大功率紫外交聯(lián)儀UCL-3500用于紫外應(yīng)激實(shí)驗(yàn)

紫外線是太陽(yáng)光中波長(zhǎng)范圍在10～400 nm光線的總稱(chēng)。根據(jù)不同波長(zhǎng)范圍，紫外線又可以細(xì)分為UV-C（＜280 nm）、UV-B（280～315 nm）和UV-A（315～400 nm）3 種，其波長(zhǎng)越短所蘊(yùn)含的能量越高。長(zhǎng)時(shí)間暴露在過(guò)量的紫外輻射條件下會(huì)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(jìn)而增加細(xì)胞損傷概率和患皮膚癌風(fēng)險(xiǎn)。紫外線對(duì)細(xì)胞的損傷機(jī)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(lèi)、萜類(lèi)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(hù)細(xì)胞免受紫外輻射損傷。

過(guò)量紫外輻射會(huì)使細(xì)胞處于應(yīng)激狀態(tài)，導(dǎo)致活性氧過(guò)量積累和DNA損傷，進(jìn)而破壞細(xì)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(jī)體體內(nèi)特異性靶點(diǎn)協(xié)助調(diào)控代謝。

紫外輻射應(yīng)激造成機(jī)體損傷

流行病學(xué)和臨床研究表明，機(jī)體在過(guò)量紫外輻射條件下會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p傷。過(guò)量紫外輻射一方面導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)源性ROS隨著時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)依賴(lài)性增長(zhǎng)，產(chǎn)生氧化應(yīng)激；另一方面還會(huì)誘導(dǎo)DNA雙鏈斷裂造成損傷[。作為細(xì)胞中紫外線的光受體，DNA在紫外線波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有很強(qiáng)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(huì)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(biāo)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(guò)紫外輻射誘ROS和活性氮產(chǎn)生的光敏反應(yīng)也會(huì)生成CPD。有研究表明，CPD會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。人類(lèi)基因組中存在CPD超熱點(diǎn)，其檢測(cè)結(jié)果可以用來(lái)評(píng)估罹患皮膚癌風(fēng)險(xiǎn)。

過(guò)量紫外輻射會(huì)對(duì)抗原呈遞細(xì)胞產(chǎn)生損傷耗竭，從而影響機(jī)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(hào)分子。近年來(lái)，炎性小體的異常激活被認(rèn)為與多種炎癥性疾病和自身免疫性疾病相關(guān)。暴露在過(guò)量的紫外輻射下，受損的角質(zhì)形成細(xì)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(xì)胞中，紫外輻射激活的炎性小體介導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞中促炎因子白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）和IL-18的激活和釋放。過(guò)量的IL-1β可以抑制Th1反應(yīng)和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞活性，而調(diào)節(jié)性T細(xì)胞不僅在抑制效應(yīng)T細(xì)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(xì)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(jī)制。DDR是基于蛋白激酶的細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間組成的信號(hào)通路，通過(guò)檢測(cè)DNA損傷并通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)做出響應(yīng)。DNA雙鏈斷裂通過(guò)共濟(jì)失調(diào)-毛細(xì)血管擴(kuò)張突變（ataxia telangiectasia-mutated，ATM）途徑識(shí)別檢測(cè)。HeLa細(xì)胞中ATM激活與γH2AX染色呈陽(yáng)性的細(xì)胞比例大幅增加有關(guān)。EGCG可以對(duì)γH2AX發(fā)揮化學(xué)預(yù)防和治療作用。花青素也可以通過(guò)減少γH2AX原位表達(dá)來(lái)降低紫外輻射誘導(dǎo)的ROS水平并減輕DNA損傷。

過(guò)量紫外輻射會(huì)使機(jī)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(xì)胞成分可以通過(guò)自噬去除，從而維持應(yīng)激條件下的細(xì)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(jìn)緩解DNA損傷。在結(jié)直腸癌細(xì)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(qiáng)DNA損傷修復(fù)。茶多酚可以通過(guò)不同的機(jī)制激活自噬，EGCG還可以減弱自噬負(fù)調(diào)控因子的作用，該調(diào)控因子可以調(diào)控細(xì)胞凋亡。EGCG可以增強(qiáng)自噬，通過(guò)延遲凋亡介導(dǎo)的細(xì)胞死亡并最終延長(zhǎng)細(xì)胞活力。茶葉活性成分能夠促進(jìn)NER增強(qiáng)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(jī)制尚不明確。其次，紫外輻射作為外來(lái)能量應(yīng)激會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡，導(dǎo)致引起細(xì)胞損傷。而SIS是機(jī)體應(yīng)激后進(jìn)行某些損傷修復(fù)的必需條件，并且強(qiáng)制干擾SIS正常進(jìn)行會(huì)影響生物體的生命活力和壽命。在秀麗隱桿線蟲(chóng)實(shí)驗(yàn)中，紫外輻射后的SIS需要DNA損傷響應(yīng)信號(hào)傳導(dǎo)。茶葉生物活性成分可以通過(guò)增強(qiáng)DNA損傷修復(fù)來(lái)保護(hù)機(jī)體免受紫外輻射引起遺傳毒性，并且能夠通過(guò)血腦屏障作用于神經(jīng)細(xì)胞。