1-1：皮膚的顏色
人體膚色根據人種不同而有白、黃、棕、黑之分，同一人種存在個體差異，即使同一個人在同一個時期，不同部位的顏色也不盡相同。一般而言，女性較男性淡，青年較老年淡，陰囊、陰唇、乳暈、乳頭、肛周與腹部著色較深，掌蹠較淡。人類的膚色受很多因素影響，如皮膚表面的反射係數，表皮和真皮的吸收係數，皮膚各層的厚度，吸收紫外線和可見光的物質含量等。影響皮膚顏色變化的因素主要有以下三類。
（1）皮膚內各種色素的含量與分佈狀況 皮膚的色素物質主要包括黑色素、胡蘿蔔素，其中黑色素是決定皮膚顏色的主要因素。黑色素由黑素細胞產生，不同種族的人群，因產生黑色素的量的差異，色素沉積的程度也存在差異。黃色人種其皮膚的顏色與皮膚內含有的胡蘿蔔素有關，胡蘿蔔素呈黃色，多存在於真皮和皮下組織內。
（2）皮膚血液內氧合血紅蛋白與還原血紅蛋白的含量 皮膚的顏色還受血液內氧合血紅蛋白與還原血紅蛋白含量的影響。血紅蛋白（血色素）呈粉紅色、氧合血紅蛋白呈鮮紅色、還原血紅蛋白呈暗紅色，各種血紅蛋白含量和比例發生變化會導致皮膚的顏色也隨之改變。
（3）皮膚的厚度及光線在皮膚表面的散射現象 膚色還受皮膚表皮角質層、表皮透明層及顆粒層厚度的影響。若角質層較厚，則皮膚偏黃色；顆粒層和透明層較厚，皮膚偏白色。此外，光線在皮膚表面的散射現象也會影響皮膚的顏色。在皮膚較薄處，因光線的透光率較大，可以折射出血管內血色素透出的紅色，皮膚呈紅色；在皮膚較厚的部位，光線透過率較差，只能看到皮膚角質層內的黃色胡蘿蔔素，因此皮膚呈黃色。老年人的皮膚，則由於真皮的彈力纖維變性斷裂，彈性下降，加之皮膚血運較差而呈黃色。
除色素的形成、皮膚的厚薄外，皮膚中血管數目、皮膚血管是否充血、血液循環快慢等，都可直接影響皮膚的顏色。此外，體內的代謝物質像脂色素、含鐵血黃素和膽色素等也會影響皮膚的色素改變，進而改變人體膚色。此外，膚色改變還可由藥物（如氯苯酚嗪、磺胺）、金屬（如金、銀、鉍、鉈）、異物（如文身、粉物染色）及其代謝產物（如膽色素）的沉著而引起，或由於皮膚本身病理改變如皮膚異常增厚、變薄、水腫、發炎、浸漬、壞死等變化引起。
1-2：黑色素的形成與生物學作用
（1）黑色素細胞 醫學解剖學將人體皮膚分為三層：表皮、真皮和皮下組織。皮膚中除含有皮膚附屬器（毛髮、毛囊、皮脂腺、汗腺及指趾甲等）外，還含有豐富的血管、淋巴管和神經。在顯微鏡下觀察，皮膚是由多種形態各異的細胞組成，它們的生理功能各不相同。皮膚的表皮由兩大類細胞組成：一類是角質形成細胞即角朊細胞，角朊細胞在向角質細胞演變過程中形成基底層、棘細胞層、顆粒層和角質層（在手掌和足蹠，角質層和顆粒層之間還有透明層）四個層；另一類是樹枝狀細胞，黑色素細胞是樹枝狀細胞的一種。黑色素細胞分化自胚胎組織。在胚胎髮育的第8周和第11周之間，形成不定形的黑色素細胞——並向表層遷移，最終在表層定型，存在於皮膚、視網膜和毛囊部位。黑色素細胞是一種高度分化的細胞，其細胞漿內有一種負責黑色素體內合成的特殊細胞器——黑素小體。該細胞鑲嵌於表皮基底層細胞之間，平均每10個基底細胞中有1個黑色素細胞，其分佈隨部位而不同。每個黑色素細胞與周圍的約36個角朊細胞構成一個結構和功能單位，被稱為表皮黑色素單位，該單位協同完成黑素的合成、轉輸和降解工作。黑色素細胞產生黑色素，傳遞給周圍的角朊細胞，停留在這些角朊細胞的細胞核中，防止染色體的光輻射損傷。皮膚的顏色來自於角朊細胞內存儲的黑色素。研究表明皮膚及頭髮的顏色並非取決於黑色素細胞的數量，而是取決於黑素小體的數量、大小、分佈及黑素化程度。人體的正常與健康的膚色是黑色素合成與代謝平衡的結果。
（2）黑色素的生物學作用 對於人類而言，黑色素是防止紫外線對皮膚損傷的主要屏障。黑色素能吸收大部分紫外線，從而保護或減輕由於日光照射而引起的皮膚急性或慢性損傷。含黑色素較少的皮膚，通常容易發生日光性曬傷，長期日曬後容易發生各種慢性皮膚損傷，嚴重者甚至引發癌變。研究顯示，基底細胞癌、鱗狀細胞癌和黑色素瘤等腫瘤在白種人中的發病率遠高於黑種人。黑色素還能保護體內葉酸和類似的重要物質的光分解。黑色素合成可增加人在炎熱氣候下的熱負荷，黑種人吸收陽光中的熱能比白種人所吸收的熱能多30%。但是黑色素的形成會妨礙皮膚中維生素D的合成，因此在營養不良的黑種人兒童中佝僂病更為常見。
（3）黑色素的產生 黑色素為高分子生物色素，主要由兩種醌型的聚合物組成，分別是真黑素和褐黑素。其中真黑素是皮膚中色素的最為重要的組成成分。皮膚中黑色素的形成過程包括黑色素細胞的遷移、分裂、成熟、黑素小體的形成、黑色素顆粒的轉運以及黑色素的排洩等一系列生化過程。黑色素細胞中黑色素的合成過程主要通過以下過程實現（圖3-1）：
①在酪氨酸酶的催化作用及氧化物質的參與下，酪氨酸被氧化為多巴醌；
②多巴醌進一步氧化為多巴和多巴色素，多巴是酪氨酸酶底物，它被催化重新生成多巴醌；
③多巴色素在互變酶的催化下轉變為5,6-二羥基吲哚（DHI）和5,6-二羥基吲哚羧酸（DHICA），並在各自的氧化酶作用下氧化生成真黑素；
④在此過程中，多巴醌與半胱氨酸或谷胱甘肽反應，生成半胱氨酰多巴，進而轉變為黑色素的另外一種組成褐黑素，目前關於褐黑素在皮膚中的功能尚無文獻報道。
圖3-1 黑色素的生成
從生物化學的角度來看，黑色素的形成必須有基本原料酪氨酸，以及“三酶”“一素”“一基”共同完成。“三酶”主要是酪氨酸酶、多巴色素互變酶、DHICA氧化酶。酪氨酸酶屬於氧化還原酶，是黑色素形成的主要限速酶，因此其活性大小決定了黑色素形成的數量多少。多巴色素互變酶又稱酪氨酸酶相關蛋白，主要調節DHICA的生成速率，主要影響黑色素分子的大小、結構和種類。DHICA氧化酶是酪氨酸酶同源的糖蛋白，除了參與黑色素的代謝，還影響黑色素細胞的生長和死亡。“一素”指內皮素，又稱血管收縮肽，存在於血管內壁，受雌激素和紫外線的影響。“一基”指氧自由基，廣義上包括帶有未配對電子的原子、離子或功能基。在正常生物代謝過程中，機體會不斷產生氧自由基。氧自由基可被細胞內防禦系統快速清除，因此無細胞損害。當機體暴露於電離子輻射、環境汙染、放射性物質等外部誘導因素下，細胞內氧自由基大量生成，並分佈於細胞膜和線粒體內。由於其具有高度活潑性，氧自由基可以與細胞內的各種物質發生反應，影響細胞的正常狀態。在皮膚結構中，氧自由基可與結締組織中的膠原蛋白作用，導致共韌性降低引起皺紋，並參與黑色素形成的氧化過程，造成色素沉積。
1-3：色斑的分類與形成的原因
色斑，也稱面部皮膚色素代謝障礙性疾病，是由於皮膚黑色素分佈不均勻造成的皮膚斑點、斑塊或斑片。（1）色斑的分類 皮膚色斑是由於皮膚內色素增多而出現的褐色、黃褐色、黑色等小斑點，如黃褐斑、蝴蝶斑、黑斑、老年斑等。黃褐斑，是一種發生於面部的色素代謝異常、沉著性皮膚狀況，多見於中年婦女，其主要表現為面部出現大小、形狀不一的黃褐色或灰黑色斑，常對稱分佈於額、面、頰、鼻和上唇等部位，不高出皮膚，邊界清楚，長期存在，日曬後往往加重。雀斑，一般分佈於臉部容易受日光照射的區域。黑斑，又稱蝴蝶斑，集中於兩頰，形似展開的蝴蝶。老年斑，一種老年性皮膚病變，在醫學上叫作脂漏性角化症曬斑。（2）色斑的形成原因 ①內部因素a.遺傳基因。遺傳是決定膚色和色斑的最為關鍵的因素。b.精神因素。緊張、勞累、長期受壓引發腎上腺素分泌，破壞人體正常的新陳代謝平衡，導致皮膚所需營養供給緩慢，促使黑色素細胞變得活躍，進而導致色素沉積。c.激素分泌失調。女性在孕期或服用避孕藥的過程中出現激素分泌失調是導致育齡女性產生皮膚色斑的重要原因。懷孕中因女性雌激素的增加，在懷孕4～5個月時容易產生色斑，大部分隨著產後激素水平的回落會逐步消失。個別產婦由於新陳代謝異常、強烈紫外線輻照、精神等因素的干擾，也會出現色斑加深的現象。避孕藥裡所含的雌激素，也會刺激黑色素的大量合成。d.疾病和新陳代謝緩慢。肝的新陳代謝功能不正常、卵巢功能減退、甲狀腺功能亢進都將導致色斑的生成。e.皮膚的自愈過程。皮膚過敏、外傷、暗瘡、粉刺等在治療的過程中受過量紫外線照射，皮膚為了抵禦紫外線損傷，在炎症部位聚集黑色素，造成色素沉著。②外部因素a.紫外線。在紫外線照射下，人體為了保護皮膚，會在基底層產生黑色素，因此長期的紫外線照射將可引起皮膚色素沉著，或加深皮膚色斑。b.不良的清潔習慣。不正確的清潔習慣使皮膚變得敏感，也能引起黑色素細胞分泌黑色素。
1-4：皮膚美白祛斑的基本原理
根據皮膚色斑形成基本原理可知，要使膚色均勻，白皙，就需要減少皮膚中黑色素的累積，主要途徑有兩種：
（1）抑制黑色素的生成
①抑制酪氨酸酶的生成和活性。在黑色素合成的“三酶一素一基”理論中，酶的催化活性決定了黑色素合成的整個環節，而在三酶中，酪氨酸酶在黑色素的生物合成中扮演了關鍵角色，因此抑制酪氨酸酶的活性或者數量是皮膚美白劑的重要發展方向，且在化妝品的生產上，酪氨酸酶抑制劑是應用最為廣泛的皮膚美白劑。酪氨酸酶抑制劑的作用機制可總結為：減少多巴醌的生成，如維生素C，它能夠減少多巴醌向多巴的還原，進而減少多巴色素和最終的黑色素的生成；清除多巴醌，常見的有含硫化合物，這類化合物能夠與多巴醌結合生成無色物質，減少黑色素的合成原料；競爭型酪氨酸酶抑制劑，該類物質能夠作為新的底物與酪氨酸酶結合，與酪氨酸發生競爭關係，這類物質多為與酪氨酸或多巴結構類似的化合物，如苯酚或兒茶酚衍生物；非特異性的酶滅活劑，通過非特異性的酶蛋白變性實現酶活性的抑制；特異性的酪氨酸酶滅活劑或抑制劑，通過化學鍵的形式可逆或不可逆地結合酪氨酸酶，使得催化劑的結構發生變化而發生暫時或永久的失活。
②清除氧自由基。酪氨酸酶是一種含銅需氧酶，在酪氨酸轉化為多巴的反應過程中，必須有氧自由基參加。在此過程中，氧自由基既是引發劑又是反應物，酪氨酸酶的催化氧化過程，其實也是人體內清除自由基的過程。氧自由基的清除可以阻斷酪氨酸酶的催化反應，從而使酪氨酸氧化反應的強度減弱。美白化妝品配方設計時常加入自由基清除劑以實現美白的效果，如維生素E、超氧化物歧化酶（SOD）、維生素C等。
③防止紫外線的刺激。紫外線照射是誘導黑色素生成的最為常見的外部因素，任何形式的色斑沉積均會由於紫外線的刺激而出現加深的現象，因此防止紫外線照射是防止黑色素生成的重要的人為可控的方式。
（2）促使黑色素的快速排洩 黑色素排洩主要有兩條途徑：一是黑色素在皮膚內被分解、溶解和吸收後穿透基底膜，被真皮層的嗜黑色素細胞吞噬後，通過淋巴液帶到淋巴結再經血液循環從腎臟排出體外；二是黑色素通過黑色素細胞樹枝狀突起，向角朊細胞轉移，然後隨表皮細胞上行至角質層，隨老化的角質細胞脫落而排出體外。黑色素細胞形成黑色素的合成率，與其被攝取、轉運後的清除率，在體內通過一系列反饋、影響機制而保持同步，處於動態平衡，從而維繫著人類膚色的相對穩定。色斑的形成從生物學角度而言，是由於黑色素排洩速率低於生成速率，因此加速黑色素的排出是皮膚美白的有效手段。加速黑色素排洩的方式通常是通過在化妝品的配方中加入細胞新陳代謝促進劑，如果酸、維生素等。
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