UVA與黑色素瘤發展的分子機制*

段杰 趙地 晉亞銘 普布卓瑪

（西藏大學理學院，西藏 拉薩 850000）

1 UVA與黑色素瘤

病原學研究發現，紫外照射是黑色素瘤的產生的主要原因［1］，尤其是膚色較淺的人群（色素沉積少）發病率較高［2］。

紫外線按照波長可分為UVA（320-400nm）、UVB（280-320nm）、UVC（100-280nm），紫外線在傳播過程中，受到大氣層的反射、吸收、散射后，到達地面的紫外線由95%的UVA和5%UVB組成。一直以來，人們一度認為只有UVB才是導致黑色素瘤形成的唯一因素。但通過近二十年來的研究重新認識了這一觀點：UVA也是導致黑色素瘤形成的另一個不容忽視的因素。并進一步發現了UVA導致黑色素瘤的機制。

2 UVA與DNA損傷

當皮膚中表皮細胞受到UVA照射時，細胞內的光敏化合物和發色團，如：卟啉類化合物、黃素類化合物、黑色素等，會吸收UVA而被激發，隨后被激發的光敏劑會將能量傳遞給周圍的活性基團，產生大量的自由基，如：ROS（reactive oxygen specie，活性氧自由基）、NOS（reactive nitrogen species，NO、ONOOˉ）等。 其中對細胞損傷最大，被人們廣為研究的最具代表性的就是ROS［8-9］。活性氧自由基會與細胞中的大分子物質作用影響細胞的正常生命活動：①活性氧可以把鳥嘌呤（G）氧化為8-OHdG（8-羥脫氧鳥苷），8-OHdG不能再與胞嘧啶（C）配對，反而與腺嘌呤（A）配對，造成DNA損傷，阻塞細胞正常進程。另外，8-OHdG如果沒有被DNA修復機制修復，那么它經過2次復制可造成原位G-C配對突變為A-T配對［3］。②活性氧與脂質作用引起脂質過氧化反應。脂質過氧化產物會進一步與細胞內的DNA、蛋白質反應引起DNA損傷和蛋白質失活［8、12］。除自由基外，UVA還會直接作用于DNA產生少量的CPD（CPD：相鄰的兩個嘧啶堿基第5位和第6位碳原子共價結合形成環丁烷嘧啶二聚體）。

黑色素在UVA導致的DNA損傷過程中起到極大的促進作用。當細胞內色素沉積較少或者褐色素較多時，UVA照射反而會使色素釋放出毒性分子損害細胞，加劇DNA損傷。而如果胞質內黑色素含量較高時，受UVA照射，黑色素會使細胞內ROS急劇增加，ROS導致的8-OHdG也會隨之增加，并且呈現出UVA劑量依賴性。另外，當黑色素細胞受到強烈的紫外照射時，胞質中的黑色素會降解并擴散進入細胞核內造成DNA損傷，即使在接下來的數小時內沒有受到紫外照射，也會持續有CPD生成（Dark CPD）。

3 DNA修復

細胞無時無刻都遭受著各種攻擊，DNA作為遺傳信息的載體，保持其完整性對個體乃至物種都具有重要意義。細胞內存在一整套嚴密精準修復機制以保證DNA的完整性。當細胞受到刺激時，細胞會啟動相應修復機制。這里僅介紹UVA導致DNA損傷時其中的DNA修復機制。

UVA照射產生ROS、NOS將鳥嘌呤（G）氧化為8-OHdG（8-羥脫氧鳥苷）是UVA引起DNA損傷的主要方式。BER是修復堿基氧化損傷的最主要方式。BER對錯誤堿基的修復需要經過如下步驟：①在DNA糖基化酶的作用下識別錯誤堿基并切除形成脫嘌呤位點（AP：apurinic site），隨后AP核酸內切酶將受損核苷酸的糖苷-磷酸鍵切開造成單鏈斷裂。②對切除部位進行修復。在DNA聚合酶β作用下，在切除堿基位置接入正確堿基。接下來細胞會根據AP缺口端不同化學結構（5’dRP）合成不同長度的“補丁片段”取代受損區域附近的相同長度DNA片段。③DNA連接酶在缺口處合成磷酸二脂鍵，將新片段接入。

UVA輻射中的光子直接被DNA吸收，生成的CPD和6-4PP光產物是UVA導致的DNA損傷的另一種重要形式。C->T、CC->TT堿基替換是UV照射導致DNA損傷的特征突變，這一特征在UVA導致的DNA損傷得到了驗證。因此，NER也在修復過程中發揮了重要作用。NER有兩種途徑：轉錄相關修復（Transcription Coupled Repair;TCR）和全基因組修復（Global Genome Repair;GGR）。NER對錯誤堿基的修復需要經過如下步驟：①損傷識別。RPA–XPA蛋白復合體能高效地識別CPD和6-4PP，而XPC–HR23B蛋白復合體能特異性識別6-4PP。②錯配切除。識別完成后，TFIIH轉錄因子和七種相關蛋白（XPB，XPD，GTF2H1，GTF2H2，GTF2H3，GTF2H4，CDK7，CCNH，MNAT1）被募集到損傷區域并在損傷區域上下幾個堿基位置將DNA鏈切開并解螺旋，隨后將兩切口間的寡核苷酸序列清除。③DNA聚合酶（Polδ和Polε）在空缺處合成新的片段，并在連接酶催化作用下將新合成片段與原DNA鏈連接起來。不過研究發現，在UVR導致的黑色素瘤中NER受到嚴重抑制，而GGR是缺失的。④除此之外，UVA還會造成DNA單鏈（SSB）或雙鏈斷裂（DSB）和在DNA復制過程中引起錯配。因此，核酸切除修復（NER：Nucleotide excision repair）、錯配修復（MMR：Mismatch repair）、同源重組或非同源末端互補（HR∕NHEJ）修復機制也參與其中。

ROS不僅可以造成DNA損傷，也可以作用于蛋白質造成蛋白質損傷，蛋白質的幾乎所有氨基酸側鏈都能被氧化生成蛋白質羰基，除此之外，甲硫氨酸和半胱氨酸的硫基團也特別容易受到氧化。氧化后的蛋白質會因空間結構會發生改變而不能發揮作用造成細胞對應功能降低甚至喪失。如今，多個與DNA復制和修復相關的蛋白質都檢測出了被UVA損傷［1］，如PCNA DNA夾、Ku、RPA、XPA、MDM2復制起始因子等。因此，UVA還可以影響DNA修復過程，使損傷不能被完美地修復甚至成為DNA損傷和誘發癌癥的另一因素。

4 基因突變

癌癥的產生總是伴隨著原癌基因的突變和抑癌基因的突變失活，如果DNA損傷不能夠被修復就會導致基因突變。黑色素瘤的發展是多個基因共同參與其中，多條信號通路協同作用的結果。研究發現單獨使用UVA、UVB光源照射引起的黑色素細胞突變與人體黑色素瘤的突變有很大的差異，而太陽光照射引起的人體黑色素瘤突變無法區分UVA、UVB分別在發展過程中所起的作用。因此，這里將黑色素瘤發展過程中涉及的主要基因突變見表1。

除此之外，在黑色素瘤中還發現了各個細胞周期檢查點的缺失，這造成了黑色素細胞不能受到細胞正常生長調控和受到損傷時不能激活修復機制，這或許是黑色素瘤發展的重要原因。

5 免疫抑制

癌細胞是一種“畸形”細胞。與正常細胞相比，癌細胞表面也存在許多抗原，癌細胞的發展形成、增殖、遷移卻都逃過了人體最重要的免疫系統的“清理”。

紫外照射不僅會導致DNA損傷，而且還會引起免疫抑制，使瘤細胞免于免疫系統的“監督”。通過對UVA引起的黑色素瘤研究發現，UVA產生的ROS、NOS會改變細胞內氧化還原平衡，從而改變免疫細胞的活性和抗原呈遞細胞異常，最終阻止免疫細胞的激活。

表1 黑色素瘤發展過程中涉及的基因突變

6 展望

UVA是引起黑色素瘤的另一個重要因素這一觀點越來越被人們廣泛接受。正確認識黑色素瘤及其發展機制對后繼研究工作具有重要作用。如：針對靶點分子開發靶向藥物特異性治療黑色素瘤；開發出防護性更好，紫外吸收光譜更寬的防曬霜等等。但是，現在對UVA導致的黑色素瘤的機制還有待進一步認識，這對其他一些疾病如衰老、遺傳性疾病等的認知也具有積極的作用。