大功率紫外交联仪用于紫外应激实验

大功率紫外交联仪UCL-3500用于紫外应激实验

紫外线是太阳光中波长范围在10～400 nm光线的总称。根据不同波长范围，紫外线又可以细分为UV-C（＜280 nm）、UV-B（280～315 nm）和UV-A（315～400 nm）3 种，其波长越短所蕴含的能量越高。长时间暴露在过量的紫外辐射条件下会使人体皮肤出现皱纹，组织脆性增加，促使皮肤光老化和免疫功能失调，进而增加细胞损伤概率和患皮肤癌风险。紫外线对细胞的损伤机制分为直接作用（光化学反应）和间接作用（氧化胁迫）。研究发现，植物活性成分酚酸、黄酮类、萜类等化合物除了具有紫外线吸收特性外，还具有中和活性氧（reactive oxygen species，ROS）、抵抗炎症和调节免疫功能，从而保护细胞免受紫外辐射损伤。

过量紫外辐射会使细胞处于应激状态，导致活性氧过量积累和DNA损伤，进而破坏细胞内稳态平衡。很多植物具有预防紫外应激损伤及诱导相关疾病的作用，例如茶叶中主要功能成分茶多酚等可以直接吸收紫外辐射，并且能够结合机体体内特异性靶点协助调控代谢。

紫外辐射应激造成机体损伤

流行病学和临床研究表明，机体在过量紫外辐射条件下会导致严重损伤。过量紫外辐射一方面导致机体内源性ROS随着时间延长呈现依赖性增长，产生氧化应激；另一方面还会诱导DNA双链断裂造成损伤[。作为细胞中紫外线的光受体，DNA在紫外线波长范围内具有很强的光谱吸收能力，可以直接吸收紫外辐射能量。DNA分子中相邻碱基会直接吸收紫外光子从基态跃迁到激发态，而激发态的形成标志着DNA光产物环丁烷嘧啶二聚体（cyclobutane pyrimidine dimer，CPD）产生；此外，通过紫外辐射诱ROS和活性氮产生的光敏反应也会生成CPD。有研究表明，CPD会诱导细胞凋亡。人类基因组中存在CPD超热点，其检测结果可以用来评估罹患皮肤癌风险。

过量紫外辐射会对抗原呈递细胞产生损伤耗竭，从而影响机体免疫功能。此外，紫外辐射诱导ROS积累和DNA损伤可以作为激活炎性小体的信号分子。近年来，炎性小体的异常激活被认为与多种炎症性疾病和自身免疫性疾病相关。暴露在过量的紫外辐射下，受损的角质形成细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体[20]。晒伤皮肤细胞中，紫外辐射激活的炎性小体介导角质形成细胞中促炎因子白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）和IL-18的激活和释放。过量的IL-1β可以抑制Th1反应和调节性T细胞活性，而调节性T细胞不仅在抑制效应T细胞反应中起重要作用，还在紫外线诱导的免疫抑制中起关键作用。

紫外线诱导的DNA损伤是抗原提呈细胞迁移的重要分子触发因子。为了维持遗传基因的稳定性，生物体内存在一种DNA损伤响应（DNA damage response，DDR）机制。DDR是基于蛋白激酶的细胞内和细胞间组成的信号通路，通过检测DNA损伤并通过信号转导做出响应。DNA双链断裂通过共济失调-毛细血管扩张突变（ataxia telangiectasia-mutated，ATM）途径识别检测。HeLa细胞中ATM激活与γH2AX染色呈阳性的细胞比例大幅增加有关。EGCG可以对γH2AX发挥化学预防和治疗作用。花青素也可以通过减少γH2AX原位表达来降低紫外辐射诱导的ROS水平并减轻DNA损伤。

过量紫外辐射会使机体产生氧化应激，导致蛋白质和脂质氧化以及DNA损伤。这些受损的细胞成分可以通过自噬去除，从而维持应激条件下的细胞内稳态和存活。DNA损伤修复与自噬密切相关，自噬可以调节特定的DNA修复途径，促进缓解DNA损伤。在结直肠癌细胞中beclin1和抗紫外辐射相关基因相互作用，形成诱导自噬核心复合物，增强DNA损伤修复。茶多酚可以通过不同的机制激活自噬，EGCG还可以减弱自噬负调控因子的作用，该调控因子可以调控细胞凋亡。EGCG可以增强自噬，通过延迟凋亡介导的细胞死亡并最终延长细胞活力。茶叶活性成分能够促进NER增强DNA损伤修复，并且茶多酚可以诱导自噬，但是茶叶其他活性成分调控自噬在DNA损伤修复中的分子机制尚不明确。其次，紫外辐射作为外来能量应激会引起细胞内稳态失衡，导致引起细胞损伤。而SIS是机体应激后进行某些损伤修复的必需条件，并且强制干扰SIS正常进行会影响生物体的生命活力和寿命。在秀丽隐杆线虫实验中，紫外辐射后的SIS需要DNA损伤响应信号传导。茶叶生物活性成分可以通过增强DNA损伤修复来保护机体免受紫外辐射引起遗传毒性，并且能够通过血脑屏障作用于神经细胞。