须发早白是人体衰老和许多疾病发病早期的重要现象，目前的预防措施和治疗效果不佳，亦无专属或特效药物，天然药物因其成分多样及联合用药较多，不仅在促进毛发生长方面^[1]，在须发早白治疗领域也具有一定的优势和前景。本文对近年来关于毛发中色素表达的调节蛋白、细胞因子、激素、涉及的信号通路及天然产物在这一领域的治疗作用及可能的靶点进行总结，为天然药物在治疗发白方面提供可能的理论基础，为今后在乌发中的新靶点和天然药物的有效成分的研究提供依据。

头发的颜色是由发干细胞中颜料质粒产生的。这些质粒呈卵圆形或棒状，皮质中大量的颜料质粒产生头发颜色，在髓质中也有质粒存在，头发越黑，质粒越大^[2]。

从毛发的结构上来看，黑色素细胞起源于胚胎神经嵴，在胚胎发育第7周进入表皮^[3]，阿黑皮素原为黑色素的前体，经分解可产生黑色素。促黑色素细胞激素（α-MSH）来源于其前体激素阿黑皮素原（POMC）^[4]。在黑色素生成路径中，通过G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导途径合成黑色素。α-MSH与黑色素细胞膜上的黑皮激素受体（MC1R）结合后可激活鸟苷酸结合蛋白（Gs蛋白），Gs蛋白激活膜内侧的腺苷酸环化酶（AC），AC的活化使细胞内环磷酸腺苷（cAMP）水平升高，后者能活化蛋白激酶A（PKA），导致CREB（cAMP-responsive element-binding）的磷酸化。磷酸化的CREB可激活小眼畸形相关转录因子（MITF），MITF通过调控黑素生成相关基因的表达而调节黑色素细胞的分化、增殖和存活^{[5, 6]}。

黑色素的形成主要是由黑色素细胞内的4种酶：酪氨酸酶（tyrosinase）、多巴异构酶（TRP-2）、过氧化酶、5,6-二羟基吲哚羧酸即DHICA氧化酶（TRP-1）等酶单独或协同作用的结果^[2]。其中酪氨酸酶是黑素合成中最为关键的限速酶，催化黑素合成过程的前2步（即羟化L-酪氨酸成L-多巴和氧化后者成为多巴醌），其表达和活性决定着黑素生成的速度和产量；TRP-2作为多巴色素互变异构酶，维持黑色素中酚的成分，而TRP-1则能氧化TRP-2产生的5,6-二羟基吲哚羧酸（图 1）^{[7, 8]}。

图 1 黑色素的形成过程Fig. 1 Formation process of melanin

Agouti位点编码刺鼠信号蛋白（ASIP），它是旁分泌信号分子，与α-MSH竞争性结合MC1R，引起cAMP水平下降，从而使黑色素的量减少，伪黑色素相对增加^[9]。

ASIP是由邻近黑素细胞的乳头状细胞分泌的旁分泌信号蛋白，含137个氨基酸，由刺鼠基因位点（agouti gene locus）编码，ASIP的表达导致暗黑素的合成^[10]。

ASIP在人和小鼠体内均有表达。ASIP能拮抗α-MSH而竞争性地结合在MC1R上，因而抑制腺苷酸环化酶活性，增加褐黑素的合成。过表达ASIP使得小鼠被毛表现为黄色；ASIP的失活突变，使得C57BL6小鼠毛色为黑色。此外，研究表明ASIP基因3’非翻译区的一个单核苷酸多态性与深发色及棕色眼睛相关^[11]。

而且ASIP与MC1R结合后能抑制α-MSH对MC1R的激动作用，同时使黑色素细胞从合成优黑素向合成褐黑素转变，使皮肤着色能力降低^[12]。

MITF是一个含碱性-螺旋-环-螺旋（basic-Helix-Loop-Helix，bHLH）和亮氨酸拉链（leucine zipper）的转录因子，它可以结合到靶基因启动子的特定保守序列M-(AGTCATGTGCT) 框和E-（CATGTG）框，调控酪氨酸酶、TRP-1、TRP-2和PKC-β等基因的转录^[13]。磷酸化的MITF结合在M-框或E-框保守序列，激活靶基因转录^[14]，但同时磷酸化状态会降低MITF的稳定性，加快其在蛋白酶体中的降解^[15]。最新研究表明，MITF也是ashen（Rab27a^ash）的一个关键转录因子^[16]，Rab27a通过与另外2种蛋白相互作用，在黑素体的运输中发挥重要作用^[17]。因此，MITF在黑色素合成、黑素体运输中起重要作用^[18]。六味地黄通络方能促进黑色素合成途径相关基因TRP1和MITF的表达，从而增强酪氨酸酶的活性和黑色素的合成^[19]。

α-MSH来源于POMC，POMC是一个相对分子质量为31 000的大分子糖蛋白，含有240个氨基酸，主要在下丘脑弓状核、下丘脑背侧区、隔区及垂体前叶、中叶表达，在其他外周组织主要由T淋巴细胞、B淋巴细胞、单核细胞、角朊细胞、黑色素细胞以及朗格汉斯细胞等表达^[20]。角质化细胞产生的α-MSH在体内可能是黑色素细胞的自然生长因子。现已证实在皮肤黑色素细胞和毛囊存在多种生长因子和细胞因子以及它们的受体^[21]。

MC1R又称促黑色素细胞激素受体，也是由毛色扩展位点编码而成^[22]，是一种由317个氨基酸构成的肽类物质，属于G蛋白耦合受体，是α-MSH的受体^[23]。α-MSH通过与其黑色素细胞表面受体MC1R结合，激活腺苷酸环化酶提高细胞内cAMP水平，还可以使黑色素细胞内酪氨酸酶的表达增加、活性增强，调控黑色素生成增加，并优先刺激真黑素的合成^[24]，同时对维持和调节黑色素细胞的树突形成、增殖功能起着重要的调节作用^[25]。刺蒺藜水提物引起皮肤黑色素细胞内聚集的α-MSH除了可以直接激活其受体MC1R，还可使黑色素细胞内酪氨酸酶的表达增加^[26]。

酪氨酸酶定位于黑素体膜上，其编码基因TYR位于人类第11号染色体，有5个外显子和4个内含子。酪氨酸酶基质结构域约占此蛋白的90%，其中包含了催化部位。催化部位的组氨酸残基会结合铜离子，这对于酪氨酸酶的活性是必需的。酪氨酸酶的跨膜结构域和胞浆结构域约由30个氨基酸残基组成^[27]。TRP-1和TRP-2是2种酪氨酸酶相关蛋白（tyrosinase-related proteins，TRP），它们的氨基酸残基与酪氨酸酶约有40%的同源性，而且在结构上与酪氨酸酶相关，这表明它们有共同的祖先基因。TRP-1位于人类第9号染色体，TRP-2位于人类第13号染色体，二者均含有8个外显子和7个内含子。与酪氨酸酶类似，TRP-1和TRP-2也是定位于黑素体膜上的跨膜蛋白，尽管它们确切的功能还没有阐释清楚，但TRP-1的突变可引起肤色和发色变浅^[28]。TRP-1能与磷酸化的酪氨酸酶形成复合体，从而可能对酪氨酸酶的激活和（或）稳定起作用^[29]，抑制TRP-1的表达会引起黑素体的结构异常^[30]。TRP-2可与酪氨酸酶和TRP-1形成复合物^[31]，在黑色素合成过程中，TRP-2将多巴色素（DOPAchrome）催化为羧化物衍生物DHICA。与酪氨酸酶类似，TRP-2的酶活性同样需要金属离子，但它需要的是锌离子，而不是铜离子^{[18, 32]}。有报道表明丹参用甲醇作提取剂再用乙醚萃取后对酪氨酸酶的激活率可达266.17%^[33]。

cAMP-PKA介导的磷酸化反应在黑色素生成过程中具有重要作用。在黑色素细胞中，活化的PKA在核内的主要靶标蛋白是CREB，它可以上调MITF的转录，促使MITF结合到酪氨酸酶基因启动子的M框上，激活酪氨酸酶的表达，从而促进黑色素的生成。毛喉素（forskolin）是一种从薄荷科植物块茎中提取的二萜类化合物，是一种血小板聚集抑制剂，也是一种腺甘酸环化酶的特异激动剂，可以快速增加细胞内cAMP的浓度并增强PKA的活性，激活AC-cAMP-PKA信号通路。目前有研究发现将毛喉素添加到细胞培养基中，能够提高细胞内cAMP水平，激活cAMP-PKA信号传导途径，诱导黑色素细胞分裂，从而促使黑色素的生成^[34]。

近年来p38 MAPK被发现参与了压力诱导的黑色素生成过程，α-MSH和紫外线辐射都被发现可激活p38 MAPK信号通路，促进类似MITF的转录因子USF-1的磷酸化，使其进一步结合并激活酪氨酸酶启动子^[35]。有研究发现p38 MAPK信号通路在胎盘类脂促进黑色素生成的过程中扮演了重要角色，这一作用是通过上调酪氨酸酶基因的表达来实现的^[36]。与此相反，ERK作为细胞增殖和分化的信号调控因子，它的激活会引起MITF在73位丝氨酸的磷酸化，并伴随着MITF的降解^{[37, 38]}，从而导致酪氨酸酶活性下降和黑素生成的减少^[39]。JNK/SAPK信号通路则被发现可以通过降低CREB的磷酸化水平来抑制MITF和酪氨酸酶基因的表达，从而导致黑色素生成的减少^[40]。何首乌的有效成分二苯乙烯苷可通过激活有丝分裂原活化蛋白激酶p38MAPK和转录因子MITF，促进酪氨酸酶基因的表达，增强酪氨酸酶的活性^[41]。

PI3K是与细胞内信号转导有关的脂类第2信使。近年来的研究发现PI3K信号途径的抑制会引起MITF在丝氨酸298位的磷酸化，促进酪氨酸酶基因的转录，从而上调黑色素的生成^[42]，而PI3K信号途径的激活则会抑制黑色素的生成^{[42, 43]}。

天然药物成分活性多样且存在多种联合用药形式，在促进毛发黑色素生成领域广为应用，本文将目前在乌发治疗中常用的天然药物及其作用进行总结，见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 天然药物在乌发领域的应用及作用靶点 Table 1 Application and targets of natural medicine in hair-blacking field 药物 在乌发中的作用 几种常见乌发组方[44] 组方1～6水提物和组方2、3、4、5、6醇提物均具有激活酪氨酸酶的作用；组方1、2、3、5水提物和组方2、4、5、6醇提物具有促细胞增殖作用；全部组方水提物和醇提物均具有促进黑色素合成的作用 组方1：侧柏叶20 g、何首乌10 g、地骨皮10 g、防风10 g 组方2：侧柏叶20 g、女贞子10 g、旱莲草20 g、桑甚10 g、黄芩10 g、薄荷10 g 组方3：桑白皮10 g、侧柏叶10 g 组方4：蔓荆子10 g、侧柏叶10 g、川芎10 g、桑白皮10 g、旱莲草10 g、藳本10 g 组方5：黄芪10 g、当归10 g、独活10 g、川芎10 g、芍药10 g、防风10 g、辛夷10 g、地黄10 g、藳本10 g、薤白10 g 组方6：薄荷10 g、川芎10 g、骨碎补10 g、旱莲草15 g、何首乌20 g、黑芝麻20 g、女贞子15 g、干姜10 g、菟丝子15 g、夏枯草15 g、泽兰15 g 刺蒺藜[26] 刺蒺藜水提物引起皮肤黑色素细胞内聚集的α-MSH除了可以直接激活其受体MC1R，使黑色素细胞内酪氨酸酶的表达增加、活性增强，黑色素合成增加，并优先刺激优黑素的合成来调节皮肤色素沉着 丹参[33] 丹参用甲醇作提取剂再用乙醚萃取可得到较多的有效成分，对酪氨酸酶的激活率可达266.17% 薄荷[45] 薄荷水提物对酪氨酸酶具有较强的激活作用。在一定浓度范围内，随着剂量的增加，激活作用增强 补骨脂[46, 47] 对酪氨酸酶有明显的激活作用 东宫生发乌发液[48] 促进B16黑素瘤细胞增殖；对酪氨酸酶有明显的激活作用 何桑2号[49]：制首乌75 g、女贞子60 g、桑白皮60 g、当归 60 g、川芎60 g、桑椹子50 g、川椒50 g、蒲公英50 g、补骨脂50 g、紫草50 g、丁香50 g 增加酪氨酸酶活性 黑芝麻[41, 50] 0.5～2.0 mg/mL质量浓度内的黑芝麻水提液作用于B16黑素瘤细胞72 h后，均可促进黑色素瘤细胞酪氨酸酶活性的增高和黑色素量的增多，且黑芝麻水提液也能够促进黑色素细胞的增殖；芝麻中具有显著增色作用的有效成分芝麻素可通过激活有p38 MAPK和cAMP依赖的PKA信号通路来上调酪氨酸酶和MITF基因的表达，从而促进B16黑素瘤细胞中黑色素的生成 何首乌[41] 何首乌水提物和醇提物对蘑菇酪氨酸酶和黑色素均有不同程度的激活作用，其中水提物的激活作用更为明显；何首乌的有效成分二苯乙烯苷可通过激活p38 MAPK和转录因子MITF，促进酪氨酸酶基因的表达，增强酪氨酸酶的活性，从而上调B16黑素瘤细胞中黑色素的生成 六味地黄通络方[19]：生地黄15 g、山药15 g、山茱萸12 g、茯苓15 g、牡丹皮15 g、泽泻15 g、补骨脂15 g、白芷15 g、全蝎12 g、僵蚕9 g、乌梢蛇9 g、桃仁12 g、红花12 g、丹参30 g 增强M14黑色素瘤细胞的增殖、酪氨酸酶的活性、黑色素的合成和促进黑色素合成途径相关的基因TYRP1和MITF的表达 人参[51] 人参皂苷Rb1可促进正常人黑素细胞的黑色素合成和酪氨酸酶活性；PKA/CREB/MITF/酪氨酸酶信号通路参与了人参皂苷Rb1的促黑色素生成机制

表 1 天然药物在乌发领域的应用及作用靶点 Table 1 Application and targets of natural medicine in hair-blacking field

毛发的颜色受到多种信号通路和相关蛋白的影响，天然产物对这些因素的影响也得到了一些研究的证实，但天然药物在治疗须发早白领域依然由于活性成分不清、作用靶点研究尚不清晰、制剂形式单一等原因而受到一定限制，尚未得到充分的发掘及应用。本文总结了天然药物对毛发颜色的影响程度和作用方式，以期阐明天然药物在治疗须发早白方面可能的作用途径及靶点，为从天然产物中寻找、发掘新的治疗药物奠定基础。