可見光的皮膚損傷及防護

戴 茹，李 利，陳 偉

到達地球表面的太陽光譜主要由紫外線（100 nm～400 nm）、可見光（400 nm～780 nm）和紅外線（780 nm～1 000 nm）組成。紫外線輻射對皮膚的影響已廣為人知，但人們對可見光導(dǎo)致的皮膚危害缺乏足夠認識。可見光屬于太陽光譜中視覺能感知的部分，約占到達地面太陽光的40%[1]。與人造光源不同，陽光中的可見光穿透力強，其中20%的可見光可穿過表皮及真皮到達皮下組織[2]，被人體皮膚色基包括黑素、血紅素、膽紅素、核黃素和卟啉等選擇性吸收[3]，從而引起皮膚紅斑、黑化和光老化等一系列生物學(xué)效應(yīng)。

1 可見光引起的皮膚損傷及損傷機制

與紫外線相比，盡管需要更大的劑量可見光才能誘導(dǎo)皮膚紅斑、黑化和光老化，但到達地面的陽光中，可見光約為紫外線的12～14倍，且穿透能力強，對皮膚的損傷仍不容忽視[4]?？梢姽鈱ζつw的損傷受多種因素影響，包括照射劑量、波長、皮膚類型及個體生理及病理差異等。目前尚無人造可見光源誘導(dǎo)皮膚損傷的報道。

1.1 紅斑反應(yīng)

紅斑是局部皮膚毛細血管擴張的結(jié)果。研究證實大劑量的可見光能誘導(dǎo)皮膚紅斑反應(yīng)的發(fā)生[5]。Mahmoud等[6]將志愿者背部暴露于可見光下，觀察其對Ⅳ～Ⅵ光皮膚型人群皮膚紅斑反應(yīng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)可見光誘導(dǎo)的皮膚紅斑與皮膚類型相關(guān)，暴露于高劑量的可見光可使Ⅳ～Ⅵ光皮膚型人群出現(xiàn)紅斑，該反應(yīng)可在2 h內(nèi)消退。在Ⅳ～Ⅵ光皮膚型人群中，紅斑反應(yīng)程度呈輻射劑量依賴性。而Ⅱ光皮膚型人群中，暴露于最高劑量可見光（470 J/cm2）仍無法誘導(dǎo)其產(chǎn)生紅斑。該研究認為皮膚內(nèi)色基吸收可見光后產(chǎn)生熱效應(yīng)，使深膚色人群皮膚內(nèi)聚集大量黑素，局部高濃度黑素水平進一步加強熱效應(yīng)作用，致使真皮毛細血管擴張，產(chǎn)生皮膚紅斑反應(yīng)。

1.2 皮膚黑化

皮膚黑化為光照部位出現(xiàn)的邊界清楚彌漫性灰黑色色素沉著，一般無自覺癥狀。根據(jù)色素沉著出現(xiàn)的時間，可分為即時性黑化、持續(xù)性黑化和延遲性黑化。Ramasubramaniam等[4]將當(dāng)?shù)卣珀柟庾鳛楣庠赐ㄟ^光濾波器，得到一定波長的可見光和紫外線，觀察其對Ⅳ～Ⅴ光皮膚型人群的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)可見光可表現(xiàn)出與紫外線相似的皮膚黑化特點，但可見光誘發(fā)的曬黑能力低于紫外線，且產(chǎn)生相似即時性黑化現(xiàn)象所需劑量約為紫外線的25倍。Ramasubramaniam等[4]還測試可見光和紫外線漫反射光譜及衰減動力學(xué)，兩者結(jié)果無明顯差異，提示兩者誘導(dǎo)的皮膚黑化現(xiàn)象可能涉及同一種黑素前體。Mahmoud等[6]也支持Ramasubramaniam等的觀點，認為可見光能誘導(dǎo)Ⅳ～Ⅵ光皮膚型人群產(chǎn)生黑化現(xiàn)象，且與長波紫外線相比，可見光誘導(dǎo)的皮膚色素沉著現(xiàn)象更明顯且持久，但未在Ⅱ光皮膚型人群中觀察到皮膚黑化現(xiàn)象。最近，Randhawa等[7]在Ⅰ～Ⅱ光皮膚型人群中也觀察到可見光誘導(dǎo)的皮膚黑化現(xiàn)象，但作者認為可見光誘導(dǎo)的皮膚色素沉著需可見光的預(yù)暴露刺激，該刺激可激活黑素生成過程，是新黑素合成的起始步驟。同時證實可見光能促進酪氨酸酶活性及酪氨酸酶基因的表達，認為該現(xiàn)象是可見光引起皮膚色素沉著的機制。

綜上，可見光可造成皮膚黑化，加重色素沉著，且該現(xiàn)象在深色皮膚人群中更明顯，提示可見光與色素性皮膚病可能相關(guān)。

1.3 皮膚光老化

通常認為日光中紫外線輻射是導(dǎo)致皮膚光老化的主要因素。最近研究認為可見光輻射作用于皮膚后，也可對皮膚結(jié)構(gòu)和皮膚中的細胞造成影響，參與皮膚光老化[2]。2006年，Haywood[8]采用電子自旋共振技術(shù)測量在可見光和紫外線照射下，人體皮膚中抗敗血酸自由基形成情況。結(jié)果表明，抗敗血酸自由基的產(chǎn)生與一定范圍內(nèi)陽光輻射強度呈正相關(guān)，且形成的自由基中紫外線占67%，可見光占33%。Zastrow等[9]研究進一步測試了暴露于正午陽光下的皮膚模型中。短波、長波紫外線和可見光產(chǎn)生的活性氧族情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)的活性氧族（reactive oxygen species，ROS），中波紫外線（ultraviolet radiation B，UVB）占4%，長波紫外線（ultraviolet radiation A，UVA）占46%，可見光占50%。

2012年，Liebel等[10]觀察可見光對皮膚生理功能的影響，發(fā)現(xiàn)可見光可促進表皮皮膚替代物中ROS及炎性因子如白細胞介素（IL）-1α、IL-6、IL-8、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）產(chǎn)生，增加金屬基質(zhì)蛋白酶的表達，但不能促進腫瘤壞死因子（TNF）-α釋放。此外，可見光可激活表皮生長因子受體-細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（epidermal growth factor receptor-extracellular regulated protein kinases，EGFR-ERK）信號調(diào)節(jié)通路。紫外線輻射產(chǎn)生的ROS可造成DNA損傷，使其產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體等異常光產(chǎn)物，參與皮膚光老化的發(fā)生。與紫外輻射類似，可見光也可通過氧化DNA堿基從而損傷DNA，但未形成胸腺嘧啶二聚體。目前認為，可見光主要通過形成8-羥基鳥嘌呤造成雙鏈DNA氧化性損傷，參與皮膚光老化過程[11]。chiarelli-Neto等[12]發(fā)現(xiàn)可見光可通過黑素光敏作用及活性氧族損傷黑素細胞，降低細胞活性，破壞細胞膜，造成DNA損傷和細胞壞死。除活性氧族外，DNA氧化損傷還可能和過多黑素尤其是真黑素的形成有關(guān)。

綜上，可見光可通過ROS等途徑誘導(dǎo)DNA損傷和金屬基質(zhì)蛋白酶增加，膠原降解，血管形成，導(dǎo)致皮膚光老化。值得注意的是，不同波長可見光產(chǎn)生的皮膚生物學(xué)效應(yīng)存在差異，許多研究顯示400 nm波段的藍光輻射對皮膚損害更為顯著。Duteil等[13]發(fā)現(xiàn)藍光可誘導(dǎo)Ⅲ～Ⅳ光皮膚型人群產(chǎn)生顯著的皮膚色素沉著現(xiàn)象，而在紅光段則未發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象。此外，還有研究證實藍光誘導(dǎo)皮膚產(chǎn)生自由基的能力也顯著高于紅光[14]。在細胞水平上，紅光對角質(zhì)形成細胞和內(nèi)皮細胞增殖無明顯作用，而藍光則能明顯抑制角質(zhì)形成細胞增殖，同時可促進其分化。此外，在分子水平上也發(fā)現(xiàn)藍光可參與人成纖維細胞的基因表達[2]。

2 與可見光相關(guān)的皮膚病

由可見光促發(fā)或加重的皮膚病，與光相關(guān)的皮膚病均應(yīng)采取避光措施，減少光暴露。常見與可見光相關(guān)的皮膚病如下。

2.1 日光性蕁麻疹

日光性蕁麻疹是一種罕見病，表現(xiàn)為日光照射數(shù)分鐘后在暴露部位出現(xiàn)紅斑和風(fēng)團，致病光譜在紫外線和可見光波段。2016年，西班牙對224例日光性蕁麻疹患者進行了流行病學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)71例（31.7%）患者只對可見光敏感，認為最常見致病光譜為可見光波段[15]。2000年Uetsu的結(jié)果也支持該觀點，作者對40例日本地區(qū)的日光性蕁麻疹患者進行分析，發(fā)現(xiàn)24例（60%）患者只對可見光敏感。

2.2 多形性日光疹

多形性日光疹是一種由日光誘發(fā)的遲發(fā)型超敏反應(yīng)，紫外線和可見光均可致病，是臨床上最常見的光敏性皮膚病。表現(xiàn)為日光照射數(shù)小時內(nèi)出現(xiàn)丘疹、水皰或斑塊，可持續(xù)數(shù)天。多形性日光疹可發(fā)生在不同種族和膚色的人群中，女性發(fā)生率明顯高于男性，其中Ⅰ光皮膚型人群的發(fā)生率最高（女性33.4%，男性28.6%），而Ⅳ及以上光皮膚型人群發(fā)生率最低（女性11.2%，男性4%）[16]。

2.3 慢性光化性皮炎

慢性光化性皮炎是一種以慢性光敏感為特征的持續(xù)性復(fù)發(fā)性皮膚病，紫外線是主要的致病光譜，可見光也可致病。慢性光化性皮炎的發(fā)生可能與光誘導(dǎo)的內(nèi)源性過敏原的遲發(fā)型超敏反應(yīng)相關(guān)，與接觸性過敏類似。2003年，Dawe等[3]分析了507例慢性光化性皮炎患者的致病光譜，其中342例（68%）患者對可見光敏感。

2.4 光接觸性皮炎

光接觸性皮炎分為光毒性反應(yīng)和光變態(tài)反應(yīng)。光毒性反應(yīng)是一種非免疫反應(yīng)，任何個體接受超劑量可見光輻射后均會發(fā)生，主要皮損為境界清楚的紅斑、水皰。光變態(tài)反應(yīng)屬于延遲性應(yīng)答反應(yīng)，皮損特點與變應(yīng)性接觸性皮炎相似[3]。

2.5 色素性疾病

色素性疾病包括黃褐斑、炎癥后色素沉著等。一項最近的橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，可見光可使黃褐斑患者的病情加重，暴露于可見光的黃褐斑患者比普通人群更易發(fā)生光接觸性皮炎，且普通人造光源劑量即可對黃褐斑患者造成損傷[17]。

2.6 皮膚卟啉病

皮膚卟啉病系血紅素生物合成途徑中，因某種特異性酶缺乏或活性低下所引起的一組卟啉代謝障礙性疾病，該過程異?？蓪?dǎo)致體內(nèi)卟啉或者卟啉前體含量增多，后者對400 nm左右波長的光線十分敏感，可導(dǎo)致光毒性損傷，400 nm波長附近的可見光與卟啉病的發(fā)生密切相關(guān)[18]。

2.7 其他

有報道顯示可見光還與黑素瘤的發(fā)生相關(guān)[19]。

3 可見光的防護

可見光可對皮膚造成潛在的損害，但人類的生存與光息息相關(guān)，可見光使我們感知世界，參與體內(nèi)多種新陳代謝的生命活動。因此，對可見光進行防護時，應(yīng)當(dāng)合理適度，適量的可見光有助于人類健康。在日常生活中，應(yīng)防止過多的可見光輻射，主要包括避免在日光最強的時間段（上午10～下午4點）外出；出門時打遮陽傘、戴遮陽鏡及太陽帽和穿戴衣物等遮擋日光。目前針對可見光的防曬劑有以下幾種類型。

3.1 物理防曬劑

又稱無機防曬劑，主要通過反射和散射作用使可見光衰減，國內(nèi)批準使用有二氧化鈦（TiO2）和氧化鋅（ZnO）。含物理防曬劑的防曬霜具有防護可見光的功效，且物理防曬劑的作用效果與其粒經(jīng)大小有關(guān)。粒徑＞100 nm的物理防曬劑能明顯散射可見光，粒徑＞200 nm的物理防曬劑能反射可見光[20]。納米級的物理防曬劑美容性好，但反射、散射作用減弱，不具有防護可見光的效果[3]。

3.2 有色防曬劑

防曬化妝品中有色成分可通過吸收可見光發(fā)揮防護效果。Schalka等[21]比較20種市售防曬霜對可見光的防護效果，包括13種有色防曬霜和7種白色防曬霜，發(fā)現(xiàn)有色防曬霜對可見光的吸收率顯著高于白色防曬霜，并認為有色防曬霜的可見光防曬效果優(yōu)于白色產(chǎn)品。此外，有色粉末如氧化鐵也可吸收可見光起到增強機體抗可見光的作用[3]。

3.3 生物防曬劑

隨著對可見光輻射機制認識加深，越來越多研究表明抗氧化或抗自由基的活性物質(zhì)能防護可見光?？梢姽庾饔糜谄つw后能產(chǎn)生大量的ROS，導(dǎo)致DNA損傷、細胞突變及光老化等。紫外線防曬劑無法減少可見光引起的ROS[22]，而加入抗氧化劑后能顯著降低54%的ROS[10]。常用抗氧化劑包括維生素C、維生素E、β-胡蘿卜素、金屬硫蛋白以及眾多植物提取物等[23,24]，這些成分對可見光沒有直接影響，但加入化妝品后可提高皮膚抗氧化能力，起到間接防曬作用。除局部防曬外，也可通過口服藥物或食物補充劑等系統(tǒng)性防曬方式來增強機體抗可見光作用，這也是近年來研究的熱點。與局部涂抹的防曬方式相比，系統(tǒng)性防曬不受汗水等外界因素影響，更加穩(wěn)定，此外也能增強機體對抗紫外線損傷。

此外，對可見光的防護還包括藥物治療。維生素C、維生素E、煙酰胺、抗瘧藥、糖皮質(zhì)激素、抗組胺藥等藥物，具有降低皮膚光敏感性、抗過敏反應(yīng)和抗炎癥反應(yīng)作用，可用于治療可見光導(dǎo)致的皮膚損傷。

4 小結(jié)與展望

可見光使人類感知豐富多彩的世界，但越來越多的研究表明可見光對皮膚也有潛在的損傷作用。在日常生活中，人們也應(yīng)注意防護可見光，避免皮膚受損。與紫外線相比，防護和評價可見光的技術(shù)有待進一步提高[24]。對可見光的深入認識，將拓展防曬研究領(lǐng)域，進一步提高光線性疾病的防治效果。

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