趙俊鋼 高 爽 李雪囡 陳 毓 胡振林 綜述，許 諾審校

(1.重慶醫(yī)科大學附屬兒童醫(yī)院 兒童卓越證據(jù)與指南協(xié)同創(chuàng)新實驗室 重慶 400014；2.國家兒童健康與疾病臨床醫(yī)學研究中心重慶 400014；3.溫州大學 生命與環(huán)境科學學院 浙江 溫州 325000；4.溫州醫(yī)科大學 藥學院 浙江 溫州 325000；5.溫州大學生命科學研究院 浙江 溫州 325000）

日光中的紫外線（Ultraviolet,UV）是影響人類健康的一個重要因素。UV可以分為長波紫外線（UVA，320～400 nm）、中波紫外線（VUB，280～320 nm）和短波紫外線（UVC，＜280 nm）。UV對正常生理、調(diào)節(jié)細胞生長分化、促進黑色素生成和維生素D的產(chǎn)生都具有重要意義。研究表明，UV可以在局部和全身水平上以劑量依賴的方式對免疫系統(tǒng)產(chǎn)生多重效應(yīng)。皮膚是直接受到紫外線輻射的器官，也是最先受損的免疫器官。紫外線輻射后不僅引起皮膚紅斑、色素沉著及光老化等急慢性皮膚損傷，其對皮膚免疫系統(tǒng)的抑制作用還是導致各種相關(guān)疾病發(fā)生的基礎(chǔ)。

1 紫外線調(diào)節(jié)皮膚先天免疫系統(tǒng)

首先，對UV所致?lián)p傷做出免疫應(yīng)答的是皮膚的先天免疫系統(tǒng)。越來越多的研究表明，抗菌肽（Antimicrobial peptide,AMP）、模式識別受體（Pattern recognition receptor,PRR）和維生素D在UV調(diào)節(jié)先天免疫系統(tǒng)中具有重要意義，特別是PRR中的Toll樣受體（Toll-like receptors,TLR）發(fā)揮了核心作用。

抗菌肽是機體抵御病原體入侵過程中的一類活性小分子多肽，也是先天免疫的重要組成部分[1]。UV誘導皮膚損傷的最早特征是表皮屏障功能的破壞導致細菌和過敏原滲透，皮膚因此釋放多種抗菌肽，如β-防御素(BD1-BD4)和LL-37[2]。近年來,研究發(fā)現(xiàn)抗菌肽除了具有直接抑制細菌、真菌及病毒等病原體的生物效應(yīng)外，對于調(diào)節(jié)機體的免疫功能也有重要作用[3]。具有免疫效應(yīng)的抗菌肽在UV暴露后能夠趨化單核細胞、肥大細胞和中性粒細胞等免疫細胞，引導細胞到達皮膚受損部位，發(fā)揮抗感染免疫作用[4-5]。同時，抗菌肽還能通過誘導這些細胞表達趨化因子或者細胞因子，如IL-8、IFN-α，最終間接促進機體先天免疫應(yīng)答。此外，抗菌肽對于樹突狀細胞、巨噬細胞等抗原呈遞細胞的激活以及促進T淋巴細胞轉(zhuǎn)化也有助于啟動適應(yīng)性免疫。

皮膚細胞上的PRR識別損傷相關(guān)模式分子(Damageassociated molecular patterns,DAMPs)也是UV調(diào)節(jié)皮膚先天免疫系統(tǒng)的重要途徑之一。研究表明，UV誘導的損傷導致壞死的角質(zhì)形成細胞釋放DAMPs，如非編碼雙鏈RNA(dsRNAs)和DNA[6]。一方面，上皮細胞及抗原提呈細胞（Antigen-presenting cells,APC）中的PRR，如Toll樣受體3（TLR3）和維甲酸誘導基因I（RIG-I）,它們感受到dsRNAs的刺激后誘導細胞做出先天免疫應(yīng)答[6]。另一方面，DAMPs中的自身DNA與皮膚細胞釋放的LL-37形成復合物后轉(zhuǎn)運到漿細胞樣樹突狀細胞（Plasmacytoid dendritic cell,pDC），其中的TLR9檢測到這種LL-37-DNA復合物而被激活。以上兩種途徑共同刺激角質(zhì)形成細胞和pDC釋放I型干擾素（IFN）與炎性細胞因子以激活免疫應(yīng)答。此外，UV誘導損傷的皮膚產(chǎn)生氧化脂質(zhì)，熱休克蛋白，高遷移率族蛋白B1（HMGB1）和透明質(zhì)酸，隨后它們激活皮膚細胞中的TLR4[8]。相關(guān)研究已經(jīng)證明，TLR4的活化增強了皮膚對感染的先天應(yīng)答，尤其是增加了機體對細菌的清除率[9]。激活的TLR還能通過胞內(nèi)信號傳導通路最終引起粒細胞、巨噬細胞趨化聚集，毛細血管通透性增高，淋巴細胞浸潤等炎癥反應(yīng)，從而發(fā)揮早期免疫應(yīng)答的效應(yīng)。

維生素D是人體必需的一種營養(yǎng)物質(zhì)，主要通過日光照射和外源性補充獲得。維生素D與免疫關(guān)系密切，其通過與細胞上的維生素D受體（VDR）結(jié)合激活和調(diào)節(jié)多種細胞通路來發(fā)揮免疫效應(yīng)[10]。在UV調(diào)節(jié)皮膚先天免疫系統(tǒng)中，維生素D發(fā)揮了重要的作用[11]。角質(zhì)形成細胞中的7-脫氫膽固醇吸收UV后光解轉(zhuǎn)化為前維生素D3[25(OH)D3]，然后異構(gòu)為活性代謝物1,25-二羥基維生素D3[1,25(OH)2D3]。研究發(fā)現(xiàn)，樹突狀細胞、巨噬細胞、T細胞、B細胞等免疫細胞中均含有VDR，UV暴露后角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生的1,25(OH)2D3與它們結(jié)合后觸發(fā)對機體先天免疫和適應(yīng)性免疫的調(diào)控作用[10,12-13]。在抗原呈遞細胞中，樹突狀細胞識別、加工和呈遞抗原的能力是最強大的。角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生的1,25(OH)2D3不僅抑制單核細胞轉(zhuǎn)化為樹突狀細胞（Dendritic cell,DC），還通過阻止幼稚的DC分化為成熟的DC導致抗原呈遞不佳影響先天免疫反應(yīng)[10,12-13]。此外，另有研究表明1,25(OH)2D3可以促進單核細胞分化為具有吞噬和殺傷病原微生物能力的成熟巨噬細胞[14-15]。同時刺激巨噬細胞釋放活性氧和自由基，這些活性物質(zhì)通過破壞病毒蛋白質(zhì)和細菌膜結(jié)構(gòu)發(fā)揮抗感染免疫作用從而增強了皮膚的先天免疫系統(tǒng)。

近年來，研究者們發(fā)現(xiàn)1,25(OH)2D3和TLR之間存在相互作用。1,25(OH)2D3與細胞上的TLR2/1結(jié)合可上調(diào)抗菌肽的表達。而TLR2/1的激活可以誘導VDR的表達，進一步促進1,25(OH)2D3與VDR結(jié)合發(fā)揮免疫效應(yīng)[11]。因此，UV照射后皮膚中產(chǎn)生的1,25(OH)2D3和細胞上的TLR2/1相互作用增強了先天免疫應(yīng)答。

2 紫外線抑制皮膚適應(yīng)性免疫系統(tǒng)

UV對皮膚適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的抑制作用(見圖1）涉及多種細胞，它們釋放不同細胞因子相互作用形成復雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。最新研究證實，UV對皮膚適應(yīng)性免疫反應(yīng)的抑制作用主要由以下兩點所致：一是因為影響了先天免疫細胞，特別是調(diào)節(jié)了抗原呈遞細胞的數(shù)量和功能，二是由于激活了對機體免疫反應(yīng)起負性調(diào)節(jié)作用的Treg細胞的活性。

圖1 紫外線抑制適應(yīng)性免疫的機制

角質(zhì)形成細胞是人體表皮的主要細胞成分，在UV調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)中作為免疫前哨啟動先天免疫并參與抑制適應(yīng)性免疫[11]。相關(guān)實驗表明，UV暴露后角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生的1,25(OH)2D3介導了UV抑制皮膚適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。UV暴露后皮膚產(chǎn)生的1,25(OH)2D3能下調(diào)單核細胞共刺激分子的表達，而這些分子表達的下調(diào)或缺失將導致T細胞對抗原呈遞細胞不產(chǎn)生應(yīng)答。另一方面，1,25(OH)2D3還可以誘導CD4+CD+25 Treg細胞群的擴增，同時阻止效應(yīng)T細胞的增殖，特別是Th1細胞產(chǎn)生干擾素和IL-2的能力，這是1,25(OH)2D3介導UV抑制適應(yīng)性免疫的主要機制[16-18]。另外，角質(zhì)形成細胞中的色氨酸吸收UV后形成6-甲?；胚岵?3,2 B)咔唑（FICZ），其作為配體激活芳香烴受體（Aryl hydrocarbon Receptor,AhR）以增加環(huán)氧合酶2（COX2）的表達和PGE2的產(chǎn)生，最終誘導Treg細胞發(fā)揮免疫抑制作用[19-20]。UV致表皮損傷后角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生并釋放多種免疫調(diào)節(jié)劑，如：核因子-κB受體活化因子配體（Receptor activator of nuclear factorκB ligand,RANKL）、血小板活化因子(Plateletactivating factors,PAFs)、IL-10、TNF等。而這些免疫因子進一步激活了涉及免疫抑制的多種信號通路和細胞。

朗格漢斯細胞（Langerhans Cell,LC）是皮膚中最主要的抗原呈遞細胞，UV照射皮膚后，LC的數(shù)量減少，形態(tài)發(fā)生改變，表面分子的表達降低。其中表面分子MHC-II、共刺激分子CD80、CD86、CD40的減少抑制了T細胞對抗原的免疫應(yīng)答，而另一種分子ICAM-1的減少導致LC和T細胞之間的粘附能力下降從而導致了免疫抑制作用。同時，UV暴露導致角質(zhì)形成細胞釋放的RANKL刺激LC和DC表達蛋白DEC205。而DEC205專門誘導Treg細胞釋放FOXP3+。實驗表明，在體外或體內(nèi)誘導初始T細胞表達FoxP3+后可以出現(xiàn)Treg樣的免疫抑制作用[21-22]。此外，研究者們還發(fā)現(xiàn)順式尿刊酸（Cis-UCA）也是紫外線影響LC參與免疫抑制的重要介質(zhì)。Cis-UCA是由角質(zhì)層中的反式尿刊酸（Trans-UCA）吸收紫外線后異構(gòu)化而成的，其通過與LC上的5-羥色胺受體亞型（5-HT2A）結(jié)合，抑制LC的抗原呈遞功能從而發(fā)揮免疫抑制作用[23]。

角質(zhì)形成細胞和朗格漢斯細胞是UV暴露后皮膚免疫系統(tǒng)中最容易受到DNA損傷的細胞。兩種細胞中DNA和RNA的核苷酸堿基吸收UVB后產(chǎn)生直接導致DNA損傷的光產(chǎn)物，如環(huán)丁烷嘧啶二聚體（Cyclobutane Pyrimidine Dimers,CPDs）和嘧啶（6-4）嘧啶酮。研究者們還發(fā)現(xiàn)AhR的激活也進一步促進了CPDs的積累[24]。實驗表明，特異性去除CPDs能夠逆轉(zhuǎn)UVB誘導皮膚免疫抑制作用，因此，CPDs的產(chǎn)生是UV誘導皮膚免疫抑制的重要機制之一。此外，活性氧中間體(ROIs)的形成通過導致單鏈和雙鏈DNA斷裂，間接破壞了DNA和RNA。UV對DNA和RNA的直接和間接損傷均能誘導細胞產(chǎn)生IL-10和腫瘤壞死因子（Tumor necrosis factor,TNF）。相關(guān)研究已證明IL-10是重要的免疫抑制因子，其能降低DC表面分子如MHC-II、CD80、CD86等的表達以抑制DC的抗原呈遞能力，使DC無法激活T細胞從而抑制皮膚免疫反應(yīng)[25]。

B細胞在UV誘導皮膚免疫抑制作用中也起了關(guān)鍵作用。UV增加了活化B細胞的數(shù)量，這些細胞能高表達抗MHC-II和IL-10以抑制DC功能產(chǎn)生免疫抑制作用[26]。研究者還發(fā)現(xiàn)UV誘導B細胞濾泡中CXC-趨化因子配體12（CXCL12）的上調(diào)，從而將具有CXC-趨化因子受體4（CXCR4）+的肥大細胞募集至引流淋巴結(jié)[26-27]。另外，活化的中性粒細胞也被募集到皮膚，并在此產(chǎn)生免疫抑制因子IL-4和IL-10。研究顯示，IL-4通過誘導CD4+T細胞分化為Th2細胞，調(diào)節(jié)Th1/Th2細胞之間的平衡以發(fā)揮免疫抑制作用[28-29]。

除了APC之外，肥大細胞也與UV抑制皮膚適應(yīng)性免疫有關(guān)。組胺是肥大細胞調(diào)節(jié)局部和全身免疫作用的最重要介質(zhì)之一。動物實驗結(jié)果顯示，低劑量的UV照射可抑制肥大細胞釋放組胺，而較大劑量的UVB照射能直接損傷肥大細胞的細胞膜，使大量生物活性物質(zhì)釋放，如組胺，血管活性物質(zhì)，趨化因子等，引起局部炎癥反應(yīng)。此外，UV誘導角質(zhì)形成細胞釋放的Cis-UCA也能刺激肥大細胞釋放組胺。研究者們認為組胺通過誘導角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生PGE2來發(fā)揮免疫抑制作用。PGE2不僅能抑制免疫細胞遷移到紫外線照射的部位或淋巴節(jié)，還能參與調(diào)節(jié)T輔助細胞的平衡，抑制Th1細胞活性，促進Th2細胞產(chǎn)生IL-4和IL-10等免疫抑制因子。近年的研究顯示，PGE2能直接通過增強Treg細胞的增殖反應(yīng)，進一步發(fā)揮免疫抑制作用。另外，組胺能激活單核細胞上的組胺H2受體以抑制IL-12的產(chǎn)生和刺激IL-10的產(chǎn)生。肥大細胞衍生的IL-10已被證實在調(diào)節(jié)炎癥和免疫抑制之間的平衡中具有重要作用[30]。角質(zhì)形成細胞釋放的血小板活化因子(PAFs)和IL-33也能刺激肥大細胞釋放TNF、IL-10等細胞因子，遷移到引流淋巴結(jié)的肥大細胞通過刺激調(diào)節(jié)性B（Breg）細胞釋放更多IL-10來發(fā)揮免疫抑制作用。因此,肥大細胞是響應(yīng)UV誘導免疫抑制的關(guān)鍵細胞之一[31]。

APC和肥大細胞一起在引流淋巴結(jié)工作以調(diào)節(jié)體液和細胞介導的免疫應(yīng)答。除了誘導Treg細胞的擴增以進一步抑制Th1細胞反應(yīng)外，APC在淋巴結(jié)還能激活自然殺傷性T（Natural killer T,NKT）細胞分泌免疫抑制因子IL-4[32]。

這些研究證明了皮膚中的角質(zhì)形成細胞、APC和肥大細胞在UV誘導下的相互影響促進了UV對皮膚免疫系統(tǒng)的抑制作用。

3 紫外線對人類疾病的影響

UV對機體疾病的發(fā)生和治療都有重要意義。UV的有害影響與組織損傷和免疫監(jiān)測缺陷有關(guān)，嚴重時甚至可以導致皮膚腫瘤。但對于皮膚感染和自身免疫性疾病而言，UV的作用卻是雙面的：一方面，UV可以觸發(fā)或加重疾??；另一方面，在適當?shù)臈l件下對疾病的治療也能產(chǎn)生積極作用。

3.1 自身免疫性疾?。簼裾钍且环N自身免疫介導的皮膚炎癥性疾病，其病因復雜，為內(nèi)外因素相互作用的結(jié)果。日曬過度是外界影響中的重要因素，紫外線可通過破壞過敏體質(zhì)的表皮及真皮淺層誘導機體釋放復雜的內(nèi)外激發(fā)因子而引起變態(tài)反應(yīng)。然而，UVB應(yīng)用于臨床治療濕疹卻十分常見且效果顯著，機制可能與其抑制免疫系統(tǒng)及調(diào)節(jié)各種細胞因子和炎癥遞質(zhì)的平衡等有關(guān)[33]。研究表明，UVB通過誘導濕疹患者皮膚中的角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生多種具有抗炎或免疫抑制作用的介質(zhì)，同時也抑制Th1細胞的活化和真皮T淋巴細胞的浸潤以產(chǎn)生免疫抑制作用[34]。此外，ICAM-1表達的下降有效阻止了炎癥細胞的浸潤，以此發(fā)揮對濕疹的治療作用。但是紫外線治療后可能引起皮膚干燥、紅斑或者色素沉著等近期反應(yīng)，過度的治療還可能引起皮膚光老化甚至皮膚腫瘤的危險。

3.2 皮膚感染性疾?。篣V照射抑制了機體對病毒、細菌和真菌的免疫反應(yīng)，因此導致皮膚感染不易被清除。眾所周知，皰疹病毒和白色念珠菌均會引起皮膚病理變化。帶狀皰疹是由水痘-帶狀皰疹病毒引起的急性感染性皮膚病。在世界溫帶地區(qū)，帶狀皰疹患病率與UV暴露劑量之間存在正相關(guān)的關(guān)系。UV甚至可以通過誘導JUN和FOS等轉(zhuǎn)錄因子表達，重新激活潛伏性單純皰疹病毒導致感染發(fā)生[35-36]。此外，動物實驗顯示，對于白色念珠菌感染的小鼠，紫外線暴露損傷了皮膚免疫細胞的抗原呈遞功能，導致皮膚感染加重。值得注意的是，動物模型中，紫外線暴露也會增加巨細胞病毒和流感病毒的感染率，但這些病毒感染通常是全身性的感染，不會對皮膚產(chǎn)生影響[37]。實際上，UV就像一把雙刃劍，一方面能增加皮膚甚至全身感染風險，另一方面又可以改善皮膚感染，如紫外線可以治療化膿性皮膚病。研究者們給出的解釋是，紫外線照射后角質(zhì)形成細胞上調(diào)了AMP的表達，增強了機體對病原微生物的清除能力。盡管還需要更多的研究來探究以上過程所涉及的機制，但這些結(jié)果均表明，UV對某些皮膚感染性疾病具有重要影響。

3.3 癌癥：皮膚癌發(fā)生的主要原因與UV的照射有關(guān)。世界衛(wèi)生組織將UV致癌原因歸納為先兆損傷、DNA損傷、氧化應(yīng)激及免疫抑制等幾方面[38]。研究表明，日常UVA和UVB的暴露劑量會導致皮膚細胞中的癌癥基因（例如腫瘤抑制基因TP53）引發(fā)突變。此外，UV可以通過增加Treg細胞的數(shù)量并減少效應(yīng)T細胞的數(shù)量來規(guī)避機體對腫瘤的免疫監(jiān)視機制，接受免疫抑制治療的移植受者中鱗狀細胞癌和基底細胞癌的發(fā)生率有所增加可以很好地證明這一結(jié)論[39]。光致癌的機制十分復雜，將在以后的研究中進一步闡明。

4 小結(jié)與展望

研究表明，UV調(diào)節(jié)皮膚先天和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)涉及多種復雜機制?？咕?、模式識別受體和維生素D主要介導了UV對皮膚先天免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。UV對皮膚適應(yīng)性免疫的抑制作用主要這取決于角質(zhì)形成細胞，肥大細胞和APC等細胞之間的相互影響。這些途徑之間的相互作用似乎介導了UV調(diào)節(jié)皮膚免疫系統(tǒng)的整體反應(yīng)，盡管我們尚不清楚它們具體是如何協(xié)調(diào)運作的。UV的這些免疫調(diào)節(jié)作用進一步影響著疾病的發(fā)生發(fā)展和治療。

關(guān)于紫外線的許多其他問題也仍然存在：①對于極低劑量的UV（遠低于最小紅斑劑量）對免疫系統(tǒng)的影響我們所知甚少；②人類生活環(huán)境中存在諸多的聚合物，皮膚對紫外線的感受性也會受此影響。紫外線甚至可以改變這些聚合物的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害物質(zhì)共同影響機體；③大多數(shù)評估UV免疫調(diào)節(jié)作用的研究都以單次照射UVB或者UVA范圍內(nèi)發(fā)射的輻射源為條件。然而在日常生活中的自然光包含所有波長的光，它們共同作用對機體產(chǎn)生影響；④隨著近幾年臭氧層被破壞的情況愈加嚴重，人類被迫暴露于更多的紫外線中，尤其是中短波長的紫外線。然而研究者們花費大量的精力在UVA和UVB上卻忽視了UVC的潛在利弊。根據(jù)以往的研究，UVC對感染性傷口具有消炎、殺菌、控制感染的作用，盡管還需要更多的研究來闡明其具體機制。基于以上的部分問題，本課題組也在實踐中探索解決問題的新思路。例如，設(shè)計UVA聯(lián)合UVB成比例照射的模型進一步模擬日光中紫外線的照射情況；引入空氣污染代表物二甲基苯蒽（DMBA）聯(lián)合紫外線共同建立皮膚病理模型，以研究紫外線在特定環(huán)境下的生物學效應(yīng)。綜上所述，對紫外線的進一步探索對其危害防治和優(yōu)勢利用有重要意義。