紫外线适应色素沉着和防止过度暴露

KeyLaboratoryofBiodiversityFormationMechanismandComprehensiveUtilizationofQinghai-TibetanPlateauinQinghaiProvince

概述

OVERVIEW

wiley(IF=2.)刊载了荷兰莱顿大学医学中心FrankR.deGruijl博士团队(E-mail:f.r.de_gruijl

lumc.nl)发表的论文"UVadaptation:Pigmentationandprotectionagainstoverexposure"(Publicationtime：1March;DOI:10./exd.)。该论文讲述了通过色素沉着和防止过度暴露对紫外线的适应。

前言TNTRODUCTION

众所周知，皮肤可以适应紫外线照射，因此对晒伤的敏感性降低。报道的敏感性下降幅度很大，从10倍以上下降到10％可忽略不计。这似乎主要取决于皮肤适应的紫外线照射光谱以及用于测试敏感性的紫外线照射光谱。通常通过最小红斑剂量（MED）的倒数来评估敏感性：UV剂量会在8-24小时后引起皮肤明显变红。但是，MED对于日常生活而言太微妙了：人们不会注意到极少的变红，并且通常认为自己在高得多的紫外线剂量下会被晒伤，从而引起强烈的变红。这种期望基于这样一个事实，即与皮肤白皙的人相比，皮肤呈原色的人的MED可能显示中等差异，但过度暴露于太阳模拟辐射（SSR）时发红的增加幅度要小得多。

方法METHOD

在第二次世界大战之前，德国的古老研究已经广泛而彻底地探索了晒伤的物理方面。在这些早期的实验中，用碳弧或汞放电灯照射皮肤。对UVC（波长nm）和UVB（波长-nm）进行带通滤波以分别研究。UVA输出（nm）太低，无法广泛研究晒伤反应。年，Miescher报告说，角质层（“角质层”）强烈减弱了对红斑有效的紫外线辐射。他认为，皮肤对紫外线辐射（“Lichtgew?hnung”）的适应（适应）可以归因于真皮层的增厚。Rottier确定了个体在（MED）和nm（MED）处的阈值晒伤剂量（MEDs）。在MED与MED的双对数图中，点分散在一条他称为“正常线”的线周围：MED增加10倍，而MED（即MEDMED）增加约倍。这可以归因于nm处的目标深度的平均光密度比nm处的目标深度低两倍。Bruls发现MEDUVC/MEDUVB沿着正常线向上移动，以适应宽带UVB辐射。他发现了MEDUVC∝MEDUVB1.6（杀菌灯产生的UVC，过滤后的高压汞灯产生的UVB）。

UVC与UVB适应性的如此巨大差异似乎与纯黑色素色素作用不兼容，并且更可能归因于过度角化，角质层增厚和下层表皮层（包括角蛋白以外的其他蛋白质，尤其是具有色氨酸的蛋白质）UVB/C吸收率高的残留物）。实际上，布鲁尔发现从适应紫外线的皮肤中分离出的角质层和活表皮的透射率相应降低。由于来自太阳的UVC辐射未达到地面水平，因此在生理上是无关紧要的（可能偶然暴露于杀菌灯中）。但是，这些使用UVC辐射的旧实验确实指出，角质层和表皮的增厚是UVB适应的重要因素。但是，除了角蛋白的光学屏障外，其他因素也有助于MED的变化（例如，光密度在nm处接近于nm处）。由于晒伤是一种炎症反应，因此这些因素也可能包括释放的细胞因子，随后发生反应（PGE2引起的血管扩张）。有趣的是，暴露在阳光下的皮肤中IL-1受体拮抗剂（IL-1Ra）升高，这能抑制IL-1介导的炎症反应。

1UVB和UVA的适应

使用UVB为主的灯（UVB波段中紫外线输出量的30％以上）的实验表明，皮肤可以通过以较大的因素增加MED来适应皮肤的变化（其中最小的红斑剂量MED定义为诱导红斑的剂量）。只是可察觉的红斑或剂量引起的最小的粉红色变色，并带有清晰的边界勾勒出裸露的皮肤区域。据报道，在没有色素沉着的光疗后8周，牛皮癣患者未受累皮肤的MED增加了9倍（约3-20倍），而最终治疗剂量平均为初始MED的17.5倍和28倍以上，甚至更高在25％的患者中。这可能对应于MEDUVC最多增加倍。通过UVC进行的适应效果不如通过UVB辐射进行。牛皮癣患者在光疗后，窄带UVB光源（-nm，TL01灯）产生的平均适应性是2.7倍，这比之前报道的宽带UVB光源要少得多。在每周3次暴露于宽带UVB辐射下4周后，志愿者获得了平均八倍的日光模拟紫外线辐射防护（SSR），而被PUVA处理色素沉着的志愿者达到了2.3倍的防护。在可比较的晒黑水平下，发现UVB诱导的对UVB辐射的适应性强于UVA诱导的适应性：显着的三倍防护，而非显着的1.4倍。这种差异最有可能是由于表皮增生的差异，即适应UVB辐射后角蛋白吸收的UVB较多。黑色素色素沉着提高了UVB和UVA波段的吸收率。

在SSR（UVB≤5％）的情况下，适应性要小于UVB为主的来源：例如，健康志愿者平均每周暴露3次，共3周，平均适应性提高4倍。SSR攻击后，DNA损伤（环丁烷嘧啶二聚体，CPD）的减少为60％。尽管UVB和UVA方案导致相似的视觉棕褐色后一周的UVBMED增加有所不同，但据报道，两种方案后，UVB攻击引起的DNA损伤减少均出乎意料地相似：45％对47％，即小于UVB诱导的红斑适应，但大于UVA诱导的红斑适应。这表明UVB红斑的平均目标深度大于DNA损伤的平均目标深度。对UVA棕褐色的UVB诱导的DNA损伤的同样高的保护作用，而对UVB红斑的实质保护作用似乎很难调和。其他人则更一致地发现，与UVB辐射相比，UVA辐射对UVB诱导的DNA损伤的诱导作用也较小。如果UVB诱导的适应性主要是由增生而不是黑色素沉淀引起的，则预期对UVB辐射的防护远大于对UVA辐射的防护，这是因为角蛋白的增加导致比UVA吸收强得多的UVB。由于夏季中午时约有80％的红斑剂量（在MED水平下）来自UVB，因此，针对增生对UVB辐射的完全防护不会导致对太阳UV辐射的防护超过五倍。

任何更高的适应性都将需要其他机制，例如，针对UVA辐射（可能最可能来自黑色素色素沉着）的额外实质性保护。但是似乎很难通过太阳紫外线辐射达到更高的适应水平。尽管SSR通常类似于夏季中午富含UVB的太阳，但应注意，太阳UV光谱变化很大，在最高太阳高度期间，UVB辐射水平最高（穿过大气层/臭氧层的太阳射线的最小路径长度）因此吸收最少。由于在清晨，午后或冬季太阳高度低，太阳有效地成为UVA源，对它而言，表皮增生无效，但色素沉着在光学上仍具有相同的保护作用。但是，如果没有明显的UVB辐射，太阳显然会失去大部分晒斑功效（低紫外线指数3）。显然，增生（角质层和活表皮层的增厚）提供了优于色素沉着的保护作用，以抵抗UVB诱导的DNA损伤（CPD）和最小程度的红斑。在这方面，重要的是要指出含黑色素的黑素体优先沉积在表皮基底细胞中。这意味着包含大部分DNA损伤的上覆细胞层的保护作用远不如此。此外，在这些层中，黑素体被降解为黑色素尘埃，尤其是在白人中，这可能进一步降低紫外线防护。

有趣的是，半胱天冬酶3介导的凋亡最特别地发生在紫外线过度暴露时正在增殖的基底细胞中，这些凋亡细胞随后以急剧加速的表皮周转迅速向外迁移（从约4周的活生生表皮更新为几天）；图1显示了凋亡细胞残余物的前端，这些残余物最终会进入角质层，在角质层中会导致缺陷和皮肤剥落。当黑色素色素集中在基底层中时，它可以特别保护增殖中的基底细胞不易发生凋亡。

图1活化的半胱天冬酶3（红色染色）呈阳性的凋亡细胞残余物的前部从基底层向外迁移

与没有黑素帽的邻近核相比，具有黑素帽的核中嘧啶二聚体的基底细胞在局部细胞中的保护作用非常强（最多减少1-3μm）。但是黑色素颜料不仅通过散射和吸收紫外线（以及可见光/光）来提供光学保护。可能更重要的是，黑色素清除了紫外线辐射产生的自由基，特别是活性氧（其中较深的正常或黑色素变色不一定与针对活性氧的更好保护相对应）。因此，色素沉着提供保护以防止对诸如膜的细胞成分的氧化损伤。最近报道了有关黑色素色素沉着的意外和自相矛盾的现象：尽管黑色素提供了明显的整体保护，但发现通过活性氧和氮物种，兴奋的黑色素还介导了CPD的生成，即“深色CPD”。持续产生的兴奋黑色素片段必须已经从颗粒/黑体泄漏到细胞核中，以破坏基因组DNA（或者是制备假象）。发现深色的CPD基本上对（人类）黑色素细胞和有色小鼠皮肤中诱导的CPD总体负荷有贡献。适当淬灭该作用显然可以进一步改善黑色素的保护作用。

2自然季节的认可

在温带气候区，冬天过一些首次园艺后就被烧了，那时凉爽的天气使人们不知道日光照射。但是，在定期暴露于逐渐增强的阳光下（以增加的紫外线指数表示）数月之后，夏季类似的园艺活动不会导致晒伤。这归因于在春季和夏季期间皮肤逐渐适应。人们也会在阳光假期中经历这种适应。但是，科学研究表明，全年暴露皮肤的MED差异不大：上述值的2.3倍，志愿者的对照实验证实，皮肤确实具有很大的适应紫外线暴露的潜力。

3过度暴露

从以上有关紫外线适应性研究的回顾中可以明显看出，MED是一种方便且常用的方法，可用来评估皮肤的紫外线敏感性。但是，相应的只是可察觉的红斑（皮肤略带粉红色）通常不会被晒伤。人们意识到剂量远高于1MED的晒伤（见图2），这在科学上被认为是“过度暴露”（剂量大于1-2MED）。

图2?脱掉戴了几周的石膏后，不适应环境的皮肤被晒伤。其余的皮肤保持阳光照射和适应

这是一个重要的区别。早就知道，与nm（UVC）相比，皮肤对nm（UVB）的过度暴露反应更剧烈。使用2-6MEDUVB，白皙的皮肤会变成强烈的红色，而高剂量的皮肤会出现水泡。类似的UVC过度暴露不会发生所有这些情况。实际上，UVC暴露引起的晒伤几乎不明显或非常中等，并且不会引起水泡（即使使用10-20MEDs也是如此）。在不同剂量水平下对红斑的测量程度表明，与光疗前的剂量反应相比，窄带光疗后的剂量反应曲线偏移了一定的因子。

这可以通过表皮光密度的增加来解释：主要是角质层和表皮的增厚，而白皙皮肤中很少或没有色素沉着。然而，深色肤色的人，即组成性深色皮肤和高MED的人，与低MED的白皙皮肤的人相比，通常显示出的红斑反应在紫外线剂量增加的情况下没有较陡的增加。在将白人对照进行比较时，Flanagan等人发现MED并无差异，但对红发过度暴露的红斑反应明显较陡。这清楚地表明，颜料是防止过度暴露的重要因素。这个问题是否是紫外线引起的“兼性”色素沉着增加了对过度暴露的保护，从而导致了比由MED增加引起的更高的倍数保护。

4在色素沉着中有效的UVA

在确定红斑诱发的波长依赖性（即红斑作用谱）时，Hauser和Vahle在其早期研究中已经注意到，红斑在包括nm（汞光谱线）在内的更长波长下更容易变为色素沉着。相反，Parrish等人发现延迟色素沉着（“晒黑”）的波长依赖性与红斑平行，其最大效率在至nm之间。反过来，这似乎与以下发现相吻合：通过紫外线照射的角质形成细胞产生黑素细胞刺激激素（αMSH）的产生是由p53驱动的，p53继而响应DNA损伤而被激活。皮肤角质形成细胞DNA中嘧啶二聚体的诱导也位于nm至nm之间。αMSH与色素细胞（黑素细胞）上的MC-1R结合，然后被激活产生黑色素色素。在研究日光灯时，米勒等发现在UVA波段中紫外线输出量为98％（在UVB中为2％）的日光灯比在UVA波段中95％（在UVB中为5％，如正午的夏日阳光）的紫外线产生的棕褐色更有效。在4-5周内暴露-10次（即需要较小的SED总剂量）。这与上述延迟色素沉着的作用谱不一致。在较早的研究中，Bech-Thomson等人。已经确定，富含UVA的日光灯比UVB为主的灯在通过多次深部红斑暴露可见地使皮肤色素沉着方面效率要高得多。因此，在实际的晒黑实践中，UVA辐射似乎对于获得深暗棕褐色至关重要，这与具有UVB峰的延迟色素沉着的作用谱所表明的相反。

重要的是，后者是通过单色紫外线辐射的单一曝光确定的，而实际上，通过反复进行多色紫外线曝光，可以使鞣制最大化。发现纯UVA辐射引起皮肤变黑而没有可辨别的黑色素合成，但是与仅使用UVB辐射相比，在SSR中UVB和UVA的组合增强了黑色素的诱导。因此，我们可以推断，UVB驱动的p53反应角质形成细胞在启动黑色素生成黑素细胞中很重要，但是黑色素色素的进一步变黑可能取决于其他过程，更多地依赖于UVA。在组成性深色皮肤中观察到的现象是通过UV辐射使色素立即变黑（IPD，请参见图3），最有效的是通过UVA1辐射（波长nm）。

图3?前臂掌侧暴露于UVA日光浴床后，在六个测试区域立即/持续性色素变暗

结果RESULT

基于构成性色素沉着的皮肤，可以推断出，具有强烈色素沉着的有效皮肤美黑作用比起MED增加可以更有效地防止过度曝光（1MED）引起的晒伤反应。因此，如果我们采取一定程度的强烈红斑或增加皮肤的灌注，则从适应中获得的保护因子可能比在MED水平上确定的保护因子高得多。

UVB诱导的适应作用似乎比UVA诱导的适应作用更能预防表皮DNA损伤（CPD）和最小程度的红斑，但后者改善的反应可能在防止过度暴露和严重晒伤反应中更为重要。

扫描

转载请注明：http://www.xingtaimama.com/zysx/9429.html