科学美白 安全有效

董银卯　李丽

随着化妆品科技的发展，众多美白剂相继被开发应用。现如今，已有多种皮肤美白剂可用于预防和治疗不规则的色素沉着，包括黄褐斑，雀斑等。例如：维生素C及其衍生物、曲酸、壬二酸，果酸、熊果苷、烟酰胺等，这些物质虽具有一定的美白效果，但有些美白剂会对皮肤造成一定的损伤，存在一定的安全隐患，严重者会导致白斑病等。

很多美白剂主要是针对影响黑色素合成途径中的关键物质如酪氨酸酶，从而减少色素含量来发挥作用。随着科技的发展，人们逐渐认识到黑色素对人体皮肤的保护作用，如防御紫外线损伤，皮肤光老化等，如果过度干预黑色素形成，在美白的同时，降低了黑素对皮肤的保护作用，势必影响皮肤健康。

因此在保证皮肤健康的基础上，寻找新型的健康美白原料及相关产品，为国内外化妆品领域的研究热点与发展趋势。本课题组以中医理论为指导，以君臣佐使为组方原则，从影响皮肤色度的不同角度出发进行组方，探索解决皮肤暗沉、灰黄及色素过度沉着和色素不均衡分布的途径，达到使肌肤健康美白的目的。

1.黑色素的合成、代谢及影响因素

不同人种皮肤呈现出不同的颜色，但是皮肤的颜色都是由4种色素组成，即：氧合血红蛋白（红色），还原血红蛋白（蓝色），类胡萝卜素（黄色）、黑色素（黑色或褐色）。

黑色素是在人体表皮基底层的黑素细胞内，通过一系列氧化反应形成的。酪氨酸酶是黑色素合成的关键酶，可催化体内黑色素生物合成途径中的3个不同的关键点，即：在酪氨酸酶（Tyrosinaae，TYR）催化下酪氦酸（Tyrosine，Tyr）转换为多巴（DOPA），DOPA在酪氨酸酶的作用下转换为多巴醌（DQ）。多巴醌通过自动氧化转换成多巴色素，最后生成5，6-二羟基吲哚羧酸（DHICA）以形成优黑素。后者的反应是在多巴色素互变异构酶（Dopachrometautomerase）和DHICA氧化酶的催化下进行的。同时，在以半胱氦酸或谷胱甘肽的催化下，多巴醌被转换为半胱氨酰多巴或谷胱甘肽多巴最后生成褐黑素。

黑色素（Melanin），是不同类型的色素聚合物组成的混合物，是决定皮肤颜色的重要因素，其在黑素细胞内的黑素小体内合成，再通过树突转移至角质形成细胞，在保护皮肤免受氧化损伤、细胞DNA损伤及紫外线损伤中发挥重要作用。黑色素主要是随着角质形成细胞的代谢而代谢，另外转化为其他成分被人体吸收或排出体外。

黑色素含量受环境因素和生物因素影响较明显，例如：UV曝露量、促黑素激素（α-MSH）、MC1R受体激动剂、刺鼠相关蛋白（agoutl-related protein）等。随着年龄的增长，在炎症因子，激素失衡等条件下，黑色素分布失衡的现象显著增加，皮肤炎症和损伤为导致色素沉着的一个重要原因。

2.度肤美白的作用途径

目前常用的美白剂主要通过抑制黑色素细胞（melanocyte）增殖、抑制酪氨酸酶、加速角质层脱落等方式最终起到干预黑色素的形成与代谢来发挥美白功效。这种途径虽然能够达到一定的美白效果，但在美白的同时也存在一定的风险。因为黑色素可以吸收紫外线，阻止紫外线对机体的损害，具有抗氧化、抗损伤、清除自由基等作用。由于传统美白剂对黑色素的过度抑制，破坏了黑色素对人体的保护作用，在美白的同时对机体也造成了一定的损伤。本文对于皮肤美白机理的研究主要致力于在不改变黑色素含量及黑色素正常代谢的情况下，即在保证黑色素对皮肤的保护作用的条件下，寻找新型的、安全的美白活性物质。通过改善皮肤肤色、增强色素分布均匀，促进血液循环、清除及减少皮肤垃圾、抑制炎性因子释放等多种途径达到美白的效果。既能达到肌肤美白的功效，又可以保持皮肤健康。

2.1 促进色素均匀化分布

MCH（melanin-concentratinghormone）黑色素聚集激素，最初是从大马哈鱼垂体腺体中分离出来的环形19个氨基酸的神经肽，后来又从大鼠下丘脑分离出该肽。它调节硬骨鱼（teleost）的肤色，使黑色素颗粒在黑色细胞中聚集。在哺乳动物，MCH主要被定位于外侧下丘脑（thelateral hypothalamus）和未定带区（zonalncerta），并在大脑内有着广泛的神经投射，包括神经垂体。解剖分布表明MCH作为神经递质或神经调质发挥着有目标的行为（goal-directed behavior）调节的神经功能，如觉醒，刺激食欲，减少新陈代谢率。MCH调节能量平衡，是体内的关键能量调节器。MCH包括MCH1和MCH2，其中MCH1分布较广泛，科学界对MCH1的研究较深入；而MCH2因其存在较少，已发现其在灵长类动物及狗、猫等动物中存在，但不存在于啮齿动物。目前，MCHR1与其拮抗剂的作用机制还不太明确。神经肽激素可在特定波长下调节激素和褪黑激素的分泌从而影响肤色。

研究表明，MCH的mRNA表达与色素沉着息息相关。在色素沉着的个体中MCH的mRNA的表达水平明显低于正常个体，MCH活性降低可引起色素沉着，同时MCH对α-MSH具有一定的拮抗作用。通过神经系统调控的黑素细胞中MCH-R2受体，可以激活MCH，皮肤黑色素和黄色素均与MCH有关，通过调节MCH活力可以抑制黑色素聚集，提升色素分布的均匀性。

2.2 促进血液循环、加速新陈代谢

从中医的角度分析，黑色素的过度沉积是由于气血阻滞、肝气郁结，肾阴不足和劳神伤脾等原因造成。所以医学上常采用具有补血、活血和理气作用的植物中草药，通过养血、活血和舒肝解郁来减少色素沉着。常用的活血化瘀类植物中红花、当归和三七等具有显著的美白功效。

血液循环不仅为皮肤中的成纤维细胞、胶原蛋白等提供充足的氧分和营养物质，还可将细胞的代谢产物和各种有害物质如超氧阴离子等及时清除，从而减少胶原纤维的氧化，维持皮肤中各种细胞良好的功能，保证皮肤中细胞的新陈代谢。皮肤微循环不畅，则血色素凝聚或者含量下降，导致肤色暗红或苍白。若皮肤微循环速度加快，则在单位时间内通过皮肤血管的红细胞数量增多，红色的氧化血红蛋白也随之增多，从而增加皮肤的红色素含量，从表观上就会发现肤色变得红润、有光泽。

2.3 抑制胶原蛋白降解

胶原是细胞外最重要的水不溶性纤维蛋白，是构成细胞外基质的骨架。胶原蛋白是人体内含量最丰富的蛋白质，占全身总蛋白质的30%以上。胶原纤维主要含有胶原蛋白，氨基酸如甘氨酸，脯氨和羟脯氨酸等。皮肤的弹性及松弛度的影响因素主要为真皮层中的胶原纤维，其可赋予皮肤张力和韧性。科学界对胶原纤维的研究大多数集中在皮肤的抗衰老研究。

近几年，有人提出胶原纤维也与皮肤色泽有很大关系。一方面，当光线照射到人体皮肤时，一部分光线被皮肤吸收，一部分光线发生反射，其中评价人体肤色主要是通过进入人眼的可见光线量决定的。当皮肤内胶原纤维分布不均匀或结构变化时，将导致光线不能被均匀地反射，而使得肤色不均匀且没有光泽。另一方面，紫外线、自由基、炎症因子等刺激可以导致胶原蛋白变性，其颜色发生改变，导致皮肤暗沉、发黄、失去光泽。促进胶原蛋白合成，可从一定程度上改善胶原蛋白降解及变性对肤色造成的影响。

基质金属蛋白酶（MMPs）家族是成纤维细胞分泌的，其主要生理作用为降解细胞基质。MMPs几乎能降解细胞基质中的各种蛋白成分，是主要的蛋白水解酶。MMPs在发挥作用时需要Ca²⁺、Zn²⁺等金属离子作为辅助因子。与此同时，在特定条件下，MMPs能够消化细胞外基质和基底膜成分的跨膜蛋白。MMPs在成纤维细胞中分泌，当有外来特定信号刺激这些细胞时，MMPs合成增加并立即分泌到细胞基质中去发挥降解作用。MMPs可以被多种刺激因素激活，如UV照射，生长因子和细胞因子。同时UV照射或其他外部因素的刺激可以导致角质形成细胞内部炎症因子及自由基的释放，刺激成纤维细胞跨膜蛋白MMPs过度表达，从而引发胶原蛋白降解。MMPs家族已分离鉴别出26个成员，编号分别为MMP1～MMP26。其中，基质金属蛋白酶1（MMP1）主要降解Ⅰ和Ⅲ型胶原明胶及蛋白多糖。所以其过度表达会破坏细胞外基质，破坏胶原纤维的结构和分布，同时影响成纤维细胞的正常生长。当胶原纤维结构遭受迫害分布不均时会导致照射在皮肤的光线不能被均匀地反射，从而使皮肤颜色呈现不均匀，皮肤粗糙，并且导致皮肤暗淡、无光泽、光老化。MMP-9和MMP-2与表皮基底膜和细胞外基质降解、皱纹形成有关，它们可通过促进type Ⅳ胶原蛋白降解，从而导致皮肤老化，皱纹增加，影响皮肤白皙度。

新型美白剂可以从MMPs产生的机制出发，通过抑制MMPs产生，提高胶原蛋白合成，从而改善肤色。

2.4 抗氧化损伤

皮肤中的光敏物质或色基吸收UV能量后，通过电子传递可产生ROS。ROS的产生是紫外线破坏真皮层胶原纤维结构的一个主要原因。一方面ROS通过引起脂类过氧化反应，生成具有两个或多个官能团的羰基化合物（DMCs）。DMCs的活性很强，可以和真皮层中胶原蛋白的氦基交联，聚合重叠，生成结构复杂的物质——棕黄色的生物垃圾。丙二醛（MDA）是脂质过氧化过程中的一个主要羰基化合物，可评判脂质过氧化的程度。另一方面，ROS可作为第二信使，参与启动UV辐射后的细胞内信号传导，激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号传导通路，包括细胞外信号调节激酶（ERK）、cJun氨基末端激酶（JNK）和p38的活化。MAPK活化进一步使原来在细胞内低表达的cJun蛋白表达升高，它与cfos结合成异二聚体，与其他蛋白质一起形成活化的转录因子AP-1，上调弹力蛋白基质金属蛋白酶（MMP）等基因的表达，下调胶原蛋白的表达。

2.5 增加角质层含水量

角质层含水量多少是皮肤健康与否的重要标志之一。一般角质层含水量占表皮的20%～35%，低于10%皮肤就会干燥、粗糙。当角质层过厚或含水量低时，皮肤反射光线的能力降低而呈现黯淡的肤色。角质层皮肤含水量充分，则使皮肤具有光泽。

2.6 抑制炎症因子释放

角质形成细胞释放的炎症因子IL-1可刺激ACTH和α-MSH，从而激活角质形成细胞表面PAR2蛋白受体，通过细胞外ASP受体，激活黑素细胞表面的MC1R，进而激活黑素合成途径关键酶及蛋白，使黑素表达量在炎症部位增加。对角质形成细胞炎症因子释放的抑制，可以有效缓解由于皮肤组织损伤导致的黑素过度沉积造成的黑斑、晒斑等。

在黑素细胞中，Akt磷酸化和ERK或p38磷酸化抑制可以导致炎症因子的高表达，研究表明，通过对Akt磷酸化的抑制和ERK或p38磷酸化的激活，可以有效抑制炎症因子释放，抑制黑素合成。

2.7 阻止黑素转运

由黑素细胞生成的黑色素会转移至周边的表皮细胞（角化细胞）。以28天作为1个皮肤周期，吞入了黑色素的角化细胞经过这个周期后，将显现在皮肤表面，从而很大程度上左右了肤色。在转移的过程中，其中一个重要的步骤就是角化细胞的吞噬作用。所谓的吞噬作用是指细胞将异物吞入细胞内，也可以说这是细胞本身所具有的“食欲”，这种反应是本能的防御反应。例如与免疫系统有关的巨噬细胞和白血球细胞也会经常发生。角化细胞也存在这种吞噬作用，会出现将黑色素吞入细胞内部的情况。因为存在于该周边的角化细胞会持续地吞噬由黑素细胞生成的黑色素，所以角化细胞在黑色素的作用下呈现黑色化。研究发现，一旦控制了这种角化细胞的“食欲”，就可以防止皮肤变黑。

黑素转移至角化细胞的路径有很多个，一般情况下，如果在黑素细胞内合成黑素，黑素细胞呈树状凸起延伸，受到角化细胞的吞噬作用，黑素被转移。一旦黑素细胞内蓄积的黑素量过剩，黑素将排放至细胞外，排放的黑素在角化细胞的吞噬作用下被吞噬，即角化细胞受到吞噬作用，从多个路径积极地吞入黑素。另外，还需要关注的问题是，在各个角化细胞中，吞入黑素的能力有差别时，就会造成角化细胞的颜色不均匀。而正是因为这种颜色的偏差，造成肤色的不均甚至色斑。事实上，色斑和实际年龄存在关联性，随着年龄的增长，色斑会恶化。

通过荧光微粒的角化细胞的吞噬作用抑制试验，可以筛选对角化细胞吞噬黑色素具有抑制作用的活性物质。通过对角化细胞对黑素吞噬的抑制，实现黑素细胞的不表达，不传递到皮肤表面，从而不会造成肌肤变黑，为新的阻止黑素转运的途径。

2.8 防紫外线

UV照射到皮肤表面，通过CAMP和PKA介导信号系统及蛋白激酶C（PKC），可能增加MITF表达，导致酪氨酸酶活化。通过特异性PKC抑制剂可减少皮肤的晒黑反应，使其毛发颜色变淡。UV可通过降低p53表达和上调MMP2和MMP9的表达，从而激活AK蛋白，导致皮肤色素增加，对UV的防护可降低MMP2和MMP9对黑素生成的影响及对胶原蛋白分解的影响，从而改变肤色。同时UVN以刺激皮肤表面自由基的产生，从而在皮肤表面形成脂褐素，可以通过清除自由基及过氧化产物发挥祛斑，防晒及抗皮肤色素沉着的功效。

3.复方植物美白剂

中医认为，气血乃润养肌肤之本，理气活血，以血养白乃中医美白之精髓。现代研究表明，植物中的有效成分可通过改善皮肤的微循环，从而增加皮肤微血管血流量，促进身体的营养和微量元素的吸收，加快新陈代谢，加速黑色素代谢。同时可以使皮肤的角质形成细胞和成纤维细胞等，能够得到充足的氧分和营养物质，使肌肤的细胞变得饱满充盈，皮肤更加健康和白皙。

以传统中药牡丹皮、甘草，白蒺藜，黄精为主要原料的复方植物美白剂，是根据宫廷美容古方演绎而来。按照“君臣佐使”组方思想进行组方，分别从促进血液微循环、促进黑素在皮肤表面均匀分布、抗皮肤胶原蛋白降解，抗氧化损伤及提升皮肤水合度几个方面发挥提亮肤色、改善皮肤暗沉、增加皮肤红润度的作用。

君药：牡丹皮，中医有“诸花皆散”之说，即花类药物具有散瘀，散郁以美白消斑之效。现代机理研究，其中所含丹皮酚具有促进局部血液微循环的作用。臣药：白蒺藜，具有祛风消斑之效，风邪入侵，头面先伤，邪科腠理，营卫不和，致气血不调，日久生瘀，故与君药相辅，驱逐风源。现代科学研究表明，白蒺藜中的主要活性成分可以抑制炎症因子及自由基代谢产物，刺激胶原蛋白降解导致的肤色改变。佐药：甘草，甘温除热，清热祛斑，解肌肤之毒火，火燥结滞淤于面部，致使颜面气血不和，致气滞血瘀，甘草虽为佐使之品，却有襄赞之功。现代科学研究表明甘草中的活性成分可以促进色素均匀化分布，改善色素沉积对肤色造成的影响。使药：黄精，滋阴养血，润泽肌肤之效。其加入组方中主要通过增加角质层皮肤含水量，使皮肤光泽，改善肤色。

中药组方的根本思想是在不影响皮肤黑色素合成及代谢的情况下，从不同角度和途径达到健康美白肌肤的目的。其具有多成分、多靶点的作用优势。可以分别从促进血液微循环、促进黑色素在皮肤表面均匀分布、抗皮肤胶原蛋白降解，抗氧化损伤及提升皮肤水合度几个方面发挥提亮肤色、改善皮肤暗沉，增加皮肤红润度的作用。

4.美白效果诠释

根据美白作用通路，其美白功效评价方法主要包括生化水平评价、细胞水平评价和人体评价。其中生化水平评价试验主要包括功效物质的抗氧化损伤测试；细胞水平评价方法主要包括对相应细胞中炎性因子，基质金属蛋白酶、黑色素聚集激素、蛋白激酶含量的测试以及荧光微粒的角化细胞的吞噬作用抑制试验；人体评价试验主要包括对皮肤颜色的分析以及对角质层含水量的测试、皮肤血液微循环的改善性测试。

复方植物美白剂是通过大量的体外生化实验（酪氦酸酶抑制实验、抗氧化实验）筛选出活性较好的植物组合物。通过成纤维细胞实验及黑色素细胞实验阐明发挥美白作用的机理，同时通过人体实验，分别采用皮肤氧分压测试仪及激光多普勒测试，所得到的提取物配方对人体皮肤血液微循环的改变，对其进行人体功效评价。

4.1 生化水平评价方法

DPPH是一种稳定的有机自由基，在可见光区最大吸收峰为517nm。在乙醇溶液中，每个DPPH分子在溶液中可生成一个稳定的含氮自由基，具有典型紫色。当它与提供1个电子的自由基清除剂作用时，生成无色产物，使溶液的典型紫色变浅。其褪色程度与配对电子数成化学计量关系；因而可用分光光度法进行定量分析，来检测自由基清除情况，从而评价样品清除自由基的能力。其能力用清除率来表示，清除率越大，则表明其清除自由基、抗氧化能力越强。

羟基自由基是活性氧中化学性质最活泼的自由基，它几乎能与活细胞中任何生物大分子发生反应，且反应速度极快，是对机体危害最大的自由基。但在反应体系中加入水杨酸，能有效地捕获OH·，并产生有色产物2.3-二羟基苯甲酸。该有色产物在510nm处有强吸收峰，若在体系中加入具有清除OH·功能的待测物，且待测物捕捉OH·的作用大于水杨酸时，便能及时清除OH·，从而使有色产物的生成量减少，导致吸光度减小。所以采用固定反应时间法，在510nm处测量含待测物反应液的吸光度，并与空白液比较，便能测定待测物对OH·的清除作用。

亚铁离子螯合能力测定、抗氧化剂可以作为活性氧的淬灭剂、自由基受体或金属离子螯合剂等多种方式阻止自由基链式反应，消除脂质过氧化等其他物质的氧化对生物体的伤害。因此测定金属离子如亚铁离子螯合能力的大小也是评价氧化剂抗氧化性能常用的方法。

4.2 细胞水平评价方法

根据上述美白机理新途径可知：细胞中产生的炎性因子、基质金属蛋白酶、黑色素聚集激素、蛋白激酶含量都会直接或间接地对皮肤的颜色、光泽等产生重要影响。

选择皮肤真皮成纤维细胞为实验材料，研究功效物质对皮肤暗沉老化的保护作用。分别测定功效物质对人皮肤成纤维细胞增殖率、胶原蛋白含量，SOD的活性，脂质过氧化程度的影响，以及对成纤维细胞MMP1，2，9的表达影响，阐明样品对胶原蛋白合成的促进及抗氧化损伤的作用机制。

黑素是影响人皮肤颜色的重要因素，功效物质对黑素的分布均匀度也会产生一定的影响。故可通过培养人黑素细胞后加入功效物质，利用共聚焦显微镜观察功效物质对黑素分布均匀度的影响。同时通过测定MCH活性及mRNA表达可以测定样品对黑素均匀分布影响的作用机制。

4.3 人体评价方法

可以通过Lab色度分析，考察样品对肤色的整体改变。激光多普勒法检测皮肤血液微循环，利用氦氖激光管发出激光束经探头照射至被测组织，观察被测组织血管中的红细胞数差以判断血流量大小。经皮氧分压监测仪利用电化学原理通过电极经皮对血液中的血氧进行测量，间接测定皮肤局部的血液微循环。角质层含水量测试仪测定角质层的含水量，从而比较不同样品作用于皮肤后皮肤水分含量的变化。

结果表明，组方提取物可以从整体上改善提亮肤色、加速血液微循环，促进黑素代谢及提高角质层含水量以达到健康美白肌肤的目的。

5.结语

随着美白产品研究的深入，现代人对美白化妆品有了更高、更新的追求，美白和健康肌肤并进。崇尚自然之美，追求美白的同时又得到了肌肤的营养，使皮肤从内到外真正达到白皙和充盈。应用可以达到活血化瘀、疏通瘀阻，具备充足营养的中草药植物成分作为美白剂，添加到美白产品中，开发出健康、环保，绿色和高效的美白产品。健康科学美白才是美白化妆品发展的新趋势。

参考文献：（略）