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接收陽光照射后，皮膚各層的細胞開始了自己的工作。位于皮膚外層的角質形成細胞感受到了來自外界的刺激，開始分泌信號因子（如：α-MSH、ET-1、ACTH）傳遞給周圍的細胞。位于皮膚基底層的黑色素細胞接收UV刺激后，則會增殖，并開始合成黑色素，黑色素的合成發生于一個小小的細胞器 “黑色素體”內，是一個復雜的過程。

圖2 皮膚變黑過程

黑素體根據形態分為四個階段。無色素的I期空泡，僅來自于內小體系統，獲得內部條紋形成II期黑素體。黑色素在斑紋中的合成和積累始于第三階段；這些黑素體最終成熟為完全黑化的第四階段形式。

黑色素的生成需要幾位“加工師傅”：TYR（酪氨酸酶）是黑色素生成的關鍵限速酶，TRP-1（酪氨酸酶相關蛋白1）負責調節真黑素和褐黑素的比例，DCT（多巴色素互變異構酶）負責修飾色素。產生黑色素的“原料”是L-酪氨酸，在經過TYR、TRP-1、DCT的作用后，被加工成真黑素和褐黑素。真黑素更黑一些，而褐黑素則呈現紅棕色，這兩種色素的比例不同，看起來皮膚的顏色也會有所差異。深色皮膚人群皮膚內真黑素比褐黑色素的比例較淺色皮膚人群更高。而且真黑素比褐黑素更能有效阻擋紫外線，因此皮膚中的真黑素越多，表皮對紫外線的滲透性就越低，皮膚顏色會比較深，并且更不易曬傷。同時，即使在沒有UV的情況下，褐黑素也可能通過在黑色素細胞中產生自由基來促進DNA損傷和黑素瘤的發生。

圖3 黑色素產生過程

同時黑色素體的pH也就是“工廠的環境”對黑色素的產生也很重要，黑色素體成熟的過程中，pH由5增加到6.8。pH還可以決定黑色素產生的速率和真黑素與褐黑素的比例。淺色皮膚人種的皮膚黑色素體pH偏低，其中酪氨酸酶活性也會更低。

黑色素產生之后會被黑色素體包裹著向黑色素細胞的樹突尖端，然后可能以吞噬、膜融合、脫落-吞噬、胞外-內吞形式向角質形成細胞運輸。到達角質形成細胞后，黑色素會分散在細胞質中，再環狀排列在其細胞核附近，形成一頂具有吸收紫外線，抗氧化，清除自由基作用的“小帽子”，擋住紫外線對皮膚的傷害。

黑色素廣泛分布于表皮，從基底層到角質層，黑色素呈梯度減少。其中深色人種皮膚內的黑色素細胞更多，黑色素體更大，單個存在，且各層皆可見其蹤影，但淺色人種皮膚內黑色素體小，大約4-8個黑色素體成簇，丟失的速度更快以至于幾乎達不到表皮上層。

圖4 不同膚色皮膚的黑色素分布

總而言之，淺色人種的皮膚產生黑色素較慢，代謝也更快，也因此缺少黑色素的保護，更容易曬傷。深色人種想要白皙的肌膚，除了要注意防曬，減少紫外線對黑色素產生過程的激活，也可以適當使用一些美白產品，抑制黑色素的產生和轉移，促進黑色素的代謝。