晒黑了？魚知道怎麼讓你白回來

時隔六年，風情萬種的傑克船長終於回歸了！

另外，回歸的還有科技小醬（一個強行且生硬的插播。。。科技君含淚鼓掌中。。。）

《加勒比海盜 5：死無對證》不負眾望，依然延續了屬於大海特有的自由和浪漫的情懷，但你有沒有想過為什麼大海總有一種神秘的魅力吸引著我們？你肯定說，海上有寶藏啊！海上有美人魚啊！海上有帥炸裂的海盜啊！

小醬眉頭一緊覺得事情並沒有那麼簡單。在吃貨，哦不，科學家眼裡，海洋里千奇百怪的魚類隱藏著諸多生物學的秘密，在化妝品的研發過程中它們甚至可以作為重要的研究載體。本期小醬要向大家介紹，來自大海，享譽全球，用武之地並非廚房而是實驗室的「斑馬魚」究竟是如何和美白類化妝品功效檢測扯上的關係。

人類從魚進化而來

斑馬魚由於條紋狀的體色而得名，作為熱帶觀賞魚類斑馬魚原本是靠」臉「吃飯的，當全基因組測序結束後，科學家們赫然發現斑馬魚和人類的基因相似度竟然高達87%，況且斑馬魚骨骼清奇（魚類可都是脊椎動物）絕對是練武奇才，立刻便被收編進了模式生物大家族（模式生物四大天王分別是：線蟲，果蠅，斑馬魚，小鼠），由此名噪生物界。

小傢伙長這樣：

成年斑馬魚（只有3-5cm）。左：前世；右：今生

魚類本身有著擁有與人相似的組織器官和代謝系統，基因和信號通路與人類高度保守，早期的人類胚胎和魚類的胚胎非常相似，比如眼睛都是從頭的兩側開始出現然後移動到中間，脖子上還會出現明顯的鰓狀結構。地球上最初的生命結構起始於水中，追根溯源我們確實是從魚進化來的。

斑馬魚模型的優勢在哪裡

斑馬魚能夠在成千上萬的魚類中脫穎而出靠的是兩把刷子，一是發育神速，二是通體透明。斑馬魚長得快到什麼程度，從受精卵長到幼魚只需要70小時，大部分器官形成只要24h！一別三日你就可以收穫一條晶瑩剔透，搖頭擺尾的小斑馬魚了。

圖片來源：Wikipedia

全身透明的斑馬魚非常易於熒游標記和生理狀態的監測 。心腦血管系統和腎臟疾病的研究常利用斑馬魚觀察器官病理狀態的發生和發展（想像一下直接看到心臟跳動和血液流淌！刺不刺激？激不激動？）。

斑馬魚心血管形態學缺陷：心臟大小增加（黑色箭頭），靜脈充血（空心箭頭）

圖片來源：Ref [2]

斑馬魚隨著年齡的增長會不斷積累色素，從透明的體態漸漸變為藍色和淡黃色或者銀色交替條紋狀，這些色素來源於三種色素細胞，分別為黑素細胞(黑色)、黃色素細胞(黃色或橙色)、閃光細胞(銀白色或金黃色)。

深色和淺色條紋的細胞組成。 成年斑馬魚的淺條紋由緻密的閃光細胞和其頂部的黃色素細胞組成。深色條紋中的黑色素鬆散地被藍色的閃光細胞和微弱的星狀黃色素細胞覆蓋。

圖片來源：Max Blanck InstituteFordevelopmental Biology

在所有的模式動物中，斑馬魚是唯一具有顏色圖案的研究對象，並且在所有目前用於研究的魚類中，斑馬魚也是唯一一種具有完全表型基因組的遺傳易感魚類？？？！！！

哦不好意思，我來轉換成人話：斑馬魚在基因水平非常敏感，受到外界刺激的時候很容易誘導體內基因表達發生變化，並且這種變化可以通過體色和形態顯著的表現出來，非常易於觀察。從這種傑出的屬性上說，斑馬魚模型已經碾壓拿人類直接做實驗了。

想不到竟然被魚碾壓...

斑馬魚與美白功效檢測

利用黑素細胞進行研究最活躍的就是化妝品領域。化妝品在人體臨床測試階段之前需要對產品的功效性與安全性進行測試，單就美白類產品來說，現階段的常規模型是黑素細胞模型、黑素細胞與角質細胞共培養模型、3D黑色素皮膚模型。

以前科技君也有專門介紹皮膚變黑的原理（直達鏈接：首篇：關於美白-99%BA不知道的護膚知識），這裡小醬再幫大家複習一下皮膚變黑的過程：

表皮中的黑素細胞位於基底層，單純的黑素細胞模型僅僅著眼的是黑色素產生環節。然而黑素細胞通過樹突結構（像樹木枝幹一樣的不規則突起）和周圍角質細胞發生接觸，將黑素小體傳遞到角質細胞，使皮膚顯色，以上元素構成的整體才稱為「表皮黑素單元」。黑素細胞與角質細胞共培養模型就是模擬「表皮黑素單元」進行研究。3D皮膚模型是將人的正常皮膚細胞培養於特殊的插人式培養皿上，得到具有三維結構的皮膚組織模型，與正常的皮膚組織非常在形態結構和生理功能上都非常相似，同時還可以模擬皮膚暴露於空氣中的狀態（氣液面培養方式），類比化妝品使用到皮膚上的真實情況。

以上幾種測試方法雖然逐漸提升研究的宏觀性並且強調了不同細胞之間的相互作用，但不管結構怎樣精細複雜還是無法完全推測整體生物體水平的變化。而斑馬魚活體模型可以一石二鳥的對美白產品的褪黑功效以及生物毒性同時驗證[1]。

拿一個典型的褪黑實驗舉例，正常的斑馬魚（下圖：左）眼睛呈現濃重的黑色（視網膜黑色素），背部分布有眾多不規則的黑色素聚集顆粒。而當培養環境中添加了PTU（公認的酪氨酸酶抑制劑），黑色素的產生受到抑制並且最終在斑馬魚的機體水平看到了顯著的褪黑變化（下圖：右），如果用化妝品或者某種成分處理斑馬魚後得到類似的結果，我們可以認為這種物質確實是有美白功效。

圖片來源：Ref[3]

斑馬魚模型除了用於美白產品的篩選，還可以對祛斑產品，紫外照射預防和修復產品進行功效評價。

對於化妝品來說安全性永遠凌駕於有效性之上。功效檢測的同時還可以通過斑馬魚的生存狀態判斷該物質是否有生理毒性，毒理評價主要依靠觀察檢測物是否有胚胎致畸性（胚胎或剛出生的幼魚形態異常），胚胎毒性（胚胎生長停滯），神經毒性（眼睛縮小，大腦發育退縮，脊柱側彎），甚至皮膚和肌肉毒性（尾部溶解脫落）。斑馬魚本身就是一個大寫的毒性監測系統，雖然由於其敏感性不能完全等同於人體反應，但是如果在斑馬魚中發生了副作用就是危險的信號，警告我們需要進行更多的研究。

可能有的人會指責「你們好殘忍，怎麼可以傷害小魚魚？」動物實驗確實對於受試動物會有負面傷害，但斑馬魚實驗相比家兔、豚鼠等已經將傷害降低了一個等級。所以，從另一種意義上來說，斑馬魚也是一種動物替代實驗，減少了其他類型生物活體實驗的傷害。

所以，讓我們要感謝斑馬魚這種可愛美好的小生物為科學事業做出的犧牲，也期待它能夠在科研世界裡濺起更大的浪花。

參考文獻：

[1] 王奇, 延在昊, 何泉泉. 斑馬魚模型在化妝品研究中的應用[J]. 日用化學品科學, 2014, 37(12):29-33.

[2] Tang C, Xie D,Feng B. Zebrafish as a new model for phenotype-based screening of positiveinotropic agents.[J]. Chemical Biology & Drug Design, 2015, 85(3):253.

[3] Choi T Y, Kim J H,Ko D H, et al. Zebrafish as a new model for phenotype-based screening ofmelanogenic regulatory compounds[J]. Pigment Cell Research, 2007, 20(2):120-7.

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