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“美”“白”会谈——黑色素的故事

发布时间:2023-03-30 08:45:09 浏览数:

张雨茹,徐骏,李万梅

杭州师范大学材料与化学化工学院,杭州 311121

正值炎炎烈日,小美抬起胳膊挡住脸,哭着跑到白博士的实验室。“白博士,白博士,快帮帮我,过了一个夏天我越来越黑了,怎么办?呜呜呜!”

白博士正专注于实验,被突如其来的哭声扰乱了心神,仔细思考了一下告诉小美:“想要变白就要抓住让你变黑的主要‘元凶’。”

小美擦了擦眼泪,问道:“是黑色素吗?它是使我皮肤表层形成黑斑的主要因素吗?”

白博士微微笑了笑说:“没错,其实我们传统意义上所说的皮肤美白,就是围绕着抑制黑色素的形成、转运和加速黑色素的脱落而展开的。它由酪氨酸经过一系列反应后形成,它的形成和离去都是漫长的过程[1]。”

“所以想要变白,就要先了解有关‘黑色素’的故事。”小美边说边抬起手看了看刚刚被晒得红红的胳膊,“博士你快给我讲一讲吧!”

白博士说:“好,让我们一起打赢这场扫‘黑’决战吧!”

“那我先给你讲讲黑色素的产生过程吧。如图1所示,首先第一步就是酪氨酸被酶催化,生成多巴。之后,多巴会被氧化生成多巴醌,这是初级黑色素。这些过程都离不开体内各种酶的参与,尤其是酪氨酸酶的催化。随着酪氨酸酶的翻译和后续加工,它被运输到专门的细胞器中,黑色素在其中被合成。这些生成的黑色素会运转至细胞外并上行至角质层,导致皮肤变黑,最后又会随角质层脱落[2]。”白博士捋了捋自己的白胡子说道。

图1 黑色素生成过程示意图

听到最后一句,小美可坐不住了。“所以说黑色素会自己消失脱落吗?那要多久才可以变白呀?”

“一般黑色素的代谢周期是 28 天,也就是说,如果被紫外线晒黑之后不用任何美白产品,也不再被任何紫外线照射,皮肤自我恢复期大概是 28 天,这也是人们度过一个冬天又会变白的原因。”

小美很生气!“它居然要在我的身体里存在一个月!为什么要存在这种讨厌的东西!”

白博士突然转过身严肃地对小美说:“未知全貌切勿轻易评价它,黑色素其实‘本性纯良’。”

“什么?黑色素害我变黑,它肯定不安好心,又为什么要说它本性纯良呢?”小美不可置信地跺了跺脚。

白博士笑了笑说:“在日常生活中,我们大家都知道太阳照射是黑色素增多的主要原因,但是大家不知道的是,太阳光照在身上暖暖的,但是阳光中的紫外线会损害细胞中的脱氧核糖核酸,它又被人们称作DNA,是人体正常发育和运作必需的一种生物大分子[3]。不仅如此,若是长期照射紫外线,会使人体肌肤老化,不仅会引发各种皮肤病,更严重的还会导致人体体内恶性基因突变。为什么我要说黑色素本性纯良呢,因为在这个关键时刻,黑色素会被相应地释放出来,有效地吸收紫外线能量,它防止我们的DNA受到损伤,从而减少紫外线对我们人体造成的伤害。所以你看,黑色素可为我们的健康做出了极大的贡献呢。”

小美望了望窗外的太阳恍然大悟:“原来是这样啊,是我了解得太少,误会了‘黑色素’。”说完她愧疚地低下了头。

“虽说黑色素有代谢周期,但是我们很难保证在黑色素代谢的28天里我们的身体不会产生新的黑色素,所以想要变白一般还是要用美白产品。”

小美马上点头附和道:“嗯嗯,我最近用的一款‘白白水’效果可好了,每次只要一涂它就会立刻变白呢。”

白博士皱起眉头。“快扔掉它,这种产品不是物理掩盖就是含有违禁成分,黑色素的生成和去除都是一个漫长的周期,安全美白可是一场持久战。为了保证安全,美白成分可都是有严格的含量限制,一旦过量,会对肌肤甚至人体造成不可逆转的影响。”

小美听完有些后怕,“现在的黑心商人可真是越来越多,白博士你快具体讲讲这些美白成分,让我以后能够掌握一些基本知识,火眼金睛鉴黑心。”

白博士说:“美白成分通过不同的机制抑制黑色素的生物合成。我可以根据黑色素形成的过程以及脱落代谢的过程,将不同的美白成分简单概述一下。”

“我记得!第一步是酪氨酸被酪氨酸酶催化!”小美已经迫不及待。

白博士欣慰地点了点头,“对!酪氨酸酶作用于黑色素生成途径的速率限制步骤,此外,酪氨酸酶抑制剂对黑色素生成具有高度特异性,降低了副作用。因此,酪氨酸酶抑制剂是目前市场上最有效和最常用的皮肤美白剂。这类美白成分比如熊果苷(Arbutin),它的构象与酪氨酸(Tyrosine)相似,可以把这个过程想象为它会和酪氨酸一起‘抢座位’,从而让酪氨酸无法继续参与黑色素的合成[4]。还有名为曲酸(Kojic acid)的一种成分,它可以抑制酪氨酸酶的合成过程,黑色素的形成也会因此被抑制。”白博士说完就在黑板上画出了这些成分的分子结构(图2)。

图2 酪氨酸(左)、熊果苷(中)和曲酸(右)的分子结构

“这两种成分我都听说过,我现在就去实验室里找找看。”小美听完就准备起身。

这个时候白博士阻止了小美,“不要着急,虽然熊果苷的美白作用可以降低细胞酪氨酸酶活性而不改变细胞的生存能力,能够有效地减少黑色素形成,但是安全问题是重中之重。化妆品中作为美白成分它的最高含量被限制在7%,因为熊果苷具有光敏性,浓度过高有一定的安全风险。还有曲酸,如果它含量过高,会引起红斑、刺痛、接触性湿疹等副作用,因此,作为化妆品美白成分,它的含量被限制在2%以内。”

“这样啊,我该改改自己的急性子了。”小美害羞地挠了挠头。

“除了刚刚说的两种常见的例子之外,还有很多其他通过抑制酪氨酸活性减少黑色素产生的方式。那么我考考你,你知道下一步是什么吗?”

“嗯……我想想……是氧化形成多巴。”

“对啦!所以要‘消灭’黑色素,我们还可以做的就是还原它的中间产物。要阻碍其中的氧化过程,可以用比如维 C 这样很好的抗氧化剂……[5]”

小美边听边喃喃自语:“怪不得妈妈总说每天喝柠檬水会有助于美白。”

“……但是维C很不稳定,容易被氧化,直接添加进精华很可能直接被氧化得一点不剩,上脸时也就一点用也没有了。为了稳定产品里的维 C,市场上的美白产品通常有三个方案:使用特殊的配方工艺,使用稳定的维生素 C 衍生物,以及使用能够保持活性的粉状维生素C[6]。”白博士接着说。

小美看了看自己做的笔记,抬起头又问博士:“那要是黑色素已经形成了呢?还可以消除掉它吗?”

白博士回答道:“针对已经形成的黑色素,一方面要抑制黑色素转运到表皮角质细胞,烟酰胺又称作维生素B3,是少数通过阻碍已形成的黑色素运输到表皮来美白的,所以有很多人反应停用之后会出现‘返黑’,就是因为黑色素其实已经产生了,只是暂时阻止了将其转运到角质层而已。”

在白博士的指导下,小美画出了烟酰胺的分子结构(图3)。小美皱起了眉头看向白博士:“怎么烟酰胺听起来好像没有很强的实力呀?”

图3 烟酰胺的分子结构

白博士被小美的表情逗笑:“哈哈!恰恰相反,烟酰胺其实是一个护肤的万能成分。它不仅有抗炎和减少自由基伤害的作用,还可以加速人体表皮角质细胞的代谢,从而使黑色素加速脱落。但是由于它含有杂质烟酸,一般添加量不超过5%,以防止烟酸残留对人体造成的皮肤刺激性[7]。”

小美一边继续低头做着笔记,一边不忘接着问白博士:“那另一方面呢?另一方面是什么?”

白博士接着说道:“另一方面是加速黑色素的脱落,让黑色素能更快地被代谢掉,这样皮肤就能更早地白回来。果酸和水杨酸在生活中被很多人用来焕肤,从而使得老化角质层脱落,到达角质层的黑色素也会随之离去[8]。不仅如此,它还能够加速人体角质细胞及少量上层表皮细胞的更新。”

小美听完问道:“对了,如果我每天用它去除角质层,这样不就可以有效防止黑色素留在皮肤表面了吗?”

白博士摇摇头说:“万万不可!角质层就像我们皮肤的保护壳,它的脱落会使我们的肌肤变得敏感,若是过度去除角质层会使皮肤瘙痒和红肿,所以果酸和水杨酸一般仅会作为辅助成分添加到美白配方中。”

“原来是这样啊,美白安全可真是一点儿也不能马虎。”小美听完得到了自己满意的答案,仔细地做好笔记。

白博士看了看小美的笔记本问道:“听完我讲的这些,你了解黑色素的基本形成过程了吗?”

小美开心地点着头回答:“嗯嗯,谢谢白博士啦!”

“因为它的生成过程有多种酶参与,所以除了紫外线照射,内分泌失调也是黑色素生成的主要原因之一。了解到黑色素相关知识是第一步,更重要的是要注意防晒、饮食还有卫生等生活细节。其实每一种肤色都很美,最重要的是要保持一个健康的身体。”说完白博士端起了身旁的水杯。

小美也立刻端起旁边的水杯和白博士碰杯:“我明白啦,为这次小美和白博士的‘美’‘白’会谈圆满结束干杯!”

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