茶葉提取物的美白作用及其機理研究進展

?張向娜，童杰文，林　勇，劉仲華，黃建安?

（國家植物功能成分利用工程技術研究中心，湖南 長沙 410128；湖南省植物功能成分利用協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410128；湖南農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院茶學教育部重點實驗室，湖南 長沙 410128）

茶葉提取物的美白作用及其機理研究進展

張向娜，童杰文，林勇，劉仲華，黃建安

（國家植物功能成分利用工程技術研究中心，湖南 長沙 410128；湖南省植物功能成分利用協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410128；湖南農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院茶學教育部重點實驗室，湖南 長沙 410128）

茶葉是一種可以保健和預防人體疾病的健康食品，具有廣泛的生物活性成分。整理歸納了近幾年國內外茶葉美白功效的文獻，從黑色素的合成過程、美白作用調節(jié)機理和茶葉提取物的美白作用三方面進行了綜述，提出動物實驗、病理學及毒理學等方面研究是未來開發(fā)茶葉提取物美白產(chǎn)品的研究方向，展望了茶葉美白產(chǎn)品的前景。

茶葉提取物；美白作用；黑色素生成；酪氨酸酶；機理

皮膚的顏色由黑色素的合成類型、累積數(shù)量、黑素小體再分布及降解決定[1]，雖然黑色素能夠保護皮膚細胞免受紫外線灼傷，但紫外照射會激活黑色素細胞內酪氨酸酶活性，增加黑色素的含量，造成色素沉淀使肌膚變深變暗[2]。皮膚黑色素的沉著包括黑色素合成、黑色素小體的形成、黑色素顆粒的轉運以及黑素小體的再分布與降解等一系列生化過程[3]。隨著生活水平的提高，人們對美白產(chǎn)品的要求也不斷提高，許多天然植物提取物因具有良好的美白效果和高安全性，而成為藥學與化妝品行業(yè)研究的熱點[4-5]。茶葉提取物中的多種成分具有清除自由基、抗氧化、抗腫瘤、抗炎癥和抗心腦血管疾病等廣泛的生物活性，近年來對茶葉提取物的美白作用研究也越來越多。

1　黑色素生成過程

黑色素的產(chǎn)生過程即黑色素合成反應，該反應為酶催化反應和化學合成反應的結合。黑色素合成場所為黑素細胞特有的細胞器——黑素小體[6]。黑色素合成反應的過程中產(chǎn)生兩種黑色素：真黑素、褐黑素，前者結構中不含有硫原子，為暗棕色或黑色；而后者結構中含有硫原子，呈黃色或微紅棕色[7]。黑色素合成反應的第一步為酪氨酸在關鍵酶——酪氨酸酶的作用下氧化為多巴醌，該反應為黑色素合成過程中唯一的限速反應[8]。黑色素的形成過程見圖1。酪氨酸在酪氨酸酶作用下形成的多巴，多巴氧化形成多巴醌，進而生成多巴色素[9]。多巴醌可自動氧化成多巴和多巴色素。最終多巴色素的反應產(chǎn)物二羥基吲哚（DHI）和二羥基吲哚羧酸（DHICA）通過一系列的氧化反應生成真黑素。當有半胱氨酸或谷胱甘肽存在時，多巴醌會轉化為半胱氨酸多巴或谷胱甘肽多巴，并隨后形成褐黑素[9-11]。目前褐黑素在皮膚中的功能尚無文獻報道，對于這一支路的相關報道較少。

2　黑色素合成調節(jié)機理

圖1　黑色素的形成過程

在黑色素細胞內起調節(jié)作用的信號通路有三條（見圖2），而所有的通路均與小眼畸形相關轉錄因子（MITF）有關，該轉錄因子具有螺旋-環(huán)-螺旋亮氨酸拉鏈結構[12]。MITF除參與黑素細胞的生存、增殖、分化外，還是黑素細胞進行黑色素合成過程中最首要的調節(jié)者，其通過與酪氨酸酶、酪氨酸相關蛋白1、酪氨酸相關蛋白2基因中啟動因子區(qū)M box結合，以調控這些目的基因表達[13-14]。MITF活性的上調可直接激活黑色素合成相關酶的表達，從而刺激黑色素合成。

2.1α-促黑激素（α-MSH）信號通路

圖2　黑色素合成的調節(jié)機理

α-促黑激素（α-MSH）是一種來源于阿黑皮素原的多肽，通過環(huán)腺嘌呤核苷酸（cAMP）依賴性通路對黑色素合成進行調節(jié)[15]。MSH與黑素細胞膜上的黑皮質素受體（MC1R）結合后通過G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）激活腺苷酸環(huán)化酶（AC）并產(chǎn)生cAMP，cAMP為細胞內的第二信使。cAMP再激活蛋白激酶A（PKA），從而激活MITF的基因表達。MITF再進而激活黑色素合成相關酶的表達并促進黑色素合成。一旦α-MSH與MC1R結合，黑色素合成量會增加100倍[16-17]。除α-MSH外，其他阿片-促黑素細胞皮質素原，如：β-MSH或促腎上腺皮質激素（ACTH），也可通過該通路刺激黑色素合成。

2.2Wnt/β-catenin信號通路

Wnt信號通路，同樣是以MITF為目標進行基因調控的。該通路中的關鍵控制因子是β-連環(huán)蛋白的水平。當Wnt通路激活時，GSK-3β的調節(jié)作用被削弱，并使細胞質中的GSK-3β積累增加，GSK-3β可與T細胞因子（TCF）和淋巴細胞增強因子（LEF）形成復合物，后者可使MITF基因表達上調[18]。因此Wnt通路確實可通過上調MITF活性促進黑色素合成。

2.3SCF/c-kit信號通路

與MSH和Wnt通路不同，細胞外信號調節(jié)激酶（ERK）通路是通過降解MITF蛋白來實現(xiàn)黑色素合成調節(jié)的[19]。研究表明ERK可使MITF在絲氨酸73位點發(fā)生磷酸化，隨后發(fā)生MITF的泛素化和蛋白酶體介導的降解。因此ERK通路的激活可下調MITF活性，從而抑制黑色素的合成。還有一些報道顯示c-kit在ERK通路中具有一定的重要性。

3　茶葉提取物的美白作用

酪氨酸酶是黑色素合成反應中的關鍵酶，兒茶素能夠抑制酪氨酸酶活性影響黑色素生成。官興麗等[20]以兒茶素為效應物，研究其對馬鈴薯酪氨酸酶、酪氨酸酶單酚酶和二酚酶活力的影響，發(fā)現(xiàn)兒茶素能抑制酪氨酸酶的活性中心，導致酶活力下降，并且與底物左旋多巴競爭，降低酶促反應效率。No JK[21]從10種韓國傳統(tǒng)的茶提取物中篩選抑制酪氨酸酶活性物質，研究發(fā)現(xiàn)綠茶是最強的酪氨酸酶抑制劑，主要活性成分有GCG、ECG和EGCG。沒食子酸基團是兒茶素中的活性位點。酪氨酸酶的抑制動力學分析表明，GCG是酪氨酸酶競爭性抑制劑。

EGCG、茶黃素單體（TF1、TF40）均能從影響B(tài)16黑色素瘤細胞形態(tài)、抑制細胞增殖、抑制酪氨酸酶活性及降低黑色素合成量等角度發(fā)揮其美白功效，并且效果優(yōu)于目前市場上常用的幾種美白添加劑[22-23]。研究表示，EGCG是通過降低MITF的轉錄水平而達到美白效果[24]。

紅茶水提物可通過降低黑色素細胞活力，減少黑色素生成、抑制酪氨酸酶活性來實現(xiàn)美白作用。研究表明將紅茶水取物作用于紫外線照射而造成色素過度沉著的棕色豚鼠，可以減少黑色素在皮膚中的合成和積累[25]。同時，Kim Y C等[26]以紅茶、綠茶和白茶提取物為材料，Melan-A細胞為受試細胞，研究發(fā)現(xiàn)茶葉提取物能夠抑制黑色素合成和積累以及酪氨酸酶活性，并成濃度依賴關系；紅茶提取物和白茶提取物抑制黑色素生成的效果優(yōu)于EGCG，紅茶提取物比綠茶和白茶在減少黑色素積累數(shù)量和樹突傳遞的形成方面有更好的效果，均優(yōu)于曲酸和熊果苷。

根據(jù)當前研究，紅茶提取物中總的多酚和類黃酮物質的含量高于熊果苷和曲酸，保證了紅茶高抗氧化活力。因此，有人認為茶葉提取物的美白效果可以根據(jù)發(fā)酵程度進行評價，茶黃素-3，3'-雙沒食子酸可能是紅茶中有效的美白成分。紅茶提取物從降低蛋白酪氨酸酶、酪氨酸相關蛋白（TRP-1、TRP-2）的表達而降低黑色素生成，然而熊果苷則不改變酪氨酸蛋白水平。

烏龍茶提取物可降低細胞內MITF的轉錄水平、減少酪氨酸酶的表達，明顯抑制黑色素沉著現(xiàn)象。但烏龍茶提取物不能體外抑制蘑菇酪氨酸酶活性[27]。

酪氨酸酶是黑素細胞內特殊的含銅糖蛋白，位于黑色素細胞特有的細胞器-黑色素小體上[28-29]。茶葉中的類黃酮成分具有金屬螯合能力[30]。茶葉中含有多種抗氧化成分，具有清除自由基能力。茶葉的美白作用可能是抗氧化作用與螯合金屬離子共同的作用。

4　討論與展望

伴隨著近幾年“回歸自然”的趨勢，天然美白產(chǎn)品已成為化妝品業(yè)的潮流。茶葉作為天然、健康的保健飲品，美白作用的研究受到了重視。但目前對于茶葉提取物美白作用的研究大多局限于體外培養(yǎng)細胞實驗的生物學效應。

對于茶葉提取物美白功效的開發(fā)需要加強進一步研究，如進行動物實驗，研究其在活體中對動物皮膚的影響，對動物體內酪氨酸酶的影響，在基因水平上MITF、TYR、TRP-1、TRP-2基因表達量的影響，在蛋白水平上TYR、TRP-1、TRP-2蛋白表達量的影響等。茶葉提取物有豐富的活性物質，如研究茶多酚，咖啡堿，茶黃素，兒茶素等活性物質美白功效，研究活性物質之間的協(xié)同效應；也可研究不同物質的單體，如兒茶素有多個單體，可研究兒茶素不同單體對黑色素生成的影響以及各單體之間的聯(lián)合效應。皮膚的美白機理主要有三條通路，可以選擇從機理方面著手，研究每條通路中的關鍵因子對美白作用的影響，如α-MSH通路中的細胞內第二信使cAMP的含量對黑色素生成的影響等。對茶葉提取物美白作用進行藥理學、毒理學相關研究，才能保證其運用到化妝品與醫(yī)藥行業(yè)的安全性。

茶葉提取物可綜合其他功效對皮膚進行預防和修復以強化美白效果。茶葉提取物對黑色素生成影響的研究，不僅為美白化妝品市場提供了更多天然、高效美白添加劑的選擇，而且為醫(yī)藥業(yè)開發(fā)治療皮膚病的藥物提供了參考。相信隨著對茶葉提取物美白作用的深入研究，茶葉提取物能夠更好的運用于化妝品與醫(yī)藥行業(yè)。

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（責任編輯：肖彥資）

Research?Progress?in?the?Skin?Whitening?Effect?and?Mechanism?of?Tea?Extract

ZHANG Xiang-na，TONG Jie-wen，LIN Yong，LIU Zhong-hua，HUANG Jian-an
（National Research Center of Plant Functional Composition Utilization, Hunan Agriculture University, Changsha 410128, PRC; Hunan Co-Innovation Center for Utilization of Botanical Functional Ingredients, Changsha 410128, PRC; Key Lab of Tea Science, College of Horticulture and Landscape, Hunan Agriculture University, Changsha 410128, PRC）

Tea is a kind of health food that can be used for health and prevention of human diseases.It has a wide range of biological activities. This paper summarizes the literature on the whitening effect of tea in recent years and describes the synthesis of melanin，whitening effect regulating mechanism and a tea extract whitening effect;and proposes experimental animals， pathology and toxicology research is the research direction in the future development of tea extract whitening products and the prospect of the future of tea whitening products.

Tea extract; whitening effect; Melanogenesis; Tyrosinase; Mechanism

TQ658.2

A

1006-060X（2016）10-0118-04

2016-06-28

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)茶葉產(chǎn)業(yè)技術體系（CARS-23）；國家自然科學基金項目（31100502）

張向娜（1991-），女，河南洛陽市人，碩士研究生，研究方向為茶葉加工及功能成分化學。

林 勇，黃建安