内科学/光敏性和其他对阳光的反应
阳光，或太阳辐射，是我们环境中一个很容易被注意到的重要元素。它给我们带来温暖，并帮助我们的身体合成维生素D，但过度暴露在阳光下也会对健康产生负面影响。长期暴露在阳光下是人类皮肤癌的主要原因，也会削弱我们的免疫系统。
到达地球表面的太阳能是由紫外线 (UV)、可见光和红外光谱中的各种成分组成的。大约 290 纳米以下的较短紫外线波长大多被地球平流层臭氧层过滤掉，保护我们免受更强烈的太阳辐射。关于由于氯氟烃等物质导致的臭氧层破坏的担忧导致了限制其生产的国际协议。
太阳能的测量显示出显着的区域差异，这是由于季节、阳光穿过大气层的路径、海拔、纬度以及云层、雾和污染的存在等因素造成的。
影响人类皮肤的太阳辐射的关键波长在紫外线和可见光谱中，范围从 290 到 700 纳米。此外，超过 700 纳米的波长主要产生热量，在某些情况下会加剧紫外线和可见光辐射的负面影响。
太阳紫外线辐射分为 UV-B 和 UV-A 段，范围从 290 到 400 纳米。UV-B 覆盖 290 到 320 纳米的波长，最有效地引起皮肤发红，俗称晒伤。UV-A 覆盖 320 到 400 纳米的波长，引起皮肤发红的效率比 UV-B 低约一千倍。
可见光，在 400 到 700 纳米的范围内，在没有光敏化学物质的情况下不会伤害人类皮肤。这些化学物质吸收特定波长并引发光敏反应。分子的吸收光谱表明它吸收的波长，而作用光谱显示在入射辐射存在的情况下产生反应的波长。
当皮肤中的分子吸收来自光子的能量，变得激发并将其能量转移到各种结构或分子氧时，就会发生光敏性。
UVR 对皮肤结构和功能的影响
人类皮肤包含两个主要层：表皮和下面的真皮，这两层都容易受到阳光伤害。这些层中的各种分子，如核酸、蛋白质和脂类，可以吸收太阳能。最外层的表皮层，角质层，主要吸收 UV-B，只有很少一部分 UV-B 波长到达真皮。然而，UV-A 可以更深地渗透到皮肤中，并可以改变结构和基质蛋白，导致过早衰老，尤其是在皮肤较白的人身上。
UVR 的分子靶标和皮肤影响
紫外线辐射会导致表皮 DNA 结构发生变化，主要发生在角质形成细胞和朗格汉斯细胞中，形成环丁烷二聚体和 6,4-光产物等 DNA 损伤。有效的修复机制对于预防皮肤癌的发生至关重要。患有遗传性皮肤病如着色性干皮症的人，其 DNA 修复机制有缺陷，因此患皮肤癌的风险更高。
太阳紫外线辐射还会靶向分子氧，产生活性氧 (ROS)。ROS 可以通过氧化过程损伤皮肤成分，影响 DNA、脂类、蛋白质和酶。UVR 还会导致真皮基质蛋白的交联和降解增加，导致光老化或太阳弹性蛋白病。
生色团和皮肤光学
生色团是能够吸收物理能量的化学物质，可以是内源性（天然存在于皮肤中）或外源性（来自外部来源）。皮肤的内源性生色团包括核酸、蛋白质、脂类和 7-脱氢胆固醇，维生素 D 的前体。外源性生色团可以包括卟啉，它们通常以微量存在，但在某些疾病中会积聚，导致暴露在太阳能下后皮肤受损。
卟啉在吸收阳光后可以产生 ROS，导致皮肤损伤，如红斑、水肿、荨麻疹或水泡形成。光动力疗法 (PDT) 使用光激发的卟啉来靶向破坏基底细胞癌 (BCC) 和鳞状细胞癌 (SCC) 等疾病中的肿瘤细胞。
阳光照射的急性影响
阳光照射的直接影响包括晒伤和维生素 D 合成。晒伤，其特征是皮肤发红，主要是由 UV-B 引起的，在一定程度上也由 UV-A 辐射引起。它是皮肤炎症反应的结果，涉及各种细胞因子和生长因子的释放，以及 ROS 的积累。UV-B 特别擅长诱导晒伤，但 UV-A 也会导致晒伤，尤其是在中午 UV-A 水平较高的时候。
晒伤还会触发“晒伤细胞”的形成，这些细胞是试图修复 DNA 损伤的凋亡角质形成细胞。
维生素 D 合成和光化学
UV-B 照射可以刺激皮肤中维生素 D 的合成。它始于 7-脱氢胆固醇的光解，将其转化为维生素 D3 前体，然后经历温度依赖性转化为稳定的维生素 D3。这种维生素通过血流运输到肝脏和肾脏，在那里它变成生物活性激素，1,25-二羟维生素 D3。
维生素 D 具有多种生理作用，包括帮助钙代谢、调节骨骼健康，以及可能降低某些内部恶性肿瘤的风险。关于阳光照射用于维生素 D 生产的风险-收益比的争论仍在继续。然而，皮肤癌和光损伤的潜在风险超过了益处，建议对维生素 D 缺乏症患者进行补充，尤其是随着年龄的增长，皮肤产生维生素 D 的能力下降。
阳光照射的慢性影响：非恶性 光老化的明显迹象，通常被称为皮肤日光性角化，包括皱纹、色素不均、可见血管 (毛细血管扩张) 以及皮肤粗糙、不均匀和风化等特征。
阳光在导致人类皮肤光老化方面起着重要作用，活性氧 (ROS) 可能参与了这一过程。与阳光相关的慢性损伤主要针对真皮及其结缔组织基质，导致一种称为太阳弹性蛋白病的疾病。这涉及异常弹性纤维的增厚、不规则团块显着增加。阳光照射的皮肤深层中的胶原纤维也显得聚集在一起。虽然这些变化的确切机制尚不清楚，但据信能够更深地渗透到皮肤中的 UV-A 辐射在其中发挥了主要作用。有趣的是，与阳光照射隔离的正常衰老皮肤和光老化皮肤具有共同的分子特征，包括结缔组织损伤和基质金属蛋白酶 (MMP) 水平升高，MMP 是一种分解细胞外基质的酶。UV-A 辐射诱导了某些 MMP 的表达，如 MMP-1 和 MMP-3，它们会增加胶原蛋白的降解，还会降低 I 型前胶原 mRNA 的表达，从而影响胶原蛋白的合成。因此，长期暴露在阳光下会导致真皮胶原蛋白的结构和功能改变，抑制其产生并促进其分解。这些知识促使人们将高剂量 UV-A 光疗用于治疗以局部纤维化为特征的特定皮肤病，如局部硬皮病。
阳光照射的慢性影响：恶性 皮肤过度且长期暴露在阳光下是已知的非黑色素瘤皮肤癌 (NMSCs) 的原因，包括鳞状细胞癌 (SCCs)、基底细胞癌 (BCCs) 和 Merkel 细胞癌 (MCCs)。皮肤癌的发生遵循一个多步骤过程，包括启动、促进和进展。
当皮肤细胞的 DNA 被 UV-B 辐射等因素结构性改变时，就会发生启动，使其容易发生恶性转化。然而，暴露于肿瘤启动剂，如 UV-B，是必要的，但对于癌症的发展来说还不够；还需要其他因素。促进是下一阶段，由慢性阳光照射驱动，导致启动细胞发生进一步变化，克隆扩张以及称为日光性角化病的癌前病变的形成，日光性角化病可以发展为 SCCs。UV-B 辐射被认为是一种完全致癌物，因为它既可以作为肿瘤启动剂，也可以作为促进剂。最后，恶性转化标志着良性前体向癌症的转变，涉及遗传不稳定性。
在分子水平上，皮肤癌是由积累的基因突变驱动的，导致肿瘤抑制因子的失活、癌基因的激活或通常在胚胎皮肤发育过程中活跃的细胞信号通路重新激活，导致不受控制的细胞增殖。研究表明，导致 SCCs 中肿瘤发生的 UV 诱导突变已经存在于暴露在阳光下的正常皮肤中，为携带这些突变的癌前克隆提供了生长优势。这些突变在影响表皮干细胞增殖的基因中尤其常见。暴露在阳光下的皮肤中的致癌突变模式与 SCCs 中的模式重叠，但与 BCCs 和黑色素瘤中的模式不同。例如，NOTCH1 中的突变在约 20% 的暴露在阳光下的正常皮肤细胞中和约 60% 的 SCCs 中被发现。此外，肿瘤抑制基因 p53 中的突变，主要由 UVR 引起，可以促进皮肤癌发生。
与鳞状细胞癌不同，基底细胞癌具有独特的突变，主要涉及肿瘤抑制基因 patched 或癌基因 smoothened，导致ソニック刺猬信号通路激活。Wnt/β-连环蛋白信号通路也参与了皮肤癌的发展。小鼠模型的克隆分析表明，基底细胞癌起源于毛囊间表皮和毛囊上部漏斗部的干细胞。鳞状细胞癌可以起源于毛囊间表皮和毛囊隆突干细胞。转录因子 Myc 与基底细胞癌和鳞状细胞癌均有关。
另一种非黑色素瘤皮肤癌，即 Merkel 细胞癌 (MCC)，与 Merkel 细胞多瘤病毒 (MCPyV) 有关。MCC 可以是 MCPyV 阳性或 MCPyV 阴性。MCPyV 阴性 MCC 显示高水平的 UV 诱导的特征性突变和肿瘤抑制基因失活。MCPyV 阳性 MCC 则是由于病毒整合到宿主基因组中以及大 T 抗原的突变导致的。两种形式的 MCC 都是免疫原性的，一些转移性 MCC 患者对 PD-1/PD-L1 免疫检查点抑制剂表现出阳性反应。
全球考虑因素 皮肤癌的发生率在全球范围内差异很大，受地理位置和每个地区人群的皮肤光型影响。例如，澳大利亚由于阳光充足的气候，黑色素瘤和非黑色素瘤皮肤癌的发病率都很高。
光免疫学 暴露于太阳辐射会导致免疫抑制，影响局部和全身的免疫反应。局部免疫抑制会降低对照射部位施用的抗原的免疫反应，而全身免疫抑制会影响对远端未照射部位施用的抗原的反应。紫外线辐射会靶向表皮上层的生色团，包括 DNA、尿刊酸和膜成分，引发免疫抑制。紫外线辐射引起的 DNA 损伤会抑制郎格汉斯细胞的抗原呈递。尿刊酸由于蛋白质丝聚蛋白的分解而在表皮上层积累，在紫外线照射下会发生顺反异构化，导致免疫抑制。
各种免疫调节因子和细胞因子参与了紫外线诱导的全身免疫抑制，包括肿瘤坏死因子-α、白介素 4 (IL-4)、白介素 10 (IL-10) 和类花生酸。此外，紫外线辐射可以通过从坏死角质形成细胞释放的损伤相关分子模式 (DAMPs) 激活 Toll 样受体信号传导。
慢性阳光照射和由此产生的免疫抑制会增加患皮肤癌的风险，尤其是在需要终身免疫抑制药物治疗的器官移植受者中。这些人患皮肤癌的风险明显更高，强调了光保护措施的重要性。
阳光照射会加重自身免疫性疾病和炎症性皮肤病，如系统性红斑狼疮 (SLE)，因为它会促进 DNA 损伤，从而可能触发自身抗体的产生。
总之，皮肤癌和各种免疫相关的皮肤反应受慢性紫外线辐射暴露的影响，影响局部和全身的免疫力。这强调了防晒和早期检测在减轻这些风险方面的重要性。
光敏性疾病
[edit | edit source]为了诊断光敏性疾病，收集详细的病史至关重要，以了解症状的持续时间、阳光照射与症状发作之间的时间间隔以及症状开始的年龄。某些疾病，如红血球生成性原卟啉症 (EPP)，通常在婴儿期或儿童早期发病，而其他疾病，如迟发性皮肤卟啉症 (PCT)，往往在四十多岁或五十多岁发病。患者接触药物和化学物质（局部和全身）可以提供诊断线索，因为许多这些物质可以通过光毒性或光过敏反应诱导光敏性。
皮肤检查在诊断中起着至关重要的作用。自然遮蔽阳光直射的部位，如头皮、上眼睑和其他覆盖区域，可能不受影响，而暴露的部位则表现出光敏性的特征性症状。这些模式可能有助于诊断，但并非万无一失。例如，落到皮肤上的空气过敏原会导致阳光照射的和遮蔽的区域都出现皮炎，从而使诊断变得复杂。
各种皮肤病可以被阳光照射触发或加重，受遗传因素影响，如色素性干皮病的 DNA 修复缺陷和卟啉症中血红素合成的异常。
多形性光疹 (PMLE)
多形性光疹 (PMLE) 是最常见的光敏性疾病。许多患有 PMLE 的人可能不会去看医生，因为这种情况通常是暂时的，症状在春季首次阳光照射时出现，但随着持续的阳光照射而消退（这种现象被称为“硬化”）。PMLE 的特点是瘙痒（痒）、红斑（红色）和丘疹（隆起）的皮肤病变，这些病变可以合并成斑块，通常出现在躯干和前臂的阳光照射部位，面部受影响较少。虽然皮肤表现在一个人的每次复发中保持一致，但不同个体之间的症状可能存在很大差异。
可以通过皮肤活检和光照测试来确认诊断，即让皮肤暴露于 UVA 和 UVB 辐射下以复制症状。PMLE 的作用光谱通常位于太阳光谱的这些部分内。
预防 PMLE 至关重要，措施包括使用高 SPF 宽光谱防晒霜，并通过谨慎地暴露于人造 UVB 或 UVA 辐射来诱导“硬化”，或者在春季首次阳光照射前几周使用补骨脂素加 UVA (PUVA) 光化学疗法来预防夏季随后的 PMLE 爆发。
日光性痒疹
日光性痒疹是另一种与 PMLE 相似的光敏性疾病。它通常发生在春季，可以持续整个夏季，并延伸到冬季。
光毒性反应和光过敏反应
光毒性反应和光过敏反应是由接触药物和化学物质引起的，这些物质充当生色团。在这两种反应中，物质都会吸收能量，变得光激发，并产生损伤组织的化学物质，包括活性氧 (ROS)。光毒性反应是一种非免疫性反应，由各种药物和化学物质引起，而光过敏反应则涉及免疫病理过程。可以通过光照测试程序来确认光毒性反应和光过敏反应。
卟啉症
卟啉症是一组与血红素合成异常相关的疾病。体内的某些卟啉是强效的光敏剂，吸收可见光谱的光线，导致光敏性。皮肤卟啉症的两大类是慢性水泡性光敏性反应和急性非水泡性光敏性反应。后一类包括红血球生成性原卟啉症 (EPP) 等疾病，它会导致阳光照射后皮肤疼痛灼烧和刺痛。
这些光敏性疾病的管理涉及各种策略，包括消除接触触发物质、保护皮肤免受阳光照射，并在某些情况下使用药物来缓解症状或抑制免疫反应。例如，阿法美拉诺肽是一种α-MSH 的合成肽类似物，已获 FDA 批准用于治疗 EPP，可以增加皮肤色素沉着，提高对阳光的耐受性。此外，β-胡萝卜素补充剂在提高某些 EPP 患者对阳光的耐受性方面显示出中等益处。
治疗方法可能因具体情况及其严重程度而异。
光保护
[edit | edit source]由于光敏性疾病源于阳光照射，理论上完全避免阳光照射可以预防这些疾病。然而，这种方法在当今的现代生活中往往不可行。因此，人们探索了光保护的其他方法。皮肤通过表皮中的结构蛋白（尤其是角蛋白和黑色素）自然地提供了一些光保护作用。细胞中黑色素的含量和分布受遗传控制，皮肤类型较深的人（IV-VI 型）不太容易发生急性晒伤和皮肤癌。光保护的其他形式包括服装和防晒霜的使用。由紧密编织的防晒面料制成的衣服，无论颜色如何，都能提供相当大的保护。戴宽边帽、长袖和长裤也能减少阳光直射。
防晒霜现在被认为是非处方药，FDA 已将 I 类成分认定为安全有效。防晒霜的防晒能力根据其防晒系数 (SPF) 进行评级。SPF 代表使用防晒霜与不使用防晒霜情况下产生晒伤红斑所需时间的比率。大多数防晒霜主要保护皮肤免受 UVB 照射，但不能保护皮肤免受 UVA 照射。根据 FDA 的规定，防晒霜必须被归类为最小 (SPF ≥2 且 <12)、中等 (SPF ≥12 且 <30) 或高 (SPF ≥30，标记为 30+)。
宽光谱防晒霜包含吸收 UVB 和 UVA 光线的化学物质（有机过滤器）。这些化学物质会吸收紫外线辐射，并将吸收的能量传递到周围的细胞。例如，肉桂酸酯、对氨基苯甲酸酯衍生物和水杨酸酯主要吸收 UVB，而二苯甲酮和二甲酰基樟脑磺酸（二甲酰基樟脑磺酸）可以提供对 UVB 和 UVA2 的保护，而阿伏苯宗主要提供对 UVA1 的保护。相比之下，氧化锌和二氧化钛等物理性紫外线阻挡剂可以吸收或反射紫外线辐射，提供对 UVB 和 UVA 的广谱保护。除了光吸收之外，防水性会显著影响防晒霜的持续光保护能力。建议使用 SPF 30 或更高、广谱覆盖且耐水或耐汗的防晒霜产品，以获得充足的防晒保护。
白天限制阳光照射也能提供一些光保护。由于一个人一生中相当一部分的阳光照射是在 18 岁之前发生的，因此对父母和儿童进行有关阳光照射风险的教育非常重要。在中午减少阳光照射可以显著减少一个人一生中的总紫外线辐射暴露量。
紫外线辐射（UVR）可用于治疗。单独的UV-B照射或与局部应用的药物结合使用可以诱导多种皮肤病的缓解，如银屑病、特应性皮炎和白癜风。窄波段UV-B治疗，利用发射约311纳米辐射的荧光灯，与宽波段UV-B相比，在银屑病治疗中显示出更高的疗效。
光化学疗法，其中补骨脂素以局部方式或全身方式应用，并与UV-A (PUVA) 结合，可有效治疗银屑病、早期皮肤T细胞淋巴瘤和白癜风。补骨脂素，三环呋喃香豆素，在暴露于UV-A时插入DNA并与嘧啶碱基形成加合物，导致DNA交联。这个过程被认为可以减少DNA合成，从而改善银屑病。PUVA在皮肤T细胞淋巴瘤治疗中的有效性尚不清楚，但认为可以诱导皮肤中非典型T淋巴细胞群体的凋亡。光化学疗法，直接治疗循环中的非典型淋巴细胞，已被用于伴有循环非典型淋巴细胞的严重系统性疾病，如Sézary综合征和移植物抗宿主病。
除了对DNA的影响外，PUVA疗法还能刺激表皮增厚和黑色素合成，使其适合治疗白癜风等色素减退性疾病。8-甲氧基补骨脂素的口服形式与UV-A联用似乎最有效，但可能需要12-18个月的长期治疗才能获得令人满意的色素沉着。
长期UV-B光疗和PUVA光化学疗法的主要副作用与慢性阳光照射带来的副作用相似。尽管如此，这些治疗方式仍能提供良好的治疗效果。为特定皮肤病选择最适合的光疗方法至关重要。例如，窄波段UV-B被报道在治疗银屑病方面与PUVA光化学疗法一样有效，同时比PUVA更低皮肤癌的风险。