黑色素是深色素类物质的一种,能引起皮肤着色。酪氨酸是形成黑色素的原料,酪氨酸酶是酪氨酸转化为黑色素的主要限速酶,其活力大小决定了形成黑色素的数量。体内酪氨酸酶活力越高、含量越多,越容易形成黑色素,酪氨酸酶具有酪氨酸羟化酶活性(催化酪氨酸→多巴)和多巴氧化酶活性(催化多巴→多巴醌),是黑素细胞合成黑色素的关键因素[1]。
氢醌因具有抑制酪氨酸酶作用,早期被用于祛斑美白类化妆品中。但氢醌有导致外源性黄褐病和白斑病的风险,甚至致敏和致癌的潜在风险[2]。因此,欧盟和我国将氢醌列为化妆品禁用成分[3,4]。
熊果苷的结构和氢醌类似,具有美白功效,作为酪氨酸酶抑制剂常用于化妆品领域。
美白机制
熊果苷可以有效抑制酪氨酸酶活性,通过自身和酪氨酸酶的直接结合,竞争多巴的结合位点,阻断多巴和多巴醌的合成,进而干扰黑色素细胞,抑制黑色素生成。同时熊果苷还具有淡化已形成的黑色素,加速黑色素的分解和排泄,减少皮肤色素沉积的功效[5]。
陆斌等[6]以斑马鱼胚胎为模型,通过定性观察发现,随着熊果苷浓度的增加,其对黑色素生成的抑制作用明显增加。
何盾等[7]通过复制黄褐斑鼠模型,给予熊果苷干预,发现熊果苷具有有效的增白作用,可能通过提高局部皮肤组织中超氧化物歧化酶(SOD)活性,明显降低酪氨酸、丙二醛(MDA)含量,从而抑制黑色素细胞和黑色素瘤细胞的酪氨酸酶活性,促使皮肤细胞的氧化还原反应,减少自由基产生,抑制黑色素的形成,进而治疗黄褐斑。
分类对比
根据化学结构的差异,熊果苷可分为α-熊果苷、β-熊果苷和脱氧熊果苷。β-熊果苷价格便宜,在很多化妆品中使用较多,α-熊果苷和脱氧熊果苷是新型美白成分,效果优于β-熊果苷,但SCCS(欧盟消费者安全委员会)宣布从2021年7月26日后禁止脱氧熊果苷用于化妆品,故下文仅以α-熊果苷和β-熊果苷来做介绍。
PART 01.来源差异
α-熊果苷来源途径较窄,很少能从植物中提取得到,目前的合成方法主要有酶合成法和生物转化法。
β-熊果苷可以通过植物提取、植物细胞培养、酶转化和化学合成4种方法得到,目前多采用化学合成法,适合大规模工业化发展。
PART 02.美白差异
据报道,α-熊果苷抑制黑色素生成的效果比β-熊果苷要强10倍,并强于目前已知的其他美白活性成分[8]。
Funayama等[9]比较了β-熊果苷和α-熊果苷对来自蘑菇及小鼠黑素瘤酪氨酸酶活性的影响,结果表明,β-熊果苷能抑制来自蘑菇及小鼠黑素瘤的酪氨酸酶,机制为非竞争性抑制,而α-熊果苷仅抑制小鼠黑素瘤的酪氨酸酶,其机制推测为混合型抑制,且α-熊果苷抑制强度是β-熊果苷的10倍。
PART 03.稳定性差异
β-熊果苷在高于50℃或强酸强碱的条件下会分解产生氢醌,甚至汗液也会促进β-葡萄糖苷酶对β-熊果苷的水解,产生氢醌。
α-熊果苷在100℃或pH值在5.2-8.0的条件下都不会产生氢醌,当pH值在1.0或13.0以及紫外线照射下才会产生氢醌。
PART 04.安全性差异
在β-熊果苷与α-熊果苷对黑色素合成抑制作用的研究中,用培养的 B16黑色素瘤细胞研究两个化合物对黑色素合成的抑制作用,发现α-熊果苷和β-熊果苷对酪氨酸酶抑制作用水平相等,但浓度1mmol/L 的α-熊果苷未见抑制细胞的生长,而β-熊果苷在同样浓度则出现有效的抑制。显然,α-熊果苷比β-熊果苷具有更高的安全性。
参考文献
[1] 王慧琛, 王丽琴. 熊果苷的应用及检测研究进展[J]. 天津药学, 2012, 24(004):71-74.
[2] Kari FW,Bucher J,Eustis SL,et al. Toxicity and carcinogenicity of hydroquinone in F344/N rats and B6C3F1 mice [J]. Food Chem Toxicol,1992,30:737-747.
[3] José MB. Commission Regulation (EU)No 344/2013 of 4 April 2013 amending Annexes II,III,V and VI to Regulation(EC)No 1223/2009 of the European Parliament and of the Council on cosmetic products, Brussels,Belgium,2014 [R]. Brussels:Official Journal of the European Union,2013.
[4] 国家食品药品监督管理总局. 关于发布化妆品安全技术规范 (2015 年版)的公告[R]. 2015 年第 268 号.
[5] LYU L, ZHANG J, TIAN F Q, et al. Arbutin protects HK-2 cells against high glucose-induced apoptosis and autophagy by up-regulating microRNA-27a [J] . Artificial Cells, Nanomedicine, and Bio- [12 ] technology, 2019 , 47 (1 ) :2 940 - 2 947.
[6] 陆彬, 楼鸳鸯, 陈楚楚, 等. 熊果苷抑制斑马鱼胚胎黑色素合成的研究 [J] . 湖南 科技大学学报 (自然科学版) , 2015 , 30 (1 ) :116 - 120.
[7] 何盾, 吴芳兰, 徐晓芃, 等. 熊果苷对黄褐斑鼠模型治疗效果及机制研究[J] .中国现代医学杂志,2018 , 28 (34 ) :6 - 10.
[8] 郭静,徐平,金立元.熊果苷的研究进展.宁夏医学杂志 ,2008,30(3) : 281
[9] FUNAYAMA M,ARAKAWA H,YAMAMOTO R,et al. Effects of alpha-and beta-arbutin on activity of tyrosinases from mushroom and mouse melanoma [J]. Biosci Biotechnol Biochem,1995,59( 1) : 143 - 144.