大功率紫外交聯(lián)儀UCL-3500用于紫外應(yīng)激實驗

紫外線是太陽光中波長范圍在10～400 nm光線的總稱。根據(jù)不同波長范圍，紫外線又可以細分為UV-C（＜280 nm）、UV-B（280～315 nm）和UV-A（315～400 nm）3 種，其波長越短所蘊含的能量越高。長時間暴露在過量的紫外輻射條件下會使人體皮膚出現(xiàn)皺紋，組織脆性增加，促使皮膚光老化和免疫功能失調(diào)，進而增加細胞損傷概率和患皮膚癌風(fēng)險。紫外線對細胞的損傷機制分為直接作用（光化學(xué)反應(yīng)）和間接作用（氧化脅迫）。研究發(fā)現(xiàn)，植物活性成分酚酸、黃酮類、萜類等化合物除了具有紫外線吸收特性外，還具有中和活性氧（reactive oxygen species，ROS）、抵抗炎癥和調(diào)節(jié)免疫功能，從而保護細胞免受紫外輻射損傷。

過量紫外輻射會使細胞處于應(yīng)激狀態(tài)，導(dǎo)致活性氧過量積累和DNA損傷，進而破壞細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡。很多植物具有預(yù)防紫外應(yīng)激損傷及誘導(dǎo)相關(guān)疾病的作用，例如茶葉中主要功能成分茶多酚等可以直接吸收紫外輻射，并且能夠結(jié)合機體體內(nèi)特異性靶點協(xié)助調(diào)控代謝。

紫外輻射應(yīng)激造成機體損傷

流行病學(xué)和臨床研究表明，機體在過量紫外輻射條件下會導(dǎo)致嚴重損傷。過量紫外輻射一方面導(dǎo)致機體內(nèi)源性ROS隨著時間延長呈現(xiàn)依賴性增長，產(chǎn)生氧化應(yīng)激；另一方面還會誘導(dǎo)DNA雙鏈斷裂造成損傷[。作為細胞中紫外線的光受體，DNA在紫外線波長范圍內(nèi)具有很強的光譜吸收能力，可以直接吸收紫外輻射能量。DNA分子中相鄰堿基會直接吸收紫外光子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，而激發(fā)態(tài)的形成標志著DNA光產(chǎn)物環(huán)丁烷嘧啶二聚體（cyclobutane pyrimidine dimer，CPD）產(chǎn)生；此外，通過紫外輻射誘ROS和活性氮產(chǎn)生的光敏反應(yīng)也會生成CPD。有研究表明，CPD會誘導(dǎo)細胞凋亡。人類基因組中存在CPD超熱點，其檢測結(jié)果可以用來評估罹患皮膚癌風(fēng)險。

過量紫外輻射會對抗原呈遞細胞產(chǎn)生損傷耗竭，從而影響機體免疫功能。此外，紫外輻射誘導(dǎo)ROS積累和DNA損傷可以作為激活炎性小體的信號分子。近年來，炎性小體的異常激活被認為與多種炎癥性疾病和自身免疫性疾病相關(guān)。暴露在過量的紫外輻射下，受損的角質(zhì)形成細胞中半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1（caspase-1）被激活并寡聚形成炎性小體[20]。曬傷皮膚細胞中，紫外輻射激活的炎性小體介導(dǎo)角質(zhì)形成細胞中促炎因子白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）和IL-18的激活和釋放。過量的IL-1β可以抑制Th1反應(yīng)和調(diào)節(jié)性T細胞活性，而調(diào)節(jié)性T細胞不僅在抑制效應(yīng)T細胞反應(yīng)中起重要作用，還在紫外線誘導(dǎo)的免疫抑制中起關(guān)鍵作用。

紫外線誘導(dǎo)的DNA損傷是抗原提呈細胞遷移的重要分子觸發(fā)因子。為了維持遺傳基因的穩(wěn)定性，生物體內(nèi)存在一種DNA損傷響應(yīng)（DNA damage response，DDR）機制。DDR是基于蛋白激酶的細胞內(nèi)和細胞間組成的信號通路，通過檢測DNA損傷并通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)做出響應(yīng)。DNA雙鏈斷裂通過共濟失調(diào)-毛細血管擴張突變（ataxia telangiectasia-mutated，ATM）途徑識別檢測。HeLa細胞中ATM激活與γH2AX染色呈陽性的細胞比例大幅增加有關(guān)。EGCG可以對γH2AX發(fā)揮化學(xué)預(yù)防和治療作用。花青素也可以通過減少γH2AX原位表達來降低紫外輻射誘導(dǎo)的ROS水平并減輕DNA損傷。

過量紫外輻射會使機體產(chǎn)生氧化應(yīng)激，導(dǎo)致蛋白質(zhì)和脂質(zhì)氧化以及DNA損傷。這些受損的細胞成分可以通過自噬去除，從而維持應(yīng)激條件下的細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)和存活。DNA損傷修復(fù)與自噬密切相關(guān)，自噬可以調(diào)節(jié)特定的DNA修復(fù)途徑，促進緩解DNA損傷。在結(jié)直腸癌細胞中beclin1和抗紫外輻射相關(guān)基因相互作用，形成誘導(dǎo)自噬核心復(fù)合物，增強DNA損傷修復(fù)。茶多酚可以通過不同的機制激活自噬，EGCG還可以減弱自噬負調(diào)控因子的作用，該調(diào)控因子可以調(diào)控細胞凋亡。EGCG可以增強自噬，通過延遲凋亡介導(dǎo)的細胞死亡并最終延長細胞活力。茶葉活性成分能夠促進NER增強DNA損傷修復(fù)，并且茶多酚可以誘導(dǎo)自噬，但是茶葉其他活性成分調(diào)控自噬在DNA損傷修復(fù)中的分子機制尚不明確。其次，紫外輻射作為外來能量應(yīng)激會引起細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡，導(dǎo)致引起細胞損傷。而SIS是機體應(yīng)激后進行某些損傷修復(fù)的必需條件，并且強制干擾SIS正常進行會影響生物體的生命活力和壽命。在秀麗隱桿線蟲實驗中，紫外輻射后的SIS需要DNA損傷響應(yīng)信號傳導(dǎo)。茶葉生物活性成分可以通過增強DNA損傷修復(fù)來保護機體免受紫外輻射引起遺傳毒性，并且能夠通過血腦屏障作用于神經(jīng)細胞。