辐射:紫外线辐射对健康的已知影响

2024年7月16日 | 问答

紫外线A(UV-A)射线的波长比紫外线B(UV-B)射线更长,因此能够更深入地穿透眼睛和皮肤的组织层。UV-A和UV-B射线的能量强度也各不相同,UV-A射线的能量较低。因此,UV-A和UV-B引发的生物和健康影响存有差异。

皮肤

UV-A可穿透皮肤深层,到达真皮和皮下组织,使结缔组织和血管受到影响,导致皮肤逐渐失去弹性和过早老化。UV-A使上层皮肤细胞已经存在的黑色素变暗,并产生快速出现但又快速消退的晒黑情况。

UV-B大都被表皮吸收。UV-B可在几天内刺激产生新的黑色素,从而使晒黑效果能够持续相对较长时间。UV-B还刺激细胞产生更厚的表皮。因此,UV-B和UV-A一起导致外层细胞合成、变暗和变厚——这些反应是人体对进一步出现紫外线伤害的防御方式。

UV-B是晒伤的主要原因。晒伤缘于过度暴露,也是增加皮肤癌风险的一个重要因素。然而,即使UV-B的暴露剂量不足以引起晒伤,也会增加患黑色素瘤和非黑色素瘤皮肤癌的可能。UV-B辐射会刺激产生维生素D。

眼睛

就皮肤而言,太阳光线中的UV-A和UV-B成分会穿透眼睛,到达不同的深度。虽然UV-B辐射完全被角膜和晶状体吸收,但少量UV-A会穿透角膜和晶状体到达视网膜。目前还在讨论这是否会导致视网膜损伤,并在以后的生活中表现为健康并发症。在成人中,大约1%至2%的UV-A辐射能够透射,而对于儿童来说,透射率与年龄密切相关,出生时的透射率约为20%,随着年龄的增长而逐渐降低。因此,儿童的眼睛对紫外线辐射更敏感,需要特殊保护以防止紫外线照射造成的伤害。

免疫系统

迄今为止的大多数实验都集中在UV-B方面,因为它似乎比UV-A更能引起免疫抑制。有迹象表明,UV-A和UV-B辐射被皮肤中不同的分子吸收。这导致与免疫系统相关的一些重要分子和细胞的分布和活性出现变化。由细胞和抗体产生的免疫反应平衡发生改变,可能会降低机体防御某些疾病的能力。

紫外线UV-B引发的唯一好处是刺激产生维生素D。维生素D对于增加食物中钙和磷的吸收十分重要,并在骨骼发育、免疫功能和血细胞形成中起着至关重要的作用。因此,紫外线照射的这种好处必须与同时对眼睛和皮肤的不良健康影响相权衡。

根据目前掌握的科学知识,健康人露出面部、手部和手臂,每周两到三次不涂防晒霜暴露在阳光下,就能合成充足的维生素D,暴露时间通常是紫外线指数为7时没有保护的皮肤发生晒伤所需时间(相当于敏感人群(II型皮肤)大约12分钟)的一半。

维生素D缺乏症可能发生在那些阳光暴露十分有限的人群中,如居家老人或因年龄而导致维生素D合成减少的老年人、生活在紫外线水平相对较低的高纬度国家的深色皮肤人群、传统上戴面纱的人以及维生素D代谢功能失常者。维生素D缺乏症只能通过医学方式进行诊断和治疗。维生素D的补充或药物治疗应在医生监督下进行。许多国家认识到维生素D的必要性,已在面粉、谷物和牛奶等常见食品中添加了维生素D补充剂。天然维生素D在人类饮食中非常罕见,主要存在于富含脂肪的鱼和鱼肝油中。大多数口服复合维生素片也含有日需足够剂量的维生素D。

紫外线辐射会对皮肤造成短期和长期健康影响。除了众所周知的短期影响(如晒伤或过敏反应)外,皮肤癌等长期影响也是一种慢性健康风险。皮肤癌风险与一生中暴露在阳光下的时间和频率密切相关。紫外线累积暴露量与鳞状细胞癌的发生有关,而间歇性强烈紫外线照射和晒伤与黑色素瘤有关。

晒黑

没有健康的紫外线晒黑这种东西!皮肤产生一种深色色素,即黑色素,作为保护皮肤免受紫外线辐射进一步伤害的屏障。皮肤变黑可在一定程度上防止晒伤。通过UV-A和UV-B引起的晒黑,防晒系数在2到4之间就可以做到。然而,它无法抵御皮肤癌等紫外线长期损伤。晒黑可能是为了美观,但事实上,这是皮肤受损并试图自我保护的标志。

晒伤

晒伤是一种主要由UV-B引发的皮肤炎症。这种炎症表现为皮肤受影响区域发红和肿胀,严重时甚至会出现水泡。由此产生的不适在12到36小时内达到顶峰。儿童和青少年时期经常晒伤会严重加剧患皮肤癌(黑色素瘤)的风险。出现红斑仍然是皮肤过度暴露于紫外线辐射的皮肤病学指标。然而,与皮肤癌相关的DNA损伤甚至可能在达到红斑阈值之前就已发生。

日光过敏

“日光过敏”是指由紫外线辐射引起的各种皮肤状况。最常见的日光过敏形式是多形性日光皮肤病。出现紫外线(尤其是UVA)暴露后,皮肤可能会出现红斑、水泡和结节(丘疹),并伴有强烈的瘙痒感,通常影响颈部、上胸部、上臂、手背或大腿。“马洛卡痤疮”是一种特殊形式的多形性日光皮肤病,皮肤病变由紫外线辐射和防晒霜中的脂质(或人体自身的皮脂)的相互作用引起。

光毒性反应

药物、草药和化妆品(如香水和肥皂)中含有的一系列物质可能会引起皮肤光毒性反应。据称这些物质具有光敏作用。最小剂量的紫外线辐射就足以引发过敏反应,导致皮疹或严重晒伤。某些植物和食物中也含有光敏物质,如柑橘类水果、芹菜或大猪草。如果食用或触摸这些植物,随后暴露于紫外线辐射可能会导致皮肤病。

皮肤过早老化——皱纹因素

由于多种因素的共同作用,日晒会加速皮肤老化。据观察,在长时间暴露于户外阳光下的个体中,经常会出现皮肤光老化。UV-B和UV-A都会导致光老化。这是一个渐进过程,不可逆转。皮肤逐渐失去弹性。皱纹、下垂和眼袋是这类弹性丧失的常见结果。

皮肤癌

紫外线辐射是导致皮肤癌的主要原因,皮肤癌是白皙皮肤人群中最常见的癌症。皮肤癌的危险因素包括皮肤类型、较大的先天性或临床非典型痣、痣的数量、皮肤癌家族史,以及获得性风险因素,如免疫抑制诱发疾病和紫外线照射模式、个体终生紫外线照射状况(终生剂量)、间歇性紫外线照射和晒伤。

以下按严重程度不断增加和发生频率逐步降低的顺序列出了皮肤癌主要类型。

基底细胞癌

Basal cell carcinoma基底细胞癌源于皮肤上皮细胞,是最常见的皮肤癌类型。它最常见于身体经常暴露在阳光下的部位,例如耳朵、面部、颈部和前臂。过去几十年来,报告的发病率急剧增加,且还在继续上升。这种癌症通常表现为红色肿块或鳞状区域;然而,没有发现明确的前兆。它们生长缓慢,很少扩散到身体其他部位(转移),但如果不通过手术切除,可能会形成很深的溃疡。

鳞状细胞癌

Squamous cell carcinoma鳞状细胞癌也在皮肤上皮细胞形成,是第二大常见皮肤癌。它表现为增厚的红色鳞状斑块,出现在最常暴露于紫外线辐射的身体部位,其中光化性角化病为前驱病变,斑块发红,边界清晰,表面粗糙,如砂纸般。由于鳞状细胞癌有时会转移,因此比基底细胞癌更凶险。然而,鳞状细胞癌往往生长缓慢,通常可在成为严重风险之前通过手术切除。

黑色素瘤皮肤癌

Malignant melanoma黑色素瘤是最不常见但最凶险的皮肤癌类型,占皮肤癌死亡人数的大多数。它由黑色素细胞的恶变引起,可能表现为出现新痣,或旧斑、雀斑或痣的颜色、形状、大小或感觉发生变化。黑色素瘤往往轮廓不规则,颜色不均匀。瘙痒是另一种常见症状,但也见于正常的痣。如果及早发现和治疗,存活的机会很大。如不加治疗,肿瘤会迅速发展,癌细胞会扩散到身体其他部位。黑色素瘤可能发生在生命早期,其发病率在世界范围内正不断快速上升。有强有力的证据表明,黑色素瘤的发生是由于间歇性紫外线照射(偶尔短时间暴露在强烈阳光下)以及儿童和青少年时期出现严重晒伤。

人类在进化过程中,已经进化出许多机制来保护眼睛免受太阳光线的影响。眼睛位于头部的凹陷处,眉骨和睫毛在一定程度上起到遮挡作用。瞳孔收缩、眼睑闭合和眯眼反射将太阳光线穿透到眼睛的程度降到最低。这些机制是由明亮的可见光而不是由紫外线辐射激活,但在阴天时,紫外线辐射暴露可能仍然很高。因此,这些解剖学适应和自然防御在防止紫外线伤害方面的有效性十分有限。

紫外线照射对眼睛有许多急性和长期影响。

光照性角膜炎和光照性结膜炎

光照性角膜炎是一种角膜炎症,而光照性结膜炎是指结膜炎症,结膜是眼睑和眼眶内侧的膜。这些炎症反应可能类似于眼球和眼睑非常敏感的皮肤状组织出现晒伤,通常在暴露后几小时内出现。光照性角膜炎和光照性结膜炎可能有强烈疼痛感,但它们是可逆的,似乎不会对眼睛或视力造成任何长期损害。

光照性角膜炎的一种极端形式是雪盲症。由于高海拔条件和非常强烈的地面反射,该病有时会发生在经历极端紫外线程度的滑雪者和登山者中——新雪可以反射高达80%的入射紫外线辐射。这些极端程度的紫外线会杀死眼球的外层细胞,导致失明。当死细胞出现脱落时,雪盲症使人感觉非常疼痛。大多数情况下,新细胞很快长出,几天内即可恢复视力。雪盲症十分严重时,可能会出现慢性刺激或流泪等并发症。

翼状胬肉

眼睛表面结膜的这种增生是与日光过度暴露相关的常见病症。普遍认为,紫外线照射与翼状胬肉的形成有关。翼状胬肉可能蔓延到角膜中央,从而引起视力下降。它还容易发炎。尽管可以通过手术切除,但赘生物往往会复发。

气候性滴状角膜变性

气候性滴状角膜变性是一种角膜浅基质层的球状变性,通常局限于紫外线照射水平较高的地区,如北极或热带地区。气候性滴状角膜变性与UV-A和UV-B长期暴露有因果关系。

白内障

白内障是世界上导致失明的主要原因。眼睛晶状体中的蛋白质会分解、缠结并积聚色素,使晶状体变得浑浊,最终导致失明。尽管大多数人随着年龄的增长会出现不同程度的白内障,但一些研究强烈支持UV-B是皮质性白内障的风险因素。白内障可以通过手术摘除,也可通过人工晶体或其他光学矫正手段恢复视力。

每年,全球约有1600万人因晶状体失去透明性而失明。世卫组织的估计表明,高达10%的白内障可能因过度暴露于紫外线辐射而造成,因此该病可以避免。

眼部癌症

目前的科学证据表明,不同形式的眼癌可能与紫外线照射存有关联。葡萄膜黑色素瘤是最常见的眼球癌症,有时需要手术切除,死亡率很高。与紫外线照射存有关联的证据不尽统一。基底细胞癌约占所有眼睑恶性肿瘤的90%,它与鳞状细胞癌是两种最常见的眼睑肿瘤。

紫外线辐射的主要影响之一是它能够抑制人体对抗原的免疫反应。紫外线照射会引发皮肤的一系列反应,可能导致局部但也可能是全身免疫抑制。这些反应是一种复杂的相互作用,涉及多种不同类型的细胞,如皮肤细胞和免疫系统细胞。确切的机制尚不完全清楚。紫外线诱导免疫抑制的一个例子是当免疫系统不再能够控制单纯疱疹病毒时,唇疱疹会反复发作。

是的,需要小心。与皮肤白皙的人相比,肤色较深的人患黑色素瘤或非黑色素瘤皮肤癌的风险要低得多,但仍然有风险。深色皮肤的人需要更多的太阳紫外线照射才能维持足够的维生素D水平,这可能使他们在高纬度地区更容易缺乏维生素D。但是,无论肤色如何,DNA损伤、皮肤老化、眼睛损伤和对免疫系统有害影响的风险仍然存在,建议采取所有保护措施。