第二节　紫外线辐射到正常皮肤的作用

一、紫外线辐射对皮肤细胞的分子及遗传学效应

近年对紫外线辐射对皮肤的分子学生物学影响进行了深入研究。现在已知紫外线损伤细胞与光暴露细胞或者非暴露细胞之间的相互作用是通过特征性的细胞因子及生长因子蛋白来实现的，这些细胞因子和生长因子的协调诱导、释放以及表达下调的过程正在进一步研究中。小部分的高能UVB（280～320nm）和大部分的UVA（320～400nm）可以到达地球表面并穿透人体皮肤。大多数的UVB波长在表皮被吸收，而UVA穿透至更深部分并到达直皮。这些波长可以引起DNA、蛋白和脂质的损伤，并调节细胞信号的发生和基因的表达。对紫外线而言，主要的细胞生色基包括DNA，RNA和活性氧簇（Reactive Oxygen Species，ROS）产生的生色基。DNA中的核酸物质包含强烈吸收UVB的生色基。由于激发修复过程，许多基因的激活及合成将伴随着DNA光产物的形成。紫外线诱导的RNA损伤也是一种介质可以对信号产生进行调节并最终对基因表达进行调控。紫外线还通过与内源性光敏剂相互作用产生。同时UVA诱导的ROS产生的作用更强，UVB可以诱导产生一定量的ROS。这些ROS可以反过来损伤蛋白质、细胞膜和DNA并且作为调节基因表达的信号通路的重要激发因子。

紫外线诱导的细胞因子和生长因子的释放，并与各自受体结合后成为基因表达的重要激活因子、紫外线照射还能以非配体依赖方式直接激活这些受体。直接或者间接激活这些生长因子受体和细胞因子受体可以导致MAPK信号通路及转录因子的激活，如AP-1和NFκ B。这个过程又称为紫外线反应。

紫外线损伤引起的细胞获得性反应包括生长停滞、修复及在损伤超过可以修复的范围时所发生的凋亡。因此，凋亡可以看做是一种修复失败时防止细胞使用损伤DNA进行复制的安全机制。肿瘤抑制因子p53在这个反应过程中起到重要作用，它主要起保护细胞基因组的完整性的作用。

二、皮肤中的分子对紫外线和可见光的吸收

UV和可见光光子进入皮肤，会被表皮和真皮的分子吸收或被皮肤结构如胶原纤维束散射掉。第一个程序是吸收，在皮肤引发急性或慢性的反应时因为光子能量传递给了细胞中的分子，这些分子引起化学反应。只有被吸收的光子才可以引发生物和临床反应。第二个程序是散射，这影响了不同波长的光子进入表皮和真皮的深度。

皮肤中的每种分子如一个氨基酸分子，一个核酸分子或者是一个卟啉分子都吸收特定波长，这就是通常说的色基。一些色基只吸收UVB，一些吸收UVB和UVA，其他的吸收全部紫外线和可见光。皮肤暴露于不同波段产生不同效应的基础就是各种生物分子吸收光的不同。皮肤、软组织中不同物质的吸收系数与波长的关系见图1-6-6。另外，开展UV治疗和光动力治疗（PDT）时，需要依据色基吸收光谱的信息来确定波长和照射源。因此重视研究分子和它们与吸收波长间的关系是非常重要的。

分子的结构指在分子骨架中原子和其周围分布的电子的排列形式，极大地影响着UV或可见光的吸收。化学结构决定了色基分子在每个波长吸收光子的可能性的图像称为吸收光谱。有最大被吸收可能性的波长称为最大吸收值。蛋白质中的芳香核酸，特别是色氨酸和酪氨酸主要吸收UVB。DNA和RNA的嘌呤和嘧啶也是吸收UVB产生皮肤反应的重要色基。7-脱氢胆固醇（7-DHC）吸收UVB，是少数诱导太阳对皮肤产生有利的作用的色基之一。这些吸收UVB的色基的最大吸收值实际上在UVC范围里。实际上大多数色基吸收的光谱范围都不止一个。最大吸收值是340nm，但是也可以吸收UVB射线，β胡萝卜素最大吸收值是405nm，但是也可以很强的吸收UVA。有些药物引起光毒性，如四环素和氟化醌也吸收UVA线。其他内源性的色基吸收可见光线，包括维生素B₂、血红蛋白、胆红素。PDT中使用的光敏感染料一般吸收较长波长的可见光（﹥650nm）。

当一个分子吸收了UV或者可见光的能量，它变成“激活态”—一个分子的高能状态。受激发前，分子处于所谓的“基态”，这时电子在原子核框架周围有一个确定的分布发生变化。量子理论的原则是基态和激活态之间的能级是固定的。结果，每种分子只会吸收确定能量的光子。所以，光子能量与波长成反相关，每个特定的色基有特定的吸收光谱。激活态的显著特点是它们的持续时间很短暂。每个激活态只存在非常短的时间，然后迅速释放光或热或者进入化学反应，变回基本态。

第一个激活态被称为单线激活态。它一般只存在几纳秒（ns，10^-9s）。大多数的单线激活态都通过释放荧光或释放热的形式，释放多余的能量从而回到基态，这称为内部转化过程。荧光常用于诊断如患者尿中出现卟啉从而诊断卟啉病。另一个例子是当用Wood灯检测皮肤色素时激发出可见的光。观察到的蓝色的光是真皮胶原组织激发的荧光。单线态激活后，通过释放热再转变到基态的例子并不多见，但短而强的脉冲激光照射是个例外。在这个例子里，很多色基同时达到单线激活态，又几乎同时回到基本态，从而以热量的形式释放出能量。

皮肤色基的单线激活态可以进行光化学反应，由此引发细胞中的反应。除此之外，单线激活态也可以转化为三线激活态。这种状态更为稳定，存在的时间也长一些，为几微秒（μ s，10^-6s）。单线和三线激活态以旋转的一对电子来区别，旋转是分子中电子的量子力学特征。如果这对电子的旋转方向是反的，那这个分子就是单线激光态。如果旋转方向相同，这个分子就是三线激活态。与单线激活态一样，三线激活态也要以光辐射（磷光）、热（内部转化）、参加光化学反应的形式，包括后面提到的将能量传递给氧原子的方式释放多余的能量。

激活态分子的光化学反应是光皮肤病学中最受关注的过程，因为它的产物引发了细胞的改变然后引起的临床反应。但是一些分子在吸收了UVR和可见光波长范围的光后很少发生光化学反应，血红素和β胡萝卜素就是两个例子。

激活态的任何一个事件过程的效率都是以量子产率来衡量的。简单来说，量子产率就是某种事件数目的比值，例如释放荧光的光子数与吸收的光子数的比率。

三、紫外线的急性皮肤反应

紫外线辐射的急性皮肤作用包括一系列反应，在短期照射和长期积累性暴露于紫外线之后，很多反应是有害的，有些则是有益的。紫外线短期照射最广为人知的表现是日晒伤、色素加深、晒黑、维生素D合成、免疫抑制及光敏损伤。

长波紫外线（UVA，320～400nm）和中波紫外线（UVB，290～320nm）可以达到地球表面，两者均可造成人类皮肤的急性反应。到达地球表面的紫外线中95%为UVA，其余为UVB。可以造成急性反应的紫外线波谱包括UVB、UVA，以及UVB和UVA联合；其中中波长的UVB在造成紫外线的急性反应方面作用更强。这些作用决定于吸收紫外线波谱、激发特发性反应的分子---色基。紫外线在皮肤的穿透深度也起到一定作用；大部分UVB在表皮被吸收，有一小部分可以达到真皮上层，UVA可以穿透到真皮深层。然而UVB可以对真皮产生一系列作用，这些作用部分由于UVB可以导致表皮细胞，特别是角质形成细胞释放一些因子，部分是由于其对上层真皮结构和细胞，包括内皮细胞和成纤维细胞的直接作用。

日晒伤是皮肤对日光中UVB的一种急性炎症性反应。UVA也可以导致皮肤红斑（图1-6-7），但需要相当于UVB约1000倍的剂量。因此，在UVB和UVA比值比较高的时候，如温带夏日天气或者赤道附近地区上午11点至下午3点，日晒伤的发生率较高。

作为一种急性的炎症反应，日晒伤的特点可以表现为热、疼痛、水肿和红斑。红斑最初在暴露后3～6小时出现，在12～24小时达到高峰，持续48小时之后缓解。通过使用无创性的反射仪器和激光多普勒血流图发现，日晒伤造成的血管扩张可以出现在紫外线暴露的30分钟之内，远早于临床改变的出现。

尽管UVB主要在表皮内被吸收，仍有一部分可以到达真皮上层，UVB的真皮反应也是由表皮细胞释放的因子间接介导的。一个早期特征的是真皮内细胞水肿，在紫外线暴露后的30分钟之内出现，24小时内达到峰值并持续3天左右。朗格汉斯细胞在几小时内表现出形态学的改变和数量的减少，中性粒细胞在照射后很迅速地聚集在真皮血管周围，在14小时左右达到最大数量，在48小时时开始减少。之后发生单核细胞的浸润，在14～21小时达到平台期，并在48小时之内开始下降。

日晒伤反应涉及常驻表皮和真皮细胞，还有紫外线诱导迁移至皮肤的白细胞的协同作用。角质形成细胞在暴露于UVB后表达范围很广的一系列细胞因子和趋化因子，普遍认为UVB引起的炎症反应最可能是由这种细胞激发的。真皮细胞可以通过角质形成细胞分泌的可溶性因子以及紫外线的直接作用参与到炎症反应中来。

紫外线照射导致的皮肤色素沉着分三个不同单色阶段发生；它们是即刻色素加深、持久性色素加深（图1-6-8），以及迟发型晒黑。

即刻色素加深（IPD）的发生是对低剂量（1～5J/cm²）UVA的一种反应；它在暴露后很短的时间内出现，常常在10～20分钟内消退。临床上表现为灰褐色，这被认为是由已存在的黑素的氧化和重新分布造成的，没有新生黑素的生成。

在较大剂量UVA（﹥10J/cm²）时，色素加深可以持续2～24个小时；这被称为持久性色素加深（PPD）。临床上与IPD相似，表现为褐色。这也是由已存在黑素的氧化和重新分布造成的。对发生PPD生物的保护作用是世界范围内最常用的评价防晒霜UVA保护性的指标。

晒黑是紫外线照射的迟发性反应。与IPD和PPD不同，迟发性晒黑与新生黑素的合成有关。尽管UVB效果更强，UVB和UVA均能够导致晒黑。一项关于黑素生成的作用光谱的人体皮肤体内研究表明黑素生成的峰值出现的290nm，与红斑出现的峰值类似。因为UVB更容易出现红斑生成，迟发性晒黑往往发生于红斑之后。相反，UVA可以诱导晒黑而不伴随明显的红斑。UVB和UVA均可以诱导黑素生成，此外，UVB可以诱导表皮增厚。一项对肉眼可见晒黑的观察显示，UVB诱导的晒黑对UVB诱导的红斑的保护因子为3，而UVA诱导的晒黑产生的保护因子仅为1.4。

晒黑的出现是有一种对紫外线照射所导致损伤的反应，可能限制由持续的紫外线暴露造成的持续性损伤。日光反应皮肤类型Ⅲ型、Ⅳ型或者更高较易被晒黑，而日光反应皮肤类型Ⅰ型、Ⅱ型较难于被晒黑。在Ⅲ型和Ⅳ型皮肤，晒黑与针对DNA损伤的某些保护有关，然而在Ⅰ型和Ⅱ型皮肤没有这样的保护。

迟发性晒黑（黑素生成）在紫外线暴露72小时左右出现。黑素在表皮的基底层生成并进行分布。因为细胞通过表皮的各层向上移动，黑素最终达到皮肤的外层，即角质层，当角质层脱失后晒黑即消退。

黑素生成可能被DNA切除修复启动，这种假说被一项体外实验支持。这项实验表明人类黑素细胞在暴露于模拟DNA切除片段的胸腺嘧啶二核苷酸后出现黑素含量的增多。迟发性晒黑与黑素细胞的数量以及活性增加均有关系。后者的特点表现为酪氨酸酶活性增加，细胞树突的延长，以及黑素小体向角质形成细胞的转运增加。暴露于紫外线后，角质形成细胞释放可以刺激黑素细胞生成黑素的黑皮质素，α-黑素细胞刺激激素（α-MSH）。紫外线还可以调节黑素细胞上的α-MSH受体。黑素分布在黑素小体中通过黑素细胞的树突进行传递，吸收并且散射紫外线，因而保护其他的表皮细胞不受损伤。特别的是，黑素在基底层角质形成细胞上方形成“核帽”，表皮由此受到保护。然而保护的程度因个体差异而有不同。

生成的黑素有两种：即优黑素和褐黑素。优黑素可以扮演自由基清道夫的角色，从而提供额外的保护，而褐黑素可以增加氧化压力。此外，不是每一种黑素都对α-MSH有反应。在光反应类型1型和2型的皮肤中，缺乏对α-MSH的反应性与黑皮质素1受体的变异有关，从而导致光防护性的优黑素产生很少，临床表现为很轻的色素加深反应。

参与黑素生成的介质包括一氧化氮，一氧化氮可以通过自分泌或旁分泌来调节色素沉着。给豚鼠皮肤外用NOS的抑制物L-NAME（N-硝基-L-精氨酸甲酯氯化物）减少了黑素细胞中黑素的含量。另外，有报道一氧化氮可以增加黑素细胞的突起形成。一项豚鼠皮肤的体外实验支持组胺在紫外线诱导的黑素生成中的作用。一项体外实验提示一氧化氮和组胺可能在调节黑素细胞中优黑素/褐黑素的比例方面起到作用，一氧化氮引起这种作用的机制尚不明确，它可能通过酪氨酸酶的活化起到主要作用。

已知紫外线的急性皮肤反应中最主要的有益作用是维生素D₃的合成。这种作用的作用光谱在UVB的范围内。

维生素D分为两种，维生素D₃和维生素D₂。维生素D₃在表皮合成，并且可以从天然食物中获取，然而，含有维生素D₃的天然食物种类很少，主要来源有油性鱼类（如鲱鱼、鲑鱼、沙丁鱼）、肝脏以及蛋黄；然而从食物中获取的量是非常少的，只占有机维生素D来源的10%。维生素D₃作为维生素的补充存在，维生素D₂存在于植物中，它是维生素补充的最广泛形式，并且存在于强化牛奶、奶油、黄油、和谷物中。

维生素D形成的第一步是UVB引起的由7-脱氢胆固醇到前维生素D（胆钙化醇）的快速转化，前维生素D经过热异构化变成维生素D₃。日光将单纯UVB暴露后产生的前维生素D的量限制在7-脱氢胆固醇浓度的10%～20%，从而使这些异构体混合物在日光中达到伪平衡，日光产生维生素D的益处早于晒伤的风险出现之前就可以达到，更多的日光暴露不能带来益处，只会增加紫外线的损伤，对大多数人来说，正常生活中偶尔的日光暴露和平衡膳食对于达到必需的维生素D水平可能是必不可少的。对那些发生维生素D缺乏危险较高的人来说，如居家的老人、黑皮肤的人和室内工作者，应该服用维生素D₃的补充物。

四、紫外线对皮肤的慢性作用：光老化及光致癌

紫外线辐射最主要的组成部分为UVA，其强度在不同季节和一天当中变化很小，并且不像UVB那样可以被玻璃阻挡。虽然UVA辐射中每个光子的能量较UVB弱约1000倍，但由于它是长波紫外线，其穿透力很强，可达真皮层深层。

UVA对皮肤的绝大部分副作用为细胞生色基团吸收UVA所造成的氧化损伤，这些生色基团包括咪唑丙烯酸、维生素B₂、黑素前体，UVB辐射主要影响表皮。UVB直接由细胞DNA吸收，导致DNA结构损伤，主要是环丁烷二聚体和嘧啶酮光产物的生成。虽然有广泛的核DNA损伤修复系统。DNA损伤仍极少能完全修复。当细胞DNA损伤到一定程度时，便发生凋亡，该过程主要由肿瘤抑制因子p53蛋白所介导。p53也参与DNA损伤修复和DNA损伤后暂时的细胞周期终止。但是那些未凋亡的细胞，其损伤未完全修复而发生突变，最后进展成为皮肤癌。

目前已充分证实很多DNA损伤的因素也可以导致老化样变化。这些因素包括UV辐射、ROS、吸烟（可能与致癌物苯并芘有关），还有很多化疗药物，尤其是顺铂，ROS主要导致8-氧-鸟嘌呤形成，以及其他在鸟嘌呤核苷酸位置上改变DNA。

光老化的皮肤表现为干燥、发黄，细纹和深皱纹增多（图1-6-9）。此外，面部皮肤还可表现为丘疹性纤维组织变性，伴有开放性粉刺以及毛细血管扩张。其他的表现包括不规则的色素沉着，如雀斑、痣和点状黑素减少症以及各种癌前病变，如日光性角化。光损伤皮肤的功能改变包括回弹力和弹性降低、脆性增加、伤口愈合能力降低。

但是，日光诱发的皮肤改变存在很大的个体差异，这就表明不同的遗传背景在日光受损性和修复性能力上有所不同，也可能是由于不同文化背景导致户外的行为习惯不同。即使在白种人中，Ⅰ、Ⅱ型皮肤的光损害大体表现与Ⅲ、Ⅳ型皮肤也有所不同，前者主要表现为萎缩性皮肤改变，而皱纹较少，有时候局灶性色素减退（点状黑素减少症）和发育不良改变，如日光性角化和上皮恶性肿瘤。相反的皮肤增生性改变，如深皱纹，粗糙皮革样外观，以及痣等，常出现在Ⅲ、Ⅳ型皮肤。随着时间推移，这些光暴部位即使不在暴露于UV中也会有持续的色素沉着（永久性的“晒黑”或“古铜色”皮肤）。一项研究发现白种人的基底细胞癌患者于同等肤色和光损伤程度的人群相比，皱纹较少，提示不同的因素决定了对于慢性UV辐射的两种不同反应。

光老化最多见于高加锁人群在亚洲、西班牙和非洲裔美国人群中也会发生。高加索人群和其他种族人群光老化临床表现的不同主要在于UV防御系统的差异。在后三种人群中，黑色素为主要的保护方式；在高加索人群，除了黑色素，角质层厚度也发挥着重要作用。实际上，黑人的日光保护系数（SPF）为13.4，而在白种人为3.4。相应的，在黑人皮肤，约6%的UVB可穿透至真皮，而在白种人则达30%。此外，仅不到18%的UVA可穿透至黑种人真皮，而在白种人，却高达55%以上。不同肤色皮肤反射率与波长的关系见图1-6-10。

亚洲人群光老化的临床特点为色素沉着，包括日光性雀斑样痣、扁平的脂溢性角化以及色素斑。日光诱发的黑斑病也是亚洲人群较为常见的光老化临床特征之一。中到重度的皱纹在亚洲人中也会出现，但出现于那些每日日晒超过5小时的50岁之后人群。

目前没有关于西班牙人种光老化的针对性研究。似乎西班牙人种中肤色较白的人群其光老化的临床特征接近较黑皮肤的高加索人群，而肤色较黑的人群则接近于亚洲人种，表现为发生在30～50岁之后的细纹和色素斑。目前已经出版的关于黑色人种皮肤光老化的研究仅限于非洲裔美国人。其较浅肤质人群也会出现光老化的特征，包括细纹和色素斑，但是这些常常发生于40～50岁之后。

吸烟和其他环境因素可加剧光损伤皮肤的皱纹。在过去的几十年中，性别对光老化特征发生率的影响反映出男性和女性在发式、穿着习惯和日光暴露的情况（职业和娱乐）上的差异。其他的性别差异，如表皮厚度和皮脂腺活跃性，循环中性激素的影响也发挥着作用。不同皮损的分布特征与身体各部位光暴露的不同、受累部位皮肤解剖学分布差异（如黑素细胞和皮脂腺）以及其他未知的因素相关。

光损害可影响表皮及真皮。光损伤的表皮也可见严重的萎缩，但与内源性皮肤老化不同，其常常为棘皮病样改变。此外，表皮还表现为细胞极性消失和细胞异型。且有朗格汉斯细胞数目减少、功能减退。

真皮表现为成熟胶原减少和存留胶原的嗜碱性变性。此外参与表皮真皮附着的锚丝纤维密度降低。光损害真皮的一个主要表现为弹力组织变性，其组织学特征为降解的弹力纤维纠结成团，进一步变异成由无组织的弹力纤维原和纤维素组成的无定形物质团块。虽然真皮深部的弹性物质中纤维蛋白原丰富，但在真皮的上部，表真皮交界处。纤维蛋白原量减少。在光损伤的真皮中基质量增多，主要为糖胺聚糖和黏蛋白。与光保护部位老化皮肤的细胞减少不同，光损害皮肤在日光性皮炎过程中，常表现为炎性细胞的增多，包括肥大细胞、组织细胞和其他单核细胞。成纤维细胞在光损伤皮肤中的数目较老化的光保护部位皮肤中多，并呈现不规则的星形。在超微结构上，这些细胞包含功能活跃的内质网结构，生物合成活性是增强的。

皮肤肿瘤的表型和日光暴露危险因素：在所谓的“正常”人群中，所有皮肤肿瘤的主要高危因素是皮肤类型，基于Fitzpatrick皮肤分型。因此，较白皙的、对日光敏感的Ⅰ型和Ⅱ型皮肤容易被晒伤，相对于Ⅲ型和Ⅳ型皮肤对肿瘤就比较易感。皮肤类型Ⅴ（棕色）和Ⅵ（黑色），他们的构成性黑色素比较多，因而皮肤肿瘤的发生率就比较低。

皮肤肿瘤的发生率，尤其是BCC和M M，和人一生日光暴露指数是密切相关的，而该指数则受到皮肤颜色的影响。在非常白皙的皮肤中，皮肤肿瘤的发生率是黑色皮肤个体的1100倍，这主要是因为UVR暴露水平的差异。一个重要的因素就是角化细胞中黑素细胞的含量，如白化病，因完全缺乏黑素细胞，从而导致无论是在人类还是小鼠，其NM SC的发病率要高得多。黑素是一种有机多聚物，它来源于酪氨酸，通过酪氨酸酶的氧化作用而成。合成的黑色素有两种类型：①富含半胱氨酸的红—黄形式，如褐黑素；②部分可溶的黑—褐形式的真黑素。

尽管在不同个体皮肤颜色上有着很大的差异，但是不管是白皮肤还是黑皮肤，他们拥有的相同数量的黑素细胞；其主要的区别在于黑素细胞内含黑色素的细胞器黑素小体的数目和大小。

黑素通过不同的机制来保护表皮DNA免受损伤，它诱导色素沉着提供保护，主要是沉积在三个不同的部位。保护性的黑素帽常常出现在基底细胞核上。黑素还参与清除活性氧簇（ROS），尽管黑色素有两种褐黑素和真黑素主要形式，但它们在这个反应中所担当的角色也不完全相同。

与上面所提到的黑素的保护机制相反，黑素还可以经过紫外线的刺激产生活性氧簇（ROS）。现在认为个体对紫外线的敏感性，含褐色素较多的人群即皮肤较为白皙者，他们的DNA损害是皮肤较黑的人群即真黑素含量高者的三倍，他们的保护作用相对就不是很有效。

日光暴露在很久以前就被认为是皮肤肿瘤发展中有重要作用的因素，并且这一事实已经被大量临床观察和流行病学调查资料所证实。最直接的关联如SCC，该肿瘤很少发生在小于60岁的人群，但是却好发于习惯长时间日光暴露的人群。还有，这些患者常常有其他的慢性光损伤，如光老化、皮肤弹性能力的丧失、深皱纹和大量的日晒斑。SCC还有它的职业倾向，好发于户外劳动者如农民，在爱好高尔夫和划船的人群中发病率也很高。SCC还有一个典型的癌前期皮疹，就是日光性角化（AK），它表现为红褐色丘疹或斑疹，表面稍有脱屑，病理上有分化或增殖的异型性细胞。这种癌前期疾病可以进展，但只有千分之一可能会进展为原位癌或SCC。日光性角化常常被认为是SCC的生物标记。间断的高剂量的日光暴露被认为会激发BCC。与SCC不同，BCC从不出现在黏膜层，并且没有相应的生物标记。

DNA的光损伤和紫外线辐照的显著致突变DNA最主要的是表皮内染色体，其最大的吸收光谱是不到达陆地的UVC范围，即260nm。但是，它在UVB范围内有明显的吸收高峰，而UVA范围要小得多。紫外线辐射后，光子能量吸收，同时也有一定的损耗，从而引起电子的重新分布，形成新的结合，再导致DNA链接的嘧啶结构的变化，形成两种DNA的光损伤。这样，紫外线辐照损伤的靶部位就由DNA序列不同而决定的，这是由不同碱基的化学结构决定的。

五、紫外光免疫学

自从发现紫外线（UV）能够影响免疫系统已经超过25年了。从那以后，光免疫学领域里的许多研究试图去揭示紫外线诱导的光免疫抑制的生物学效应。虽然有些研究的光源含有UVC的成分，但在实际情况中，UVC不能到达地球表面，而绝大部分的研究还是利用UVB。

UV照射影响免疫系统最早的证据是UV抑制移植瘤的免疫排斥反应。长期暴露在紫外线照射的小鼠诱发的皮肤肿瘤是高度诱导免疫的，因为把其移植到幼稚的同系宿主发生排斥。然而当受体小鼠给予免疫抑制药物时，植入的肿瘤不受排斥反而生长，说明排斥是天然存在的。当给予UVB照射代替免疫抑制药物时，排斥同样是被抑制的。显然这表明UV照射与免疫抑制药物作用方式相同。

然而，UV同时抑制接触性和迟发性高敏反应机制可能不同。局部的免疫抑制指的是在UV照射前后抗原被应用在相同的皮肤位置的情况。系统的免疫抑制指的是UV照射前后抗原被应用于与照射部位不同的皮肤部位的情况。此外，UV不仅可以抑制未接触抗原的个体初级免疫反应的活化，还可以抑制既往对抗原有过免疫反应的个体的记忆性免疫。UV抑制可能可以解释为什么UV照射可以作为慢性自身免疫性疾病如银屑病的有效治疗。

对免疫抑制的局部诱导来说，在低剂量UV照射的皮肤部位涂抹半抗原不诱发接触性超敏反应（Contact Hypersensitivity，CHS），而将同样的复合物应用在未照射的同一皮肤部位则诱发正常的CHS。UV照射对CHS诱导的抑制作用明显与暴露部位的LC数量的消耗有关。LC是表皮中的初级抗原呈递细胞，说明UV照射干扰了抗原的呈递。局部免疫应答的再活化减少也与UV诱导的人体表皮的LC减少有关。虽然目前尚不清楚LC减少是否与记忆性免疫的局部抑制有关。

更高剂量的UV还会影响远处的非UV照射的部位。因此，暴露在高剂量的小鼠、即使接触性过敏原被应用在非照射部位也不能诱发CHS。同样地，UV可以系统性抑制人体记忆性免疫的再激活。这种系统性免疫抑制当然是由不同于局部免疫抑制的机制介导的。而关于UV照射如何干扰远处非UV照射皮肤部位的免疫应答的问题，在很长的一段时间内都没有满意的答案。目前已经清楚，UV照射刺激角质形成细胞分泌可溶的免疫抑制介质如IL-10，进入血液循环，从而如前所示系统性地抑制免疫系统。

UV的照射剂量相当于能够导致人体出现刚刚能够发现的晒伤时需要的剂量的30%～50%时就可以引起免疫抑制。因此，在春夏月份正常时，大多数人日常的户外活动可能会导致一定程度的免疫抑制。阳光中的UVA和UVB两个波段都可以诱导免疫抑制，虽然两者相互作用使得阳光的免疫抑制作用较任何一者要强。因此，防护皮肤免受UVA和UVB都很重要。UV抑制已致敏的皮肤对抗原的免疫，同时还抑制远处皮肤部位对抗原的免疫，说明致敏区域皮肤释放系统性因子，干扰远处皮肤的免疫。UV照射抑制促使免疫的活化和记忆性免疫的再活化。它能够抑制表皮发生的CHS反应和真皮发生的DTH反应。因能阻断皮肤肿瘤的免疫排斥和皮肤感染的免疫介导的破坏，而具有临床意义。

由于存在多种不同的UV抑制的实验系统，且具有剂量、时间、波段和皮肤部位依赖性，我们目前对UV如何对免疫系统具有潜在影响还没有综合的理解。但是，已知许多不同的分子和细胞事件参与其中。这些可以改变调节免疫的角质形成细胞产生的因子，导致免疫抑制因子的级联反应。这些免疫抑制因子可以直接影响T细胞的活化、向表皮的移行或者它们的效应功能，更有可能的是它们可以改变抗原呈递细胞，导致抑制性T细胞的活化，从而抑制皮肤免疫。

UV照射对抗原呈递细胞有重要的作用。它破坏LC使它们在移行到淋巴结的过程中功能发生改变；同时导致皮肤中产生IL-10的抑制性巨噬细胞浸润，并活化引流淋巴结的B淋巴细胞使它们具有抑制性功能。有可能是这些UV改变的抗原呈递细胞相互作用导致抑制性T淋巴细胞的活化。有很好的证据证明抑制性T细胞在UV介导的免疫反应降低中起很大的作用。

很明显也很令人惊讶的是，很低剂量的UV照射就可以抑制免疫应答。因此，有人猜测一定程度的免疫抑制可能是有益的。皮肤是一个总是暴露在潜在过敏原中的器官，还是一个有自身免疫倾向的器官，因此很有可能日常固定的阳光照射发挥一定量的免疫抑制作用，可以抑制这些免疫反应的发生，是否是这样将来还要予以澄清。但是，即使这个推测是真的，过多或者长期的阳光照射仍然是人类健康的最主要环境威胁。

思考题：在中国南北方的紫外线强度是否有差异？南方的紫外线一定比北方的强吗？

这与大气层的厚度、海拔高度，地方气候、云层厚度等都有关系，比如在海边的大气层就比内地的要薄，紫外线照射强度高，也就越容易晒黑。其次跟海拔高度、地方气候有关，江南这一带海拔低，气候湿润，紫外线照射相对弱，总之最南方和西北方比较强，南方地区和东北方比较弱。

近几十年来，由于人类活动引起的全球平流层臭氧总量减少已经被许多观测事实所证实，中国地区也不例外。臭氧层减少导致的最直接后果是近地面中短波紫外辐射的增加，这将对人类的生存、气候环境、生态环境等产生重要影响。

思考题：天气预报中的紫外线指数的具体含义，如何解释更易懂？

什么是紫外线指数　紫外线指数是指，当太阳在天空中的位置最高时（一般是在中午前后，即从上午十时至下午三时的时间段里），到达地球表面的太阳光线中的紫外线辐射对人体皮肤的可能损伤程度。紫外线指数变化范围用0～15的数字来表示，通常，夜间的紫外线指数为0，热带、高原地区、晴天时的紫外线指数为15。当紫外线指数越高时，表示紫外线辐射对人体皮肤的红斑损伤程度越加剧，同样地，紫外线指数越高，在越短的时间里对皮肤的伤害也越大。

人们根据紫外线指数预报和有关的知识，就能够主动地、积极地采取行动进行预防，就可以在自己的生活中利用紫外线预报来采取对策。紫外线指数预报加上每天的天气预报，就可以使有关紫外线的各种知识在老百姓中普及起来。所以说有关紫外线指数预报和紫外线知识是一种提高人们对紫外线认识有用的知识。

最近几十年来，由于大气平流层臭氧遭到日趋严重的破坏，地面接受的紫外线辐射量逐渐增多，紫外线对人体健康（主要是皮肤）的影响越来越受到关注。气象部门也适时做出紫外线指数预报，以供人们出行时采取防御措施，避免和减轻紫外线对皮肤的眼前及深远的伤害。

为了方便公众记忆、理解和使用，紫外线指数值一般从0开始，一直到10为终，再根据这些数值，将紫外线指数的预报等级划分为五级。具体如下：

指数值0到2，一般为阴或雨天，此时紫外线强度最弱，预报等级为一级，表示太阳辐射中的紫外线量最小，这个量对人体基本上没有影响；指数值3到4，一般为多云天气，此时紫外线强度较弱，预报等级为二级，表示太阳辐射中的紫外线量是比较低的，对人体的可能影响也是比较小的；指数值5到6，一般为少云天气，此时紫外线强度较强，预报等级为三级，表示紫外线的量为中等强度，对人体皮肤也有中等强度的伤害影响；指数值7到9，一般为晴天无云，此时紫外线强度很强，预报等级为四级，表示有较强的紫外线照射强度，这时，对人体的可能影响就比较大，需要采取相应的防护措施；指数值达到或超过10，多为夏季晴日，紫外线强度特别强，预报等级为五级，表示紫外线照射量非常强，对人体有最大的影响，必须采取防护措施。

需要说明的是，上述指数值和强度等级，依据中国气象局的统一规定，是以每天10时到14时这4个小时监测的平均紫外线指数和强度作为标准。一般来说，紫外线最大值出现在中午12时前后，人们在日常生活中（尤其是夏天）要尽可能地避免在这一时段进行室外活动，即使冬天晒太阳也应选择上午10时前、下午3时后的“黄金时段”。

气象台站或专业气象台站一般会通过媒体在每天上午9时之前会预报当天的紫外线强度等级，而在每天下午3时之后预报第二天的紫外线强度。公众可以在电视天气预报、气象网站、报纸上查询紫外线等级预报，根据这些预报，当紫外线等级为三级或以上时，就要采取最适宜的防晒措施了，如穿长袖衬衣、戴墨镜、打遮阳伞（可选用有防紫外线功能的伞）、涂抹防晒油等，防止强烈的紫外线危害人的健康，确保皮肤不会受到大的伤害。