皮膚光老化：UVA誘導(dǎo)的光損傷和皮膚類型

一、引言

到達(dá)地球表面的紫外線包括UVB（290～320 nm）和UVA（320～400 nm）?，F(xiàn)已證實(shí)，UVA照射在光損傷中發(fā)揮主要作用。UVA是日光紫外線中的主要成分，在皮膚中比UVB穿透深，能夠?qū)е抡嫫そY(jié)締組織發(fā)生改變。近年來，通過適當(dāng)?shù)姆椒设b別UVA作用的生物靶點(diǎn)以及由此導(dǎo)致的細(xì)胞功能損傷和組織降解的級聯(lián)反應(yīng)，從而能夠從細(xì)胞和分子水平更為確切地闡述UVA的損傷效應(yīng)。

二、UVA在皮膚光老化中發(fā)揮主要作用

1.紫外線照射：到達(dá)地球的UVB約占地面上日光的0.5%，但能量高。相反，UVA占到達(dá)地面紫外線的95%，至少是UVB的20倍，但能量較低。

紫外線照射受地球軌道和諸多環(huán)境參數(shù)影響，包括緯度、季節(jié)、晝夜時(shí)間、氣象條件和臭氧層的厚度。與UVB相比，UVA照射受這些參數(shù)的影響少，且變化幅度小。如，UVA照射受季節(jié)的影響較少，在冬季減少幅度較小。UVA在一天中的大部分時(shí)間都存在，遵循著可見光的變化規(guī)律。而UVB則在上午10點(diǎn)與下午4點(diǎn)之間最高，尤其是在中午時(shí)分。UVA可以穿透玻璃，而UVB則幾乎被完全吸收。因此，即使在室內(nèi)條件下也會受到高劑量UVA照射，而紅斑劑量的UVB則被濾除。

到達(dá)皮膚的UVB有70%被角質(zhì)層吸收，20%到達(dá)活性表皮，僅有10%穿透至真皮最上部。UVA部分被表皮吸收，20%～30%可到達(dá)真皮深部。因此，UVB主要作用于表皮，而UVA還能作用于真皮。這就是為什么目前認(rèn)為UVA是皮膚光老化過程中的一個(gè)主要因素以及參與了光致癌作用。

2.UVA照射誘導(dǎo)光老化相關(guān)的生物學(xué)改變——體內(nèi)驗(yàn)證：體內(nèi)研究證實(shí)，長期UVA照射對真皮結(jié)構(gòu)的損傷和光老化的臨床癥狀具有顯著的影響，是光老化早期癥狀的原因所在，包括皮膚片狀斑點(diǎn)狀色素沉著、皺紋、松弛、下垂、干燥等。發(fā)生光老化的主要作用機(jī)制之一是產(chǎn)生氧化應(yīng)激。

已有研究探討重復(fù)性亞紅斑劑量UVA照射的生物學(xué)效應(yīng)。一項(xiàng)臨床研究中，對14名志愿者連續(xù)13周、每周3次UVA照射，并逐漸增加UVA照射劑量。結(jié)果顯示，UVA照射可引起基底層及基底上層角質(zhì)形成細(xì)胞和真皮間質(zhì)細(xì)胞內(nèi)鐵蛋白表達(dá)增加。鐵蛋白是一種重要的抗氧化活性標(biāo)志物，它的增加證實(shí)UVA照射可誘導(dǎo)氧化應(yīng)激。UVA照射還可以引起真皮-表皮連接部下方腱生蛋白表達(dá)明顯增加，溶菌酶沉積顯著增加。溶菌酶已被證實(shí)與許多組織中彈性纖維的損傷有關(guān)。在皮膚中可以觀察到溶菌酶沉積在日光損傷區(qū)域的彈性纖維上，含有溶菌酶的彈性纖維數(shù)量似乎與日光損傷的程度相關(guān)。還有研究認(rèn)為，溶菌酶特異性結(jié)合受損的彈性纖維，從而抑制彈性蛋白酶對受損纖維的降解。這可能與日光性彈性組織變性有關(guān)。重復(fù)性亞紅斑劑量UVA照射可明顯增加皮膚色素沉著。

皮膚色素沉著是亞洲人皮膚光老化的主要癥狀。亞洲人皮膚黑素小體是單體狀態(tài)（約60%）與聚集狀態(tài)（約40%）混合，而在歐洲人皮膚中聚集狀態(tài)（85%）占主導(dǎo)地位。亞洲人皮膚中黑素小體的密度及大小不同，可能是光老化相關(guān)的不規(guī)則、斑點(diǎn)狀色素沉著的原因。有研究證實(shí)，在膚色較深的個(gè)體中，UVA可引起比UVB照射更顯著的色素沉著效應(yīng)。

3.UVA照射可引起光老化相關(guān)性生物學(xué)改變——體外驗(yàn)證：在重建皮膚模型中，UVA照射可以通過產(chǎn)生活性氧引起真皮部發(fā)生重要改變。位于真皮等效物上部的真皮成纖維細(xì)胞在經(jīng)25 J/cm2UVA照射后48 h內(nèi)發(fā)生細(xì)胞凋亡，但表皮的結(jié)構(gòu)和組織未受到顯著影響，表明單純UVA照射后真皮成纖維細(xì)胞的生存能力低于表皮角質(zhì)形成細(xì)胞，且真皮成纖維細(xì)胞對UVA誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激比角質(zhì)形成細(xì)胞更敏感。

在重建皮膚模型中UVA照射可以直接誘導(dǎo)真皮成纖維細(xì)胞產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶1（MMP-1）。在UVA照射后立即去除表皮并不會改變這種誘導(dǎo)效應(yīng)。相反，UVB誘導(dǎo)產(chǎn)生MMP-1需要有表皮的存在。

通過分析體外重建皮膚模型和人皮膚活檢樣本中UVA照射所誘導(dǎo)的基因表達(dá)，從分子水平對UVA的影響進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，UVA照射可誘導(dǎo)MMP-1、血紅素加氧酶1和超氧化物歧化酶2基因表達(dá)增加。應(yīng)用體外重建皮膚模型可更準(zhǔn)確地了解成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞在基因表達(dá)調(diào)控中的作用。一項(xiàng)基于重建皮膚模型的轉(zhuǎn)錄組研究探討了日常紫外線照射（DUVR）生物學(xué)影響中UVA的作用，將重建皮膚模型暴露在13 J/cm2DUVR或25 J/cm2UVA下，對幾個(gè)功能家族（氧化應(yīng)激、細(xì)胞外基質(zhì)、轉(zhuǎn)錄、信號傳導(dǎo)、熱休克蛋白、細(xì)胞因子）相關(guān)基因的調(diào)控進(jìn)行定量。結(jié)果顯示，在成纖維細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的60個(gè)受調(diào)控的基因中，92%對于DUVR和UVA照射是共同的，只有5%是UVA和3%是DUVR照射時(shí)特有的。在角質(zhì)形成細(xì)胞中，絕大多數(shù)受調(diào)控的基因在DUVR或UVA照射下完全相同，20%是DUVR特有的。該研究證實(shí)，DUVR中包含的UVA對體外重建皮膚模型的成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞具有強(qiáng)烈的影響。

總之，上述這些現(xiàn)象可能涉及光老化過程中出現(xiàn)的早期事件，而光老化可以導(dǎo)致真皮結(jié)構(gòu)的劇烈改變和“日光性彈性組織變性”。體內(nèi)研究和體外研究均確認(rèn)了UVA照射在皮膚光老化中的基本作用。

三、日本人的膚色類型及其對紫外線及光損傷的敏感性

1.膚色類型：膚色類型基本取決于組成性色素沉著，黑素是皮膚顏色的主要決定因素。黑素是一種混合色素，包括彌散的非保護(hù)性黃紅色的褐黑素和保護(hù)性棕黑色的真黑素。根據(jù)種族和光照的不同，這兩種類型的黑素按照不同的比例結(jié)合，深色皮膚黑素及真黑素的含量高于淺色皮膚。皮膚色素沉著的差異性受黑素的數(shù)量、組成及其在整個(gè)表皮中分布的顯著影響。

按照Fitzpatrick皮膚分型進(jìn)行膚色評估的方法已被廣泛使用，但這種方法在定量可靠性、可重復(fù)性以及與某些人群特別是亞洲人的相關(guān)性方面存在一定局限性。為了解決該問題，另一種根據(jù)色度參數(shù)L*（亮度）和b*（黃/藍(lán)組成）計(jì)算個(gè)人類型學(xué)角度（ITA）的膚色分類法被提出，計(jì)算公式為°ITA=［Arc Tan（L*－50）/b*）× 180/3.14159］。該方法可以客觀地將膚色類型從非常淺色至深色分為6組。一項(xiàng)研究對464名日本女性的膚色差異進(jìn)行了分析，根據(jù)ITA的測定結(jié)果評價(jià)膚色類型。結(jié)果顯示，日本人的皮膚類型多數(shù)屬于中間膚色組，但有的也分布在淺色和黃褐色組。

2.膚色類型和對紫外線的敏感性：有研究者對42例離體皮膚樣本進(jìn)行分析，通過ITA值確定膚色類型，探討膚色與紫外線誘導(dǎo)的皮膚反應(yīng)之間的關(guān)系。將皮膚樣本暴露在劑量漸增的模擬日光中。使用免疫標(biāo)記法檢測經(jīng)典DNA損傷標(biāo)志物環(huán)丁烷嘧啶二聚體（CPD）的形成。結(jié)果顯示，組成性色素沉著與CPD形成之間成反比關(guān)系。嘧啶二聚體的免疫標(biāo)記顯示，在淺色、中間色和黃褐色皮膚的整個(gè)表皮層（包括基底層）以及真皮上層，DNA損傷呈劑量依賴性蓄積。與之相反，在棕色（brown skin）和深色皮膚（dark skin）中，只在表皮的基底層上方檢測到DNA損傷。真皮上層細(xì)胞的損傷可能與對光老化更加敏感。在淺色（light）、中間色（intermediate）、黃褐色（tan）組中，位于表皮基底層內(nèi)的黑素細(xì)胞則也可能是光損傷的靶點(diǎn)。

根據(jù)ITA值對皮膚進(jìn)行分類顯示，日本人皮膚對紫外線尤為敏感。皮膚類型從淺色組至黃褐色組都有特別高的DNA損傷風(fēng)險(xiǎn)，后者可能導(dǎo)致光致癌傾向和早期發(fā)生光老化。

四、如何預(yù)防光老化？

1.日常均衡的光防護(hù)能夠預(yù)防色素沉著過度：如上所述，亞洲人皮膚對紫外線（尤其是UVA）誘導(dǎo)的色素沉著敏感。許多研究證實(shí)，將防曬霜的吸收光譜從UVB拓寬到UVA，可以增強(qiáng)防曬霜對抗日光照射誘導(dǎo)的色素沉著。

有研究模擬標(biāo)準(zhǔn)日常紫外線照射，評估含有UVA和UVB吸收劑但SPF/UVA-PF比率不同的6種防曬霜的防曬效果。志愿者為來自亞洲的健康男性或女性，F(xiàn)itzpatrick皮膚分型Ⅲ型，ITA°值為28°～ 41°（中間型膚色）。結(jié)果顯示，在SPF值相同的條件下，UVA-PF最高的產(chǎn)品抗色素沉著的保護(hù)作用較高，SPF/UVA-PF比率低于3的產(chǎn)品比高于3的產(chǎn)品更有效。具有均衡光防護(hù)作用的產(chǎn)品對于防護(hù)紫外線誘導(dǎo)的色素沉著更為有效。

一項(xiàng)雙盲隨機(jī)試驗(yàn)就日常護(hù)理防曬霜對預(yù)防皮膚色素沉著的重要性進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，在第42天，涂抹防曬霜區(qū)的色素沉著評分明顯低于涂抹基質(zhì)成分區(qū)，證實(shí)使用含有廣譜防曬功效的防曬霜可對經(jīng)歷慢性UVA1照射的日本人皮膚進(jìn)行有效防護(hù)。

2.日常均衡的光防護(hù)能防止真皮改變：體外和體內(nèi)研究證實(shí)，UVA照射對于長期的真皮結(jié)構(gòu)退化和光老化有明顯的促進(jìn)作用。對于光老化相關(guān)的生物學(xué)標(biāo)記物來說，可濾除UVB和UVA的產(chǎn)品比只能吸收UVB的產(chǎn)品能提供更好的保護(hù)作用。單獨(dú)的SPF值似乎不足以預(yù)測在日光照射條件下防曬霜的效應(yīng)。

一項(xiàng)基于體外重建皮膚模型的研究在標(biāo)準(zhǔn)日常紫外線照射條件下評價(jià)了兩種SPF值相同、但UVA-PF曲線不同的防曬霜的防護(hù)作用（SPF/UVA-PF：防曬霜A＜3，防曬霜B＞3）。劑量反應(yīng)實(shí)驗(yàn)顯示，UVA-PF較高的防曬霜（A）可以更好地對抗真皮損傷。結(jié)果證實(shí)，對于光老化相關(guān)的生物學(xué)標(biāo)記物（即，真皮成纖維細(xì)胞的改變和基質(zhì)金屬蛋白酶的生成）來說，SPF/UVA-PF（PPD）＜3的防曬霜比SPF/UVA-PF（PPD）＞3的防曬霜具有更高的防護(hù)性能。因此，對于一個(gè)SPF值既定的防曬霜，高效的光防護(hù)作用需要有顯著的UVA吸收能力。

在重建皮膚模型上，還可從分子水平評估均衡光防護(hù)作用。有研究通過半球基因表達(dá)分析，評價(jià)廣譜防曬霜（SPF：67.5± 6.2，UVA-PF：31.1± 6.4）的防護(hù)作用。結(jié)果顯示，UVA照射可以誘導(dǎo)涉及細(xì)胞外基質(zhì)、氧化應(yīng)激反應(yīng)、熱休克反應(yīng)、細(xì)胞生長、炎癥和表皮分化的基因的變化。提前使用防曬霜可以消除或明顯降低該效應(yīng)。表明廣譜防曬霜能避免皮膚細(xì)胞出現(xiàn)UVA誘導(dǎo)的基因應(yīng)答及相應(yīng)的細(xì)胞事件。

五、結(jié)論

UVA照射在早期階段對光老化發(fā)生或多或少發(fā)揮作用。基因表達(dá)研究顯示，UVA照射可以誘導(dǎo)一些基因的調(diào)控，真皮成纖維細(xì)胞對UVA照射高度敏感。色素沉著是亞洲人皮膚光老化的主要表現(xiàn)。已有研究證實(shí)，皮膚對光老化改變的敏感性還取決于皮膚的組成性色素沉著。皮膚對紫外線敏感已被證實(shí)與膚色類型有關(guān)。該研究更為關(guān)注的是日本人皮膚對紫外線的高度敏感性。UVA照射誘導(dǎo)的效應(yīng)可能比UVB更為隱密，后者可通過引起日曬傷而發(fā)出警報(bào)。因此，只有真正廣譜、可濾除UVB和UVA、均衡的防曬霜才可提供有效的光防護(hù)作用，有效地對抗光老化和色素沉著過度。