黑色素生成的抑制机理

以防止色素沉积为目的的祛斑美白化妆品的基本原理体现于以下几方面：第一，抑制黑色素的生成。通过抑制酪氨酸酶的生成和酪氨酸酶的活性，或干扰黑色素生成的中间体，从而防止产生色素斑的黑色素的生成。第二，黑色素的还原、光氧化的防止。通过角质细胞刺激黑色素的消减，使已生成的黑色素淡化。第三，促进黑色素的代谢。通过提高肌肤的新陈代谢，使黑色素迅速排出肌肤外。第四，防止紫外线的进入。通过有防晒效果的制剂，用物理方法阻挡紫外线，防止由紫外线形成过多的黑色素。

在黑素细胞内抑制黑素生成可以通过以下途径。

1. 直接控制、抑制黑素生成过程中所需的各种酶

由于黑素的形成主要发生在黑素细胞内，对黑素细胞内的黑素形成机理的研究表明，黑素的形成主要是由黑素细胞内的四种酶——酪氨酸酶、多巴色素互变酶（TRP-2）、过氧化物酶和DHICA氧化酶（TRP-1）单独或协同作用的结果。而要实现皮肤的真正美白，对多种黑素形成酶的抑制就显得至关重要。

（1）酪氨酸酶的抑制 酪氨酸酶是一多酚氧化酶，属氧化还原酶类，该酶主要催化两类不同的反应：一元酚羟基化，生成邻二羟基化合物；邻二酚氧化，生成邻二苯醌。这两类反应中均有氧自由基参与反应。在黑素形成过程中酪氨酸酶是一主要限速酶，该酶活性大小决定着黑素形成的数量。当前化妆品市场上的美白产品几乎绝大多数以酪氨酸酶抑制剂为主，并且每年以较快的速度发现新的该类化合物。依据抑制机理的不同，可主要将该类化合物分为以下两类。

①酪氨酸酶的破坏型抑制（即破坏酪氨酸酶的活性部位）：所谓酪氨酸酶的破坏型抑制，也就是某种可以直接对酪氨酸酶进行修饰、改性的物质，使酪氨酸酶失去对黑素前体——酪氨酸的作用，从而达到抑制黑素形成的目的。目前该抑制剂的研究、开发主要限于对Cu²⁺等酪氨酸酶活性部位的破坏。因此寻找安全、高效的Cu²⁺络合剂是该领域的一个研究热点。

②酪氨酸酶的非破坏型抑制：所谓酪氨酸酶的非破坏型抑制，即不对酪氨酸酶本身进行修饰、改性，而通过抑制酪氨酸酶的生物合成或取代酪氨酸酶的作用底物，从而达到抑制黑素形成的目的。

依据作用机理的不同，对酪氨酸酶的抑制可分为三种作用方式：酪氨酸酶的合成抑制剂、酪氨酸酶糖苷化作用抑制剂及酪氨酸酶作用底物替代剂。由于在黑素的生物合成中，酪氨酸是酪氨酸酶的作用底物，因此寻求与酪氨酸竞争的酪氨酸酶底物也可有效地抑制黑素的生成。

（2）多巴色素互变酶的抑制 多巴色素互变酶是一种与酪氨酸酶有关的蛋白质，其作用机理是促使所作用的底物发生重排，生成底物的某一同分异构体，最终生成另一黑素。即在由多巴色素自发脱羧、重排生成5，6-二羟基吲哚（DHI）的同时，黑素细胞内部分多巴色素正是由于多巴色素互变酶的存在而发生重排生成5，6-二羟基吲哚-2-羧酸（DHICA）。因此该酶主要调节5，6-二羟基吲哚-2-羧酸的生成速率，从而影响所生成的黑素分子的大小、结构和种类。

对该酶的抑制，目前主要是竞争性抑制，即寻求一种物质作该酶的底物，通过与原来能形成黑素的底物竞争，从而破坏黑素的生物合成途径，达到抑制黑素的目的。目前有关多巴色素互变酶抑制剂的研究较少。Arocapilar等通过研究发现，由多巴色素互变酶催化生成的5，6-二羟基吲哚-2-羧酸及其衍生物，如5-羟基吲哚-2-羟酸、吲哚-2-羟酸等均可抑制多巴色素互变酶。但该类化合物中如果羟酸位于吲哚环的3位，如L-氨酸、吲哚-3-羟酸、吲哚-3-己酸、吲哚-3-丁酸等则对多巴色素互变酶的抑制效果极差。Arocapilar等的研究说明，只有当羟基位于吲哚的适当位置时，才可与多巴色素互变酶的原底物竞争而成为该酶的底物，从而切断黑素的形成，发挥抑制黑素形成的作用。

除了所述的两种酶外，还有DHICA氧化酶（TPR-1）和过氧化物酶，目前对该两种酶的抑制机理的研究较少，相关抑制剂的开发尚未报道。

2. 选择性破坏黑素细胞，抑制黑素颗粒的形成以及改变其结构

黑素细胞的功能状态可以影响皮肤颜色的深浅。通过引起黑素细胞中毒，导致黑素细胞功能遭到破坏是抑制黑素生成的又一途径。不同作用物质破坏黑素细胞的机理各有不同，氢醌作为一种皮肤脱色剂在临床使用已久，但其确切的脱色机制至今仍不十分清楚。一种观点认为氢醌作为酪氨酸酶的底物较酪氨酸本身更为合适，其脱色机制可能与竞争抑制酪氨酸酶活性有关；另一观点认为氢醌脱色实质上是一种酪氨酸酶介导的细胞毒性作用（tyrosinase-mediated cytotoxicity）。氢醌分子小，易扩散进入色素细胞的黑素小体，阻断黑素生成途径的一个或多个步骤；同时氢醌在酪氨酸酶作用下被氧化成有毒性的半醌基（semi-quinone radicals）物质，会导致细胞膜脂质发生过氧化，细胞膜结构破坏，细胞死亡。Maeda等认为不同浓度的氢醌其脱色作用的机制可能不同，低浓度时以抑制酪氨酸酶活性为主，高浓度时主要使细胞中毒。用5%的氢醌制剂每日外涂棕色豚鼠背侧皮肤，8~10d出现肉眼可辨的皮肤黑素减退，14~20d最为明显，3周后皮肤组织活检发现，黑素细胞内Ⅲ、Ⅳ期黑素小体明显减少，多数细胞膜结构破坏，空泡化。

3. 还原多巴醌

还原剂可以参与黑素细胞内酪氨酸的代谢，从而减少酪氨酸转化成黑素，达到抑制黑素生成的目的。将0.05~0.50mmol/L的抗坏血酸回入到体外培养的人体黑素细胞，作用72h并未发现酪氨酸酶活性呈剂量依赖性减低，但黑素生成量被明显抑制，推测可能是抗坏血酸抑制了多巴和多巴醌的自动氧化。这类还原剂对黑素中间体起还原作用，因此阻碍了从酪氨酸/多巴到黑素过程中各点上的氧化链反应，从而抑制黑素的生成。