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黑色素的性质
黑色素一词来源于希腊语“melas”，意思是黑色。它被用于形容在哺乳动物、昆虫、植物和海洋生物中发现的褐色或者黑色色素，以及形容体外测试中二羟基苯酚化合物的褐色或者黑色氧化产物。这种色素来源于二羟基苯酚化合物（多巴，肾上腺素，儿茶酚等）氧化反应产物的聚合，它是一种高分子量的相对不溶于水的化合物。令人惊讶的是，尽管有各种各样的黑色素，尽管对于黑色素一词没有确切的定义，但黑色素这一术语多年来一直被用来描述这些天然的和合成的色素。
Mason和他的同事们使用电子显微镜研究了不同来源（例如有色人种皮肤，牛眼的睫状体、脉络膜和虹膜，以及小鼠的S91细胞和Harding-Passey黑素瘤）的黑色素颗粒。他们发现黑色素颗粒是典型的规则的球状粒子，粒子表现为形成的元素，而不仅仅是沉淀的聚集物。
由于黑色素几乎不溶于大多数试剂，因此很难从组织中分离提纯黑色素。此外黑色素常常与组织中的蛋白质结合，也是其难于提纯的原因。Gortner描述了一种存在于羊毛中的黑色素蛋白,Greenstein和他的同事们最近描述了一种存在于S91小鼠黑素瘤中含有黑色素的假球蛋白。Sizer的体外研究表明，在完整的蛋白质分子中，通过蘑菇酪氨酸酶对酪氨酸的作用可以产生黑素蛋白。
从文献中总结发现，合成的和自然来源的黑色素具有非常接近的组成：碳57%，氢3.5%，氮9%，还含有氧。一些报道认为自然来源的黑色素含有可变量的硫，但在一些情况下硫可以被去除，另一些情况下硫与蛋白质的氨基酸一起结合在黑色素上。
从鱿鱼墨囊中提取的、多巴自氧化生成的或者酪氨酸-酪氨酸酶反应中产生的黑色素，都可通过亚硫酸钠或抗坏血酸将其从黑色变成浅棕色。在反应混合物中加入铁氰化钾，可以使原还原剂产生的棕褐色黑色素再次变为黑色。基于这些发现，Figge认为黑色素可以形成一个可逆的氧化还原系统。必须进一步探索这些有趣的发现，以确定这一过程的机制，并将其与生物系统联系起来。可以预测的是，如果体内测试的黑色素减少了，实际体内的黑色素也没有减少因为黑色素同时也在生成。
在年，Edwards和Duntley提出，当人们提到人皮肤角质层中弥漫性黑色素色素沉着时，就可以用黑色素这个词。他们声称来自于尸体脚后跟的角质层能最大限度地吸收可见光中的紫光而不是紫外线，黑色素也是如此。由此他们得出结论，脚后跟的*色色素是由黑色素的分解引起的。要确立这一点还需要做更多的工作，在此之前，“类黑色素”一词应该只在有特定的情况下使用。
不同人种（例如白人，东方人和黑人）肤色不同。关于这一课题的所有研究工作都发现黑色素是人皮肤中最重要的色素，不同人种肤色不同只是因为黑色素含量的不同。Brunsting,Sheard,Edwards和Duntley通过使用分光光度法分析人表皮支持这一观点。
通过性质和来源的不同，对于黑色素的分类有几种。其中大多把黑色素分为两类：自然的和合成的。其中自然来源的黑色素根据其生物来源的不同再被细分，合成的黑色素根据其合成模型的不同在被细分。
黑色素形成的抑制剂
通过对参与黑色素生成的酪氨酸酶的性质的研究，以及对色素形成的反应机制的了解，我们可以预测在某些阶段停止这种反应的方法。表Ⅰ列出了一些已知的黑色素形成的抑制剂。
表Ⅰ.模拟实验中的黑色素形成抑制剂
与铜结合的物质抑制酪氨酸酶会导致酪氨酸-酪氨酸酶和多巴-酪氨酸酶反应速率的降低。体外模拟实验中通常通过使用易与铜离子形成不易分解的化合物来络合（或者去除）铜离子（铜离子对酪氨酸酶反应），从而实现对酪氨酸酶的抑制。常见的抑制剂为有机含硫化合物、硫化氢、一氧化碳和氰离子。其中有机含硫化合物为苯基硫脲，α-萘基硫脲，二乙基二硫代氨基甲酸酯，2，3-二巯基丙醇，半胱氨酸，谷胱甘肽，硫脲嘧啶，硫脲和二苯基硫脲。
人体测试中只有四种化合物能抑制酪氨酸，分别为苯基硫脲，α-萘基硫脲，硫脲嘧啶和二苯基硫脲。给黑鼠喂食苯基硫脲、α-萘基硫脲或二苯基硫脲会导致色素褪色，当不喂食这些物质时黑鼠会重新产生色素沉着。给一名全身性黑素肉瘤并有黑素尿的病人服用硫脲嘧啶可以使尿液的颜色从黑色变为正常颜色。一名服用硫脲嘧啶治疗甲状腺亢进的病人出现了区域性色素消退。
竞争性抑制剂一些酪氨酸的衍生物（例如N-乙酰基酪氨酸，N-甲酰基酪氨酸和3-氟代酪氨酸）能有效抑制酪氨酸-酪氨酸酶和多巴-酪氨酸酶的反应。这些物质作为竞争性底物，与天然底物酪氨酸和多巴争夺酪氨酸酶活性中心。这些抑制剂目前只在体外模拟实验中被发现，并没在在体内测试中研究。
延长诱导期的物质因为酪氨酸-酪氨酸酶反应过程中存在一个诱导期，因此如果延长诱导期则黑色素的生成将会被延迟。从这个角度来讲，可以延长诱导期的物质或者因素可能能够抑制黑色素的形成。洗涤剂“吐温20”能够延长酪氨酸-酪氨酸酶反应的诱导期但对多巴-酪氨酸酶反应却没有作用。若pH7.5或者pH6.5时，酪氨酸酶反应混合物的诱导期明显延长。对于这一现象目前还没有足够的解释。虽然据我们所知，还没有明确的动物实验或临床观察显示这些抑制剂在临床测试中的作用，但通过进一步的研究可能会发现一些例子。
与邻二羟基结合的物质用钼酸钠喂牛时，会导致皮毛变色。由于已知钼酸盐离子与邻二羟基基团结合，则一种可能的作用方式是钼酸盐离子与多巴等化合物结合，并干扰它们的进一步代谢。这意味着在钼酸盐离子存在时，酪氨酸可以被氧化成多巴，但多巴不能继续被氧化，因为其与钼酸盐离子结合。然而事实是在给这些牛喂食硫酸铜后它们的毛色可以恢复，这意味着钼酸盐直接与多巴结合抑制色素沉着可能不是一个重要的因素。钼酸盐可能干扰铜的吸收或利用，或两者兼而有之。
与正醌结合的物质黑色素形成的通常过程是多巴被氧化成多巴醌，多巴醌被进一步氧化成黑色素。若在反应中除去多巴醌，则黑色素的生成将会被抑制。氨苯基化合物例如苯胺，3-氨基酪氨酸，对苯二胺会与正醌结合而抑制黑色素的形成。目前这种抑制作用尚未在临床测试中见到报道。
还原剂不仅可以通过氨基苯基化合物的作用除去邻醌，还可以通过某些试剂将其还原为吲哚羟基苯基化合物。因此还原剂可以抑制黑色素色素沉着。
抗坏血酸是一种很好的这类抑制剂。在抗坏血酸存在条件下酪氨酸-酪氨酸酶或多巴-酪氨酸酶的反应不能生成黑色素。对患有Addison病症的患者使用大剂量的抗坏血酸能减少色素沉着。对于这一现象的部分解释是大剂量的抗坏血酸阻止了黑色素的生成（大剂量的抗坏血酸也可以将皮肤中的黑色素还原到相对浅色物质）。
氢醌模拟实验和临床测试中氢醌和对苯基氢醌都能抑制黑色素的生成。尽管他们的作用机理尚不清楚，它们似乎在一定程度上起到了类似抗坏血酸等还原性物质的作用。此外，这些物质可能直接作用于酪氨酸。
在猫、大鼠和小鼠的饮食中加入氢醌能消除色沉。氢醌的影响是可逆的，但把氢醌从它们的饮食中除去，它们又会产生新的色沉。
被用于橡胶制备过程中作为抗氧化剂使用的对羟基氢醌（阿尔巴地蜡）能消除人皮肤中的色沉。Oliver,Schwartz和Warren发现戴橡胶手套的工人会患上职业性的白斑病，从而发现对羟基氢醌的这一功效。氢醌也有这一功效但作用不如对羟基氢醌强。这可能是因为对羟基氢醌具有更好的溶解性和渗透性。
黑色素形成的营养因素在各种动物和人体中都有发现，黑色素沉着异常与各种营养元素的缺乏有关，这一机理很难确定。大多数黑色素沉着异常与多种饮食因素缺乏有关，通常单一物质的缺乏不可能导致这一异常。本文将对这一现象进行简单的介绍，详细的分析可以参考最近Frost的综述。
食物蛋白和氨基酸年Hartwell报道说食用面包、全脂牛奶和厨房蔬菜垃圾的黑褐色老鼠变成了灰白色甚至白色。在其食物中加入“食物酪蛋白”后，老鼠变回原来的颜色。因此Hartwell认为色素消除是因为酪氨酸和色氨酸的缺乏，当给他们喂食富含这两种氨基酸的“食物酪蛋白”后即可恢复正常。因为黑色素来源于酪氨酸，因此任何能降低酪氨酸含量的物质都能导致黑色素的下降。Hartwell的发现可以部分地解释黑色素形成的营养因素。但是关于实验中食物的详细组成并没有报道，而且有可能是缺少某一维生素或者矿物质，因为“食物酪蛋白”中也含有维生素或者矿物质。
研究发现，食用合成饮食（缺乏胱氨酸和泛酸）的老鼠会褪色。使用胱氨酸能增强泛酸钙的疗效。赖氨酸已被证明是正常羽毛青铜色素沉着所必需的。此外没有更多这方面的发现。
遗憾的是关于正常色素沉着所需的氨基酸（尤其是关于形成酪氨酸的氨基酸）的研究还太少。
维生素在给老鼠，狗，豚鼠和银狐喂食合成的缺乏维生素B混合物滤液因子的食物后出现了色素褪色。这些滤液因子不是硫胺素，核*素或吡哆醇，也不会吸附在硅藻土上。当给这些动物喂食足量的滤液因子后颜色恢复正常。在某些情况下，泛酸和较低剂量的生物素具有治疗作用。在另一些情况下泛酸则没有作用，但是含有少量泛酸的肝脏提取物和酵母条件下则有作用。Frost和他的合作者们认为肝脏和酵母中有某种因素促进泛酸的活性。Wright和Welch认为泛酸和碟酰谷胺酸可能存在某种相互关系。他们发现使用叶酸浓缩液和生物素喂食使用琥珀酰磺胺噻唑喂养的大鼠（其褪黑素已经形成）后，其肝脏中泛酸的含量增加。从这些研究中可以看出泛酸是滤液因子中唯一的、可能最重要的在正常色素沉着的过程中与碟酰谷胺酸协同作用的物质。其他滤液因子、对氨基苯甲酸和生物素可能在黑素生成过程中起作用。
目前发现儿童饮食中缺乏多种维生素情况下会出现灰白色头发和皮肤色素褪色。用可注射的肝脏提取物，粉末胃和全膳食治疗后，他们的肤色恢复正常。
如之前所述，维生素B化合物对于黑色素生成的作用机理目前还没有明确的阐明。体外模拟这些因子对酪氨酸和多巴酶促氧化生成黑色素的影响可能可以说明该问题的某些方面。
与维生素B族复合物中某些维生素缺乏相关导致色素褪色相反，烟酰胺缺乏症（pellagra）常导致色素沉着增加。糙皮病患者中黑色素沉着增加最常见于皮肤病变部位，随着皮炎的急性期消退，发展为色素沉着。这种过度色素沉着的机制似乎与炎症后色素沉着相似，即急性皮炎期间巯基的破坏，导致酪氨酸酶活性增加，持续到黑素细胞附近巯基浓度恢复正常为止。此作用机理将在后续部分进行详细的讨论。
患有口炎的患者也发现皮肤色素沉着增加。色素体征通常类似于饥饿病例（见后文），但有时它们可能类似于与Addison病(又称原发性慢性肾上腺皮质功能减退症)相关的症状。
在维生素A缺乏的患者中发现了一种有趣的色素过度沉着现象。这些患者的过度色沉主要出现在无序的过度角化性滤泡性丘疹部位。这种过度色沉可能是由于巯基浓度的下降。在另一部分可以看到，因为巯基会与铜离子（酪氨酸酶反应的必需物质）结合，所以它是酪氨酸酶的天然抑制剂。黑色素合成部位（黑素母细胞）任何含有巯基基团的物质（例如谷胱甘肽）的含量降低意味着酪氨酸酶抑制剂的减少，这将会导致黑色素含量的上升。由于维生素A缺乏症患者的饮食中通常缺少含硫氨基酸，并且由于这种氨基酸用形成于角蛋白，因此以谷胱甘肽和其他巯基化合物为代价来形成角化性丘疹。因此黑素母细胞周围的谷胱甘肽含量将会降低。
尽管有一些报道认为维生素C的缺乏会导致黑色素的增加，但是目前这一现象还没有受到足够的