醌有一定的细胞毒性，并且不仅限于黑色素细胞。但是，需要更高的剂量对非黑色素细胞造成损伤。为了保证使用安全和效果，建议以4个月为周期， 氢醌和另一种美白成分交替使用。

常见的不良反应是接触性皮炎，虽然比例不高，但是如果您发现氢醌引起了接触性皮炎，请停止使用，尝试其他美白成分。

2、曲酸（Kojic acid）

曲酸可以抑制酪氨酸酶的活性，并作为抗氧化剂，组织邻苯醌向多巴和多巴胺的转化，从而减少黑色素的生成。使用曲酸后，黑色素细胞变为非树突结构（前文提到：黑色素细胞凭借自身的树突结构，可以和大约36个角质细胞相互作用，并运送黑素体至角质细胞中。非树突结构可以减少黑色素的转运），黑色素含量降低。同样，与氢醌的混合配方会增强美白效果。

3、壬二酸（Azelaic acid）

壬二酸可以抑制线粒体氧化还原酶的活性和DNA合成，也可以可逆性的抑制酪氨酸酶活性。它的祛斑功能针对性很强，主要抑制高活性的黑色素细胞，而对正常的色素细胞影响很小。对黄褐斑和玫瑰痤疮也有效果。总体来说使用安全，适合长期使用，怀孕期间也可以使用。主要不良反应包括刺痛、红疹、脱皮和瘙痒，使用2-4周后消退。

4、乙醇酸（Glycolic acid）

乙醇酸提取自甘蔗，属于alpha羟基酸。在低浓度时，乙醇酸可以起到松散表皮，加快细胞周期，从而加速含有色素的角化细胞剥脱，达到美白效果。在高浓度时，引起表皮松解。此外，在角质层剥脱后，可以增加其他美白成分的吸收，所以氢醌和乙醇酸混合配方的美白效果比单独使用好。

5、维生素C磷酸酯镁（Magnesium ascorbyl phosphate， MAP）

MAP是维生素C的一种稳定衍生物，并且10%的MAP乳膏可以有效抑制黑色素合成。原理是MAP转化为维生素C，抑制酪氨酸酶和黑色素瘤细胞的活性，减少黑色素生成，保护皮肤免受UVB的损伤。

6、大豆（Soy）

大豆中含有Bowman Birk抑制剂（BBI）和大豆胰蛋白酶抑制剂（STI），这些丝氨酸蛋白酶抑制剂可以抑制角化细胞中蛋白酶激活受体-2（protease-activatedreceptor-2，PAR-2）途径。从而减少角化细胞对黑色素体的吞噬作用，减少黑色素的转移，达到脱色的效果。这样的作用机理和氢醌、曲酸或光甘草定（glabridin）不同。但需要注意的是，只有新鲜的豆浆（外用），才具有祛斑效果，经过巴氏消毒的豆浆则没有。现在有一些生产厂商也开始生产含有大豆的护肤品，用来调节肤色。

7、甘草提取物（Licorice extract）——光甘草定（Glabridin）

主要作用机理仍然是抑制酪氨酸酶活性。

8、熊果苷（Arbutin）

提取自水果Aesculuscalifornica，可以抑制左旋多巴L-DOPA的氧化反应和黑色素体中酪氨酸酶活性。

9、 氢醌单苯甲醚（Monobenzyl ether of hydroquinone， MBEH）

和氢醌一样，MBEH也属于酚类化合物。但是于氢醌不同的是，MBEH会引起不可逆的脱色，只用来去除泛发型白癜风患者剩余部位的皮肤颜色。