夏艾婷，田 燕

(中國(guó)人民解放軍空軍總醫(yī)院皮膚科，北京 100142)

藍(lán)光對(duì)皮膚的損傷及其防護(hù)劑的研究進(jìn)展

夏艾婷，田 燕

(中國(guó)人民解放軍空軍總醫(yī)院皮膚科，北京 100142)

藍(lán)光能通過(guò)多種方式對(duì)皮膚造成損傷。LED照明燈具的廣泛使用，使人體皮膚暴露在藍(lán)光照射的時(shí)間增加，藍(lán)光對(duì)皮膚的損傷以及藍(lán)光的防護(hù)逐漸引起人們的重視。本文介紹了藍(lán)光對(duì)皮膚的幾種損傷和損傷機(jī)制，給出了藍(lán)光損傷的防護(hù)措施。

藍(lán)光；皮膚損傷；LED照明

引言

長(zhǎng)時(shí)間暴露在陽(yáng)光照射下會(huì)對(duì)皮膚造成光損傷，既往人們主要關(guān)注陽(yáng)光中的紫外線對(duì)人體皮膚的損害，但是，可見光的作用，特別是光譜的藍(lán)光區(qū)域在很大程度上被忽略了。藍(lán)光是可見光譜中波長(zhǎng)最短，能量最高的波段，其穿透能力較紫外線更強(qiáng)，對(duì)人的皮膚也能產(chǎn)生類似紫外線的損傷。除了陽(yáng)光中的藍(lán)光外，人造光源如LED燈,也能產(chǎn)生藍(lán)光對(duì)皮膚造成一定的損傷。隨著LED照明設(shè)備的廣泛使用，暴露在藍(lán)光輻照時(shí)間增多，藍(lán)光的防護(hù)也漸漸引起人們的關(guān)注。

1 藍(lán)光對(duì)皮膚的損傷

皮膚光損傷與光輻射的波長(zhǎng)、強(qiáng)度、時(shí)間、年齡、部位等情況有關(guān)。在可見光中以波長(zhǎng)400～480nm的藍(lán)光對(duì)皮膚的損傷較明顯。近年來(lái)LED照明設(shè)備在生活中使用的非常廣泛，而LED白光通常采用混合方式獲得，其中藍(lán)光LED芯片激發(fā)黃色YAG熒光粉組合成白光較常見，極大的增加了人們?nèi)粘Ｉ钪斜┞对谒{(lán)光照射的時(shí)間[1]。Christian Opl?nder等[2]分別以不同波長(zhǎng)(410，420，453，480 nm)的藍(lán)光照射人真皮成纖維細(xì)胞進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光(410，420 nm)的照射使細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激和細(xì)胞毒性；藍(lán)光(410，420，453 nm)的照射能降低成纖維細(xì)胞的抗氧化能力，抑制成纖維細(xì)胞增生，減少細(xì)胞外基質(zhì)，導(dǎo)致光老化。此外，有研究表明藍(lán)光可以誘導(dǎo)AS52(中國(guó)倉(cāng)鼠細(xì)胞)DNA損傷[3]。藍(lán)光可以抑制豬腎胚胎細(xì)胞，黑色素瘤細(xì)胞和牙齦成纖維細(xì)胞的有絲分裂和細(xì)胞增殖[4-6]。藍(lán)光能穿透皮膚組織，并且具有光毒性，能影響上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)、代謝、DNA損傷甚至可以導(dǎo)致細(xì)胞功能障礙及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。藍(lán)光照射與皮膚光老化、年齡相關(guān)的疾病和腫瘤發(fā)生有一定的關(guān)系。

2 藍(lán)光損傷皮膚的機(jī)制

光輻射主要通過(guò)光物理效應(yīng)、光熱效應(yīng)以及光化學(xué)效應(yīng)三個(gè)途徑對(duì)皮膚產(chǎn)生影響，但藍(lán)光損傷皮膚的具體機(jī)制尚未完全清楚，但目前的研究顯示線粒體、脂褐素、黑色素及溶酶體、氧自由基等在其中發(fā)揮了重要的作用[7]。

2.1 線粒體介導(dǎo)的藍(lán)光損傷

目前研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞接受藍(lán)光照射后，在線粒體中產(chǎn)生活性氧包括單線態(tài)氧、超氧陰離子、羥基自由基，這些高活性的氧自由基能與線粒體及DNA堿基發(fā)生氧化反應(yīng)，損傷線粒體和DNA。氧自由基還能與細(xì)胞膜，線粒體膜，溶酶體等含脂質(zhì)成分的細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生氧化反應(yīng)，生成過(guò)氧化脂質(zhì)，造成細(xì)胞膜功能障礙影響細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，引起細(xì)胞損傷導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

Godley BF等[8]研究發(fā)現(xiàn)藍(lán)光照射能誘導(dǎo)視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(RPE細(xì)胞)產(chǎn)生氧自由基并損傷線粒體DNA，高活性氧(超氧陰離子、單線態(tài)氧、羥基自由基)損傷細(xì)胞線粒體氧化呼吸鏈引起細(xì)胞活力下降及功能障礙，細(xì)胞功能障礙與藍(lán)光照射呈時(shí)間相關(guān)，時(shí)間越長(zhǎng)細(xì)胞損傷越明顯。藍(lán)光導(dǎo)致的RPE細(xì)胞損傷與細(xì)胞內(nèi)線粒體、溶酶體等結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因?yàn)榫€粒體主要負(fù)責(zé)有氧呼吸為機(jī)體供能，藍(lán)光刺激人RPE細(xì)胞產(chǎn)生的ROS主要來(lái)自于線粒體電子呼吸傳遞鏈[9]。線粒體中的黃素氧化酶和細(xì)胞色素系統(tǒng)均具有吸收藍(lán)光的特性，黃素氧化酶可吸收450～520 nm的藍(lán)光；細(xì)胞色素氧化酶約在420和440 nm有吸收峰[10-11]。在有氧情況下，接受藍(lán)光照射后產(chǎn)生氧自由基，氧自由基降低ATP酶的活性，使ATP生成減少，引起細(xì)胞水鈉代謝障礙，造成細(xì)胞水腫，細(xì)胞膜與線粒體膜功能障礙，細(xì)胞氧化呼吸障礙，細(xì)胞色素C大量釋放，誘使溶酶體啟動(dòng)細(xì)胞凋亡程序[7]。Hockberger P E等[12]研究也支持這一觀點(diǎn)，該研究使用三種類型的細(xì)胞[小鼠成纖維細(xì)胞(NIH 3T3細(xì)胞)、非洲綠猴腎上皮細(xì)胞(CV1細(xì)胞)和人包皮角質(zhì)形成細(xì)胞]研究紫藍(lán)光照射細(xì)胞后產(chǎn)生ROS的機(jī)制，研究表明，紫藍(lán)光誘能導(dǎo)過(guò)氧化物酶和線粒體產(chǎn)生H2O2，其產(chǎn)生的機(jī)制可能與黃素氧化酶的活化有關(guān)。

Nakashima Y等[13]使用表達(dá)roGFP(氧化還原反應(yīng)敏感的綠色熒光蛋白)的小鼠研究藍(lán)光對(duì)皮膚的影響發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光能誘導(dǎo)活體皮膚產(chǎn)生氧化應(yīng)激，且主要發(fā)生在線粒體線中，而綠光、紅光或者遠(yuǎn)紅外線都沒(méi)引起這種反應(yīng)；藍(lán)光照射人體皮膚時(shí)，可以使皮膚中的黃素自體熒光減少，推測(cè)黃素可能是藍(lán)光的光敏劑；藍(lán)光照射角質(zhì)形成細(xì)胞也會(huì)使細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激；細(xì)胞接受藍(lán)光照射主要產(chǎn)生超氧陰離子，而接受UVA照射主要產(chǎn)生單線態(tài)氧，兩者都是通過(guò)ROS途徑介導(dǎo)的皮膚損傷，這表明藍(lán)光導(dǎo)致皮膚光損傷的機(jī)制與UVA類似，但是藍(lán)光產(chǎn)生氧化應(yīng)激的效能較UVA弱。

2.2 脂褐素與溶酶體介導(dǎo)的藍(lán)光損傷

藍(lán)光除了誘導(dǎo)線粒體產(chǎn)生氧自由基促使細(xì)胞產(chǎn)生氧化損傷外，與脂褐素也有密切的關(guān)系。脂褐素是細(xì)胞衰老的標(biāo)志，在有絲分裂后的細(xì)胞中累積，是溶酶體內(nèi)由鐵催化氧化形成的具有自發(fā)熒光特性的棕黃色物質(zhì)[14]。人RPE細(xì)胞內(nèi)代謝物脂褐素中的最主要的熒光基團(tuán)為N視黃基N視黃乙醇胺(A2E)，A2E受藍(lán)光激發(fā)后可進(jìn)一步誘導(dǎo)ROS的產(chǎn)生。且A2E氧化物可特異性作用于細(xì)胞色素c氧化酶，啟動(dòng)凋亡[15]。含脂褐素的RPE細(xì)胞暴露在藍(lán)光照射中，細(xì)胞活力下降，ROS產(chǎn)生增加[16-17]。脂褐素顆粒可以被藍(lán)光激發(fā)產(chǎn)生自由基，使細(xì)胞線粒體等結(jié)構(gòu)損傷后，氧化損傷的亞細(xì)胞器和蛋白質(zhì)(線粒體和其他細(xì)胞結(jié)構(gòu)部分)通過(guò)自吞噬作用進(jìn)入溶酶體[18]。經(jīng)溶酶體自噬的亞細(xì)胞器及蛋白質(zhì)氨基酸殘基等生物大分子物質(zhì)被具有氧化還原活性的鐵催化進(jìn)一步氧化形成脂褐素并大量累積在溶酶體中，最終使溶酶體的自吞噬作用失效。而線粒體損傷后，會(huì)導(dǎo)致溶酶體內(nèi)更多的脂褐素的形成并積累，促使溶酶體功能障礙，這表明在藍(lán)光照射后線粒體和溶酶體會(huì)相互促進(jìn)放大細(xì)胞損傷甚至啟動(dòng)凋亡[19]。藍(lán)光照射可誘導(dǎo)含脂褐素的溶酶體產(chǎn)生氧自由基，引起溶酶體和線粒體氧化損傷，溶酶體破壞啟動(dòng)細(xì)胞凋亡[13]。脂褐素使細(xì)胞對(duì)藍(lán)光敏感性增加，在RPE細(xì)胞培養(yǎng)基中添加脂褐素培養(yǎng)后，藍(lán)光照射后顯示細(xì)胞線粒體DNA與細(xì)胞核DNA均出現(xiàn)損傷，未添加脂褐素的細(xì)胞在藍(lán)光照射后僅顯示線粒體DNA損傷[8]。除此之外，近年來(lái)廣泛使用的光動(dòng)力技術(shù)，使用可見光聯(lián)合光敏劑進(jìn)行治療各種皮膚疾病有效可以推測(cè)，只要有合適的光敏劑，可見光也可以誘導(dǎo)產(chǎn)生氧自由基對(duì)組織細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的氧化損傷。

總之，這些研究結(jié)果表明，雖然藍(lán)光光子的能量沒(méi)有紫外線強(qiáng)，但是藍(lán)光可穿透至皮膚真皮層，通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生ROS導(dǎo)致真皮層成纖維細(xì)胞損傷，使細(xì)胞外基質(zhì)減少，導(dǎo)致皮膚過(guò)早老化。

3 藍(lán)光損傷的防護(hù)措施

1)物理防護(hù)：使用物理的防藍(lán)光膜、儀器的濾光裝置能有效濾過(guò)藍(lán)光，物理防曬保護(hù)皮膚免受藍(lán)光損傷。

2)抗氧化劑：多種抗氧化劑均被證實(shí)能夠有效預(yù)防細(xì)胞損傷。目前臨床上采用強(qiáng)效抗氧化劑對(duì)抗氧化損傷。維生素C，藍(lán)光照射對(duì) RPE細(xì)胞的線粒體DNA造成損傷，但有研究顯示同時(shí)給予維生素C能對(duì)細(xì)胞氧化損傷起到一定的保護(hù)作用[20]。維生素E，藍(lán)光能誘導(dǎo)培養(yǎng)人RPE細(xì)胞衰老，加入抗氧化劑VitE后能抑制細(xì)胞衰老的發(fā)生，保護(hù)細(xì)胞免受藍(lán)光損傷[21-23]。白藜蘆醇具有對(duì)人RPE細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基的強(qiáng)效抗氧化作用[24]。抗氧化物在一定程度上可減輕細(xì)胞的氧化損傷。

3)生物酶作用抗自由基損傷：超氧化物歧化酶SOD可以抑制超氧陰離子的產(chǎn)生，過(guò)氧化氫酶可以抑制羥基自由基的產(chǎn)生，疊氮化鈉過(guò)氧化氫酶可以抑制單線態(tài)氧的產(chǎn)生，多種活性酶可以有效的保護(hù)皮膚免受氧自由基的損傷，起到保護(hù)皮膚，抗衰老的作用[8]。

4)天然的藍(lán)光保護(hù)劑：類胡蘿卜素如葉黃素有兩個(gè)吸收峰分別位于446 nm以及476 nm、玉米黃質(zhì)的吸收峰約為460 nm，均可吸收藍(lán)光，具有抗藍(lán)光損傷作用，可通過(guò)吸收藍(lán)光和抗氧化作用保護(hù)皮膚免受藍(lán)光損傷[25]。

4 結(jié)語(yǔ)

LED光源在手機(jī)、電腦等電子設(shè)備以及照明設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，大大增加了人們皮膚暴露在藍(lán)光照射的時(shí)間。研究顯示藍(lán)光對(duì)視網(wǎng)膜有損傷作用，是引起視網(wǎng)膜黃斑變性的病因。但藍(lán)光對(duì)皮膚損傷的研究較少，針對(duì)皮膚藍(lán)光損傷的防護(hù)劑也較少，目前皮膚防曬產(chǎn)品多針對(duì)紫外線。人們?cè)陉P(guān)注陽(yáng)光中UVA及UVB防護(hù)的同時(shí)，更要加強(qiáng)對(duì)可見光尤其是藍(lán)光對(duì)皮膚光老化及光損傷的認(rèn)識(shí)，還需要進(jìn)行更多藍(lán)光對(duì)皮膚的作用及藍(lán)光防護(hù)劑的研究來(lái)指導(dǎo)藍(lán)光在皮膚科的應(yīng)用以及防護(hù)。

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ResearchProgressofSkinDamagebyBlueLightandItsProtectiveAgents

XIA Aiting, TIAN Yan
(DepartmentofDermatology，AirForceGeneralHospital,PLA,Beijing100142,China)

Blue light can damage skin by many ways. The broad application of LED lamp makes the time human skin exposuring in the blue light increase. Skin damage by the blue light and the protection of blue light has gradually aroused people’s attention.In the paper, we introduced some skin damage by blue light and the mechanism of damage,and the protection measures of damage by blue light were presented.

blue light; skin damage; LED lighting

TM923

A

10.3969/j.issn.1004-440X.2017.06.003