健康光照环境的研究现状及应用展望[1]

　　1 前言

　　自从有了人工照明，人类就告别了日落而息，日出而作的生活，可以有效地延长工作时间以适应高速运转的现代社会。但同时却发现大部分人的身体处于“亚健康”状态[1]，表现出精神疲惫、情感障碍、思维紊乱和睡眠障碍等症状。因为不规律的作息违反了人类进化中形成的24 小时生物节律。人体的内在固有平衡被打破，机体免疫力下降，容易形成各种心血管功能障碍诱发癌症以及季节性情感障碍( Seasonal affective disorder，SAD) 等疾病。诸此等等引起了研究人员的注意: 光与人体昼夜节律

　　是否存在着必然的联系?

　　人类的行为生理等现象在进化过程中已经适应了地球的自转公转引起的昼夜及季节变化，在人体内形成了一个特殊的器官，具有控制生物节律的作用，被称作生物钟( circadian clock) 。哺乳动物的生物钟由母钟跟子钟组成。母钟位于下丘脑的视交叉上核( suprachiasmatic nucleus，SCN) ，是哺乳动物昼夜节律组构中最重要的起搏器[2]，控制着机体的行为和生理节律。子钟位于肝脏、心脏等外围组织，接受母钟的SCN 发出的各种调控。生物钟时刻接受着来自外界的明暗周期信号，调整自身时相，以适应外界环境。因此，营造健康的光照环境首先要了解光照对人体昼夜节律的影响。

　　2 光照对人体昼夜节律的影响

　　人类对光的研究有500 年的历史，在超过150年时间里，人们一直认为人类眼睛上只存在具有视觉作用的两种感光细胞: 锥状细胞和杆状细胞。DeCoursey[3]于1959 年发现光照会对人体昼夜节律产生影响; Moore[4]的研究团队于1972 年发现了除视觉通路之外眼睛的另一个通路，就是光通过视网膜直接投射到视交叉上核( SCN) ; 直至2002 年，美国Brown 大学的David Berson[5]发现了第三类感光细胞( 我国译为司辰细胞) ，才找到让人们疑惑很

　　久的光如何通过视网膜作用SCN 产生光生物效应的“丢失的链接”。Yasukouchi 等人于2005 年描述了来自视网膜的光信号的传播途径有两种通道，如图1所示。一条是传递视觉影像功能的神经通道，另一条是经过视交叉上核( SCN) 链接松果体，传递非视觉信息的神经通道。而光正是通过非视觉的信息通路作用于松果体，影响褪黑激素的分泌。褪黑素作为光信号的接受者将来自外界的光信息传达给机体的有关组织和器官，从而影响和控制机体的内在生物规律，包括昼夜、季节以及年节律等以适应外界的变化。

　　所示。一条是传递视觉影像功能的神经通道，另一条是经过视交叉上核( SCN) 链接松果体，传递非视觉信息的神经通道。而光正是通过非视觉的信息通路作用于松果体，影响褪黑激素的分泌。褪黑素作为光信号的接受者将来自外界的光信息传达给机体的有关组织和器官，从而影响和控制机体的内在生物规律，包括昼夜、季节以及年节律等以适应外界的变化。

　　2. 1 褪黑素的影响作用

　　褪黑素最早是1958 年由Lerner 等人从牛松果体内提取出来的可以使青蛙皮肤颜色褪色的物质并命名为Melatonin，它是一种神经性的内分泌激素。正常生理状态下，人体褪黑素的分泌是夜多昼少，呈现昼夜节律性的波动。而且一天内，通常从凌晨1点到2 点褪黑素的分泌是最高的，直至中午12 点褪黑素的分泌降至最低，与身体内其他激素的分泌规律不同，比如皮质醇等，如图2。褪黑素的这种有节律的、随着黑暗周期进行的变化作为光的信号被

　　大脑所识别[6]，并调节着人体昼夜节律和季节性节奏。当人体昼夜节律被打破，黑暗周期发生变化，褪黑素分泌则发生异常，这将影响人体的生理机能。目前知道，光的季节性的变化( 夏天昼长夜短，冬天昼短夜长) 通过褪黑素对动物的生殖系统产生调节作用[7]，并且在生殖系统异常的人的体内也发现松果体分泌褪黑素能力低下。另外，褪黑素在人体免疫系统、心血管系统以及抗氧化方面都有着非常重要的调节作用[8]。特别在睡眠方面，适当剂量的褪黑素可以缓解因为昼夜节律被打破而造成的睡眠障碍[9]。褪黑素还被称作“睡眠激素”，控制人体的警觉和睡眠。