反應微氣候改變之皮膚生理現象

TEWL 為評估皮膚障壁功能及生理衡定時常用的指標。TEWL 量測 水分以蒸氣之型態從體內透過表皮蒸發逸散至空氣中的量，據以評估皮 膚阻絕內外環境之障壁功能是否正常。在未自覺出汗的狀況下，TEWL 數值愈大，代表皮膚的屏障效能愈低⁽²²⁾。美國國家職業安全與衛生研究 院(National Institute for Occupational Safety and Health)於近年訂定以 TEWL 評估工業化學物暴露導致皮膚障壁功能損害之標準⁽²⁶⁾。過去研究 顯示出，當人類皮膚遭受紫外線輻射暴露時，皮膚障壁功能完整性所受 之傷害與紫外線波長和強度(暴露劑量)有關。去毛鼠或小鼠之皮膚當遭 受：1)單一、高劑量的 UVB 曝曬⁽²⁷⁾；2)重複、低於可引起紅斑生成劑量 之UVB 曝曬⁽²⁸⁾；3)UVA 與 UVB 同時曝曬時，TEWL 皆呈現上升趨勢⁽²⁹⁾。

皮膚表皮能保護人體免於遭受外界各種物理性、化學性之傷害。皮膚 表皮層為一具滲透性之障壁；此障壁主要由角質層細胞及細胞間質中存 在的脂質(intercellular lipids)所組成。這些脂質包含神經醯胺(ceramides)、

膽固醇(cholesterol)、游離脂肪酸(free fatty acids)，以及微量的非極性脂肪 與硫酸固醇(cholesterol sulfate)等。Meguro et al.⁽³⁰⁾研究經單一劑量(2單位 之最小致紅劑量；minimum erythema dose, MED)或連續劑量(每日0.5單位 之MED；共14天)之UVB照射後，角質細胞間脂質多層結構之變化。此研 究結果發現暴露三天後，去毛鼠皮膚之TEWL顯著地上升，且以共價方式 結合的神經醯胺含量明顯下降，說明神經醯胺是維繫皮膚障壁功能之重 要成分。Akitomo et al.⁽³¹⁾ 利用TEWL評估倉鼠(hamsters)背部皮膚角質層 因紫外線照射產生之皮膚表面脂肪過氧化(lipid peroxidation)對其皮膚障 壁功能之影響；發現若將膽固醇先施放至皮膚上，再以能誘發耳朵紅腫 現象之最小UVB劑量(minimum ear-swelling dose)照射時，與只單獨照射 UVB的部位相比較，實驗部位的TEWL上升了至少2倍。綜合上述研究之 發現建議：UVB在活體實驗中(in vivo)可直接活化皮脂腺之功能並促進脂 肪之分泌，而在紫外線照射時上述脂肪發生過氧化反應，進而使得皮膚 障壁功能遭受損害。Jiang et al.⁽³²⁾評估鼠類皮膚角質層中細胞間脂質經 UVB照射後之反應。實驗以單一劑量之UVB (0.15 J/cm²)照射去毛成鼠的 皮膚，並以TEWL作為評估障壁功能之依據。研究結果顯示單一劑量的 UVB輻射能夠顯著地增加TEWL值—TEWL於照射UVB後第二天開始上 升，並於第四天時到達高峰。實驗中利用電子顯微鏡觀察細胞間區域所 發生、顯著的異常型態(morphological abnormalities)狀況；異常的型態包

括 層 板 顆 粒(lamellar granules) 之 組 成 改 變 、 其 於 表 皮 角 質 層 (stratum corneum)與粒狀層(stratum granulosum)間之含量變化、以及角質細胞中細 胞核之不易釋出。

2.1.2 皮膚濕度

日光紫外線輻射亦能對皮膚濕度產生影響，但目前相關之研究仍然有 限。Li et al.⁽³³⁾使用人工模擬UVB光源(725 ± 10 μW/cm²)，以每日6小時、

連續3天照射飼養在恆溫室內空間(23^oC)之大鼠(Sprague-Dawley rats)皮 膚；研究發現在第一天曝曬0至2小時時，皮膚濕度呈現下降趨勢，隨後 則逐漸回升，但未能恢復至原先正常情況。第二天皮膚濕度呈現之趨勢 與第一天相同，但其數值高於第一天之量測值。第三天皮膚濕度則出現 連續下降趨勢，此顯示皮膚已遭受累積性傷害，故皮膚表皮障壁功能明 顯下降。

2.1.3 紅斑生成與黑素沉澱

遭受紫外線照射時，人體皮膚產生最明顯的生理反應為紅斑生成與 黑素沈澱。紅斑生成以及黑素沈澱與膚色、年齡、曝曬位置、紫外線波 長、及曝曬劑量有相當的關聯⁽³⁴⁾。此兩種指標對因紫外線曝曬或其他危 害所造成之皮膚病理或生理反應具有高再現性且簡單明瞭的優點。紅斑 生成及黑素沉澱常分別以紅斑指數(erythema-index, E-index)以及黑素指

數(melanin-index, M-index)表示⁽³⁵⁾；兩者亦是許多研究中觀察紫外線暴露 數小時乃至數天後生理反應變化選用的指標。

Farr and Diffey ⁽⁷⁾以E-index 評估紫外線曝曬後的健康效應，發現所測 得的紅斑生成與紫外線劑量之對數值呈線性關係。此外，Diffey et al.⁽³⁶⁾ 於 1987 年的研究調查顯示：皮膚經 UVA 與 UVB 照射後 24 小時之曝曬 劑量對數值與紅斑生成值之迴歸模式雖未顯示顯著的劑量–反應關係，但 UVA 照射後的紅斑生成為雙相(biphasic)反應：紅斑經照射後立即顯現，

並於曝曬後6 至 24 小時間上升至並維持穩定在高峰。Park et al.⁽³⁷⁾利用螢 光燈源所產生之寬頻中波長 UVA 與 UVB 射線照射皮膚表面，並以 E-index 與 M-index 檢驗因紫外光暴露生成之皮膚顏色變化過程。研究結 果發現照射後第 1 天時 E-index 為最大值，而後逐漸下降，惟經過 28 天 後仍無法回復至皮膚原先情況；而 M-index 則緩慢上升，直到第 7 天時 到達高峰。Suh et al.⁽³⁸⁾在為期六個月的研究中，觀察寬頻中波長 UVA (BBUVA)、窄頻中波長 UVB (NBUVB)、以及寬頻中波長 UVB (BBUVB) 照射所導致之紅斑生成與色素沈澱隨時間的反應變化；實驗結果發現經 BBUVA 照射後 1 小時內紅斑生成與色素沈澱最為明顯。若分別以 NBUVB 與 BBUVB 輻射誘發皮膚紅斑生成，則紅斑生成分別在照射 1 天與 2 天 後情況最為嚴重；照射NBUVB 後 3 到 6 天之間皮膚色素沉澱達到最大，

而照射 BBUVB 則需要 4 到 7 天。皮膚照射 NBUVB 與 BBUVB 後分別

須1 個月與 3 個月方能恢復至原本膚色。

2.1.4 皮膚之微血流變化

皮膚微血流變化主要利用雷射–都卜勒(laser Doppler)技術進行測量，

常應用於診斷與皮膚微血流變化相關之醫學症狀，如手-手臂振動症候群 (hand-arm vibration syndrome，簡稱 HAVS)^{(45, 46)}或與由交感神經引起之血 管收縮⁽⁴⁷⁾。Laser Doppler 技術之測量原理為皮膚動靜脈組織中之微血管 可因應皮膚溫度調節之需而產生血流量變化，進而使得射入之雷射光折 射量改變，構成血流量量化量測之基礎⁽⁴⁸⁾。近年來，一些研究利用皮膚 微血流變化評估源自人工 UV 光源曝曬所產生之紅斑生成因應人體使用 抗氧化物而生成之改變。Dreher et al.⁽⁴⁹⁾使用非侵入性的生物工程方法，

包括皮膚膚色和皮膚微血流，評估維生素E/C 與 melatonin 共同施用時，

對曝曬30 分鐘之寬頻 UV 輻射可產生之協力防護作用; Perugini et al.⁽⁵⁰⁾ 利用測量皮膚障壁功能、表皮顏色變化及皮膚微血流改變研究化妝品成 分中橄欖多酚(oleuropein)(由橄欖葉葉子和橄欖油萃取之酚類化合物)降 低因UVB 曝曬導致紅斑生成之效能。當環境熱因子改變時，同時也可使 用 laser Doppler 評估皮膚微血流之變化；如曾有研究觀察手或手指進入 可控溫之水池，對應環境溫度之冷熱改變，觀察皮膚局部微血管之收縮

反應^{(51, 52)}。然而，使用laser Doppler 所量測之皮膚微血流變化評估因熱

環境改變所引起之健康危害仍屬於發展初期，未臻成熟。以上述研究來 講，均利用水浴加熱或降溫製造與一般環境變化顯著偏離之熱環境變化 (游泳池除外)；此外當手或手指進入水池時，皮膚局部微血流適應熱環境 之機制，當與反應空氣中之熱變化利用排汗散熱之現象不同。