中藥美白活性成分及作用機(jī)制研究

楊 鑫，陸禹河，毛銀雪，牛淑睿，董自波,2，秦昆明,2*

（1. 江蘇海洋大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 連云港 222005；2. 江蘇海洋大學(xué) 江蘇省海洋藥用資源開發(fā)工程研究中心，江蘇 連云港 222005）

我國是中醫(yī)中藥的發(fā)源地，中藥材資源豐富，美白方劑歷史悠久。《黃帝內(nèi)經(jīng)》、《太平圣惠方》中都記載了一些具有美白作用的方劑，這些中醫(yī)典籍為開發(fā)具有美白功效的中藥美白產(chǎn)品提供了思路和支持[1]。中藥中含大量具有美白活性的成分，如中藥中黃酮類化合物可作為酪氨酸酶（TYR）的底物類似物與酶結(jié)合，產(chǎn)生競爭性抑制作用，從而減緩黑色素形成[2]；中藥多糖在延緩皮膚衰老、美白、曬后修復(fù)、祛痘抗炎、促進(jìn)創(chuàng)傷愈合等方面都具有良好的效果[3]。中藥美白成分具有資源豐富、作用溫和、毒副作用小等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在成分不穩(wěn)定、療效慢等待解決的問題。目前已有白藜蘆醇、甘草黃酮、黃芩素等成分通過臨床研究并應(yīng)用于在售日化產(chǎn)品中。

為探尋新型中藥美白產(chǎn)品的發(fā)展方向，本文介紹了黑色素的生成過程及抑制黑色素生成的多種途徑，并分類整理了近年報(bào)道的40余種具有美白作用的中藥活性成分，討論了不同活性成分的美白機(jī)制。本文結(jié)合發(fā)展現(xiàn)狀，提出并闡述了如何最大程度利用此類成分以達(dá)到最佳美白效果，為開發(fā)新型安全有效的中藥美白產(chǎn)品提供思路與方向。

1 皮膚美白作用的機(jī)制

1.1 黑色素的產(chǎn)生與代謝過程

人體表皮基底層的黑色素細(xì)胞是黑色素生成的場所，黑色素生成后從黑色素細(xì)胞的樹突尖傳遞至角質(zhì)層，會(huì)隨著角質(zhì)層細(xì)胞的代謝而排出[4]。黑色素細(xì)胞的數(shù)量、樹突程度、相關(guān)酶的活性和黑素小體的轉(zhuǎn)移均會(huì)影響色素沉著[5]。皮膚中黑色素過量生成和堆積會(huì)引發(fā)黑斑、黃褐斑、雀斑及惡性黑色素瘤等。黑色素分為棕黑色堿性難溶的真黑素和紅黃色堿性易溶的褐黑素[6]。黑色素的生成主要經(jīng)歷兩個(gè)階段，首先，黑色素細(xì)胞中的酪氨酸在TYR的催化下羥化為3, 4 -二羥基苯丙氨酸，即多巴，在TYR的氧化作用下形成多巴醌。從多巴醌開始，將通過兩條不同的途徑生成真黑素與褐黑素（見圖1）。酪氨酸氧化是黑色素合成的起始步驟，TYR是黑色素合成中的關(guān)鍵限速酶[7]。

圖1 黑色素的形成過程

當(dāng)半胱氨酸或谷胱甘肽存在時(shí)，多巴醌與其反應(yīng)生成半胱氨酰多巴或谷胱甘肽多巴，進(jìn)一步氧化聚合生成褐黑素；當(dāng)二者不存在時(shí)，多巴醌自身環(huán)化脫羧形成 5, 6-二羥基吲哚（DHI），在TYR作用下生成5, 6-吲哚醌（IQ），或者在酪氨酸酶相關(guān)蛋白2（TRP-2）作用下轉(zhuǎn)化成5, 6-二羥基吲哚-2-羧酸（DHICA），再在酪氨酸酶相關(guān)蛋白1（TRP-1）作用下生成吲哚-2-羧酸-5, 6-醌（IQCA），最后再與其他中間產(chǎn)物結(jié)合形成真黑素。最后再與褐黑素形成混合黑色素，這一過程便是黑色素的生成過程。

黑色素生成的調(diào)控是復(fù)雜的，與黑色素細(xì)胞中的信號(hào)通路調(diào)節(jié)有關(guān)。小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（MITF）是黑色素合成調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的中心樞紐，MITF由許多細(xì)胞因子和信號(hào)通路組成，這些通路調(diào)節(jié)黑素母細(xì)胞和黑色素細(xì)胞的存活、增殖和分化[8]。編碼特定黑素生成酶（包括TYR、TRP-1和TRP-2）的基因也受MITF轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控，而MITF轉(zhuǎn)錄因子又受許多重要信號(hào)通路的調(diào)控，包括α-黑素細(xì)胞刺激素（α-MSH）/黑皮質(zhì)素1受體（MC1R）信號(hào)通路、環(huán)狀單磷酸腺苷（cAMP）/蛋白激酶A（PKA）/反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（CREB）信號(hào)通路、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號(hào)通路、干細(xì)胞因子（SCF） /c-Kit受體信號(hào)通路和分泌型糖蛋白（Wnt）信號(hào)通路等。

1.2 皮膚美白作用機(jī)制

目前，多數(shù)美白成分主要是通過抑制、阻斷或影響黑色素生成或轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)而達(dá)到相應(yīng)效果。如通過抑制TYR、多巴色素異構(gòu)酶等黑色素生成過程關(guān)鍵酶的活性來抑制黑色素的生成；通過阻斷黑色素合成過程中的信號(hào)傳導(dǎo)通路，抑制與破壞相關(guān)蛋白的合成，從而抑制黑色素的生成；還原黑色素生成過程中的中間體，從而阻止黑色素的生成；在轉(zhuǎn)移過程中抑制黑色素的轉(zhuǎn)運(yùn)等。此外，還有一些成分具有光防護(hù)效果，可抵御紫外線傷害，減輕皮膚色素沉著，降低由紫外線輻射所誘發(fā)的皮膚病幾率。

總之，皮膚美白的作用機(jī)制主要是圍繞黑色素的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移及代謝進(jìn)行的。美白活性成分通過控制黑色素生成、轉(zhuǎn)移、代謝過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)而達(dá)到美白效果。理想美白產(chǎn)品的作用機(jī)制往往是通過幾個(gè)途徑協(xié)同發(fā)揮作用，從而達(dá)到美白目的，僅靠一種途徑很難得到理想的美白效果。

2 具有美白功效的中藥活性成分

2.1 抑制TYR及相關(guān)蛋白活性的成分

TYR是黑色素生成過程中一系列化學(xué)反應(yīng)的限速酶[7]。TYR抑制劑通常是指與TYR的底物或多巴有結(jié)構(gòu)上的相似性，能與酪氨酸或多巴競爭TYR分子上的結(jié)合位點(diǎn)，從而對(duì)酶活性產(chǎn)生可逆抑制作用的成分。調(diào)控黑色素細(xì)胞的信號(hào)通路受很多細(xì)胞因子的影響，如堿性成纖維細(xì)胞生長因子（bFGF）、肝細(xì)胞生長因子（HGF）、擴(kuò)散因子（SF）、內(nèi)皮素1（ET-1）等都能影響體外黑色素細(xì)胞的增殖、生長和色素沉著。MITF是多種信號(hào)傳導(dǎo)路徑的最終靶向目標(biāo)，是黑色素生成的主要調(diào)節(jié)因子[9]，很多美白劑通過抑制MITF的表達(dá)，從而抑制相關(guān)蛋白的合成，進(jìn)而抑制TYR的活性。表1中的中藥美白活性成分，主要通過上述途徑抑制黑色素生成。

表1 部分中藥中抑制TYR及相關(guān)蛋白活性的成分

2.2 抑制黑色素轉(zhuǎn)移及加速黑色素分解的中藥成分

黑色素沉積于皮膚表面會(huì)引起膚色暗沉或斑點(diǎn)，因此，可通過加速黑色素向角質(zhì)層方向的轉(zhuǎn)移，同時(shí)促進(jìn)皮膚角質(zhì)層的代謝，使角質(zhì)層細(xì)胞間的黏著力降低，促進(jìn)真皮層內(nèi)膠原纖維、黏蛋白的增生，加速老化角質(zhì)細(xì)胞的脫落，最終加速黑色素的代謝，從而達(dá)到皮膚美白的目的[36]。能從此途徑改善膚色的中藥美白活性成分有以下幾種。

2.2.1 人參皂苷F1 Lee等[37]發(fā)現(xiàn)人參皂苷F1抑制了α-MSH誘導(dǎo)的樹突形成，從而抑制了黑素小體向角質(zhì)形成細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。人參皂苷F1破壞了從基底層的黑色素細(xì)胞轉(zhuǎn)移到上層角質(zhì)形成細(xì)胞的過程，表明其具有良好的美白功能。

2.2.2 表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）、沒食子兒茶素沒食子酸酯（GCG） 結(jié)構(gòu)見圖2。Kim等[38]發(fā)現(xiàn)EGCG可減少黑色素瘤細(xì)胞中黑色素的分泌和產(chǎn)生。同時(shí)，張向娜等[39]也證實(shí)了EGCG、ECG、GCG能通過多種途徑抑制黑色素生成，在同等含量條件下，GCG的作用效果最優(yōu)，ECG的作用效果次之，三者效果均優(yōu)于熊果苷。

圖2 兒茶素類物質(zhì)結(jié)構(gòu)

2.2.3 蘆薈素 Ali等[40]發(fā)現(xiàn)蘆薈葉提取物及其活性成分蘆薈素可通過刺激α-腎上腺素使黑色素細(xì)胞脫色，可用于治療皮膚色素沉著等疾病。

2.3 具有抗氧化及清除自由基作用的成分

日光、電離輻射等外界環(huán)境污染物的影響會(huì)使機(jī)體產(chǎn)生過量的自由基和活性氧（ROS），導(dǎo)致機(jī)體不能維持氧化還原的動(dòng)態(tài)平衡，發(fā)生氧化應(yīng)激，引起一系列的皮膚問題。當(dāng)自由基和ROS作用于皮膚基底層時(shí)，會(huì)激活黑色素細(xì)胞和TYR的表達(dá)，促進(jìn)黑色素的分泌[41]，因此，抗氧化在黑色素抑制中也很重要。黑色素的分泌伴隨著多種氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)抑制劑可通過還原黑色素生成過程的各中間體，或與中間體結(jié)合，從而阻斷黑色素的生成。此外，使用抗氧化劑也可以中和過量的自由基和ROS，提高機(jī)體的抗氧化能力，如維生素C。

蔣俊等[42]綜述了中藥白及的美白功效，白及膠即為白及多糖，具有很好的抗氧化活性，可抑制黑色素生成，并可與其他中藥產(chǎn)生協(xié)同作用。Xie等[43]從蒲公英莖葉中提取了綠原酸，具有較強(qiáng)的抗氧化作用，進(jìn)而產(chǎn)生美白作用。Pundir等[44]研究發(fā)現(xiàn)：紅景天提取液具有良好的清除1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基活性和抑制TYR活性，可有效降低小鼠黑色素細(xì)胞分泌黑色素的能力，美白效果顯著。Hu等[45]研究證實(shí)，靈芝多糖是一種天然抗氧化劑，無毒副作用，可抑制紫外線引起的黑色素的分泌，其機(jī)制之一為抑制ROS的產(chǎn)生。

2.4 具有防曬性能的中藥活性成分

皮膚中黑色素的生成是抵御紫外線的主要防御機(jī)制，對(duì)皮膚具有保護(hù)作用。但過度地暴露在紫外線下會(huì)加速真皮組織的降解及皮膚的氧化，在表皮形成分布不均勻的色斑，增加患皮膚癌的風(fēng)險(xiǎn)。因此，使用具有光防護(hù)效果的防曬產(chǎn)品，降低紫外線對(duì)皮膚的傷害，是美白措施之一。中藥中具有防曬作用的成分主要有黃酮類、苯丙素類等成分，其具有明顯的紫外線吸收特性，是天然的防曬劑。

從銀杏中提取的蘆丁和槲皮素屬于黃酮類化合物，能吸收200～400 nm波長的紫外線，與氧化鋅和二氧化鈦協(xié)同使用能增大防曬作用[46]。綠原酸屬于苯丙素類化合物，張英等[47]對(duì)金銀花中綠原酸的體外防曬作用進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)綠原酸在280～350 nm內(nèi)具有良好的紫外吸收性能，且防曬指數(shù)（SPF）值與其含量呈正相關(guān)。申婧翔等[48]等采用紫外分光光度法測定植物提取物在不同波段的吸光度，比較其防曬效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蘆薈提取物防曬效果最優(yōu)，其次是三七莖葉和制何首烏的提取物。此外，Seok 等[49]發(fā)現(xiàn)，黃芩提取物可強(qiáng)烈吸收紫外線輻射，黃芩中的黃芩苷和黃芩素也具有優(yōu)異的防曬性能。

3 研究思路與方法

3.1 尋找具有美白功能的中藥多組分活性物質(zhì)

中藥提取物已被廣泛應(yīng)用于美白化妝品中，然而，單一的美白成分或簡單的粗提物往往出現(xiàn)效果不佳、產(chǎn)品不穩(wěn)定等問題，甚至出現(xiàn)使用后皮膚過敏等副作用。采用多種美白成分組合配伍，可產(chǎn)生多靶點(diǎn)協(xié)同增效作用，是解決單一成分效果不佳的方法之一[50]，因此研發(fā)設(shè)計(jì)新型中藥多組分活性配方尤為重要。鄧金生[51]對(duì)28種中藥提取液的美白效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：由甘草、人參、黃芪、芙蓉花、白芍等中藥組成的美白組合物，以及由芙蓉花、桑白皮、葡萄籽、牡丹花、川芎、甘草組成的美白組合物具有最佳的美白效果。通過研究尋找更優(yōu)的美白活性成分組合，開發(fā)多途徑、多靶點(diǎn)復(fù)方中藥美白產(chǎn)品，將會(huì)大大提高產(chǎn)品的美白效果。

3.2 采用新型制劑技術(shù)提高中藥成分美白功能

目前，市面上的美白產(chǎn)品多以乳液、凝膠、膏霜的形式存在，這些劑型的產(chǎn)品雖然能起到促進(jìn)吸收的作用，但載藥量低、皮膚吸收不佳，很難達(dá)到預(yù)期的美白效果[52]。而以微乳化技術(shù)、脂質(zhì)體透皮促透技術(shù)、高分子微針技術(shù)為代表的新型經(jīng)皮給藥技術(shù)可大大提高美白產(chǎn)品的滲透性。Figueroa等[53]研究發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)體是增加中藥中酚類化合物生物利用度和溶解度的有效方法，是保護(hù)抗氧化劑成分穩(wěn)定的最有效解決方案之一[54]；Kaveri 等[55]研制出微乳劑、自微乳等新型給藥系統(tǒng)，解決了中藥中黃酮類成分透皮吸收差、溶解度低等問題；Xing等[56]制備含氨甲環(huán)酸的溶解性微針，相比固體微針大大增加了有效成分透皮量。

3.3 在作用機(jī)制研究基礎(chǔ)上開發(fā)新型美白產(chǎn)品

在闡明中藥美白成分作用機(jī)制的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)具有多重作用機(jī)制并發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)的美白產(chǎn)品，是開發(fā)新型美白產(chǎn)品的新思路。采用多種美白成分合理復(fù)配來提高美白效果，使最終結(jié)果達(dá)到“1+1＞2”的目的。例如，設(shè)計(jì)同時(shí)阻止黑色素合成及轉(zhuǎn)移并具有防曬功能的中藥美白產(chǎn)品：甘草提取物中的甘草總黃酮、甘草苷，不僅能抑制TYR活性，同時(shí)還具有一定的抗氧化作用[5,17]；茶葉提取物中的茶黃素、EGCG，能抑制黑色素轉(zhuǎn)移至角質(zhì)形成細(xì)胞，阻止黑色素的轉(zhuǎn)移[38]。黃芩提取物中的黃芩苷和黃芩素可強(qiáng)烈吸收紫外輻射，具有優(yōu)異的防曬性能[49]?？傊滦椭兴幟腊桩a(chǎn)品不僅要根據(jù)黑色素的形成機(jī)制來確定原料的復(fù)配思路，還要考慮原料復(fù)配原則中的配伍理論，同時(shí)還應(yīng)考慮每個(gè)組分之間的協(xié)同與拮抗效應(yīng)。

4 總結(jié)與展望

本文介紹了美白機(jī)制的多種途徑及各類中藥美白成分的研究現(xiàn)狀，并提出新的研究方法與思路。在未來的研究中，應(yīng)不斷研究開發(fā)新的中藥美白活性成分，采用新型透皮吸收制劑技術(shù)，開發(fā)多途徑、多靶點(diǎn)、多組分新型中藥美白產(chǎn)品。