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紫外線的生物效應

[2012/4/21]

　　太陽輻射是來自太陽的電磁波輻射。太陽輻射通過大氣層時，約有一半被云層所反射，其余的以直射日光和散射日光形式到達地面。太陽輻射包括可見光、紅外線、紫外線、無線電波、X射線、γ射線等。到達地球表面的主要為前三種，波長在760毫微米以上為紅外線， 760～390毫微米為可視線，小于390毫微米為紫外線。到達地面的太陽輻射，一部分被土壤吸收變?yōu)闊崮，一部分被反射回大氣。各種不同的地表面反射率亦不同，雪地的反射率最大可達80～90%。

　　紫外線按其生物學作用分為三類:

　　紫外線A段(UV-A)，波長320～400毫微米(長波)，其生物學作用較弱，但可使皮膚中黑色素原通過氧化的作用轉變?yōu)楹谏，沉著于皮膚表層。黑色素能吸收多種光線，而對短波輻射吸收量更大。被色素吸收的光能變成熱能，使汗液分泌增加，增強了局部散熱而保護皮膚不致過熱，同時防止光線深入穿透組織，避免內部組織過熱。

　　紫外線B段(UV-B)，波長275～320毫微米(中波)，有較強的紅斑作用和抗佝僂作用。紫外線能使人體皮膚和皮下組織中的麥角固醇和7-脫氫膽固醇形成維生素D2和D3。 許多研究指出，不論預防或治療佝僂病，僅用維生素D效果不如照射紫外線好。在紫外線照射下，由于皮膚毛細血管的擴張和表皮細胞受到破壞，釋出組織胺和類組織胺，使皮膚出現(xiàn)紅斑。

　　紫外線C段(UV-C)，波長200～275毫微米(短波)，它對機體細胞有強烈的作用，也有較強的殺菌能力。能殺滅一般的細菌和病毒。波長越短，殺菌作用越好。波長253. 7毫微米殺菌作用最強。太陽輻射中的紫外線波長大于290毫微米，所以殺菌作用遠不如紫外線燈。

　　太陽輻射中的紫外線C段和大部分B段為平流層的臭氧層所吸收，到達地面的紫外線主要是A段和少部分B段(>290nm)。其生物學效應以B段較強，A段僅相當于B段的1 ‰ 以下。由于紫外線的照射，人的皮膚從兒童期就開始老化，20歲以后容顏開始出現(xiàn)老化征兆，稱為“光老化”。在光老化中引起老年斑和腫瘤的是B段所致，皺紋的形成與A段和B段都有關系。

　　紫外線生物學作用的分子機制

　　1.誘導基因突變：夏季日曬30分鐘后，可使皮膚產生紅斑。B段使發(fā)紅的皮膚上皮細胞中胸腺嘧啶轉化為環(huán)丁烷型二聚體，這既是紫外線照射使皮膚光損傷的分子基礎，也是皮膚癌的始動因子。這種變化既造成了DNA損傷，也往往使抑癌基因p53發(fā)生變異。在皮膚的基底細胞癌或有棘細胞癌中發(fā)現(xiàn)有50%--90%以上的腫瘤是p53突變引起的，這是因為癌癥初期上皮細胞中二聚體的變異所致。

　　2.產生活性氧：紫外線照射下表皮細胞可產生O2-，H2O2，OH-，-OH等活性氧，這些活性氧能使DNA的8-羥基鳥甙等受到損害，從而引起遺傳因子變異。

　　3.抑制免疫反應：給小白鼠連續(xù)20-30周每5次進行紫外線照射，即可發(fā)生皮膚惡性腫瘤，把這種腫瘤在同系小白鼠上移植是不成功的，然而在移植前一天經B段紫外線照射后不但移植成功且生長增殖。這說明紫外線照射可誘導免疫抑制。其機理是B 段紫外線使表皮郎格罕氏細胞受到損害，免疫遞呈作用減弱，T細胞減少，抑制腫瘤排斥反應，促進皮膚癌發(fā)生。健康人無論老幼大約40%可以受到免疫抑制，在皮膚癌患者中可見到高達95%的出現(xiàn)免疫抑制。

　　人體對紫外線的防御機能

　　1. 黑色素和角質層：黑色素能吸收多種光線，尤其是短波輻射，從而防止紫外線深入穿透組織，黑人的皮膚癌發(fā)病率極低便是例證。

　　2. DNA的修復功能：正常人體對損傷的DNA有一定修復功能。當紫外線照射劑量不是很大，造成的DNA損傷不超過機體修復范圍時，機體能對損傷的DNA進行修復，這對預防皮膚癌起很大的作用。該功能缺乏者如色素性干皮癥患者發(fā)生皮膚癌的機會是正常人的2000倍。

　　3. 活性氧的消除機制：適量紫外線照射形成的活性氧可被體內的維生素C，維生素E，還原型谷胱甘肽(GSH)等非酶類物質或超氧化物歧化酶(SOD)等氧化酶類消除，但過量的紫外線照射形成過量活性氧超過了身體的清除率，則必然會造成DNA的損。

　　4. 免疫系統(tǒng)：NK細胞既是細胞免疫監(jiān)視機構，又是非特異性的對癌細胞起攻擊作用的細胞，能清除少量癌細胞。