身體里的“光合作用”

游星

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陽光是生命孕育和繁衍的基本條件之一，世界各地的早期人類文明普遍存在太陽崇拜。太陽能是地球上大部分能量的總來源，光照不僅為人類提供了對周邊環(huán)境的基本視覺，慷慨地提供熱量、能源和食物，還在人類數(shù)百萬年的進(jìn)化過程中影響著人體機(jī)能。即便不用什么高深理論的解釋，從我們最直觀的感受出發(fā)也能解釋一二——陽光燦爛的日子里我們的心情通常比較舒暢，感覺到活力和振奮;陰雨連綿的時(shí)節(jié)我們的心情會(huì)不由自主地低落，感到萎靡和倦怠。

這種感覺并不僅僅是主觀上的感受，自然光對人體生理和心理健康狀況的影響已經(jīng)得到了諸多科學(xué)研究的支持。關(guān)于光照的非視覺功效研究涉及晝夜節(jié)律、體溫調(diào)節(jié)、激素分泌、睡眠狀態(tài)、情感認(rèn)知和情緒變動(dòng)等方面。

早在古埃及、古希臘和古羅馬時(shí)期，人類就發(fā)現(xiàn)了陽光對健康的作用，他們推崇做日光浴來治療疾病。來到近代，丹麥醫(yī)生Niels Ryberg Finsen（尼爾斯·呂貝里·芬森）首次發(fā)明了可以用來治療尋常狼瘡的光療技術(shù)，并因此于1903年榮獲諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，他被稱為“現(xiàn)代光療之父”。從此光療技術(shù)被引入正規(guī)醫(yī)學(xué)治療項(xiàng)目之中，應(yīng)用愈加廣泛，在治療小兒黃疸、皮膚病、創(chuàng)傷愈合、消炎鎮(zhèn)痛上的效果顯著。我國率先在二十世紀(jì)五十年代從煤礦工業(yè)勞動(dòng)保護(hù)的研究中發(fā)現(xiàn)了礦井工作人員長期缺乏日照而導(dǎo)致的各種健康問題，要求在煤礦工業(yè)中實(shí)行上井后照射太陽燈的制度。

光照對人體最明顯的影響體現(xiàn)在對晝夜節(jié)律的調(diào)節(jié)上。人類是晝行性哺乳動(dòng)物，在漫長的進(jìn)化過程中形成了日出而作、日落而息的生活節(jié)奏，地球公轉(zhuǎn)引起的季節(jié)變化與地球自轉(zhuǎn)引起的晝夜變化在人體內(nèi)形成了規(guī)律的生物鐘（circadian clock）。人體的生物鐘由母鐘和子鐘構(gòu)成，時(shí)刻接收著來自外界的明暗周期信號來調(diào)節(jié)自身的時(shí)相，以適應(yīng)外界環(huán)境的變化。與許多動(dòng)物一樣，人類的生物節(jié)律受生物鐘驅(qū)動(dòng)，以25小時(shí)左右的周期（晝夜節(jié)律）發(fā)出活動(dòng)和休息的節(jié)律信號，但地球自轉(zhuǎn)以24小時(shí)為周期變化，因此與外界環(huán)境有1小時(shí)左右的差距，生物鐘還具有糾正這種偏差使晝夜節(jié)律與24小時(shí)環(huán)境變化同步的功能。

2002年，美國布朗大學(xué)的David Berson（大衛(wèi)·博生）發(fā)現(xiàn)了除錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞之外的第三類感光細(xì)胞，揭示了光如何通過視網(wǎng)膜作用于視交叉上核（SCN）從而產(chǎn)生光生物效應(yīng)的通路，也解開了光如何影響人體晝夜生物節(jié)律的謎題。通常來說，人在正常的生物鐘作用下醒來，陽光會(huì)立即進(jìn)入眼睛，光信號通過視交叉上核和頸上神經(jīng)節(jié)到達(dá)松果體。然后，飲食中攝入的氨基酸和色氨酸進(jìn)入血液被分解產(chǎn)生血清素，產(chǎn)生褪黑素（melatonin）。褪黑素只有在N-乙酰轉(zhuǎn)移酶被激活后才被生物合成，但在光的存在下，這種酶的活性受到抑制，從而阻止了這種代謝過程。因此，當(dāng)外界變暗時(shí)，N-乙酰轉(zhuǎn)移酶被激活以產(chǎn)生褪黑素。換言之，如果人體在白天正常接觸到12小時(shí)左右的陽光，那么褪黑素的生成過程會(huì)被抑制，人體的血壓和體溫會(huì)保持在較高水準(zhǔn)，維持在適合活動(dòng)的狀態(tài)。而進(jìn)入夜晚，人體所接受的光信號較為微弱，松果體開始分泌褪黑素，四肢的散熱功能活躍，人體核心溫度下降，會(huì)在1到2小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生自然困倦。因此，如果白天沒有曬到充足的陽光，或者在黑暗的房間內(nèi)睡到午后，又或者夜晚暴露在強(qiáng)光下太久，晝夜節(jié)律就無法順利重置，導(dǎo)致產(chǎn)生入睡困難和睡眠質(zhì)量降低等睡眠障礙。長此以往，會(huì)打破人體固有的內(nèi)在平衡，造成精神疲憊、思維紊亂、情感障礙、免疫力下降和心腦血管疾病。

在人工照明被廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代社會(huì)，都市人群主要的活動(dòng)場所局限在室內(nèi)，曬太陽仿佛成了一項(xiàng)奢侈的行為。實(shí)際上，多曬點(diǎn)太陽可能是最簡單的保健方式之一。明亮溫暖的自然光能夠改善人們的心情，有研究表明，人們在陽光明媚的天氣中，體內(nèi)的血清素含量比陰天時(shí)要高。此外，大腦中的血清素產(chǎn)生速度與光照持續(xù)時(shí)間相關(guān)，曬太陽的時(shí)間越久，產(chǎn)生血清素的速率越高。也有學(xué)者研究了陽光與內(nèi)啡肽的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)接觸陽光能令人體的皮膚細(xì)胞產(chǎn)生這種令人情緒平靜歡快的激素。

曬太陽還可以降血壓。愛丁堡大學(xué)的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，如果將手臂完全暴露在陽光下，只需約20分鐘就能促進(jìn)皮膚產(chǎn)生一氧化氮，從而使血脈擴(kuò)張，達(dá)到降壓的效果。

陽光還能促進(jìn)生成維生素D，維生素D對于骨骼健康至關(guān)重要，能夠促進(jìn)鈣質(zhì)和磷酸鹽的吸收，預(yù)防軟骨病和骨骼畸形，增強(qiáng)人體的肌肉力量，提高人體免疫功能，保護(hù)我們免遭呼吸道感染。然而，這種維生素很難通過日常飲食來足量攝取，好在陽光是獲取這種維生素的最佳途徑，人體在接觸日照之后可以自行合成維生素D，因此它也被稱為“陽光維生素”。

人造光：健康的隱形殺手？

太陽光是最健康的光，其所包含的光譜跨度廣泛，按照不同的波長來劃分，紫外線、可見光和紅外線都以不同方式對人體健康產(chǎn)生影響。而在人工光源普及的今天，我們能在日常生活中長時(shí)間接觸自然光的機(jī)會(huì)越來越少，居光環(huán)境對健康潛移默化的影響作用逐漸受到重視。其中電子屏幕所產(chǎn)生的的藍(lán)光的危害已經(jīng)得到公認(rèn)，這種藍(lán)光會(huì)影響睡眠荷爾蒙的分泌，導(dǎo)致視力受損和失眠。然而人造光的影響遠(yuǎn)不止于此，最主要的原因在于常見的人造光源的光譜跨度很窄，與太陽光相比幾乎完全沒有紫外線和紅外線光譜，可見光的光譜也不完整，因此人造光不能從根本上替代太陽光的作用。

現(xiàn)代人因?yàn)檩啺喙ぷ?、加班熬夜等狀況，無法從睡醒開始接受足夠多陽光的照射，而夜晚又經(jīng)常處于強(qiáng)光照射下，很難在入睡前完全進(jìn)入黑暗的狀態(tài)。工作場所的人造燈光和天然光在色溫、顯色指數(shù)和照度上都存在不同，但松果體會(huì)在接收到光信號后，仍然盡職盡責(zé)地調(diào)控褪黑素的分泌過程。長時(shí)間的光照環(huán)境會(huì)抑制褪黑素的產(chǎn)生，由于生物鐘創(chuàng)造的晝夜節(jié)律不會(huì)輕易改變，我們的大腦仍會(huì)判定身體還處于適合活動(dòng)的狀態(tài)，即便嘗試入睡也很難順利睡著。而身體在沒有充分休息的狀態(tài)下蘇醒投入新一天的活動(dòng)，很容易積累疲憊和精神上的壓力，引發(fā)健康問題。

白天自然光照射不足與睡眠紊亂、骨質(zhì)疏松和亞健康狀態(tài)有關(guān)，而夜間的人造光暴露則會(huì)導(dǎo)致更多的肥胖、情緒障礙和乳腺癌等疾病。在電燈發(fā)明和大規(guī)模普及之前，人類主要生活在低于30勒克斯或者高于300勒克斯照度的自然光環(huán)境之中，如今以日光燈、霓虹燈、路燈、電腦手機(jī)等電子屏幕為代表的人造光無處不在。越來越多的研究表明，夜間光暴露是擾亂生物鐘的罪魁禍?zhǔn)字?。睡眠?jié)律被破壞導(dǎo)致的一系列問題最為突出，失眠、抑郁和心腦血管疾病都與低質(zhì)量睡眠密不可分。

英國、美國、日本和韓國都有研究表明，夜間長期暴露在高強(qiáng)度的光照下會(huì)改變?nèi)梭w的攝食習(xí)慣，哪怕只是開著電視或者床頭燈睡覺，都可能會(huì)造成肥胖的累積，這一結(jié)論在倒班工作者身上得到了明顯的驗(yàn)證。而一項(xiàng)針對美國女性醫(yī)護(hù)人員的大規(guī)模長期追蹤研究顯示，隨著夜間戶外光線量增加，女性罹患乳腺癌的概率有所提升。盡管英國科學(xué)家針對數(shù)萬名成年女性進(jìn)行長達(dá)六年的隨訪后得出的結(jié)論并不支持前者的觀點(diǎn)，但夜間光暴露可能造成乳腺癌的解釋通路仍然成立，晝夜節(jié)律的紊亂和免疫能力的下降極有可能增加罹患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。

夜間的人造光暴露會(huì)導(dǎo)致更多的肥胖、情緒障礙和乳腺癌等疾病

或許可以借助植物的光合作用來更直白地解釋光照對我們?nèi)梭w健康的影響。綠色植物在白天接受光線的照耀，吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有機(jī)物，同時(shí)釋放氧氣。而在夜間植物會(huì)消耗氧氣，排出二氧化碳。這種不斷輪轉(zhuǎn)的節(jié)律保障了植物能夠獲得充足的養(yǎng)料用于發(fā)育生長。數(shù)百萬年來形成的晝夜節(jié)律使得人類在白天接觸足夠多的光照，進(jìn)行了體內(nèi)的“光合作用”，從而抑制松果體內(nèi)褪黑素的產(chǎn)生，保持可以維持活動(dòng)的血壓和體溫，滿足工作和生活所需。到了黑暗的夜間，這種“光合作用”受到抑制，松果體分泌褪黑素，人體的核心體溫降低，心率放緩，產(chǎn)生疲乏狀態(tài)，陷入自然睡眠。一旦這種人體內(nèi)的“光合作用”過程遭受干擾，就像喜光的綠色植物被移植到暗房中，維持生命運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)會(huì)遭到嚴(yán)重破壞。

做個(gè)理智的“追光者”

光照與我們的健康息息相關(guān)，也對我們的個(gè)體情緒、社會(huì)心理和行為產(chǎn)生影響。研究表明，自然光能夠誘發(fā)積極情緒;自然光的光照強(qiáng)度與攻擊性行為的發(fā)生呈現(xiàn)負(fù)相關(guān);適度的光照也會(huì)激發(fā)人們的社會(huì)利他行為;在明亮環(huán)境下人們可能會(huì)做出更加道德的決策，有利于沖突的解決。

從1903年的諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給光療技術(shù)以來，人們對光與健康之間的認(rèn)知在逐漸加深。季節(jié)性情感障礙（seasonal affective disorder，SAD）這一概念從1984年被美國國立精神衛(wèi)生研究所環(huán)境精神部主任Rosenthal（羅森泰）提出以來，人們一直在關(guān)注SAD與光照的關(guān)系?？茖W(xué)家們在秋冬白晝短暫、日照較少的高緯度地區(qū)發(fā)現(xiàn)了許多SAD的病例，隨著日照時(shí)間的減少，病人們普遍出現(xiàn)了抑郁癥狀，通常這種狀況能在白晝變長和調(diào)整光照強(qiáng)度和光譜能量分布之后得到緩解。此外，對于罹患重度抑郁癥、極地抑郁癥和產(chǎn)后抑郁癥的人群，光療也是一種非常有效的方法。光療對于患有阿爾茨海默病和帕金森病的人群同樣能起到緩解癥狀的效果。

光療同樣被應(yīng)用于失眠癥的治療。日本的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明，長期處于輪班制度下睡眠紊亂的病患用3000勒克斯的光線照射兩天之后，褪黑素節(jié)律就會(huì)提前，睡眠質(zhì)量得到改善。根據(jù)光健康學(xué)的研究，工作場所和居住環(huán)境的照明在滿足功能性需求的情況下，應(yīng)該著重考慮燈光對人們心理情緒和身體健康的影響。按照光譜學(xué)的研究，在高顯色指數(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)適當(dāng)減少藍(lán)光的相對能量，增加紅光的相對能量，減弱藍(lán)光對人體的傷害。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意色溫、色彩和明暗的搭配，有可能的話多采用一些動(dòng)態(tài)燈光，根據(jù)外界環(huán)境變化可以自由調(diào)控?zé)艄狻?/p>

多接觸太陽光的好處不必贅言，但科學(xué)家們提醒曬太陽要適度，因?yàn)樘柟庵械淖贤饩€對于人體皮膚屏障的破壞力十分巨大，要在做好防曬的情況下曬夠太陽，最好能避開上午十點(diǎn)到午后兩點(diǎn)之間這個(gè)紫外線最猛烈的時(shí)段。美黑在歐美國家蔚為時(shí)尚，不過長時(shí)間曝曬在高強(qiáng)度的日光下對健康未必有多大好處，日光浴和曬紫外線燈應(yīng)當(dāng)量力而行。找個(gè)清閑的周末去散散步，和陽光做個(gè)親密的接觸或許足夠我們在工作日重拾活力。

至于規(guī)避夜間人造光的影響，在就寢之前把手機(jī)留在臥室之外，拉好窗簾，關(guān)掉光源，提前一個(gè)小時(shí)上床休息會(huì)是個(gè)不錯(cuò)的選擇。