近年的光生物学研究让我们重新审视阳光对人体健康的深远影响。除了众所周知的紫外线与维生素D合成,越来越多证据表明长波长的可见红光与近红外光(大致在660-1000纳米波段)能够穿透皮肤和深层组织,调节线粒体功能,进而对神经系统和视觉功能产生可测量的改善。2025年发表在Scientific Reports上的一项研究提供了直接证据:太阳光中800-870纳米附近的波段能够通过胸腔并且对视觉阈值产生系统性影响。这一发现既提示了自然光谱的重要性,也对现代照明设计与光疗应用提出了新的思考方向。 从光谱到穿透性:为什么长波长更容易深入组织 光与生物组织的相互作用取决于吸收、散射和反射。短波长可见光及紫外线通常被皮肤表层色素、血红蛋白等强烈吸收或散射,难以到达深层结构;相比之下,近红外光(大约660-1000纳米)受到组织中的水和血红蛋白吸收较小的影响,散射也更弱,因此在"光学窗口"内具有更好的穿透深度。
实验测量显示,从人体胸前照射进入的太阳光经过体内组织后,能量虽大幅衰减,但在约800-875纳米范围内仍有相对峰值,这意味着这一波段在穿透人体软组织时优势明显。研究也用850纳米LED面板在暗室条件下重复测量并进行了功能性评估,确认了可穿透性与生理效应的关联。 对线粒体的影响:能量代谢与视觉敏感度的关联 线粒体是细胞的能量工厂,负责通过电子传递链生成ATP。随着年龄增长或疾病状态,线粒体膜电位下降、ATP生成减少并伴随活性氧(ROS)增多,进而影响细胞功能。视网膜外层细胞(尤其感光细胞)富含线粒体,也因此高度依赖氧化代谢,容易发生功能性衰退。大量基础与动物研究显示,特定长波长光照(例如660-670纳米或近红外波段)可以提升线粒体膜电位和ATP产量,减轻ROS相关损伤,从而改善细胞性能与组织功能。
光的分子靶点可能包括细胞色素c氧化酶等呼吸链组分,但机制尚不完全明确,可能涉及电子传递动力学的直接光学调制与下游的信号转导变化。 系统性效应与"离位(abscopal)"反应:为何局部照射能导致远端改善 令人感兴趣的是,局部的长波长照射有时会产生远端器官的功能改善。例如将近红外光照射身体某一小片皮肤,不仅该区域附近组织受益,血糖水平、远端神经系统以及视力等也可能发生可测量变化。研究推测,这种系统性效应可能由分子信号的释放(如细胞因子、代谢中间产物)引发体液循环中的全身性调整,或者通过免疫与代谢网络的层层放大达到远端器官。相关动物研究与人体小样本实验均报告了类似效应,提示光疗不仅是局部修复工具,也可能作为触发更广泛生理反应的"引信"。 关键实验发现:胸部照射后视力阈值的变化 上述Scientific Reports研究在人体志愿者中采用了两条路径验证长波长穿透与功能影响。
首先,在户外阳光下直接测量胸部透过光谱,结果显示透射光谱相对太阳入射光有明显长波移,800-870纳米区间传递比率较高。其次,在暗室条件下用850纳米LED面板对志愿者背部进行15分钟照射,24小时后通过色彩对比灵敏度测试评估视功能变化。结果显示,红绿色(protan)与蓝黄(tritan)通道的对比检测阈值显著下降(阈值降低即视敏感度提升),尤其是tritan通道改善更明显。更为关键的是,即使在受试者头部完全被铝箔包裹以阻断直接眼部照光的情况下,背部照射依然带来显著的tritan改善,证明了非眼源的系统性影响存在。研究也观察到常见衣物对850纳米近红外光的阻挡非常有限,几层普通衣物在该波段几乎呈现高度透明性。 与现有光疗波长的比较与实践意义 光疗领域常用的波长包括可见红光(如670纳米)与近红外波段。
670纳米在多项研究中被证实对视网膜功能有直接益处,但该波长的组织穿透性较850纳米更弱,难以通过厚组织达到远端器官。850纳米等近红外波段穿透更深,便于实现远端调节。需要强调的是,不同波长可能通过不同靶点发挥效应,亦可能存在协同或互补作用。因此并不存在单一"最佳波长",而是需要基于治疗目标、组织深度和安全性做出选择。 现代照明的光谱变化与健康隐忧 随着LED照明在室内环境中的普及,人类日常光谱暴露结构发生了深刻变化。典型白光LED常以蓝光峰(约420-450纳米)为基础,通过荧光粉转换生成白光,但相对缺乏远红外长波长成分。
基础研究提示短波蓝光在某些条件下会对线粒体功能产生不利影响,可能增加ROS并短时扰动心血管和神经系统指标。换言之,长期处在缺乏长波段但富含蓝光的人工照明环境中,人体会丧失与演化相适应的全光谱信号,可能引发未充分认识的健康影响。研究因此呼吁更多关注室内照明的光谱完整性,考虑引入包含长波段的补光方案以重建更接近自然日光的光谱环境。 衣物并非绝对屏障:日常生活中的光暴露意义 研究指出普通衣物对850纳米近红外光的阻挡能力有限,即便是多层棉、聚酯或羊毛服饰也可能允许大量长波光通过到达皮下组织。这意味着在户外阳光下,即使穿着轻薄衣物,身体仍能接收一定量的近红外照射,进而可能影响线粒体代谢和局部或全身性生理指标。需要平衡的是,日间户外暴露同时伴随紫外线风险,皮肤癌和光老化的防护仍是首要考虑。
因此对普通人而言,理解太阳光的多重成分并采用合适的防晒策略与合理时间暴露是重要的公共卫生信息。 实用建议:如何在安全前提下合理利用长波长光益处 在尚未形成广泛临床指南的情况下,理性与谨慎是首要原则。日常层面,可以通过增加户外活动时间、选择光谱更完整的照明设备以及在可能的条件下接触早晨或傍晚的自然光来获得较为均衡的光照暴露。对于追求更明确的治疗效果,合规的光疗设备(特定波长的LED或激光产品)需在专业人员指导下使用,并严格遵守剂量、距离与时间参数。对于眼部相关应用,务必避免直接用高强度光源直射眼睛,应采用经过验证的眼科光疗程序。睡前避免强蓝光并维持暗环境,有助于昼夜节律与睡眠质量。
安全性与证据局限:为何不能简单地"越多越好" 尽管近红外和红光在许多研究中显示出保护与恢复作用,但任何光照介入都应考虑剂量反应、波段特异性与潜在副作用。过高强度或不当使用的光源可能引起热效应、局部组织过度刺激或意外眼损伤。当前关于系统性效应的临床证据仍以小样本与短期试验为主,长期安全性和最优参数尚待大规模随机对照试验确证。因此不能简单宣称光照是治愈或替代药物的手段,而应视为潜在的辅助或预防性干预。 未来研究方向:从机制到临床转化的关键问题 若要将这些发现转化为可靠的健康策略,研究需要在若干方面深入推进。首先,明确不同波长、剂量和照射时段对不同组织与年龄群的短期与长期影响。
其次,阐明分子机制,包括直接的线粒体作用、细胞因子网络改变与可能的免疫调节路径,以便更精确地设计靶向疗法。再次,评估照明光谱对公共健康的宏观影响,探索更适宜的室内照明标准,以平衡视觉舒适、认知效率与代谢健康。最后,需要严格的临床试验来评估光疗在视网膜退行性疾病、代谢异常或神经退行性病变中的疗效与安全性。 结语:光的另一面与现代生活的平衡 光不仅仅是视觉的载体,它还是调节生命代谢的重要环境因子。近红外与长波红光穿透组织并影响线粒体功能的发现,拓宽了我们对自然光与人体关系的理解,也对照明设计、医疗干预与公共健康提出新问题。面对日益人工化的光环境,重视光谱完整性、理性利用光疗设备并在科学证据支持下推广可持续的照明与户外生活方式,是未来落实这些研究价值的关键路径。
对于普通读者而言,保持适度的日间户外活动、关注睡眠时的光环境、并在需要时寻求合格医疗机构的建议,是在享受现代生活便利的同时,兼顾长远健康的务实选择。 。
