黑色素的形成

人类的表皮基层中存在着一种黑素细胞，能够形成黑色素。黑色素是决定人的皮肤颜色的最大因素，当黑素细胞高时皮肤即由浅褐色变为黑色。黑素细胞的分布密度无人种差异，各种肤色的人基本相同，全身共约20亿个。人皮肤色泽主要决定于各黑素细胞产生黑色素的能力。正常时黑色素能吸收过量的日光光线，特别是吸收紫外线，保护人体。若生成的黑色素不能及时的代谢而聚集、沉积于表皮，则会使皮肤上出现雀斑、黄褐斑或老年斑等，黑色素形成机理如图8-1所示。一般认为黑色素的生成机理是在黑素细胞内黑素体上的酪氨酸经酪氨酸酶催化而合成的。酪氨酸氧化成黑色素的过程是复杂的，紫外线能够引起酪氨酸酶的活性和黑素细胞活性的增强，因而会促进这一氧化作用，进而加深、甚至恶化原有色素的沉着。

由图8-1可见，黑色素的形成必须有三种基本物质：酪氨酸为制造黑色素的主要原料；酪氨酸酶是酪氨酸转变为黑素的主要限速酶，为铜及蛋白质的组合物；酪氨酸在酪氨酸酶的作用下产生黑素，此种作用为氧化过程，必须与氧结合才能转变为黑素。

雀斑、黄褐斑等色素沉着的病理原因是多方面的，病因也相当复杂，至今也尚未完全清楚。医学上认为主要是内分泌系统的失调、紊乱所引起的，和色素代谢异常有关，还认为雀斑与遗传有关。中医认为是因肝脾郁结、失和、肾虚所致，而紫外线的照射是外在的诱发因素。

目前公认的黑素形成途径为：酪氨酸→多巴→多巴醌→多巴色素→二羟基吲哚→酮式吲哚→黑素，形成的黑素叫优黑素或真黑素，皮肤的黑素主要由其组成。在黑素合成中，多巴醌还可通过另一途径经谷胱甘肽或半胱氨酸催化生成褐黑素，但褐黑素在皮肤中的功效尚不了解。有人观察到野生型南美豚鼠毛发生长过程中出现黑黄相间的色带，揭示同一毛囊中黑素细胞能交替合成两种类型黑素。后来发现这种优/褐黑素转移机制主要与酪氨酸活性水平有关，高水平的酪氨酸导致优黑素产生，低水平的酪氨酸活性导致褐黑素的生成。Inazu用高压透射电镜对毛发机质黑素细胞进行超微结构观察，发现在黑素细胞内同时存在合成优黑素的椭圆形黑素小体和合成褐黑素的球形小体，但并不存在南美豚鼠那种优/褐黑素相互转移的情况。那么是否优黑素是在椭圆形前黑素小体合成，褐黑素是在球形前黑素小体合成有待进一步证实。

皮肤黑素的形成过程包括黑素细胞的迁移、黑素细胞的分裂成熟、黑素小体的形成、黑素颗粒的运转以及黑素的排泄等一系列复杂的生理生化过程。有研究发现，优黑素与褐黑素转换机制主要与酪氨酸酶的活性有关，高水平的酪氨酸酶活性导致优黑素的产生。

黑素为高分子生物色素，主要由两种醌型的聚合物——优黑素和褐黑素组成。优黑素（真黑素）主要是由5，6-二羟基吲哚和少量5，6-羟基吲哚-2-羧酸通过不同类型的C—C键连接构成的聚合物。此外，还存在少量5，6-二羟基吲哚半醌和羧酸化吡咯。这些少量的组分可能是在黑素形成过程中过氧化氢裂解的产物。优黑素呈棕色或黑色，可溶于稀碱中。

褐黑素是由不同结构和组成的色素构成的聚合物，其结构还未完全研究清楚。它呈黄色、红色或胡萝卜色。有研究表明，褐黑素是含硫高（硫质量分数为10%~12%）的聚合物构成的复合物，主要由1，4-苯噻嗪基丙氨酸通过不同类型的键合、任意连接而成。