海水浸泡與日曬對(duì)皮膚功能影響的研究

翁巧玲，桑軍軍，吳 潔，曾德華，陳向齊，陳勝平

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海水浸泡與日曬對(duì)皮膚功能影響的研究

翁巧玲，桑軍軍，吳 潔，曾德華，陳向齊，陳勝平

目的 觀察大鼠模擬海訓(xùn)戰(zhàn)士經(jīng)海水浸泡及日光照射后的皮膚變化，探討海水和日光對(duì)皮膚的影響。方法 海水浸泡及部分聯(lián)合模擬日光（長(zhǎng)波紫外線+ 中波紫外線）照射SD大鼠，每周5次，共4周，觀察照射部位皮膚的外觀、含水量、組織病理改變，分析比較皮膚含水量、角質(zhì)形成細(xì)胞層數(shù)。結(jié)果 大鼠最小紅斑量（MED）平均值1 443.6 mJ/cm2；海水浸泡或紫外線照射均可引起皮膚含水量下降、角質(zhì)屏障功能受損，并且聯(lián)合干預(yù)后變化更明顯。組織病理改變示海水浸泡或紫外線照射均可引起角質(zhì)形成細(xì)胞增殖，但聯(lián)合干預(yù)后變化無加劇。結(jié)論 在海水浸泡后光照會(huì)加重光損傷和光老化，提示戰(zhàn)士海訓(xùn)時(shí)要注意加強(qiáng)防護(hù)。

光老化；海水浸泡；日光；光損傷

[J Pract Dermatol, 2017, 10(4):193-196]

部隊(duì)瀕海訓(xùn)練是針對(duì)渡海登陸作戰(zhàn)的一項(xiàng)軍事訓(xùn)練項(xiàng)目。瀕海訓(xùn)練時(shí)官兵所接受的紫外線照射強(qiáng)度很大，受海水浸泡時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致官兵在瀕海訓(xùn)練時(shí)的皮膚病患病率明顯高于訓(xùn)練前。為了研究海水浸泡后光照對(duì)皮膚的影響，本研究以大鼠為模型，觀察海水浸泡及光照后皮膚的損傷情況，以期為戰(zhàn)士訓(xùn)練時(shí)皮膚保護(hù)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 健康雄性SD大鼠40只，大鼠全身皮膚無病變，體重400 g左右，均購(gòu)于福建醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物中心[動(dòng)物中心許可證號(hào)SYXK( 閩) 2012-0001，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量合格證NO0002401]，飼養(yǎng)于南京軍區(qū)福州總醫(yī)院比較醫(yī)學(xué)科屏障環(huán)境[SYXK( 閩) 2013-0004]。

1.1.2 主要試劑及儀器 SUV日光紫外線模擬器[中波紫外線（UVB）發(fā)射光譜280～320 nm，長(zhǎng)波紫外線（UVA） 發(fā)射光譜 320～400 nm，UVA+UVB發(fā)射光譜290～400 nm，上海希格瑪高技術(shù)有限公司] ；紅海珊瑚鹽7 kg/22 kg（以色列紅海有限公司）；規(guī)格1 200 ml圓柱狀儲(chǔ)物罐（永輝超市股份有限公司）；雅舒美皮膚水分檢測(cè)儀（千千一線電子科技有限公司）；鹽酸氯胺酮注射液2 ml:0.1 g（福建古田藥業(yè)有限公司，批號(hào)1505222）；BX51 奧林巴斯顯微鏡（日本 HITACHI 公司）；蘇木精 -伊紅（HE）染色試劑；S8060 Sirius Red、TR-2011彈性纖維染色液（福州市鼓樓區(qū)康華生物技術(shù)有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 動(dòng)物分組 將40只健康SD大鼠隨機(jī)分為5組，每組 8只，最小紅斑量（MED）組；空白組（A組）；海水浸泡6 h/d（B組）；光照1 MED（C組）；海水浸泡6 h/d+光照1 MED（D組）。均用醫(yī)用剪刀剪除大鼠頸部、背部、臀部區(qū)域內(nèi)毛發(fā)，以后每次海水浸泡前用剃須刀剃除該部位的毛發(fā)。

1.2.2 MED計(jì)算 利用SUV日光紫外線模擬器UVA+UVB輸出裝置，其具有8個(gè)孔，輸出口單孔面積≥80 mm2，排列方式如圖1。第1～8孔輸出輻照強(qiáng)度值依次以60%～80%逐級(jí)遞減，多次測(cè)量其貼壁輻照強(qiáng)度取平均值，

第1～8孔輻照強(qiáng)度值分別為62.29 mW/cm2、43.61 mW/cm2、29.21 mW/cm2、22.12 mW/cm2、17.08 mW/cm2、12.14 mW/cm2、8.02 mW/cm2、5.25 mW/cm2。隨后將 SD 大鼠背部皮膚置于SUV日光紫外線模擬器UVA+UVB輸出裝置光源正下方，保證輸出口8個(gè)孔均勻無縫緊貼皮膚，照射同時(shí)注意保護(hù)大鼠眼睛免于光照，定時(shí)器調(diào)為180 s，從第1～8孔輻照劑量值分別為11 212.2 mJ/cm2、7 849.8 mJ/cm2、5 257.8 mJ/cm2、3 981.6 mJ/cm2、 3 074.4 mJ/cm2、2 185.2 mJ/cm2、1 443.6 mJ/cm2、945 mJ/cm2。隨后第24、48、72 h觀察皮膚改變。

1.2.3 海水浸泡 根據(jù)紅海珊瑚鹽說明書，1 L蒸餾水配33.4 g紅海珊瑚鹽作為浸泡海水，浸泡時(shí)每只大鼠放一個(gè)儲(chǔ)蓄罐，確保大鼠背部皮膚始終浸泡于海水中，并可采取自由體位，間斷給予飲水。每周海水浸泡5 d，6 h/d，連續(xù)4周，并觀察其皮膚外觀改變。

1.2.4 海水浸泡聯(lián)合模擬日光照射 先將SUV日光紫外線模擬器輸出裝置改為大透鏡，用避光錫紙遮蓋大部分光源，只取其中央直徑2 cm光源。海水浸泡后將SD 大鼠放置于距離光源（UVA + UVB）30 cm 處的水平面上照射，每天照射前觀察動(dòng)物背部皮膚有無改變并記錄。根據(jù)大鼠最小紅斑量及光源能量功率，得出C、D組照射時(shí)間34.2 s。每周海水浸泡+日光照射5 d，連續(xù)4周，并觀察其皮膚外觀改變。

1.2.5 含水量測(cè)定 A～D組每次海水浸泡前、后，用雅舒美皮膚水分檢測(cè)儀測(cè)量所有大鼠背部皮膚含水量。

1.2.6 取材與組織病理 經(jīng)實(shí)驗(yàn)4周后，處死動(dòng)物迅速取背部光老化處皮膚組織塊（0.1～0.2 g），置于甲醛中浸泡。行HE常規(guī)染色、彈性纖維染色（Gomori醛復(fù)紅染色），觀察大鼠皮膚組織病理改變。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 18.0軟件進(jìn)行分析，所有測(cè)定指標(biāo)均采用所得數(shù)值均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差，統(tǒng)計(jì)方法使用單因素方差分析和LSD-t檢驗(yàn)，P＜0.05認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 MED的計(jì)算

MED是指在一定的光源、距離下，特定的個(gè)體、部位接受光照后24 h產(chǎn)生肉眼剛可觀察到的紅斑所需的劑量。大部分大鼠第7號(hào)孔為MED照射劑量（圖1），計(jì)算出大鼠MED平均值為1 443.6 mJ/cm2。

圖1 大鼠腹部最小紅斑量測(cè)定

2.2 肉眼觀察

肉眼可見A組皮膚色澤正常，彈性好；B組皮膚潮紅，毛細(xì)血管擴(kuò)張；C組光照處可見紅斑及少許鱗屑，表面粗糙；D組光照處可見局部斑塊和糜爛，皮膚松弛，彈性差（圖2）。

2.3 含水量比較

A～D組皮膚含水量的比較見表1。 A～D組角質(zhì)層屏障功能受損主要體現(xiàn)在含水量值，B、C、D組與 A組含水量比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），表示海水浸泡或（和）紫外線照射均可引起角質(zhì)層屏障功能受損；B、C組與 D組含水量比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），表示海水浸泡聯(lián)合紫外線照射引起角質(zhì)層屏障功能受損均比單獨(dú)海水浸泡或者紫外線照射明顯。

表1 不同組別大鼠表皮含水量變化比較 （xˉ±s，%）

2.4 組織病理學(xué)改變

A組HE染色示皮膚表皮正常，約1～3層細(xì)胞厚度，真皮膠原纖維組織細(xì)膩，無炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，彈性纖維染色可見彈性纖維細(xì)長(zhǎng)，無斷裂；B組HE染色示表皮增厚伴板層狀角化過度、顆粒層增厚；C組HE染色示表皮角化過度，表皮棘細(xì)胞間水腫，表皮內(nèi)水皰形成，真皮淺層膠原纖維組織增粗、斷裂，急慢性炎性細(xì)胞浸潤(rùn)伴紅細(xì)胞外溢；D組HE染色示表皮明顯增厚，約6～7層細(xì)胞厚度，見致密型角化過度、角化不全，局灶Munro微膿瘍，表皮細(xì)胞間水腫伴基底層顯著空泡化變性，局灶小水皰形成；真皮淺層水腫，淋巴單核及中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，顯著紅細(xì)胞外溢。真皮淺層膠原纖維組織增粗伴嗜堿性變性；彈性纖維可見彈性纖維斷裂、增粗，局灶聚集成團(tuán)（圖3a-3d）。

圖2 大鼠皮膚肉眼觀察

圖3 各組小鼠皮膚組織病理（a-d：HE染色×200；e-g：彈性纖維染色×200）

A組彈性纖維染色示彈性纖維細(xì)長(zhǎng)，無斷裂；B組彈性纖維染色示部分彈性纖維斷裂、增粗；C組彈性纖維染色示彈性纖維斷裂、增粗，小部分聚集成團(tuán)；D組彈性纖維染色示彈性纖維斷裂、增粗，局灶聚集成團(tuán)（圖3 e-3h）。

A～D組大鼠HE染色角質(zhì)形成細(xì)胞層數(shù)分別為（3.8±0.6）層、（5.2±1.2）層、（6.4±1.3）層、（6.0±0.8）層。角質(zhì)形成細(xì)胞層數(shù)間接體現(xiàn)了皮膚厚度，B、 C 、D組與 A組角質(zhì)形成細(xì)胞層數(shù)比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），顯示海水浸泡或（和）紫外線照射均可引起角質(zhì)形成細(xì)胞增殖；B、C組與 D組角質(zhì)形成細(xì)胞層數(shù)比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），顯示海水浸泡聯(lián)合紫外線照射引起角質(zhì)形成細(xì)胞增殖與單獨(dú)海水浸泡或紫外線照射無差別。

3 討論

皮膚是機(jī)體抵御外界侵害的第一道防線，同時(shí)皮膚作為直接與外界環(huán)境接觸的最大器官，容易受到有害因素的影響，而導(dǎo)致形態(tài)和功能的改變。角質(zhì)層是防止體內(nèi)水分丟失的主要屏障結(jié)構(gòu)，呈弱酸性，經(jīng)過堿性海水浸泡后，可引起角質(zhì)層超微結(jié)構(gòu)的改變，且隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，變化愈明顯[1]。潘敏鴻等[2]研究表明，長(zhǎng)時(shí)間海水浸泡可導(dǎo)致表皮角質(zhì)細(xì)胞的凋亡和增殖，可引起表皮角質(zhì)層脂質(zhì)超微結(jié)構(gòu)的改變，從而導(dǎo)致表皮屏障的損傷；趙曉明等[3]研究表明，經(jīng)海水浸泡后皮膚炎癥因子水平升高，局部炎癥加劇。本實(shí)驗(yàn)A與B組含水量以及角質(zhì)形成細(xì)胞層數(shù)的對(duì)比表明，海水浸泡后其含水量明顯下降、角質(zhì)形成細(xì)胞代償性增殖，角質(zhì)屏障功能受損，從而使紫外線對(duì)皮膚損傷加劇。

日光中的紫外線是造成光老化的重要原因[4-6]。紫外線照射對(duì)真皮纖維具有兩種破壞作用，一種為分解纖維細(xì)胞，另外一種抑制纖維細(xì)胞合成。纖維細(xì)胞是皮膚真皮中最主要的細(xì)胞類型，其各種生物學(xué)特性改變是皮膚光老化、光損傷形成的最重要基礎(chǔ)[7-9]。本實(shí)驗(yàn)提出紫外線照射聯(lián)合海水浸泡后彈性纖維的形態(tài)發(fā)生異常改變，出現(xiàn)斷裂、增粗，局灶聚集成團(tuán)等，這與Kvaskoff[10]和Seite等[11]實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果相一致，被稱之為日光性彈性纖維變性，此種變化不僅會(huì)出現(xiàn)在光老化皮膚中，還會(huì)出現(xiàn)在一些由紫外線照射引起的皮膚癌前病變和惡性腫瘤中，如日光性角化病（AK）、皮膚黑素瘤[10]、鱗狀細(xì)胞癌[12]。故說明日光性彈性纖維變性是光老化皮膚的一個(gè)組織學(xué)特征。研究表明，紫外線輻射，特別是 UVB的輻射是誘發(fā)系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）患者角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡的主要因素[13]，并且能增加皮肌炎和狼瘡患者的光敏性皮損[14]。其中74%的鱗狀細(xì)胞癌都是出現(xiàn)在長(zhǎng)期曝曬部位[15]。另外紫外線輻射還可誘發(fā)AK，其為體內(nèi)早期階段侵襲性鱗狀細(xì)胞癌的原位癌[16]。另外有學(xué)者提出日光照射約在4周時(shí)，真皮出現(xiàn)不可修復(fù)的損傷，最終導(dǎo)致光損傷特征性的皮膚皺紋表現(xiàn)，肉眼可見紅斑、鱗屑、表面粗糙、皮膚松弛、彈性差等表現(xiàn)，與本實(shí)驗(yàn)一致。

雖然關(guān)于海水或光照對(duì)皮膚的影響已有研究，但關(guān)于海水浸泡聯(lián)合日曬對(duì)皮膚屏障和免疫功能影響的研究少見報(bào)道。本研究模擬戰(zhàn)士海訓(xùn)的實(shí)際情況，在海水浸泡的基礎(chǔ)上模擬光照處理，探究?jī)烧忒B加對(duì)皮膚的影響。在外觀上，海水浸泡后光照較單獨(dú)光照或海水浸泡出現(xiàn)的光損傷嚴(yán)重，組織病理上出現(xiàn)表皮細(xì)胞間水腫伴基底層顯著空泡化變性，局灶小水皰形成；真皮淺層水腫，淋巴單核及中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，顯著紅細(xì)胞外溢，較單純海水浸泡或光照，損傷更明顯，皮膚屏障功能破壞更加嚴(yán)重，從而易發(fā)生多形性日光疹、日光性蕁麻疹、光化性癢疹、光刺激性接觸性皮炎。瀕海訓(xùn)練時(shí)官兵所接受的紫外線照射強(qiáng)度大，受海水浸泡時(shí)間長(zhǎng)，日光曝曬加之海水浸泡，可出現(xiàn)光損傷及光老化，表現(xiàn)為紅斑，水皰或皮膚粗糙松弛，出現(xiàn)皺紋和色斑，甚至良性或惡性腫瘤[4]。戰(zhàn)士們長(zhǎng)期處于日光曝曬加之海水浸泡的環(huán)境中可誘發(fā)結(jié)締組織病（紅斑狼瘡、皮肌炎）以及皮膚腫瘤（日光性角化病、鱗狀細(xì)胞癌），造成非戰(zhàn)斗力減員。對(duì)光引起的皮膚損傷的防護(hù)，包括一般防護(hù)、遮光劑、藥物3種。結(jié)合戰(zhàn)士們實(shí)際情況，建議可適當(dāng)減少紫外線輻射最強(qiáng)時(shí)（10: 00～14: 00）訓(xùn)練時(shí)間，并且減少持續(xù)海水浸泡時(shí)間，可間歇性進(jìn)行。另外，因?yàn)橥庠葱怨饷舾形锝佑|皮膚或吸收后經(jīng)血液到達(dá)皮膚后，紫外線照射下使皮膚中某些正常成分發(fā)生變化，形成新抗原，引起局部的光損害[17,18]。故需避免使用光敏性的食物及藥物，如菠菜、灰菜、紫云英等，藥物如四環(huán)素族類、喹諾酮類、磺胺及苯噻嗪類等。對(duì)有光敏感的戰(zhàn)士，可適當(dāng)使用B族維生素和β胡蘿卜素等，此外羥氯喹藥物具有很好的抗炎和抗光敏作用。

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The study on the effect of seawater immersion and sunlight exposure on the skin of rats

WENG Qiao-ling，SANG Jun-jun，WU Jie，et al
Fuzhou General Hospital of PLA & Dongfang Hostpital Affiliated to Xiamen University, Fuzhou 350001, China

Objective To observe the changes of the skin of rats after seawater immersion and sunlight exposure, and to investigate the effect of seawater and sunlight on the skin. Methods The SD rats were immersed by seawater and exposed to simulated light (UVA +UVB), 5 times per week for 4 continuous weeks. The changes of skin appearance, moisture content and pathology were observed. Results The minimal erythema dose (MED) of the rats was 1 443.6 mJ/cm2. Either seawater immersion or sunlight caused the decrease of moisture content of skin and dysfunction of the skin barrier, and the changes were more obvious after combined intervention. Histopathological fndings revealed elastic fber fracture, thickening and focal aggregation in the group of sequential seawater immersion or sunlight. The proliferation of keratinocytes was induced by seawater immersion or sunlight exposure, but the prognosis didn’t become worse when the interventions were combined. Conclusion Exposure to sunlight after seawater immersion may exacerbate the photoaging and photodamage, which remind that the soldiers should strengthen the protection during sea training.

Photoaging；Seawater immersion；Light；Photodamage

R739.5

A

1674-1293(2017)04-0193-04

翁巧玲

2016-11-21

2017-03-07）

（本文編輯 耿建麗）

10.11786/sypfbxzz.1674-1293.20170401

南京軍區(qū)軍隊(duì)醫(yī)藥衛(wèi)生科研基金（MS124）

350001 福州，解放軍福州總醫(yī)院/廈門大學(xué)附屬東方醫(yī)院（翁巧玲，桑軍軍，吳潔，曾德華，陳向齊，陳勝平）

翁巧玲，住院醫(yī)師，研究方向：紫外線相關(guān)皮膚疾病、皮膚病理，E-mail: 982664536@qq.com

陳勝平，E-mail: chen-shengping@126.com