生物光防护指通过增强、维持或模拟皮肤固有防御系统，预防或减轻由日光及环境应激因素诱导的皮肤损伤。与传统防晒剂主要通过减少光子穿透发挥作用不同，生物光防护靶向这些暴露触发的下游分子与细胞应答。其实现方式是将非滤过性光防护成分(nonfiltering photoprotective ingredients, PINGs)添加至防晒产品中，作用于皮肤损伤与修复相关的关键生物学通路。现有证据表明，此类成分与紫外线(UV)滤光剂联用时可能产生叠加防护效应，尤其在减轻氧化损伤、支持DNA修复及调控炎症与色素应答方面表现显著。然而，当前证据基础仍较有限，多数研究存在样本量小、周期短及方法学异质性高等局限。综上，生物光防护是现代光防护中互补但仍处于发展阶段的维度，需进一步研究以建立标准化评估方法并确定其在真实场景下的临床相关性。
引言
日光诱导的皮肤损伤是全球重大公共卫生问题，可导致晒伤、光老化、色素性疾病、光线性皮肤病及光致癌。传统光防护策略依赖有机与无机紫外线(UV)滤光剂，可有效减少中波紫外线(UVB)诱导的急性光损伤（如红斑与DNA损伤）。然而，此类滤光剂主要作为物理或化学屏障衰减光子穿透，无法应对日光与环境暴露触发的生物学进程。尽管防晒产品广泛应用，慢性光老化与UV相关疾病在全球范围内仍持续存在。
研究证实，日光辐射造成的皮肤损伤超出多数传统滤光剂的防护范围。长波UVA1、可见光(VL)及红外(IR)辐射可深层穿透皮肤，触发氧化应激、炎症及线粒体功能障碍，激活促基质降解、色素失调与免疫调节的信号通路。此外，暴露组因素（空气污染、温湿度波动、吸烟、饮食模式、睡眠不足及心理应激）可与光照协同作用，放大活性氧(ROS)生成并加速皮肤外在老化。传统UV滤光剂无法抵消这些下游生物学效应。
在此背景下，生物光防护作为传统滤光策略的补充概念应运而生。该策略通过支持皮肤对抗日光及其他环境应激损伤的固有防御与修复机制发挥作用，而非单纯阻断光子。其核心是将非滤过性光防护成分(PINGs)添加至防晒产品中，作用于皮肤损伤与修复的关键生物学通路，包括抗氧化、DNA修复、免疫调节、抗炎等机制，形成对UV滤光剂光学屏障的补充。含抗氧化剂、DNA修复酶、肽类、渗透调节物等活性成分的防晒产品代表了光防护的新兴发展方向，将防护从单纯的UV过滤延伸至细胞韧性、基因组稳定性与长期皮肤健康层面。
方法
本研究为结构化叙述性综述，旨在综合生物光防护的机制、临床与方法学相关证据。研究人员通过检索PubMed、Scopus及Web of Science数据库，组合使用“生物光防护”“氧化应激”“DNA修复”“光免疫抑制”“紫外线”“可见光”“红外辐射”“非滤过性光防护”等检索词，纳入截至2025年6月发表的英文全文文献。同时筛查相关综述与原创研究的参考文献以补充文献。
筛选过程中优先关注皮肤对UV、VL、IR及环境应激因子的生物学应答，优先纳入人体体内研究，辅以相关离体及机制性体外研究。仅涉及滤光剂光学性能或化妆品特性的研究被排除，除非包含生物学相关终点。鉴于本综述的叙述性性质，未采用正式的系统评价方案或定量荟萃分析，但依据研究类型、生物学终点的相关性及文献结果的一致性对研究进行了定性评估。作为叙述性综述，无法完全排除发表偏倚与选择偏倚，结果反映了现有文献及其在生物光防护语境下的解读。
暴露组对人类皮肤的影响
人类皮肤持续暴露于环境与生活应激因子中，包括日光辐射、空气污染、温湿度、营养、心理应激、睡眠不足、烟草使用及化学暴露，统称为皮肤暴露组。其中，日光辐射、空气污染及环境条件（热与湿度）是生物光防护的重点靶标。
日光辐射包含UV、VL与IR波长，各波长诱导不同的皮肤生物学应答。UVB（280–320 nm）主要作用于表皮，直接导致环丁烷嘧啶二聚体(CPDs)与(6–4)光产物等DNA损伤，引发抑癌基因突变与炎症级联激活。UVA（320–400 nm）占地面UV的90%以上，可穿透至真皮层，间接生成ROS，损伤核与线粒体DNA(mtDNA)、脂质及蛋白质，并激活AP-1与MAPKs等关键转录因子，上调基质金属蛋白酶(MMPs)，加速胶原降解并破坏真皮结构，同时抑制新生胶原合成并触发持续炎症反应，导致真皮变薄、弹性丧失与可见光老化。可见光尤其是高能可见光(HEVL；400–500 nm)可通过黑素细胞中的视蛋白3(Opsin 3)激活诱导线粒体ROS生成与持续黑素生成，在深肤色人群中产生持久色素沉着。IR-A（700–1400 nm）可深层穿透真皮，通过线粒体ROS生成与热诱导信号加速胶原分解。这些重叠机制表明光损伤远不止于UV波段，亟需靶向分子与细胞防御系统的防护策略。
空气污染、热与湿度同样加剧皮肤损伤。空气污染物（多环芳烃、颗粒物、臭氧）结合芳香烃受体(AhR)，启动氧化与炎症级联，加重色素异常与衰老表型。热与湿度进一步增加ROS生成，促进真皮基质降解与色素沉着。这些非辐射性暴露组因素与日光辐射协同作用，共同放大光损伤的生物学效应。
传统滤光型光防护的局限性
尽管传统防晒剂（含机与无机UV滤光剂）在预防红斑与晒伤方面功效明确，但其无法全面应对日光与环境皮肤损伤的生物学复杂性。滤光剂通过吸收、反射或散射UV光子降低到达皮肤的辐射剂量，但仅发挥光物理作用，无法解决亚红斑暴露条件下皮肤内触发的氧化、炎症与免疫事件。
其局限性首先体现为光谱覆盖不全。当前获批的UV滤光剂多优化针对UVB与短波UVA段（280–340 nm），对长波UVA1（340–400 nm）、VL（400–700 nm）及IR-A（700–1400 nm）的防护不足。美国仅批准17种UV滤光剂，欧盟则有29种，后者包含苯基双二苯基三嗪与甲氧基丙氨基环己烯基亚乙氧基乙基氰基乙酸酯等新一代分子，可将防护扩展至长波UVA1与HEVL区域。氧化铁颜料虽可通过散射衰减VL，但存在化妆品缺陷与色调适配限制，难以广泛推广。
其次，传统滤光剂忽略生物损伤机制。即便达到高SPF与UVA防护系数(UVA-PF)，单纯光学过滤也无法阻止DNA损伤、氧化应激、免疫抑制或皮肤屏障破坏等生化与细胞损伤。亚红斑UV剂量仍可诱导CPDs、改变细胞因子谱并损害朗格汉斯细胞功能。UVA暴露还可导致“暗CPDs”形成——通过黑素介导的化学激发在暴露后数小时持续产生，即使在无持续UV暴露的情况下仍增加突变负荷，这解释了为何规律使用防晒霜仍无法杜绝光老化与光致癌。
实际应用中的缺陷进一步削弱防护效果。日常使用中，消费者涂抹量通常不足推荐剂量2 mg/cm2 的一半，且极少按时补涂，导致有效SPF降低50%–80%。多数人群在室内不使用防晒产品，但UVA、VL与IR可穿透窗玻璃持续造成光老化与色素沉着。此外，现代环境暴露（空气污染、极端温度、湿度波动）与日光协同加速氧化与炎症损伤，而现有滤光剂对此类非辐射应激源无任何防御作用。最后，部分有机滤光剂对海洋生态系统的潜在毒性已导致羟苯甲酮、奥克立林等成分受限，且产品的化妆品接受度（残留感、色调不匹配、肤感）也会影响实际使用，尤其在有色人种与油性皮肤人群中。
生物光防护
传统滤光策略的内在与实际局限表明光防护不能仅依赖光学过滤。2000年代Jean Krutmann团队的研究首次证实，在传统滤光剂中添加DNA修复酶光裂合酶可增强皮肤纠正UV诱导损伤的能力。此后该概念逐步发展为涵盖抗氧化剂、DNA修复酶、渗透调节物与免疫调节剂等一系列机制驱动活性成分的体系，统称为PINGs，旨在补充而非替代UV滤光剂，应对光与环境暴露的潜在生物学后果。
生物光防护指通过增强、维持或模拟皮肤固有防御系统，预防或减轻日光与环境应激诱导的损伤。不同于主要通过吸收、反射或散射辐射发挥作用的传统UV滤光剂，生物光防护通过强化细胞与分子机制维持皮肤在UV、VL、IR及污染应激下的稳态。本综述聚焦于外用PINGs策略，支持抗氧化能力、DNA修复进程、免疫韧性与炎症通路调控，口服或系统性策略不属于本讨论范围。
PINGs可分为六大机制类别，反映皮肤防御的核心生物学靶点：抗氧化活性、DNA修复、抗炎效应、色素调控、免疫调节及其他（如渗透调节）。该分类框架为按作用机制划分光防护成分提供了基础。
临床对照研究显示，强化生物防御通路可带来超越UV滤光剂的额外皮肤保护。评估抗氧化剂、DNA修复酶与渗透调节物的试验一致表明，受控辐射暴露后氧化应激、DNA损伤、炎症介质与色素沉着均有所减少。这些发现提示生物强化与滤光剂联用可提供附加防护，覆盖SPF指标未纳入的氧化、遗传与免疫终点。但需注意，现有证据多来自样本量较小、周期较短且条件受控的实验研究，未必能反映真实世界的使用模式与环境暴露，因此应视为初步证据而非确证性临床验证。
截至2022年底，证据支持度最高的PINGs包括：L-抗坏血酸（维生素C，强效ROS清除剂）、烟酰胺（维生素B3 ，恢复细胞NAD+ 水平以支持DNA修复并减少UV诱导的免疫抑制）、生育酚乙酸酯（维生素E，脂质相抗氧化剂，减轻红斑与脂质过氧化）、异丁酰氨基噻唑基间苯二酚（高效酪氨酸酶抑制剂，预防UV后色素沉着过度）、N-乙酰-L-半胱氨酸（谷胱甘肽前体，抑制MMP表达并防护光老化）、光裂合酶（DNA修复酶，减少CPDs与UV诱导凋亡，提升基因组稳定性）、表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG，抗炎多酚，抑制NF-κB与COX-2信号)。近年新兴的有潜力的成分包括盐诱导激酶(SIK)抑制剂（可增强UV后DNA修复，效果与光裂合酶相当）与2-巯基烟酰甘氨酸(2-MNG，强效抑制UV与HEVL诱导的色素沉着)。
生物光防护的科学、监管与配方挑战
传统防晒品性能主要依赖基于最小红斑量(MED)测试的SPF值。SPF虽为标准化的UV诱导红斑防护指标，但无法涵盖生物光防护靶向的更广泛生物学进程（DNA修复、氧化应激调控、免疫保护与色素控制）。虽有学者提出替代指数，但目前尚无被广泛接受的生物光防护量化框架，限制了研究间的可比性与临床结局关联解读。
转化层面也存在挑战。评估成品配方的生物活性本身难度较高，许多相关终点依赖侵入性或实验室方法，难以应用于大规模或真实世界评估。此外，受控或体外研究结果不一定能转化为完整人皮中的功效，配方特性、成分稳定性、皮肤渗透性及真实使用模式等因素均会影响生物活性成分是否到达靶点并发挥可测量效应。
监管方面，将生物活性成分加入防晒配方增加了复杂性。在美国，防晒品按非处方(OTC)药品受FDA专论监管，仅UV滤光剂被列为“活性成分”并需在标签声明；PINGs（如抗氧化剂或DNA修复酶）除非提出特定治疗声称，否则不被归类为活性药物成分。欧盟及多数地区则将防晒品归为化妆品，前提是其主要用途为防UV辐射，支持内源性防御机制的成分一般被视为化妆品组分。若声称延伸至预防特定病变（如光化性角化病）或治疗特定疾病（如黄褐斑），则监管分类可能相应调整，需证明安全性、有效性并符合更严格的生产标准。对某些高风险人群，可能需要更严格的监管分类（如医疗器械或药品注册），例如含光裂合酶的产品在欧洲作为医疗器械管理，用于光化性角化病风险升高人群的场癌化防控。
安全性方面，PINGs与UV滤光剂联用存在尚未明确的问题。许多生物活性成分设计为透皮吸收，而UV滤光剂则旨在停留于皮肤表面，共配方可能改变UV滤光剂的透皮吸收特征。当前安全性评估尚未系统阐明PINGs是否会改变UV滤光剂的透皮吸收、光反应性或有毒性特征，相关证据十分有限。此外，PINGs与UV滤光剂之间的潜在相互作用，以及对皮肤刺激或致敏的累积效应也尚未得到充分表征。
结论
生物光防护是对传统光防护的概念延伸，旨在应对日光与环境暴露的生物学应答。现有证据支持其作为UV滤光剂的补充潜力，但仍以初步证据为主。因此，生物光防护应被视为前景广阔但仍处于发展阶段的策略。要将其更广泛地整合进临床实践，需建立标准化方法学、统一的生物学终点，并通过设计严谨的研究证实其在真实世界条件下的临床相关获益。
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