近年来关于光与健康的研究愈发引发公众与专业领域的关注。传统上,人们把阳光对健康的影响局限于紫外线、维生素D合成与昼夜节律调节等方面,但一项发表在Scientific Reports的研究提供了新的视角:太阳光中较长波长的红外光能够穿透人体组织,并在系统层面上改善线粒体功能,从而带来视觉功能和代谢方面的可测量改善。 研究概况与关键发现 研究由多位眼科与生物医学生理学研究者协作完成,采用了室外太阳光测量与实验室近红外(850 nm)LED暴露两部分方法。研究者在阳光充足的环境中,使用光谱仪和辐照计测量通过胸腔传输的太阳光能谱,结果显示穿透人体后的光谱在波长约600 nm至1000 nm之间发生长波长偏移,并在约800-870 nm范围显示相对峰值。为进一步控制变量,他们使用半功率带宽覆盖830-865 nm的850 nm LED面板,在暗室条件下测定穿透率并进行功能学测试。 在功能评估上,研究以颜色对比敏感度作为视觉功能的关键指标。
颜色对比检测可以反映视网膜神经与光感受器的代谢与功能状态,尤其是对线粒体功能高度依赖的视锥细胞。志愿者在暴露于850 nm面板后24小时再次进行测验,结果显示在未遮挡头部(可能包含来自反射的眼部照射)时,红绿色(protan)对比阈值改善约9%,蓝黄(tritan)对比阈值改善约16%;即便在用铝箔完全遮挡头部以避免眼部直接接受近红外光的情况下,tritan阈值仍显著改善约7%,表明身体表面接受近红外照射也能产生远端的视觉功能提升。 此外,研究还演示了近红外光能够穿透常见衣物层的现象:多层衬衫、T恤和羊毛衫在850 nm波段下对光的透过性显著高于可见光,因此穿着衣物并不会完全阻挡这些长波长光的入射。实验还通过手部薄组织的光谱测量,识别出血红蛋白和水分子在该波段的吸收特征,帮助解释为何特定波长更易穿透深层组织。 可能的生物学机制 研究及既有文献将视觉与代谢改善归因于线粒体对长波长光的敏感性。线粒体内的呼吸链末端酶细胞色素氧化酶(cytochrome c oxidase)可能部分吸收红光与近红外光,光子被吸收后可提升电子传递效率、恢复膜电位并增加ATP合成,降低氧化应激生成的活性氧(ROS),从而改善细胞功能。
实验与动物研究显示,约660-1000 nm波段的光可以增强线粒体膜电位并改善功能退化的组织表现。 有趣的是,局部照射可以产生远端效果,这种"非自主"或"远端(abscopal)效应"已在多种模型中被报道。局部长波长光照可能通过改变血液中细胞因子(cytokines)谱、代谢底物消耗或其它体液信号途径来传递系统性信号。例如,短时局部暴露能显著降低血糖,被解释为线粒体活性提升导致组织对葡萄糖需求上升,从而在全身范围内反映为血糖变化。 这些机制提示长波长光不仅仅是局部热效应,它们可能作为光生物催化剂影响代谢反应速率,在不显著升温的条件下通过非热学的光化学或光物理路径调节细胞功能。 与常见光源的差异与公共卫生含义 现代室内照明大量采用白色LED技术,而传统的太阳光、火光与老式白炽灯包含更多的长波长成分。
典型的白光LED光谱在400-650 nm之间占主导,尤其是蓝光峰(约420-450 nm)更突出,而超过650 nm的长波段通常匮乏。研究指出,短波蓝光在某些条件下会抑制线粒体功能并增加氧化应激,而缺乏近红外成分的照明可能无法提供进化中长期存在的生理光输入。这为照明设计提出了新的考量:在室内环境中补充长波长成分或采用更宽谱的光源,可能有助于维持或改善与线粒体相关的生理功能,尤其对老年人或代谢功能受损群体具有潜在意义。 需要强调的是,虽然实验显示短时近红外暴露可以在视觉指标与代谢参数上产生积极效应,但将这些结果直接推广为医疗建议仍需谨慎。光照的剂量、波长范围、照射时间与频次,以及个体差异(比如皮肤色素、组织厚度、基础健康状况)都会影响效果。此外,太阳光中的多波段连续暴露与短时高强度单一波段LED治疗在生理影响上并不完全等同,两者可能在触发机制与持续性方面存在差异。
研究的局限性与未来方向 现有实验揭示了重要的可穿透性与功能学改变,但也存在若干局限。样本量在某些亚组较小,环境测量在户外存在波动,850 nm LED面板的能量在实验室测量中较低且无法完整绘制传输光谱。更系统的动作谱(action spectrum)研究需要明确哪一段波长对不同组织与生理机制最有效。目前常见的670 nm与850 nm都展现出改善功能的潜力,但两者的相对优劣尚未在严格对照试验中确定。 未来研究可从以下几个方向扩展:对不同年龄与肤色群体进行更大规模的临床试验,以确定剂量-反应关系与长期安全性;系统探索700-900 nm甚至更长波段的作用谱;通过分子生物学手段澄清光照后细胞因子、电生理或代谢通路的时序变化;评估不同照明设计在实际生活场景(如住宅、养老机构、医院)中的长期影响。 公众与临床实践的建议 基于当前证据,合理的日常建议应当平衡科学谨慎与潜在收益。
适度获取自然阳光,尤其是在日间时段,仍是维护身心健康的重要方式。室内工作长期暴露于高比例蓝光并缺乏长波长光源的环境,设计者与雇主可以考虑增加更宽谱的光源或使用补充的红外/远红外光疗设备,以模拟更自然的光谱条件。对于有兴趣尝试近红外光疗的个人,选择经过验证的医疗设备与专业指导尤为重要,避免自行使用不合格装置或过度暴露。任何试图用红光或近红外光作为治疗手段的行为,尤其是针对疾病治疗,应首先咨询相关医疗专业人员。 结语 长波长的太阳光并非对人体无感的"背景辐射"。越来越多的证据显示,近红外波段能够穿透组织并与线粒体等生物分子发生互动,从而在系统层面影响视力、代谢与可能的炎症反应。
科研正在揭示自然光谱与人体生理之间更复杂、更微妙的联系,这对公共照明设计、医疗干预与日常生活方式都提出了新的思考。与此同时,科学界需要更多高质量、可重复的研究来明确作用机制、最优参数与长期效果,以便将这些发现转化为安全可靠的健康策略。 。
