紫外线对皮肤作用机制的研究进展
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发布者：杨少平 石继海 刘君丽 刘永富
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时间：2011年1月18日 10:21
【关键词】 紫外线 皮肤 作用机制 研究进展
皮肤是人体最大的器官，也是紫外线（UV）照射后最易遭受损伤的器官。紫外线辐射可以造成皮肤损伤，引起皮肤出现红斑、光老化等。紫外线照射皮肤产生一系列细胞因子的改变，细胞信号转导的变化及细胞凋亡。长波和中波紫外线（UVA和UVB）均能影响皮肤产生多种生物学效应，本文将从细胞水平和基因水平对UV照射皮肤产生的各种生物学效应进行综述。
1 紫外线照射皮肤引起的细胞学效应
财会论文发表
1.1 角质形成细胞（KC）
在表皮中，KC数量最多，KC在受到紫外线照射后，将引起表皮微环境的改变，可以释放许多细胞因子，这些细胞因子参与介导一些炎症和免疫反应[1]。
IL-1由KC分泌，正常情况下IL-1分布在角质层,UV照射后, IL-1出现在表皮基底层且数量增多。IL-1是KC的诱导因子,促进角蛋白6（K6）的表达,减少致病菌对KC的粘附,抵御肿瘤坏死因子相关抗原诱导配体(TRAIL)引起的KC凋亡[2]。
紫外线中UVB可启动KC的IL-10基因启动子,产生IL-10增多。IL-10是一种Th2型细胞因子,具有抗炎活性，在紫外线诱导的免疫抑制中发挥主要作用[3]。IL-10具有拮抗IFN-γ的效应，诱导巨噬细胞MHCⅡ类抗原表达下调，抑制抗原提呈[4]。抑制朗格汉斯细胞（LC）提呈抗原的功能，在体内阻滞诱导期和效应期的迟发过敏反应以及效应期的接触过敏反应。财会论文发表
IL-12可由KC分泌,是诱导Th1型特异性免疫反应的重要细胞因子,也是UV引起免疫抑制的主要调节因子，IL-12可诱导多种免疫细胞产生TNF- γ参与迟发型超敏反应(Th1细胞介导)。IL-10和IL- 12之间有拮抗作用,KC经紫外线照射后产生IL-10的效应可被IL-12阻断,利用IL-12可以逆转紫外线诱导的免疫抑制[5]。
1.2 朗格汉斯细胞（LC）
UVA影响LC抗原摄取、处理、迁移、分化和成熟。UVA能使表皮中LC的密度明显降低, 其机理可能与表皮LC向局部淋巴结迁移的速度加快有关。Seite等[6]设计不同波长紫外线照射健康志愿者皮肤, 结果发现在给予2 MED( 最小红斑量)照射后,LC密度及其表面标志分子数量明显下降，而且LC形态学也发生改变，失去树突而变圆。
UVB对LC的影响是通过调节LC表面的主要协同刺激分子ICAM21和B7来降低LC的功能。ICAM21和B7-21/B7-22分别与T细胞表面的配体LFA21和CD28结合,介导LC与T细胞之间的相互作用。财会论文发表
1.3 肥大细胞
UV照射影响皮肤速发型超敏反应中肥大细胞介导的炎症过程。真皮乳头血管周围有7 000个/mm2肥大细胞，密度较高。IgE与肥大细胞表面的IgE Fc受体结合,激发肥大细胞脱颗粒,释放出各种生物活性物质,引起一系列反应。在动物实验中,低剂量UV照射可干扰肥大细胞膜对脱颗粒介质的正常反应性, 使各种生物活性物质如组胺等释放减少。较大剂量UVB照射后,可直接损伤肥大细胞的细胞膜,使大量生物活性物质释放,如血管活性物质、趋化因子、活性酶和结构糖蛋白等，引起局部血管扩张。
2 紫外线照射对皮肤细胞基因表达的影响
2.1 DNA的损伤
DNA损伤及修复是重要的细胞内信号，能诱导特定基因的表达，最终引起细胞的应答反应[7]；DNA对光子的吸收能力在波长大于300 nm时明显下降,在340 nm时几乎没有吸收能力。因此,UVA几乎不能被DNA直接吸收,而是经皮肤内的载色物质吸收, 产生自由基损伤DNA、细胞膜以及其他细胞组分。DNA直接吸收UVB产生光产物，最主要的光产物是环丁烷嘧啶二聚体（CPD）、嘧啶-6-4-光产物 (6-4PP)和Dewa异构体[8], 约80 % CPD如没有修复或修复不完善, 这种空间结构的变化将阻碍DNA复制、转录,进而影响蛋白质的生物学功能[9-10]。
2.2 Fas-FasL途径 财会论文发表
Fas/FasL信号转导系统在有效消除DNA损伤的角质形成细胞中起重要作用[11]。核转录因子(NF-κB)诱导激活Fas和 FasL[12]。Fas和FasL相互作用即可引起凋亡。Laurie LH等[13]研究发现慢性UV暴露,导致70 %的FasL缺陷鼠和20 %的野生型鼠p53突变,堆积在表皮中，提示Fas-FasL相互作用失调,对皮肤癌发生可能起重要的作用。
2.3 BCL-2 家族
BCL-2基因是第一个被发现的凋亡抑制基因,BCL-2家族的抗凋亡成员如BCL-2基因和BCL-Xl基因可以下调有丝分裂后半胱氨酸蛋白酶9(caspase 9)基因和半胱氨酸蛋白酶3(caspase 3)基因的活性，从而抑制细胞凋亡。BCL-2转基因小鼠能抑制UVB诱导的细胞凋亡,在调节角质形成细胞生存和死亡方面发挥着重要作用。Muller S等[14]研究发现在UVB照射BCL-2过度表达的转基因小鼠后，其表皮基底层产生凋亡的角质形成细胞比正常小鼠少4～10倍。使用相同照射强度的 UVB分别照射原代培养的BCL-2转基因小鼠和正常小鼠的角质形成细胞,发现前者角质形成细胞的组蛋白分泌减少,而后者角质形成细胞的组蛋白分泌增加。 BCL-Xl过度表达可以抑制紫外线诱导的角质形成细胞凋亡。Taylor等[15]研究显示,应用BCL-Xl抑制剂后可以提高正常人角质形成细胞对 UVB诱导凋亡的敏感性。
总之，紫外线照射皮肤后引起皮肤一系列细胞水平、基因水平的变化，这些变化不是独立存在的，它们是相互影响、相互制约共同发挥作用影响皮肤生物学效应。
财会论文发表
【参考文献】
[1] 付兰，何黎.UVB对角质形成细胞产生细胞因子的影响[J].国际皮肤性病学杂志,2007, 33(4):231-233.
[2] Komine M, Rao LS, Freedberg IM, et al.Interleukin - 1 induces transcription of keratin K6 in human epidermal keratinocytes[J]. J Invest Dermatol,2001,116:330-338.
[3] Moore KW, De Waal Malefyt R, Coffman RL, et al. Interleukin - 10 and the interleukin - 10 receptor[J]. Annu Rev Immunol,2001,19:683-765.
[4] 惠海英，张美芳.紫外线辐射对白介素类细胞因子的影响[J].国际皮肤性病学杂志,2008, 34 (2):116-118.
[5] Schmitt DA, Walterscheid JP, Ullrich SE. Reversal of ultraviolet radiation induced immune suppression by recombinant interleukin: suppression of cytokine production[J]. Immunology,2000,101:90-96.
[6] Seite S, Zucchi H,Moyal D, et al. Alterations in human epidermal langerhans cellsby ultraviolet radiation: quantitative and morphological study[J]. British Journal of Dermatology,2003,148:291-299.
[7] 李圆圆，阎春林.紫外线与细胞信号转导[J].国际皮肤性病学杂志,2007,33 (5):302-304.
[8] 林向飞，骆丹.窄普和宽普UVB的光疗比较[J].国际皮肤性病学杂志,2007, 33(1):36-38.
[9] You YH, Lee DH, Yoon JH, et al. Cyclobutane pyrimidine dimers are responsible for the vast majority of mutations induced by UVB irradiation in mammalian cells[J]. Biol Chem,2001,276:44688-44694.
[10] 李沛波,关永源,贺华,等.中波段紫外线对角质形成细胞凋亡的诱导和钙信号的影响[J].中国药理学通报,2004,20(4):398-402.
[11] Wehrli P, Viard I, Bullani R, et al. Death receptors in cutaneous biology and disease[J]. J Invest Dermatol,2000,115:141-148.
[12] Henry C, David P, Barto S, et al. Activation - Dependent tran-scriptional regulation of the human fas promoter requires NF –κB p50 - p65 recruitment[J]. Mol Cell Biol,1999,19:2098-2108.
财会论文发表
[13] Laurie LH, Allal O, Susan ML, et al. Fas ligand : A sensor for DNA damage critical in skin cancer etiology[J]. Science,1999,285:898-900.
[14] Muller S，Rover S, Rossiter H, et al. Overexpression of BCL-2 Protects from ultraviolet B Induced apoptosis but promotes hair follicle regression and chemotherapy induced alopecia[J ]. Am J Pathol, 2000,156:1395.
[15] Jost M, Gasparro FP, Jensen PJ, et al. Keratinocyte apoptosis induced by ultraviolet B radiation and CD95 ligation2 differential protection through epidermal growth factor receptor activation and Bcl2x (L) expression[J]. J Invest Dermatol, 2001,116:860.
皮肤是人体最大的器官，也是紫外线（UV）照射后最易遭受损伤的器官。紫外线辐射可以造成皮肤损伤，引起皮肤出现红斑、光老化等。紫外线照射皮肤产生一系列细胞因子的改变，细胞信号转导的变化及细胞凋亡。长波和中波紫外线（UVA和UVB）均能影响皮肤产生多种生物学效应，本文将从细胞水平和基因水平对UV照射皮肤产生的各种生物学效应进行综述。
1 紫外线照射皮肤引起的细胞学效应
财会论文发表
1.1 角质形成细胞（KC）
在表皮中，KC数量最多，KC在受到紫外线照射后，将引起表皮微环境的改变，可以释放许多细胞因子，这些细胞因子参与介导一些炎症和免疫反应[1]。
IL-1由KC分泌，正常情况下IL-1分布在角质层,UV照射后, IL-1出现在表皮基底层且数量增多。IL-1是KC的诱导因子,促进角蛋白6（K6）的表达,减少致病菌对KC的粘附,抵御肿瘤坏死因子相关抗原诱导配体(TRAIL)引起的KC凋亡[2]。
紫外线中UVB可启动KC的IL-10基因启动子,产生IL-10增多。IL-10是一种Th2型细胞因子,具有抗炎活性，在紫外线诱导的免疫抑制中发挥主要作用[3]。IL-10具有拮抗IFN-γ的效应，诱导巨噬细胞MHCⅡ类抗原表达下调，抑制抗原提呈[4]。抑制朗格汉斯细胞（LC）提呈抗原的功能，在体内阻滞诱导期和效应期的迟发过敏反应以及效应期的接触过敏反应。财会论文发表
IL-12可由KC分泌,是诱导Th1型特异性免疫反应的重要细胞因子,也是UV引起免疫抑制的主要调节因子，IL-12可诱导多种免疫细胞产生TNF- γ参与迟发型超敏反应(Th1细胞介导)。IL-10和IL- 12之间有拮抗作用,KC经紫外线照射后产生IL-10的效应可被IL-12阻断,利用IL-12可以逆转紫外线诱导的免疫抑制[5]。
1.2 朗格汉斯细胞（LC）
UVA影响LC抗原摄取、处理、迁移、分化和成熟。UVA能使表皮中LC的密度明显降低, 其机理可能与表皮LC向局部淋巴结迁移的速度加快有关。Seite等[6]设计不同波长紫外线照射健康志愿者皮肤, 结果发现在给予2 MED( 最小红斑量)照射后,LC密度及其表面标志分子数量明显下降，而且LC形态学也发生改变，失去树突而变圆。
UVB对LC的影响是通过调节LC表面的主要协同刺激分子ICAM21和B7来降低LC的功能。ICAM21和B7-21/B7-22分别与T细胞表面的配体LFA21和CD28结合,介导LC与T细胞之间的相互作用。财会论文发表
1.3 肥大细胞
UV照射影响皮肤速发型超敏反应中肥大细胞介导的炎症过程。真皮乳头血管周围有7 000个/mm2肥大细胞，密度较高。IgE与肥大细胞表面的IgE Fc受体结合,激发肥大细胞脱颗粒,释放出各种生物活性物质,引起一系列反应。在动物实验中,低剂量UV照射可干扰肥大细胞膜对脱颗粒介质的正常反应性, 使各种生物活性物质如组胺等释放减少。较大剂量UVB照射后,可直接损伤肥大细胞的细胞膜,使大量生物活性物质释放,如血管活性物质、趋化因子、活性酶和结构糖蛋白等，引起局部血管扩张。
2 紫外线照射对皮肤细胞基因表达的影响
2.1 DNA的损伤
DNA损伤及修复是重要的细胞内信号，能诱导特定基因的表达，最终引起细胞的应答反应[7]；DNA对光子的吸收能力在波长大于300 nm时明显下降,在340 nm时几乎没有吸收能力。因此,UVA几乎不能被DNA直接吸收,而是经皮肤内的载色物质吸收, 产生自由基损伤DNA、细胞膜以及其他细胞组分。DNA直接吸收UVB产生光产物，最主要的光产物是环丁烷嘧啶二聚体（CPD）、嘧啶-6-4-光产物 (6-4PP)和Dewa异构体[8], 约80 % CPD如没有修复或修复不完善, 这种空间结构的变化将阻碍DNA复制、转录,进而影响蛋白质的生物学功能[9-10]。
2.2 Fas-FasL途径 财会论文发表
Fas/FasL信号转导系统在有效消除DNA损伤的角质形成细胞中起重要作用[11]。核转录因子(NF-κB)诱导激活Fas和 FasL[12]。Fas和FasL相互作用即可引起凋亡。Laurie LH等[13]研究发现慢性UV暴露,导致70 %的FasL缺陷鼠和20 %的野生型鼠p53突变,堆积在表皮中，提示Fas-FasL相互作用失调,对皮肤癌发生可能起重要的作用。
2.3 BCL-2 家族
BCL-2基因是第一个被发现的凋亡抑制基因,BCL-2家族的抗凋亡成员如BCL-2基因和BCL-Xl基因可以下调有丝分裂后半胱氨酸蛋白酶9(caspase 9)基因和半胱氨酸蛋白酶3(caspase 3)基因的活性，从而抑制细胞凋亡。BCL-2转基因小鼠能抑制UVB诱导的细胞凋亡,在调节角质形成细胞生存和死亡方面发挥着重要作用。Muller S等[14]研究发现在UVB照射BCL-2过度表达的转基因小鼠后，其表皮基底层产生凋亡的角质形成细胞比正常小鼠少4～10倍。使用相同照射强度的 UVB分别照射原代培养的BCL-2转基因小鼠和正常小鼠的角质形成细胞,发现前者角质形成细胞的组蛋白分泌减少,而后者角质形成细胞的组蛋白分泌增加。 BCL-Xl过度表达可以抑制紫外线诱导的角质形成细胞凋亡。Taylor等[15]研究显示,应用BCL-Xl抑制剂后可以提高正常人角质形成细胞对 UVB诱导凋亡的敏感性。
总之，紫外线照射皮肤后引起皮肤一系列细胞水平、基因水平的变化，这些变化不是独立存在的，它们是相互影响、相互制约共同发挥作用影响皮肤生物学效应。
财会论文发表
【参考文献】
[1] 付兰，何黎.UVB对角质形成细胞产生细胞因子的影响[J].国际皮肤性病学杂志,2007, 33(4):231-233.
[2] Komine M, Rao LS, Freedberg IM, et al.Interleukin - 1 induces transcription of keratin K6 in human epidermal keratinocytes[J]. J Invest Dermatol,2001,116:330-338.
[3] Moore KW, De Waal Malefyt R, Coffman RL, et al. Interleukin - 10 and the interleukin - 10 receptor[J]. Annu Rev Immunol,2001,19:683-765.
[4] 惠海英，张美芳.紫外线辐射对白介素类细胞因子的影响[J].国际皮肤性病学杂志,2008, 34 (2):116-118.
[5] Schmitt DA, Walterscheid JP, Ullrich SE. Reversal of ultraviolet radiation induced immune suppression by recombinant interleukin: suppression of cytokine production[J]. Immunology,2000,101:90-96.
[6] Seite S, Zucchi H,Moyal D, et al. Alterations in human epidermal langerhans cellsby ultraviolet radiation: quantitative and morphological study[J]. British Journal of Dermatology,2003,148:291-299.
[7] 李圆圆，阎春林.紫外线与细胞信号转导[J].国际皮肤性病学杂志,2007,33 (5):302-304.
[8] 林向飞，骆丹.窄普和宽普UVB的光疗比较[J].国际皮肤性病学杂志,2007, 33(1):36-38.
[9] You YH, Lee DH, Yoon JH, et al. Cyclobutane pyrimidine dimers are responsible for the vast majority of mutations induced by UVB irradiation in mammalian cells[J]. Biol Chem,2001,276:44688-44694.
[10] 李沛波,关永源,贺华,等.中波段紫外线对角质形成细胞凋亡的诱导和钙信号的影响[J].中国药理学通报,2004,20(4):398-402.
[11] Wehrli P, Viard I, Bullani R, et al. Death receptors in cutaneous biology and disease[J]. J Invest Dermatol,2000,115:141-148.
[12] Henry C, David P, Barto S, et al. Activation - Dependent tran-scriptional regulation of the human fas promoter requires NF –κB p50 - p65 recruitment[J]. Mol Cell Biol,1999,19:2098-2108.
财会论文发表
[13] Laurie LH, Allal O, Susan ML, et al. Fas ligand : A sensor for DNA damage critical in skin cancer etiology[J]. Science,1999,285:898-900.
[14] Muller S，Rover S, Rossiter H, et al. Overexpression of BCL-2 Protects from ultraviolet B Induced apoptosis but promotes hair follicle regression and chemotherapy induced alopecia[J ]. Am J Pathol, 2000,156:1395.
[15] Jost M, Gasparro FP, Jensen PJ, et al. Keratinocyte apoptosis induced by ultraviolet B radiation and CD95 ligation2 differential protection through epidermal growth factor receptor activation and Bcl2x (L) expression[J]. J Invest Dermatol, 2001,116:860.
