內科學/光敏性和其他對陽光的反應
陽光，或太陽輻射，是我們環境中一個很容易被注意到的重要元素。它給我們帶來溫暖，並幫助我們的身體合成維生素D，但過度暴露在陽光下也會對健康產生負面影響。長期暴露在陽光下是人類皮膚癌的主要原因，也會削弱我們的免疫系統。
到達地球表面的太陽能是由紫外線 (UV)、可見光和紅外光譜中的各種成分組成的。大約 290 奈米以下的較短紫外線波長大多被地球平流層臭氧層過濾掉，保護我們免受更強烈的太陽輻射。關於由於氯氟烴等物質導致的臭氧層破壞的擔憂導致了限制其生產的國際協議。
太陽能的測量顯示出顯著的區域差異，這是由於季節、陽光穿過大氣層的路徑、海拔、緯度以及雲層、霧和汙染的存在等因素造成的。
影響人類皮膚的太陽輻射的關鍵波長在紫外線和可見光譜中，範圍從 290 到 700 奈米。此外，超過 700 奈米的波長主要產生熱量，在某些情況下會加劇紫外線和可見光輻射的負面影響。
太陽紫外線輻射分為 UV-B 和 UV-A 段，範圍從 290 到 400 奈米。UV-B 覆蓋 290 到 320 奈米的波長，最有效地引起皮膚髮紅，俗稱曬傷。UV-A 覆蓋 320 到 400 奈米的波長，引起皮膚髮紅的效率比 UV-B 低約一千倍。
可見光，在 400 到 700 奈米的範圍內，在沒有光敏化學物質的情況下不會傷害人類皮膚。這些化學物質吸收特定波長並引發光敏反應。分子的吸收光譜表明它吸收的波長，而作用光譜顯示在入射輻射存在的情況下產生反應的波長。
當皮膚中的分子吸收來自光子的能量，變得激發並將其能量轉移到各種結構或分子氧時，就會發生光敏性。
UVR 對皮膚結構和功能的影響
人類皮膚包含兩個主要層：表皮和下面的真皮，這兩層都容易受到陽光傷害。這些層中的各種分子，如核酸、蛋白質和脂類，可以吸收太陽能。最外層的表皮層，角質層，主要吸收 UV-B，只有很少一部分 UV-B 波長到達真皮。然而，UV-A 可以更深地滲透到皮膚中，並可以改變結構和基質蛋白，導致過早衰老，尤其是在皮膚較白的人身上。
UVR 的分子靶標和皮膚影響
紫外線輻射會導致表皮 DNA 結構發生變化，主要發生在角質形成細胞和朗格漢斯細胞中，形成環丁烷二聚體和 6,4-光產物等 DNA 損傷。有效的修復機制對於預防皮膚癌的發生至關重要。患有遺傳性皮膚病如著色性幹皮症的人，其 DNA 修復機制有缺陷，因此患皮膚癌的風險更高。
太陽紫外線輻射還會靶向分子氧，產生活性氧 (ROS)。ROS 可以透過氧化過程損傷皮膚成分，影響 DNA、脂類、蛋白質和酶。UVR 還會導致真皮基質蛋白的交聯和降解增加，導致光老化或太陽彈性蛋白病。
生色團和皮膚光學
生色團是能夠吸收物理能量的化學物質，可以是內源性（天然存在於皮膚中）或外源性（來自外部來源）。皮膚的內源性生色團包括核酸、蛋白質、脂類和 7-脫氫膽固醇，維生素 D 的前體。外源性生色團可以包括卟啉，它們通常以微量存在，但在某些疾病中會積聚，導致暴露在太陽能下後皮膚受損。
卟啉在吸收陽光後可以產生 ROS，導致皮膚損傷，如紅斑、水腫、蕁麻疹或水泡形成。光動力療法 (PDT) 使用光激發的卟啉來靶向破壞基底細胞癌 (BCC) 和鱗狀細胞癌 (SCC) 等疾病中的腫瘤細胞。
陽光照射的急性影響
陽光照射的直接影響包括曬傷和維生素 D 合成。曬傷，其特徵是皮膚髮紅，主要是由 UV-B 引起的，在一定程度上也由 UV-A 輻射引起。它是皮膚炎症反應的結果，涉及各種細胞因子和生長因子的釋放，以及 ROS 的積累。UV-B 特別擅長誘導曬傷，但 UV-A 也會導致曬傷，尤其是在中午 UV-A 水平較高的時候。
曬傷還會觸發“曬傷細胞”的形成，這些細胞是試圖修復 DNA 損傷的凋亡角質形成細胞。
維生素 D 合成和光化學
UV-B 照射可以刺激皮膚中維生素 D 的合成。它始於 7-脫氫膽固醇的光解，將其轉化為維生素 D3 前體，然後經歷溫度依賴性轉化為穩定的維生素 D3。這種維生素透過血流運輸到肝臟和腎臟，在那裡它變成生物活性激素，1,25-二羥維生素 D3。
維生素 D 具有多種生理作用，包括幫助鈣代謝、調節骨骼健康，以及可能降低某些內部惡性腫瘤的風險。關於陽光照射用於維生素 D 生產的風險-收益比的爭論仍在繼續。然而，皮膚癌和光損傷的潛在風險超過了益處，建議對維生素 D 缺乏症患者進行補充，尤其是隨著年齡的增長，皮膚產生維生素 D 的能力下降。
陽光照射的慢性影響：非惡性 光老化的明顯跡象，通常被稱為皮膚日光性角化，包括皺紋、色素不均、可見血管 (毛細血管擴張) 以及皮膚粗糙、不均勻和風化等特徵。
陽光在導致人類皮膚光老化方面起著重要作用，活性氧 (ROS) 可能參與了這一過程。與陽光相關的慢性損傷主要針對真皮及其結締組織基質，導致一種稱為太陽彈性蛋白病的疾病。這涉及異常彈性纖維的增厚、不規則團塊顯著增加。陽光照射的皮膚深層中的膠原纖維也顯得聚集在一起。雖然這些變化的確切機制尚不清楚，但據信能夠更深地滲透到皮膚中的 UV-A 輻射在其中發揮了主要作用。有趣的是，與陽光照射隔離的正常衰老皮膚和光老化皮膚具有共同的分子特徵，包括結締組織損傷和基質金屬蛋白酶 (MMP) 水平升高，MMP 是一種分解細胞外基質的酶。UV-A 輻射誘導了某些 MMP 的表達，如 MMP-1 和 MMP-3，它們會增加膠原蛋白的降解，還會降低 I 型前膠原 mRNA 的表達，從而影響膠原蛋白的合成。因此，長期暴露在陽光下會導致真皮膠原蛋白的結構和功能改變，抑制其產生並促進其分解。這些知識促使人們將高劑量 UV-A 光療用於治療以區域性纖維化為特徵的特定皮膚病，如區域性硬皮病。
陽光照射的慢性影響：惡性 皮膚過度且長期暴露在陽光下是已知的非黑色素瘤皮膚癌 (NMSCs) 的原因，包括鱗狀細胞癌 (SCCs)、基底細胞癌 (BCCs) 和 Merkel 細胞癌 (MCCs)。皮膚癌的發生遵循一個多步驟過程，包括啟動、促進和進展。
當皮膚細胞的 DNA 被 UV-B 輻射等因素結構性改變時，就會發生啟動，使其容易發生惡性轉化。然而，暴露於腫瘤啟動劑，如 UV-B，是必要的，但對於癌症的發展來說還不夠；還需要其他因素。促進是下一階段，由慢性陽光照射驅動，導致啟動細胞發生進一步變化，克隆擴張以及稱為日光性角化病的癌前病變的形成，日光性角化病可以發展為 SCCs。UV-B 輻射被認為是一種完全致癌物，因為它既可以作為腫瘤啟動劑，也可以作為促進劑。最後，惡性轉化標誌著良性前體向癌症的轉變，涉及遺傳不穩定性。
在分子水平上，皮膚癌是由積累的基因突變驅動的，導致腫瘤抑制因子的失活、癌基因的啟用或通常在胚胎皮膚髮育過程中活躍的細胞訊號通路重新啟用，導致不受控制的細胞增殖。研究表明，導致 SCCs 中腫瘤發生的 UV 誘導突變已經存在於暴露在陽光下的正常皮膚中，為攜帶這些突變的癌前克隆提供了生長優勢。這些突變在影響表皮幹細胞增殖的基因中尤其常見。暴露在陽光下的皮膚中的致癌突變模式與 SCCs 中的模式重疊，但與 BCCs 和黑色素瘤中的模式不同。例如，NOTCH1 中的突變在約 20% 的暴露在陽光下的正常皮膚細胞中和約 60% 的 SCCs 中被發現。此外，腫瘤抑制基因 p53 中的突變，主要由 UVR 引起，可以促進皮膚癌發生。
與鱗狀細胞癌不同，基底細胞癌具有獨特的突變，主要涉及腫瘤抑制基因 patched 或癌基因 smoothened，導致ソニック刺蝟訊號通路啟用。Wnt/β-連環蛋白訊號通路也參與了皮膚癌的發展。小鼠模型的克隆分析表明，基底細胞癌起源於毛囊間表皮和毛囊上部漏斗部的幹細胞。鱗狀細胞癌可以起源於毛囊間表皮和毛囊隆突幹細胞。轉錄因子 Myc 與基底細胞癌和鱗狀細胞癌均有關。
另一種非黑色素瘤皮膚癌，即 Merkel 細胞癌 (MCC)，與 Merkel 細胞多瘤病毒 (MCPyV) 有關。MCC 可以是 MCPyV 陽性或 MCPyV 陰性。MCPyV 陰性 MCC 顯示高水平的 UV 誘導的特徵性突變和腫瘤抑制基因失活。MCPyV 陽性 MCC 則是由於病毒整合到宿主基因組中以及大 T 抗原的突變導致的。兩種形式的 MCC 都是免疫原性的，一些轉移性 MCC 患者對 PD-1/PD-L1 免疫檢查點抑制劑表現出陽性反應。
全球考慮因素 皮膚癌的發生率在全球範圍內差異很大，受地理位置和每個地區人群的皮膚光型影響。例如，澳大利亞由於陽光充足的氣候，黑色素瘤和非黑色素瘤皮膚癌的發病率都很高。
光免疫學 暴露於太陽輻射會導致免疫抑制，影響區域性和全身的免疫反應。區域性免疫抑制會降低對照射部位施用的抗原的免疫反應，而全身免疫抑制會影響對遠端未照射部位施用的抗原的反應。紫外線輻射會靶向表皮上層的生色團，包括 DNA、尿刊酸和膜成分，引發免疫抑制。紫外線輻射引起的 DNA 損傷會抑制郎格漢斯細胞的抗原呈遞。尿刊酸由於蛋白質絲聚蛋白的分解而在表皮上層積累，在紫外線照射下會發生順反異構化，導致免疫抑制。
各種免疫調節因子和細胞因子參與了紫外線誘導的全身免疫抑制，包括腫瘤壞死因子-α、白介素 4 (IL-4)、白介素 10 (IL-10) 和類花生酸。此外，紫外線輻射可以透過從壞死角質形成細胞釋放的損傷相關分子模式 (DAMPs) 啟用 Toll 樣受體訊號傳導。
慢性陽光照射和由此產生的免疫抑制會增加患皮膚癌的風險，尤其是在需要終身免疫抑制藥物治療的器官移植受者中。這些人患皮膚癌的風險明顯更高，強調了光保護措施的重要性。
陽光照射會加重自身免疫性疾病和炎症性皮膚病，如系統性紅斑狼瘡 (SLE)，因為它會促進 DNA 損傷，從而可能觸發自身抗體的產生。
總之，皮膚癌和各種免疫相關的皮膚反應受慢性紫外線輻射暴露的影響，影響區域性和全身的免疫力。這強調了防曬和早期檢測在減輕這些風險方面的重要性。
光敏性疾病
[edit | edit source]為了診斷光敏性疾病，收集詳細的病史至關重要，以瞭解症狀的持續時間、陽光照射與症狀發作之間的時間間隔以及症狀開始的年齡。某些疾病，如紅血球生成性原卟啉症 (EPP)，通常在嬰兒期或兒童早期發病，而其他疾病，如遲發性皮膚卟啉症 (PCT)，往往在四十多歲或五十多歲發病。患者接觸藥物和化學物質（區域性和全身）可以提供診斷線索，因為許多這些物質可以透過光毒性或光過敏反應誘導光敏性。
皮膚檢查在診斷中起著至關重要的作用。自然遮蔽陽光直射的部位，如頭皮、上眼瞼和其他覆蓋區域，可能不受影響，而暴露的部位則表現出光敏性的特徵性症狀。這些模式可能有助於診斷，但並非萬無一失。例如，落到皮膚上的空氣過敏原會導致陽光照射的和遮蔽的區域都出現皮炎，從而使診斷變得複雜。
各種皮膚病可以被陽光照射觸發或加重，受遺傳因素影響，如色素性幹皮病的 DNA 修復缺陷和卟啉症中血紅素合成的異常。
多形性光疹 (PMLE)
多形性光疹 (PMLE) 是最常見的光敏性疾病。許多患有 PMLE 的人可能不會去看醫生，因為這種情況通常是暫時的，症狀在春季首次陽光照射時出現，但隨著持續的陽光照射而消退（這種現象被稱為“硬化”）。PMLE 的特點是瘙癢（癢）、紅斑（紅色）和丘疹（隆起）的皮膚病變，這些病變可以合併成斑塊，通常出現在軀幹和前臂的陽光照射部位，面部受影響較少。雖然皮膚表現在一個人的每次復發中保持一致，但不同個體之間的症狀可能存在很大差異。
可以透過皮膚活檢和光照測試來確認診斷，即讓皮膚暴露於 UVA 和 UVB 輻射下以複製症狀。PMLE 的作用光譜通常位於太陽光譜的這些部分內。
預防 PMLE 至關重要，措施包括使用高 SPF 寬光譜防曬霜，並透過謹慎地暴露於人造 UVB 或 UVA 輻射來誘導“硬化”，或者在春季首次陽光照射前幾周使用補骨脂素加 UVA (PUVA) 光化學療法來預防夏季隨後的 PMLE 爆發。
日光性癢疹
日光性癢疹是另一種與 PMLE 相似的光敏性疾病。它通常發生在春季，可以持續整個夏季，並延伸到冬季。
光毒性反應和光過敏反應
光毒性反應和光過敏反應是由接觸藥物和化學物質引起的，這些物質充當生色團。在這兩種反應中，物質都會吸收能量，變得光激發，併產生損傷組織的化學物質，包括活性氧 (ROS)。光毒性反應是一種非免疫性反應，由各種藥物和化學物質引起，而光過敏反應則涉及免疫病理過程。可以透過光照測試程式來確認光毒性反應和光過敏反應。
卟啉症
卟啉症是一組與血紅素合成異常相關的疾病。體內的某些卟啉是強效的光敏劑，吸收可見光譜的光線，導致光敏性。皮膚卟啉症的兩大類是慢性水泡性光敏性反應和急性非水泡性光敏性反應。後一類包括紅血球生成性原卟啉症 (EPP) 等疾病，它會導致陽光照射後皮膚疼痛灼燒和刺痛。
這些光敏性疾病的管理涉及各種策略，包括消除接觸觸發物質、保護皮膚免受陽光照射，並在某些情況下使用藥物來緩解症狀或抑制免疫反應。例如，阿法美拉諾肽是一種α-MSH 的合成肽類似物，已獲 FDA 批准用於治療 EPP，可以增加皮膚色素沉著，提高對陽光的耐受性。此外，β-胡蘿蔔素補充劑在提高某些 EPP 患者對陽光的耐受性方面顯示出中等益處。
治療方法可能因具體情況及其嚴重程度而異。
光保護
[edit | edit source]由於光敏性疾病源於陽光照射，理論上完全避免陽光照射可以預防這些疾病。然而，這種方法在當今的現代生活中往往不可行。因此，人們探索了光保護的其他方法。皮膚透過表皮中的結構蛋白（尤其是角蛋白和黑色素）自然地提供了一些光保護作用。細胞中黑色素的含量和分佈受遺傳控制，皮膚型別較深的人（IV-VI 型）不太容易發生急性曬傷和皮膚癌。光保護的其他形式包括服裝和防曬霜的使用。由緊密編織的防曬面料製成的衣服，無論顏色如何，都能提供相當大的保護。戴寬邊帽、長袖和長褲也能減少陽光直射。
防曬霜現在被認為是非處方藥，FDA 已將 I 類成分認定為安全有效。防曬霜的防曬能力根據其防曬係數 (SPF) 進行評級。SPF 代表使用防曬霜與不使用防曬霜情況下產生曬傷紅斑所需時間的比率。大多數防曬霜主要保護皮膚免受 UVB 照射，但不能保護皮膚免受 UVA 照射。根據 FDA 的規定，防曬霜必須被歸類為最小 (SPF ≥2 且 <12)、中等 (SPF ≥12 且 <30) 或高 (SPF ≥30，標記為 30+)。
寬光譜防曬霜包含吸收 UVB 和 UVA 光線的化學物質（有機過濾器）。這些化學物質會吸收紫外線輻射，並將吸收的能量傳遞到周圍的細胞。例如，肉桂酸酯、對氨基苯甲酸酯衍生物和水楊酸酯主要吸收 UVB，而二苯甲酮和二甲醯基樟腦磺酸（二甲醯基樟腦磺酸）可以提供對 UVB 和 UVA2 的保護，而阿伏苯宗主要提供對 UVA1 的保護。相比之下，氧化鋅和二氧化鈦等物理性紫外線阻擋劑可以吸收或反射紫外線輻射，提供對 UVB 和 UVA 的廣譜保護。除了光吸收之外，防水性會顯著影響防曬霜的持續光保護能力。建議使用 SPF 30 或更高、廣譜覆蓋且耐水或耐汗的防曬霜產品，以獲得充足的防曬保護。
白天限制陽光照射也能提供一些光保護。由於一個人一生中相當一部分的陽光照射是在 18 歲之前發生的，因此對父母和兒童進行有關陽光照射風險的教育非常重要。在中午減少陽光照射可以顯著減少一個人一生中的總紫外線輻射暴露量。
紫外線輻射（UVR）可用於治療。單獨的UV-B照射或與區域性應用的藥物結合使用可以誘導多種皮膚病的緩解，如銀屑病、特應性皮炎和白癜風。窄波段UV-B治療，利用發射約311奈米輻射的熒光燈，與寬波段UV-B相比，在銀屑病治療中顯示出更高的療效。
光化學療法，其中補骨脂素以區域性方式或全身方式應用，並與UV-A (PUVA) 結合，可有效治療銀屑病、早期皮膚T細胞淋巴瘤和白癜風。補骨脂素，三環呋喃香豆素，在暴露於UV-A時插入DNA並與嘧啶鹼基形成加合物，導致DNA交聯。這個過程被認為可以減少DNA合成，從而改善銀屑病。PUVA在皮膚T細胞淋巴瘤治療中的有效性尚不清楚，但認為可以誘導皮膚中非典型T淋巴細胞群體的凋亡。光化學療法，直接治療迴圈中的非典型淋巴細胞，已被用於伴有迴圈非典型淋巴細胞的嚴重系統性疾病，如Sézary綜合徵和移植物抗宿主病。
除了對DNA的影響外，PUVA療法還能刺激表皮增厚和黑色素合成，使其適合治療白癜風等色素減退性疾病。8-甲氧基補骨脂素的口服形式與UV-A聯用似乎最有效，但可能需要12-18個月的長期治療才能獲得令人滿意的色素沉著。
長期UV-B光療和PUVA光化學療法的主要副作用與慢性陽光照射帶來的副作用相似。儘管如此，這些治療方式仍能提供良好的治療效果。為特定皮膚病選擇最適合的光療方法至關重要。例如，窄波段UV-B被報道在治療銀屑病方面與PUVA光化學療法一樣有效，同時比PUVA更低皮膚癌的風險。