【人體奧妙】儘管沒有陽光,皮膚依舊曬傷

■在炎熱的夏天,除非必要,幾乎沒有人願意在太陽底下多待一刻。只要能夠進入陰影裡面休息一下,除了馬上能夠降低周圍的溫度,同時也可以皮膚減少被曬傷的機會。但是耶魯大學的科學家發現,皮膚因為陽光所受到的影響將持續長達數小時,就算已經沒有被太陽直接照射也一樣。

GOCE RISTESKI/ISTOCKPHOTO/THINKSTOCK
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撰文|陳勁豪

科學家很早以前就知道陽光或是或是人工日光浴中的紫外線會對皮膚細胞造成影響。當紫外線照射到皮膚細胞的時候,細胞中的DNA會吸收紫外線而形成環丁嘧啶二聚體(cyclobutane pyrimidine dimers,簡稱CPD)。簡單的說,這會讓分屬於兩股DNA中的鹼基產生額外的鍵結,而使DNA發生異常。當這些改變逐漸累積,久而久之便會使皮膚細胞有更高的機會產生黑色素瘤,也就是皮膚癌的一種。

但是紫外線對皮膚的影響到底有多大?耶魯大學的Douglas Brash跟他的團隊把含有黑色素跟沒有含有黑色素的皮膚細胞照射紫外線後,觀察皮膚細胞因為紫外線所產生的基因改變情形。他們發現沒有黑色素的細胞在移除紫外線照射之後,便不再產生CPD,但是含有黑色素的細胞,即使他們把紫外線關掉,還是會持續產生CPD,這個現象甚至會持續長達三小時。這個結果相當令人意外,因為如果紫外光是造成基因改變的主要理由,那為什麼把紫外光移除後,這些反應還是會持續產生?

這群科學家發現關鍵可能在皮膚中的黑色素(melanin)。科學家知道皮膚的黑色素含量會改變皮膚顏色的深淺,同時也會吸收掉照射到皮膚紫外線,進而減少紫外線對細胞的傷害。因此皮膚顏色較深的人相對比較容易減少紫外線的直接傷害。

但是這個研究發現了黑色素的另外一個性質。當黑色素吸收掉了紫外線後,會啟動黑色素中的兩個酵素。這兩個酵素合併作用後會以化學激發的方式激發黑色素裡的電子。這個被激發的電子會把能量傳遞到DNA而造成破壞,相當於在有光的時候紫外光所造成的破壞。

換句話說,黑色素對皮膚有著雙重角色。一方面吸收紫外光以保護DNA不直接受到紫外光傷害,二方面則是因為吸收了紫外光而產生破壞DNA的能力。

這個研究結果可以用來解釋為什麼非洲患有白化症的黑人產生黑色素瘤的比率相當低。因為他們的皮膚基本上沒有黑色素,因此基本上對他們對紫外線一點防護作用都沒有,但卻因此可以避免掉受到日照後黑色素所產生的持續影響。

除此之外,這個結果也有可能被用來改進防曬乳液的配方,進而減少黑色素瘤發生的機率。黑色素的電子受到化學激發需要一些時間。如果可以阻斷能量從受到激發的電子傳遞到DNA,那就可以直接減少DNA受到破壞的機率。

在新的防曬乳液發明之前,為了避免陽光造成的傷害,火辣的太陽還是能免則免。

原始論文
Chemiexcitation of melanin derivatives induces DNA photoproducts long after UV exposure
Science 20 February 2015:
Vol. 347 no. 6224 pp. 842-847
DOI: 10.1126/science.1256022

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1. Science News 2015/02/19: You can still get skin cancer in the shade.
2. YaleNews 2015/02/19: Sunlight continues to damage skin in the dark

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作者:陳勁豪 科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。2011年於美國紐約州立石溪大學(SUNY at Stony Brook)取得博士學位,研究主題為相對論性重離子碰撞(Relativistic Heavy Ion Collision)。長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯。

 

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