UVA1辐射通过调控CRY2蛋白表达与昼夜节律相关基因影响人皮肤应激反应

《Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology》：UVA1 exposures change gene expression and circadian time-related protein CRY2 in human skin

本研究针对长波紫外线A1(UVA1)对人类皮肤分子机制的影响尚不明确的问题，开展了低剂量UVA1暴露对皮肤基因表达和昼夜节律相关蛋白的调控研究。通过转录组学、免疫组化和细胞反卷积等技术，发现UVA1显著上调CRY2和P53蛋白表达，并激活16个涉及黑素生成、细胞保护和昼夜节律调控的差异表达基因。该研究首次揭示UVA1可通过影响皮肤生物钟组件参与光防护机制，为紫外线防护策略提供新视角。

　　

当阳光穿透大气层，其中95%的紫外线属于长波紫外线UVA，而UVA1（340-400 nm）作为UVA的主要组成部分，不仅能深入皮肤真皮层，更是日光浴设备的主要辐射源。尽管UVA1在皮肤病治疗中广泛应用，但其对皮肤细胞分子层面的影响机制，特别是与生物钟系统的相互作用，仍是皮肤光生物学领域的未解之谜。

在《Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology》发表的最新研究中，芬兰坦佩雷大学研究团队通过创新性的实验设计，揭示了低剂量UVA1辐射对人类皮肤基因表达和昼夜节律相关蛋白的调控网络。这项研究不仅填补了UVA1皮肤基因组学研究的空白，更首次将昼夜节律偏好这一重要个体特征纳入紫外线生物学效应研究框架。

研究人员采用多组学技术联用策略，对41名健康志愿者臀部皮肤样本进行系统分析。通过精密设计的随机对照试验，研究人员分别给予受试者累计30 J/cm²的UVA1或0.42 J/cm²的紫光照射，并在照射前后采集皮肤活检样本。研究团队运用免疫组织化学技术检测昼夜节律核心蛋白CRY1、CRY2、PER2和肿瘤抑制蛋白P53的表达变化，同时通过RNA测序进行全转录组分析，并结合实时定量PCR验证关键基因表达。此外，研究还采用细胞反卷积算法解析皮肤免疫细胞组成变化，并通过主成分分析和通路富集分析挖掘生物学通路。

昼夜节律蛋白表达调控方面，免疫组化结果显示UVA1暴露显著增强CRY2蛋白表达强度，评分从基线水平2分提升至3分，而CRY1和PER2蛋白表达保持稳定。值得注意的是，肿瘤抑制蛋白P53也呈现显著增加，但仅表现为弱阳性染色。这些蛋白水平的改变并未伴随相应基因转录水平的显著变化，提示UVA1可能通过翻译后修饰等机制调控蛋白功能。

基因表达谱重构研究通过转录组分析鉴定出16个差异表达基因，其中14个基因表达上调，2个基因下调。这些基因主要富集于三大功能类别：黑素生成相关基因包括酪氨酸酶基因Tyr、酪氨酸酶相关蛋白1基因Tyrp1和前黑素体蛋白基因Pmel；细胞保护相关基因涵盖醛脱氢酶家族成员Aldh3a1/a2、细胞周期蛋白依赖性激酶7基因Cdk7等；昼夜节律调控基因则包括烟酰胺磷酸核糖转移酶基因Nampt和酪蛋白激酶1ε基因Csnk1e。通路富集分析进一步显示，这些基因显著富集于小眼畸形相关转录因子MITF-m依赖的转录通路，表明UVA1可能通过该核心通路协调皮肤应激反应。

昼夜节律偏好调控机制研究发现，个体昼夜节律偏好显著影响UVA1应答模式。早晨型个体表现出更强的Aldh3a1基因诱导表达，而晚间型个体则显示Bcl2a1基因表达优势。细胞反卷积分析进一步揭示，UVA1暴露后M0巨噬细胞比例在所有受试者中均显著增加，其中早晨型个体增加幅度尤为明显。同时，嗜酸性粒细胞在所有受试者中也呈现小幅但显著的积累。

这项研究首次在人体水平系统揭示低剂量UVA1辐射可通过调控昼夜节律核心组件CRY2蛋白和多重细胞防御通路，协调皮肤光适应反应。特别值得注意的是，研究首次将个体昼夜节律偏好这一生物特征纳入紫外线生物学效应评估体系，发现不同昼夜节律类型个体对UVA1辐射存在差异化应答模式，这为个性化光防护策略制定提供了重要理论依据。

研究结果强调，尽管低剂量UVA1可激活皮肤内在保护机制，但太阳紫外线中UVA的主导地位意味着持续皮肤防护的必要性。该研究不仅深化了对紫外线皮肤生物学的理解，更为昼夜节律光生物学这一新兴交叉学科的发展提供了关键证据，为未来开发基于生物钟原理的光防护方案奠定了分子基础。