UVA与黑色素瘤发展的分子机制*

段杰 赵地 晋亚铭 普布卓玛

（西藏大学理学院，西藏 拉萨 850000）

1 UVA与黑色素瘤

病原学研究发现，紫外照射是黑色素瘤的产生的主要原因［1］，尤其是肤色较浅的人群（色素沉积少）发病率较高［2］。

紫外线按照波长可分为UVA（320-400nm）、UVB（280-320nm）、UVC（100-280nm），紫外线在传播过程中，受到大气层的反射、吸收、散射后，到达地面的紫外线由95%的UVA和5%UVB组成。一直以来，人们一度认为只有UVB才是导致黑色素瘤形成的唯一因素。但通过近二十年来的研究重新认识了这一观点：UVA也是导致黑色素瘤形成的另一个不容忽视的因素。并进一步发现了UVA导致黑色素瘤的机制。

2 UVA与DNA损伤

当皮肤中表皮细胞受到UVA照射时，细胞内的光敏化合物和发色团，如：卟啉类化合物、黄素类化合物、黑色素等，会吸收UVA而被激发，随后被激发的光敏剂会将能量传递给周围的活性基团，产生大量的自由基，如：ROS（reactive oxygen specie，活性氧自由基）、NOS（reactive nitrogen species，NO、ONOOˉ）等。 其中对细胞损伤最大，被人们广为研究的最具代表性的就是ROS［8-9］。活性氧自由基会与细胞中的大分子物质作用影响细胞的正常生命活动：①活性氧可以把鸟嘌呤（G）氧化为8-OHdG（8-羟脱氧鸟苷），8-OHdG不能再与胞嘧啶（C）配对，反而与腺嘌呤（A）配对，造成DNA损伤，阻塞细胞正常进程。另外，8-OHdG如果没有被DNA修复机制修复，那么它经过2次复制可造成原位G-C配对突变为A-T配对［3］。②活性氧与脂质作用引起脂质过氧化反应。脂质过氧化产物会进一步与细胞内的DNA、蛋白质反应引起DNA损伤和蛋白质失活［8、12］。除自由基外，UVA还会直接作用于DNA产生少量的CPD（CPD：相邻的两个嘧啶碱基第5位和第6位碳原子共价结合形成环丁烷嘧啶二聚体）。

黑色素在UVA导致的DNA损伤过程中起到极大的促进作用。当细胞内色素沉积较少或者褐色素较多时，UVA照射反而会使色素释放出毒性分子损害细胞，加剧DNA损伤。而如果胞质内黑色素含量较高时，受UVA照射，黑色素会使细胞内ROS急剧增加，ROS导致的8-OHdG也会随之增加，并且呈现出UVA剂量依赖性。另外，当黑色素细胞受到强烈的紫外照射时，胞质中的黑色素会降解并扩散进入细胞核内造成DNA损伤，即使在接下来的数小时内没有受到紫外照射，也会持续有CPD生成（Dark CPD）。

3 DNA修复

细胞无时无刻都遭受着各种攻击，DNA作为遗传信息的载体，保持其完整性对个体乃至物种都具有重要意义。细胞内存在一整套严密精准修复机制以保证DNA的完整性。当细胞受到刺激时，细胞会启动相应修复机制。这里仅介绍UVA导致DNA损伤时其中的DNA修复机制。

UVA照射产生ROS、NOS将鸟嘌呤（G）氧化为8-OHdG（8-羟脱氧鸟苷）是UVA引起DNA损伤的主要方式。BER是修复碱基氧化损伤的最主要方式。BER对错误碱基的修复需要经过如下步骤：①在DNA糖基化酶的作用下识别错误碱基并切除形成脱嘌呤位点（AP：apurinic site），随后AP核酸内切酶将受损核苷酸的糖苷-磷酸键切开造成单链断裂。②对切除部位进行修复。在DNA聚合酶β作用下，在切除碱基位置接入正确碱基。接下来细胞会根据AP缺口端不同化学结构（5’dRP）合成不同长度的“补丁片段”取代受损区域附近的相同长度DNA片段。③DNA连接酶在缺口处合成磷酸二脂键，将新片段接入。

UVA辐射中的光子直接被DNA吸收，生成的CPD和6-4PP光产物是UVA导致的DNA损伤的另一种重要形式。C->T、CC->TT碱基替换是UV照射导致DNA损伤的特征突变，这一特征在UVA导致的DNA损伤得到了验证。因此，NER也在修复过程中发挥了重要作用。NER有两种途径：转录相关修复（Transcription Coupled Repair;TCR）和全基因组修复（Global Genome Repair;GGR）。NER对错误碱基的修复需要经过如下步骤：①损伤识别。RPA–XPA蛋白复合体能高效地识别CPD和6-4PP，而XPC–HR23B蛋白复合体能特异性识别6-4PP。②错配切除。识别完成后，TFIIH转录因子和七种相关蛋白（XPB，XPD，GTF2H1，GTF2H2，GTF2H3，GTF2H4，CDK7，CCNH，MNAT1）被募集到损伤区域并在损伤区域上下几个碱基位置将DNA链切开并解螺旋，随后将两切口间的寡核苷酸序列清除。③DNA聚合酶（Polδ和Polε）在空缺处合成新的片段，并在连接酶催化作用下将新合成片段与原DNA链连接起来。不过研究发现，在UVR导致的黑色素瘤中NER受到严重抑制，而GGR是缺失的。④除此之外，UVA还会造成DNA单链（SSB）或双链断裂（DSB）和在DNA复制过程中引起错配。因此，核酸切除修复（NER：Nucleotide excision repair）、错配修复（MMR：Mismatch repair）、同源重组或非同源末端互补（HR∕NHEJ）修复机制也参与其中。

ROS不仅可以造成DNA损伤，也可以作用于蛋白质造成蛋白质损伤，蛋白质的几乎所有氨基酸侧链都能被氧化生成蛋白质羰基，除此之外，甲硫氨酸和半胱氨酸的硫基团也特别容易受到氧化。氧化后的蛋白质会因空间结构会发生改变而不能发挥作用造成细胞对应功能降低甚至丧失。如今，多个与DNA复制和修复相关的蛋白质都检测出了被UVA损伤［1］，如PCNA DNA夹、Ku、RPA、XPA、MDM2复制起始因子等。因此，UVA还可以影响DNA修复过程，使损伤不能被完美地修复甚至成为DNA损伤和诱发癌症的另一因素。

4 基因突变

癌症的产生总是伴随着原癌基因的突变和抑癌基因的突变失活，如果DNA损伤不能够被修复就会导致基因突变。黑色素瘤的发展是多个基因共同参与其中，多条信号通路协同作用的结果。研究发现单独使用UVA、UVB光源照射引起的黑色素细胞突变与人体黑色素瘤的突变有很大的差异，而太阳光照射引起的人体黑色素瘤突变无法区分UVA、UVB分别在发展过程中所起的作用。因此，这里将黑色素瘤发展过程中涉及的主要基因突变见表1。

除此之外，在黑色素瘤中还发现了各个细胞周期检查点的缺失，这造成了黑色素细胞不能受到细胞正常生长调控和受到损伤时不能激活修复机制，这或许是黑色素瘤发展的重要原因。

5 免疫抑制

癌细胞是一种“畸形”细胞。与正常细胞相比，癌细胞表面也存在许多抗原，癌细胞的发展形成、增殖、迁移却都逃过了人体最重要的免疫系统的“清理”。

紫外照射不仅会导致DNA损伤，而且还会引起免疫抑制，使瘤细胞免于免疫系统的“监督”。通过对UVA引起的黑色素瘤研究发现，UVA产生的ROS、NOS会改变细胞内氧化还原平衡，从而改变免疫细胞的活性和抗原呈递细胞异常，最终阻止免疫细胞的激活。

表1 黑色素瘤发展过程中涉及的基因突变

6 展望

UVA是引起黑色素瘤的另一个重要因素这一观点越来越被人们广泛接受。正确认识黑色素瘤及其发展机制对后继研究工作具有重要作用。如：针对靶点分子开发靶向药物特异性治疗黑色素瘤；开发出防护性更好，紫外吸收光谱更宽的防晒霜等等。但是，现在对UVA导致的黑色素瘤的机制还有待进一步认识，这对其他一些疾病如衰老、遗传性疾病等的认知也具有积极的作用。