皮肤光老化：UVA诱导的光损伤和皮肤类型

一、引言

到达地球表面的紫外线包括UVB（290～320 nm）和UVA（320～400 nm）。现已证实，UVA照射在光损伤中发挥主要作用。UVA是日光紫外线中的主要成分，在皮肤中比UVB穿透深，能够导致真皮结缔组织发生改变。近年来，通过适当的方法可鉴别UVA作用的生物靶点以及由此导致的细胞功能损伤和组织降解的级联反应，从而能够从细胞和分子水平更为确切地阐述UVA的损伤效应。

二、UVA在皮肤光老化中发挥主要作用

1.紫外线照射：到达地球的UVB约占地面上日光的0.5%，但能量高。相反，UVA占到达地面紫外线的95%，至少是UVB的20倍，但能量较低。

紫外线照射受地球轨道和诸多环境参数影响，包括纬度、季节、昼夜时间、气象条件和臭氧层的厚度。与UVB相比，UVA照射受这些参数的影响少，且变化幅度小。如，UVA照射受季节的影响较少，在冬季减少幅度较小。UVA在一天中的大部分时间都存在，遵循着可见光的变化规律。而UVB则在上午10点与下午4点之间最高，尤其是在中午时分。UVA可以穿透玻璃，而UVB则几乎被完全吸收。因此，即使在室内条件下也会受到高剂量UVA照射，而红斑剂量的UVB则被滤除。

到达皮肤的UVB有70%被角质层吸收，20%到达活性表皮，仅有10%穿透至真皮最上部。UVA部分被表皮吸收，20%～30%可到达真皮深部。因此，UVB主要作用于表皮，而UVA还能作用于真皮。这就是为什么目前认为UVA是皮肤光老化过程中的一个主要因素以及参与了光致癌作用。

2.UVA照射诱导光老化相关的生物学改变——体内验证：体内研究证实，长期UVA照射对真皮结构的损伤和光老化的临床症状具有显著的影响，是光老化早期症状的原因所在，包括皮肤片状斑点状色素沉着、皱纹、松弛、下垂、干燥等。发生光老化的主要作用机制之一是产生氧化应激。

已有研究探讨重复性亚红斑剂量UVA照射的生物学效应。一项临床研究中，对14名志愿者连续13周、每周3次UVA照射，并逐渐增加UVA照射剂量。结果显示，UVA照射可引起基底层及基底上层角质形成细胞和真皮间质细胞内铁蛋白表达增加。铁蛋白是一种重要的抗氧化活性标志物，它的增加证实UVA照射可诱导氧化应激。UVA照射还可以引起真皮-表皮连接部下方腱生蛋白表达明显增加，溶菌酶沉积显著增加。溶菌酶已被证实与许多组织中弹性纤维的损伤有关。在皮肤中可以观察到溶菌酶沉积在日光损伤区域的弹性纤维上，含有溶菌酶的弹性纤维数量似乎与日光损伤的程度相关。还有研究认为，溶菌酶特异性结合受损的弹性纤维，从而抑制弹性蛋白酶对受损纤维的降解。这可能与日光性弹性组织变性有关。重复性亚红斑剂量UVA照射可明显增加皮肤色素沉着。

皮肤色素沉着是亚洲人皮肤光老化的主要症状。亚洲人皮肤黑素小体是单体状态（约60%）与聚集状态（约40%）混合，而在欧洲人皮肤中聚集状态（85%）占主导地位。亚洲人皮肤中黑素小体的密度及大小不同，可能是光老化相关的不规则、斑点状色素沉着的原因。有研究证实，在肤色较深的个体中，UVA可引起比UVB照射更显著的色素沉着效应。

3.UVA照射可引起光老化相关性生物学改变——体外验证：在重建皮肤模型中，UVA照射可以通过产生活性氧引起真皮部发生重要改变。位于真皮等效物上部的真皮成纤维细胞在经25 J/cm2UVA照射后48 h内发生细胞凋亡，但表皮的结构和组织未受到显著影响，表明单纯UVA照射后真皮成纤维细胞的生存能力低于表皮角质形成细胞，且真皮成纤维细胞对UVA诱导的氧化应激比角质形成细胞更敏感。

在重建皮肤模型中UVA照射可以直接诱导真皮成纤维细胞产生基质金属蛋白酶1（MMP-1）。在UVA照射后立即去除表皮并不会改变这种诱导效应。相反，UVB诱导产生MMP-1需要有表皮的存在。

通过分析体外重建皮肤模型和人皮肤活检样本中UVA照射所诱导的基因表达，从分子水平对UVA的影响进行研究。结果显示，UVA照射可诱导MMP-1、血红素加氧酶1和超氧化物歧化酶2基因表达增加。应用体外重建皮肤模型可更准确地了解成纤维细胞和角质形成细胞在基因表达调控中的作用。一项基于重建皮肤模型的转录组研究探讨了日常紫外线照射（DUVR）生物学影响中UVA的作用，将重建皮肤模型暴露在13 J/cm2DUVR或25 J/cm2UVA下，对几个功能家族（氧化应激、细胞外基质、转录、信号传导、热休克蛋白、细胞因子）相关基因的调控进行定量。结果显示，在成纤维细胞中发现的60个受调控的基因中，92%对于DUVR和UVA照射是共同的，只有5%是UVA和3%是DUVR照射时特有的。在角质形成细胞中，绝大多数受调控的基因在DUVR或UVA照射下完全相同，20%是DUVR特有的。该研究证实，DUVR中包含的UVA对体外重建皮肤模型的成纤维细胞和角质形成细胞具有强烈的影响。

总之，上述这些现象可能涉及光老化过程中出现的早期事件，而光老化可以导致真皮结构的剧烈改变和“日光性弹性组织变性”。体内研究和体外研究均确认了UVA照射在皮肤光老化中的基本作用。

三、日本人的肤色类型及其对紫外线及光损伤的敏感性

1.肤色类型：肤色类型基本取决于组成性色素沉着，黑素是皮肤颜色的主要决定因素。黑素是一种混合色素，包括弥散的非保护性黄红色的褐黑素和保护性棕黑色的真黑素。根据种族和光照的不同，这两种类型的黑素按照不同的比例结合，深色皮肤黑素及真黑素的含量高于浅色皮肤。皮肤色素沉着的差异性受黑素的数量、组成及其在整个表皮中分布的显著影响。

按照Fitzpatrick皮肤分型进行肤色评估的方法已被广泛使用，但这种方法在定量可靠性、可重复性以及与某些人群特别是亚洲人的相关性方面存在一定局限性。为了解决该问题，另一种根据色度参数L*（亮度）和b*（黄/蓝组成）计算个人类型学角度（ITA）的肤色分类法被提出，计算公式为°ITA=［Arc Tan（L*－50）/b*）× 180/3.14159］。该方法可以客观地将肤色类型从非常浅色至深色分为6组。一项研究对464名日本女性的肤色差异进行了分析，根据ITA的测定结果评价肤色类型。结果显示，日本人的皮肤类型多数属于中间肤色组，但有的也分布在浅色和黄褐色组。

2.肤色类型和对紫外线的敏感性：有研究者对42例离体皮肤样本进行分析，通过ITA值确定肤色类型，探讨肤色与紫外线诱导的皮肤反应之间的关系。将皮肤样本暴露在剂量渐增的模拟日光中。使用免疫标记法检测经典DNA损伤标志物环丁烷嘧啶二聚体（CPD）的形成。结果显示，组成性色素沉着与CPD形成之间成反比关系。嘧啶二聚体的免疫标记显示，在浅色、中间色和黄褐色皮肤的整个表皮层（包括基底层）以及真皮上层，DNA损伤呈剂量依赖性蓄积。与之相反，在棕色（brown skin）和深色皮肤（dark skin）中，只在表皮的基底层上方检测到DNA损伤。真皮上层细胞的损伤可能与对光老化更加敏感。在浅色（light）、中间色（intermediate）、黄褐色（tan）组中，位于表皮基底层内的黑素细胞则也可能是光损伤的靶点。

根据ITA值对皮肤进行分类显示，日本人皮肤对紫外线尤为敏感。皮肤类型从浅色组至黄褐色组都有特别高的DNA损伤风险，后者可能导致光致癌倾向和早期发生光老化。

四、如何预防光老化？

1.日常均衡的光防护能够预防色素沉着过度：如上所述，亚洲人皮肤对紫外线（尤其是UVA）诱导的色素沉着敏感。许多研究证实，将防晒霜的吸收光谱从UVB拓宽到UVA，可以增强防晒霜对抗日光照射诱导的色素沉着。

有研究模拟标准日常紫外线照射，评估含有UVA和UVB吸收剂但SPF/UVA-PF比率不同的6种防晒霜的防晒效果。志愿者为来自亚洲的健康男性或女性，Fitzpatrick皮肤分型Ⅲ型，ITA°值为28°～ 41°（中间型肤色）。结果显示，在SPF值相同的条件下，UVA-PF最高的产品抗色素沉着的保护作用较高，SPF/UVA-PF比率低于3的产品比高于3的产品更有效。具有均衡光防护作用的产品对于防护紫外线诱导的色素沉着更为有效。

一项双盲随机试验就日常护理防晒霜对预防皮肤色素沉着的重要性进行研究。结果显示，在第42天，涂抹防晒霜区的色素沉着评分明显低于涂抹基质成分区，证实使用含有广谱防晒功效的防晒霜可对经历慢性UVA1照射的日本人皮肤进行有效防护。

2.日常均衡的光防护能防止真皮改变：体外和体内研究证实，UVA照射对于长期的真皮结构退化和光老化有明显的促进作用。对于光老化相关的生物学标记物来说，可滤除UVB和UVA的产品比只能吸收UVB的产品能提供更好的保护作用。单独的SPF值似乎不足以预测在日光照射条件下防晒霜的效应。

一项基于体外重建皮肤模型的研究在标准日常紫外线照射条件下评价了两种SPF值相同、但UVA-PF曲线不同的防晒霜的防护作用（SPF/UVA-PF：防晒霜A＜3，防晒霜B＞3）。剂量反应实验显示，UVA-PF较高的防晒霜（A）可以更好地对抗真皮损伤。结果证实，对于光老化相关的生物学标记物（即，真皮成纤维细胞的改变和基质金属蛋白酶的生成）来说，SPF/UVA-PF（PPD）＜3的防晒霜比SPF/UVA-PF（PPD）＞3的防晒霜具有更高的防护性能。因此，对于一个SPF值既定的防晒霜，高效的光防护作用需要有显著的UVA吸收能力。

在重建皮肤模型上，还可从分子水平评估均衡光防护作用。有研究通过半球基因表达分析，评价广谱防晒霜（SPF：67.5± 6.2，UVA-PF：31.1± 6.4）的防护作用。结果显示，UVA照射可以诱导涉及细胞外基质、氧化应激反应、热休克反应、细胞生长、炎症和表皮分化的基因的变化。提前使用防晒霜可以消除或明显降低该效应。表明广谱防晒霜能避免皮肤细胞出现UVA诱导的基因应答及相应的细胞事件。

五、结论

UVA照射在早期阶段对光老化发生或多或少发挥作用。基因表达研究显示，UVA照射可以诱导一些基因的调控，真皮成纤维细胞对UVA照射高度敏感。色素沉着是亚洲人皮肤光老化的主要表现。已有研究证实，皮肤对光老化改变的敏感性还取决于皮肤的组成性色素沉着。皮肤对紫外线敏感已被证实与肤色类型有关。该研究更为关注的是日本人皮肤对紫外线的高度敏感性。UVA照射诱导的效应可能比UVB更为隐密，后者可通过引起日晒伤而发出警报。因此，只有真正广谱、可滤除UVB和UVA、均衡的防晒霜才可提供有效的光防护作用，有效地对抗光老化和色素沉着过度。