近年来关于光与人体健康的研究不断涌现,尤其是长波段红光与近红外光(近红外,NIR)对细胞代谢和神经功能的影响。2025年发表在Scientific Reports的一项研究指出,太阳光中波长约在830-860纳米范围内的长波光不仅可以穿透人体胸腔,还能通过对身体表面照射在不直接照射眼睛的条件下,产生系统性效应并在24小时内改善视觉功能。这些发现为理解光与代谢、光生物调制(photobiomodulation)以及现代人居环境照明带来的健康含义提供了新的视角。本文从研究设计与证据出发,解析可能的生物学机制,讨论现实中的应用与风险,并指出未来研究的关键问题。 研究发现与实验设计 该项由Jeffery等人完成的研究在实验与场景测量上分为两部分。户外测量显示,正午附近的太阳光通过胸部时,短波部分(可见光蓝端)几乎被吸收或散射掉,而波长在600-1000纳米之间的长波成分能更容易透射,透射比在大约800-875纳米范围达到峰值。
为便于实验室对因果效应的控制,研究团队制造了峰值在850纳米、半功率带宽约830-865纳米的大型LED面板,统一进行受试者暴露。受试者为40名年龄在25-63岁的健康个体,实验以背部照射15分钟为主,部分受试者在照射时用铝箔完全遮挡头部以排除眼睛直接暴光的影响。视觉功能以色觉对比灵敏度(protan 红绿色轴与 tritan 蓝黄色轴)作为量化指标,在暴露前后24小时内对比测量。实验结果显示,850纳米背照组在protan轴上平均提高约9%,在tritan轴上提高约16%;即便眼睛被遮挡,tritan仍有显著改善(约7%)。此外,研究还演示了普通室内衣物对850纳米近红外光的透过性较高,说明服装并非阻碍长波光到达皮肤的显著屏障。 可能的生物学机制 核心机制涉及线粒体功能的调节。
线粒体作为细胞能量工厂,其膜电位和ATP合成能力随年龄与病理状态下降。大量基础与动物研究发现,红光和近红外光可以提升线粒体膜电位、增加ATP产量、降低过量活性氧(ROS),从而改善细胞功能与抗炎状态。光的作用靶点曾经聚焦在细胞色素c氧化酶(cytochrome c oxidase)上,该酶含铜、血红素等吸收带,能响应红光至近红外光谱而改变电子传递效率。研究作者提出,接收到近红外光的皮肤或浅表组织内线粒体被激活后,可能通过循环中的细胞因子(cytokines)等信号介导远端器官的代谢调整,这种远端作用类似于所谓的abscopal效应,即局部光照可在全身范围内诱发生理改变。实验中可观察到在仅照射背部时,视网膜/视觉功能也出现改善,支持了系统性信号传递的存在。 光穿透性与光谱特征 人体组织对不同波长光的吸收与散射特性并不一致。
较短波长(蓝紫区域)易被色素和血红蛋白吸收,而长波长(红光到近红外)在水与组织蛋白的吸收尚未完全占优势前,更容易实现深部穿透。研究中对手掌与胸腔的频谱测量显示,水与血红蛋白对750-820纳米区间存在明显吸收特征,但800-875纳米间的透过性相对较高。实际从太阳光透射到胸腔后,绝对能量被大幅衰减,但所剩的长波成分仍能够被检测并在生理上产生可测量效果。需要强调的是,尽管有透射,人体并非"透明",透过光的强度要比入射光低很多,且穿透效率受组织厚度、血流、含水量、肤色等因素影响。 实验局限与谨慎解释 尽管结论颇具启发性,但仍有多项局限需谨慎看待。样本规模相对有限,且参与者为特定人群(论文中以白种人为主),未能完全代表各年龄、肤色与病理背景下的差异性反应。
实验暴露时间短(15分钟)且使用的是窄谱、高峰值的850纳米LED面板,无法直接等同于日常长时间、宽谱太阳暴露的累积效应。透射到体内的实际光子数远低于入射量,且不同组织对光的吸收 - 散射模型非常复杂;因此从可检测的功能改善反推明确的"剂量-反应"关系存在困难。研究作者也指出,670纳米等波段虽然在多项研究中对视觉有正面影响,但并不一定能像850纳米那样跨越整个身体透射,意味着不同波长各有优劣与适用场景。 与现代照明的关系与公共健康启示 现代室内照明以白光LED为主,许多白光LED在光谱上强调蓝光峰(约420-450纳米),长波红外成分稀少甚至缺乏。研究团队在讨论中提出,长时间暴露于以蓝光为主而缺乏长波成分的环境,可能对线粒体功能、代谢与心血管调节等产生影响,尤其在夜间或缺乏日光接触的城市居民中值得关注。相对而言,传统的日光、燃烧光与白炽灯包含较丰富的长波成分,与人类演化环境更接近。
因此,从照明设计与建筑健康角度,补充更接近日光全谱的照明,或在日间增加适度的红外/近红外光暴露,可能对维护线粒体活力与视觉健康有益。然而,这并非建议大众自行进行高强度近红外疗法,临床使用仍需严谨参数控制与医务监管。 潜在应用与未来研究方向 该研究的发现为若干应用方向提供了理论依据。光生物调制在眼科、神经退行性疾病与代谢疾病等领域已有初步研究,未来可进一步探索短时远程照射(例如局部皮肤照射)能否持续改善神经功能或代谢指标、不同波长与剂量的比较、靶向器官的响应时间窗口、以及光照与免疫因子之间的因果链条。需要开展更大规模、多种族、跨年龄层的随访研究以确认效果的稳健性与安全性。研究者还应致力于建立详细的作用谱(action spectrum),明确哪些窄波段或波段组合在不同组织中最有效。
公众建议与风险提示 在现有证据基础上,理性的公众建议包括:保持合理的日光暴露,尤其在日间通过户外活动获取自然光谱的优势;在居住与工作空间的照明设计中关注光谱完整性,适时引入更接近日光谱的光源;对使用任何形式的光疗设备应咨询专业医生,避免无监督的高强度照射。对于眼睛或皮肤有疾病的人群、妊娠期或使用光敏药物者,应特别谨慎。研究尚未证明长波近红外可替代已验证的医疗治疗方案,任何拟接受光疗或通过光改善健康的决定都应以专业评估为前提。 结语 太阳光中的长波光线能够部分穿透人体并对远端器官产生影响,这一发现拓展了我们对光与生物能量代谢关系的认知。研究提示长波近红外通过激活线粒体和可能的免疫 - 代谢信号通路,在短期内改善视觉对比敏感度并产生系统性效应。与此同时,这一领域仍处于快速发展期,明确的剂量学、作用谱和长期安全性需通过更大样本与更严格的临床试验来验证。
对于公众与政策制定者来说,平衡现代照明技术与自然光谱的关系,关注居住与工作环境中光谱质量,或将成为未来促进健康照明设计的重要方向。 。
