欧莱雅：环境暴露因素与皮肤健康研究

　　暴露组学的理念是全面研究暴露组中所有因素作为一个整体所产生的生物学效应。在现实生活中，我们是同时暴露于多种影响因素中的，不但暴露于空气污染中，还不可避免的要接触紫外线。欧莱雅旗下薇姿品牌对环境暴露因素以及它们对于皮肤健康的影响进行了研究，希望能帮助预防或修复皮肤问题，维持皮肤的健康状态。

　　一、环境污染与皮肤健康

　　环境污染分为五类：铅（金属和工业加工厂）、颗粒物（煤烟、废气、工业）、氮氧化物（汽车尾气）、硫氧化物（工业工厂）、臭氧（地面）。空气污染主要由两类主要的初级污染物构成：颗粒物（PM），通常指细颗粒物（PM2.5、PM10）或粗颗粒物，以及气体（O3、CO2、CO、 SO2、NO2）或挥发性有机化合物。小颗粒通常是通过燃烧产生的，大颗粒则是通过机械过程产生，然后悬浮在风中。然而，在一定的大气条件下，臭氧和过氧乙酰硝酸盐等二次污染物是由主要污染物、热量和紫外线之间的光化学反应形成的。这些污染物停留在大气（对流层）的低处，在城市和农村地区聚集，形成了通常所说的雾霾。

　　欧莱雅在环境污染与皮肤健康这一领域已经进行了20年的研究。通过多中心临床研究评估城市污染对皮肤的影响，对比污染严重区域和几乎没有污染区域生活的男性和女性志愿者的皮肤状况，结果显示，不论男性还是女性，空气污染暴露都会引起一系列生物反应和临床变化，包括皮肤老化的加速。长期在严重污染地区生活的人看起来比实际年龄更老，临床检测数据也发现，污染地区40-45岁的人群产生了更多的皱纹、皮肤纹理更差、色素性问题也更多。另外还包括皮肤含水量下降、皮脂分泌增加、皮肤屏障功能改变等，此外，欧莱雅的研究也证明了污染能够导致皮肤微生物发生变化。也有很多临床研究表明，污染会导致湿疹、特应性皮炎等皮肤病的发生率上升。

　　这些污染物是怎么影响我们的皮肤健康的？大家所熟知的颗粒物作为很多有毒化学物质如重金属、多环芳烃类的载体，主要通过两种途径作用于皮肤。一方面，它们与皮肤表面直接接触，与皮肤表面的成分，例如皮脂成分，发生氧化反应；另一方面，它们可以通过呼吸系统进入血液循环，从而由内到外的作用于皮肤。在欧莱雅的临床研究中，严重污染地区生活的人头发内部的PAH含量显著高于空气质量较好地区的人，这些污染物在头发当中的累积从另一层面暗示着血液循环系统能够将PAH运输到真皮和表皮。这些污染物进一步产生的氧化应激、炎症反应和代谢产物是污染物造成皮肤损伤的主要原因。

　　污染物对皮肤表面的影响首先体现在皮脂上面，欧莱雅的临床研究表明，在污染的环境中，不但皮脂的分泌量增加，而且皮脂的成分也发生了改变，主要表现在氧化相关指标的改变，特别是维生素E的减少，角鲨烯（皮脂腺产生的一种脂质）减少，而被氧化的蛋白增加。同时，皮肤的屏障功能改变，皮肤含水量降低。皮肤科医生的临床评估显示，生活在污染环境 中的人皮肤更容易干燥、更易产生湿疹和红斑等皮肤问题。此外，欧莱雅的研究人员首次发现氧化角鲨烯是一种环境污染的标志物。角鲨烯占皮脂成分的15%，实验发现臭氧、长波UVA和香烟烟雾（模拟环境中的 PM2.5）都是导致角鲨烯氧化的强氧化因子。黑头粉刺的形成、炎症性痤疮的出现以及皮肤松弛（皱纹）都可能是这种氧化作用的结果。

　　除 了 颗 粒 性 污 染 物 之 外 ， 臭 氧 也是不容忽视的影响因素。最近的研究表明，暴露在地面臭氧层中可能于面部皱纹的形成有关，这一流行病学证据结合了一些早期的工作，表明了臭氧对皮肤作用的可能机制，经常接触臭氧会消耗角质层中的抗氧化物，臭氧还会增加皮肤的脂质过氧化和蛋白质的氧化。体外研究表明，臭氧和PAH都可以激活角质形成细胞中的芳香烃受体（AhR）,而AhR的激活很可能与污染引起的皮肤老化、色素沉着和屏障功能降低有关。

　　二、紫外线与皮肤健康

　　紫外线除了给我们带来季节性变黑之外，更重要的是造成皮肤光老化的主要原因。

　　什么是日常紫外线？紫外线对皮肤带来何种生物学效应？

　　太阳光由不同波长的电磁波组成，其中到达地球表面的太阳光中包含10% 的紫外线，50%的可见光和40%的红外线。这些不同类型的电磁波，其波长越短能量越强，但穿透力较弱；波长越长能量强度越弱，但穿透力越强。紫外线根据波长长短划分包括UVC（波长200- 280nm），UVB（波长280-320nm）和 UVA（波长320-400nm）。其中，UVB在到达地表的太阳光中占到0.5%，而UVA占 9.5%。UVC被臭氧层阻隔不能到达地表。

　　UVB和UVA损伤

　　UVB能量较高，能够穿过表皮，少量可以到达真皮上层。UVB照射会引起皮肤晒伤、红斑，光免疫抑制，刺激黑素细胞产生黑色素引起延迟性黑化（发生在UVB照射几天后），也会引起皮肤DNA 损伤，甚至诱导皮肤癌或黑色素瘤的发生。另外还有研究报道，高剂量UVB照射会影响皮肤角质层细胞间连接和皮肤的韧性。UVB也有有益的一面，它可以诱导合成一些小的抗菌分子和维生素D 前体，从而触发皮肤当中的保护机制。

　　来 自 太 阳 的紫外线中，相对于UVB，UVA的强度较弱，但总能量是 UVB的20倍，且UVA的穿透力较强，可以穿过云层、雾、玻璃等。因此UVA受季节和一天当中的时间影响较小。80%的 UVA可以到达真皮上层，而20%的能够到达真皮层深处。UVA包括短波UVA（320- 340nm）和长波UVA(340-400nm)。长波 UVA占UVA的大部分，能够穿过皮肤到达深层，是引起皮肤光老化的主要元凶，它会使皮肤产生色素沉着；诱导皮肤细胞产生活性氧簇，从而引起DNA损伤，细胞中脂质、蛋白的氧化；同时也会引起炎症反应和光诱导的皮肤病（如光致过敏）。

　　日常紫外线对皮肤的影响

　　赤道附近地区的人群接受的紫外线照射是极端的情况（即UVB含量较高）。这种极端紫外线的照射有着非常显著的临床效应。日常紫外线的定义：非极端情况、非正午的日光照射；UVA比UVB的比值约为27。这种紫外线的照射不会引起明显的皮肤损伤（如晒后红斑），但会对皮肤组织内部产生负面影响。持续照射一个月后，日常紫外线引起的皮肤临床效应被观察到：包括表皮厚度，皮肤变黑，含水量的减少以及皮肤表面的微形态（细纹）的变化。

　　在 生 物 学 层 面 看 ， 在 表 皮 中 可 以观察到：明显的表皮变厚，表皮细胞增殖变快；皮肤中的免疫细胞（朗格汉斯细胞）减少；黑素细胞数量变多体积变大，黑色素增加。真皮中的细胞外基质中也观察到原纤蛋白、I型胶原蛋白前体和粘多糖的减少。此外还观察到，皮肤中的氧化应激增加；P53蛋白增加（此蛋白参与细胞凋亡、引起细胞炎症分子的产生和DNA损伤）。体外的研究结果表明，日常紫外线照射引起了包括氧化应激、炎症、胶原降解等相关基因在表皮和真皮中表达。

　　三、环境污染+紫外线暴击升级

　　暴露组学的理念是全面研究暴露组中所有因素作为一个整体所产生的的生物学效应，不同因素之间的相互作用以及由此产生的生物学影响非常重要。欧莱雅研究表明，污染物和紫外线的协同作用能够导致比单纯紫外线暴露更加严重的皮肤损伤。

　　例如，研究表明，空气污染中的多环芳烃类物质和紫外线（尤其是紫外线中波长340-400nm的长波UVA（UVA1））对于皮肤的损伤存在协同作用，这也就是我们所说的光-污染物应激效应（photoreactivi-ty）的一些多环芳烃类物质还能够加剧颗粒污染物对皮肤的损伤。事实上，早在几十年前就有研究发现了多环芳烃类物质体外的光毒性，特别是苯并芘（BaP）。近期，据报道长波UVA（UVA1：340-400nm）可诱导皮肤基底层角质形成细胞发生氧化应激或DNA损伤等多种伤害；也有学者观察到UVA1还特异性诱导MMP-12（弹性蛋白酶）合成上调。表明该波段与皮肤光老化联系紧密。另外微量多环芳烃类物质的光活化（photocativation）还可加重UVA1所诱导的皮肤氧化应激。研究发现苯并芘BaP和茚并芘IcdP在低浓度（nmol/L）下并不能导致皮肤角质形成细胞损伤，但是一旦加上紫外线（尤其是长波UVA1）即能表现出极高的细胞光毒性。虽然这种低浓度不会影响细胞的存活率，但其诱导的应激能减小细胞克隆的表面积，影响细胞克隆形成能力。这样的结果可能导致表皮更新在长期的光-污染应激作用下受损，还可能加重UVA1诱导的皮肤光损伤。该研究数据表明，空气污染相关的皮肤异常可能由注入Bap和IcdP这样的“罪魁祸首”所造成，并能够在极低浓度下增强UVA对皮肤的氧化应激。

　　在无光照条件下Bap和IcdP的细胞毒性和代谢效应是有限的，而当细胞同时暴露在UVA1和Bap或IcdP下，能显著破坏细胞的氧化还原内稳态。欧莱雅的一项临床研究发现生活在空气污染较重地区的居民面部（及其他接受日照的皮肤区域）角质层内ATP的含量会减少，所以本研究还关注了皮肤细胞内线粒体的损伤。据报道，空气污染环境下个体血液细胞线粒体的DNA会发生改变。还有研究发现在无光照条件下，PM提取物和高浓度的BaP能够导致线粒体ATP合成减少以及线粒体膜去极化，这些都与该研究观察结果一致。此外，多环芳烃类物质混合物处理细胞或者分离的线粒体都能够破坏线粒体膜通透性转换孔的张开。最近一项肝癌细胞的研究观察到的线粒体功能异常特别是膜电位的变化，提示线粒体在细胞对Bap毒性反应中所起的作用。另外，多环芳烃类物质+UVA1处理后细胞线粒体内超氧化阴离子的增加也可能促进细胞整体的氧化应激（DHR-123探针可检测到）。线粒体膜去极化可能是由线粒体的直接（或间接）靶向作用所导致，特别是IcdP的作用。此外，ATP合成的减少也可能反映了电子传递链的功能障碍，Bap主要在该作用上起效。无论机制如何，可以肯定的是光-污染应激可以破坏皮肤细胞中能量的产生。作为结果，污染物还会加速整个皮肤的光老化。最后，线粒体透化作用所导致的基因组的不稳定性还增加了细胞的转化率。人们可以推测，与UVB诱导的基因毒性协同，污染应激还可能会促进日光所导致的皮肤癌。