日光曝露による健康への影響

日光からの紫外線に皮膚がさらされると、健康に良い影響と悪い影響の両方があります。良い面としては、紫外線にさらされると、骨の健康に不可欠なビタミンD3_{の合成が可能になり}^{[ 1 ]}、特定のがんの抑制に役割を果たす可能性があります^{[ 2 ] [ 3 ]} 。ビタミンDは食事サプリメントからも摂取できますが[4]、紫外線^{にさらされる}と、皮下一酸化窒素の産生が促進され、エンドルフィンレベルが向上するなど、サプリメントだけでは得られない利点があります^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} 。さらに、可視光線にさらされると、メラトニンの合成が促進され、概日リズムが維持され、運動学習能力、物体認識記憶の向上、シナプス可塑性の強化などの認知機能が向上し、季節性感情障害のリスクが軽減されます^{[ 10 ]}。

しかし、紫外線は皮膚の突然変異誘発物質および発がん物質でもあり、重大なリスクをもたらします。 ^{[ 11 ] [ 12 ]}急性の曝露は痛みを伴う日焼けを引き起こし、後年深刻な皮膚疾患を発症する可能性を高めます。^{[ 13 ]}長期の曝露は、皮膚がん、光老化または早期皮膚老化、免疫抑制、白内障などの眼疾患の発症と関連しています。^{[ 14 ] [ 15 ]}

こうした二重の影響を踏まえ、公衆衛生機関は紫外線曝露のメリットとリスクのバランスを取ることの重要性を強調しています。日焼けは絶対に避けるべきであり、紫外線による健康上のメリットを享受しつつ、紫外線に伴うリスクを最小限に抑えるために、日光への曝露を適度にするよう推奨しています。^{[ 16 ]}とはいえ、専門家は午前10時から午後4時までの日光曝露を避けるよう勧めています。これは皮膚がん、皮膚の損傷、早期老化を軽減できるためです。^{[ 17 ]}

波長が 290～315 ナノメートルの UVB 放射線は、覆われていない皮膚に浸透し、皮膚の7-デヒドロコレステロールをプレビタミン D ₃に変換し、それがさらにビタミン D ₃になります。^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} UVB 放射線はガラスを透過しないため、窓越しに室内で日光を浴びてもビタミン D は生成されません。^{[ 21 ]}時間帯、季節、地理的緯度、地上高度、雲量、スモッグ、皮膚のメラニン含有量、日焼け止めなどは、紫外線強度とビタミン D 合成に大きく影響する要因の一部であり、 ^{[ 20 ]}一般的なガイドラインを提供することは困難です。たとえば、一部の研究者は、日焼け止めを使用せずに週 2 回、平均 5～30 分顔、腕、脚に適度な日光を浴びることで、十分な量のビタミン D を生成できると示唆しています。 （肌の色が濃いほど、または日光が弱いほど、日焼けを最小限に抑えるには、時間の約25%に相当する長時間の日光浴が必要です。紫外線によるビタミンDの過剰摂取は不可能です。皮膚は、ビタミンが生成されるのと同じ速さで分解される平衡状態に達します。）^{[ 20 ] [ 22 ] [ 23 ]}日光浴の機会が限られている人は、食事にビタミンDの良い供給源を取り入れるか、サプリメントを摂取する必要があります。

ビタミンDの適切なレベルを定量化する唯一の方法は、血清25(OH)D3（カルシフェジオール）検査です_。 [ 24 ]^米国では、2005年の調査で、白人男性の3分の1以上で血清25(OH)D3_が推奨レベルを下回っており、女性やほとんどのマイノリティではさらに低い血清レベルでした。これは、米国ではビタミンD欠乏症が一般的な問題である可能性があることを示しています。^{[ 25 ]}オーストラリアとニュージーランドでも同様の調査結果が出ており、子供のくる病と成人の骨粗鬆症に対する保護が不十分であることが示されています。 ^{[ 26 ]}

過去数年間、コロラド州立大学の米国農務省のUVBモニタリングおよび研究プログラムの一環として、北米の30以上の地点で紫外線レベルが追跡されてきました。右側の最初の地図は、2008年6月のUVB放射線レベルをビタミンD当量で表したものです。^{[ 27 ]}

衛星データを使用して、欧州宇宙機関の測定では、世界中の場所について、広く用いられている紫外線指数単位で表された同様の地図が作成されています。 ^{[ 28 ]} 雪が初夏まで地面に残り、太陽が天頂でも低い位置にとどまる高緯度地域での紫外線放射の影響は、Meyer-Rochowによってレビューされています。^{[ 15 ]}

太陽からの紫外線への曝露はビタミンDの供給源です。最小紅斑量1回の太陽光紫外線照射は、経口サプリメントとして摂取したビタミンD2約20,000 IUに相当します。成人の腕と脚が最小紅斑量の半分の紫外線に曝露されると、経口サプリメントでビタミンD3を3,000 IU摂取するのと同じ効果があります_。この照射を10～15分間、週に2～3回行うと、成人の皮膚は十分なビタミンDを生成します。顔の皮膚はビタミンD3をほとんど生成しないため、顔を紫外線に曝露する必要はありません_{。経口ビタミンDの摂取が効果的でない代謝を持つ人は、} UV-B放射線を放出する紫外線ランプに曝露することで、25(OH)Dの血中濃度を達成することができます。^{[ 29 ]}

紫外線に当たることの3つの利点は、ビタミンDの生成、気分の改善、エネルギーの増加である。^{[ 30 ]}

UVBは、皮膚でビタミンDの生成を1分あたり最大1,000 IUの速度で誘導します。このビタミンは、カルシウム代謝（神経系と骨の健康に不可欠）、免疫、細胞増殖、インスリン分泌、血圧の調節に役立ちます。^{[ 31 ]}低所得国および中所得国では、ビタミンDが強化された食品は「事実上存在しない」。世界のほとんどの人々はビタミンDを得るために太陽に頼っており、^{[ 32 ]} UVBの少ない国の高齢者は癌の発生率が高くなっています。^{[ 33 ]}

ビタミンDを自然に含む食品は多くありません。^{[ 23 ]}例えば、タラ肝油や脂の多い魚などです。日光を浴びることができない人は、健康を維持するために1日あたり1,000 IUのビタミンDが必要になります。^{[ 34 ]}脂の多い魚をその食品源だけで十分なビタミンDを摂取するには、週に3～4回食べなければなりません。

ビタミンDのレベルが高い人は、糖尿病、心臓病、脳卒中の発生率が低く、血圧も低い傾向があります。しかし、ビタミンDのサプリメントは心血管の健康や代謝を改善しないことがわかっているので、ビタミンDとの関連性は部分的に間接的であるはずです。日光を多く浴びる人は一般的に健康で、ビタミンDのレベルも高いです。紫外線（UVAでさえ）は皮膚で一酸化窒素（NO）を生成することがわかっており、一酸化窒素は血圧を下げることができます。高血圧は脳卒中や心臓病のリスクを高めます。紫外線への長期曝露は、めったに致命的ではない非黒色腫皮膚がんの原因となりますが、デンマークの研究では、これらの癌を発症した人は、これらの癌を発症しなかった人に比べて、研究期間中に死亡する可能性が低く、心臓発作を起こす可能性がはるかに低いことがわかりました。^{[ 35 ]}

知的障害や神経発達障害など、ほとんどの時間を屋内で過ごす特定の状況にある人々は、ビタミンDレベルが低い。十分なビタミンDを摂取することで、「自己免疫疾患、心血管疾患、多くの種類のがん、認知症、1型および2型糖尿病、呼吸器感染症」を予防することができる。^{[ 36 ]}

ビタミンDが不足している胎児や子供は、「成長遅延や骨格の変形」を引き起こす可能性がある。^{[ 23 ]}

日光に含まれる紫外線（UV）照射は、環境中のヒト発がん物質です。自然光や治療用人工ランプからの紫外線の毒性作用は、人間の健康にとって大きな懸念事項です。スクアレン、セバレイン酸、リノール酸、コレステロールなどの不飽和脂質を含む皮膚表面脂質は、一重項酸素やオゾン、フリーラジカルによって酸化される可能性があります。紫外線はリポキシゲナーゼとシクロオキシゲナーゼを活性化し、脂質の特定の酵素的酸化を誘発します。フリーラジカルを介した脂質過酸化は、さまざまな皮膚疾患を誘発する可能性のある複数の酸化生成物を生じます^{[ 42 ]。}

UVBはmRNAを損傷します。^{[ 43 ]}これにより、皮膚の炎症や日焼けにつながる迅速な経路が引き起こされます。mRNAの損傷は、リボ毒性ストレス応答においてZAK-αと呼ばれるタンパク質を介してリボソームに最初に反応を引き起こします。この反応は細胞監視システムとして機能します。このRNA損傷の検出に続いて、炎症シグナル伝達と免疫細胞の動員が起こります。UVBによる皮膚の炎症や急性日焼けは、DNA損傷（検出が遅い）ではなく、この損傷によって引き起こされます。^{[ 44 ]}

紫外線照射が正常なヒトの皮膚に及ぼす主な急性影響は、日焼け、炎症、紅斑、日焼け、局所的または全身的な免疫抑制である。^{[ 45 ]}最も致命的な形態であるメラノーマは、主にUVA放射線による間接的なDNA損傷によって引き起こされる。これは、すべてのメラノーマの92%で直接的なUVシグネチャー変異がないことからわかる。^{[ 46 ]} UVCは最もエネルギーが高く、最も危険なタイプの紫外線であり、変異原性または発がん性など、さまざまな有害な影響を引き起こす。^{[ 47 ]}

ビタミン D 合成には太陽が重要であるにもかかわらず、日光^{[ 48 ]}や日焼けマシン^{[ 49 ]}からの紫外線への皮膚の曝露を制限することは賢明である。米国保健福祉省の国立毒性プログラム発がん物質報告書によると、広域スペクトル紫外線は発がん物質であり、そのDNA 損傷は、米国で毎年発生する推定 150 万件の皮膚がんと転移性黒色腫による 8,000 人の死亡の大部分に寄与していると考えられている。 ^{[ 48 ] [ 50 ]}世界保健機関は、日焼けマシンの使用が、米国、ヨーロッパ、オーストラリアで毎年 45 万件以上の非黒色腫皮膚がんと 1 万件以上の黒色腫の原因となっていると報告している。^{[ 51 ]}生涯にわたる皮膚への累積的な紫外線曝露は、加齢に伴う著しい乾燥、しわ、エラスチンとコラーゲンの損傷、そばかす、IGH、老人性色素斑、その他の美容上の変化の原因にもなります。米国皮膚科学会は、日光に当たるときはいつでも日焼け止めを使用するなど、光防御対策を講じることを推奨しています。^{[ 52 ]}短期間の過剰な曝露は、日焼けの痛みとかゆみを引き起こし、極端な場合には水ぶくれなどのより深刻な影響を引き起こす可能性があります。

オーストラリアなどいくつかの国では、紫外線指数という形で紫外線照射量の予測を一般に公開している。この指数は、特に直射日光が最も強くなる正午頃など、日光への過剰な曝露による危険性を一般の人々に知らせる指標として利用できる。

長時間の日光への曝露、特に強い紫外線は皮質白内障と関連している可能性があり、^{[ 53 ] [ 15 ]}高レベルの可視光は黄斑変性症と関連している可能性がある。

しかし、子供が近視（近眼）にならないためには、毎日十分な量の明るい光を浴びる必要があるかもしれない。^{[ 54 ]}

短期間の過剰な露出は、角膜の日焼けに似た雪盲を引き起こしたり、太陽凝視による長期的な網膜損傷と視力障害である太陽網膜症を引き起こしたりする可能性があります。^{[ 55 ] [ 56 ]}

目に長波長光（670nm）を照射すると、色のコントラスト感度が向上する。^{[ 57 ]}

日光に頻繁にさらされると、眼球の強膜の中央部に、瞼裂斑と呼ばれる黄色の良性隆起が生じることがあります。これは主に若い人に多く見られ、屋外で多くの時間を過ごし、紫外線から目を保護しない人に多く見られます。瞼裂斑の発症リスクを減らすには、曇りの日でも屋外ではサングラスを着用するのが賢明かもしれません。^{[ 58 ]}

目に当たる光、特に青色波長の光は、しっかりとした概日リズムの同調と維持に重要です。朝の日光浴は特に効果的で、夕方のメラトニン分泌開始を早め、寝つきを良くします。自然光、特に高強度の光を浴びることは、睡眠パターンに多くの有益な効果があることが示されています。睡眠時間を早め（就寝時間を早める）、睡眠時間に影響を与え、睡眠の質全体を向上させることができます。^{[ 59 ]}明るい朝の光は、不眠症、月経前症候群、季節性感情障害（SAD）に効果があることが示されています。 ^{[ 60 ]}

研究によると、太陽からの近赤外線（NIR）光（約700 nm～3000 nm）は人間の健康に生物学的な影響を与えることが示唆されています。^{[ 61 ]}細胞内では、ミトコンドリアがグルコース、脂肪、タンパク質をエネルギーに変換します。このプロセスは酸化ストレスという形で激しい熱を発生させます。これが軽減されないと、ミトコンドリア機能障害や慢性疾患につながる可能性があります。^{[ 62 ]}

メラトニンはミトコンドリア内でも直接合成され、抗酸化物質として機能する^{[ 63 ]}。ミトコンドリアにメラトニンが存在することで、酸化損傷からミトコンドリアを保護し、効率的なエネルギー産生をサポートすることができる。

研究によると、太陽光の近赤外線は人体を透過し^{[ 64 ]}、ミトコンドリアメラトニンの生成を刺激する可能性がある。近赤外線は可視光スペクトル外にあるが、抗酸化物質の生成のための重要なシグナル伝達機構として機能する可能性がある。

胎児の発育に不可欠な栄養素である葉酸の血中濃度は紫外線によって低下する可能性があり^{[ 65 ]} 、妊婦の日光曝露に対する懸念が高まっている^{[ 66 ]} 。 11年周期の太陽活動のピーク時に生まれた人は、妊娠中の紫外線に関連した葉酸欠乏症が原因で、寿命や生殖能力に悪影響を受ける可能性がある^{[ 67 ] 。}

血圧の季節変動は数十年前から指摘されている。研究によると、日光に皮膚がさらされると収縮期血圧がわずかに低下する。この効果はビタミンDの状態とは無関係で、紫外線にさらされた際に皮膚から放出される一酸化窒素によって媒介される。この効果は肌の白い人ほど大きい。^{[ 68 ]}

紫外線への曝露は、運動学習と物体認識記憶に役割を果たします。適度な紫外線曝露は、脳内の特殊なグルタミン酸（GLU）生合成経路を介して認知機能を向上させます。^{[ 69 ]}このプロセスは、紫外線曝露によって血液脳関門を通過する特異な能力を持つウロカニン酸（UCA）の血中濃度が上昇することから始まります。脳内に入ると、UCAはグルタミン酸生合成を促進する一連の生化学反応を開始し、特に運動皮質や海馬などの重要な領域で顕著になります。このグルタミン酸産生の増加は、運動学習能力の向上、物体認識記憶の強化、シナプス可塑性の強化など、顕著な認知機能の向上につながります。^{[ 70 ]}

紫外線（UV）は、気分、依存症、認知、記憶など、さまざまな神経機能に影響を与えることが示されています。^{[ 71 ]}この影響は、UVによって誘発される脳内化学物質の変化を介して発生し、神経伝達物質系や神経可塑性を変化させる可能性があります。たとえば、UV曝露は、気分調節や認知機能に重要な役割を果たすセロトニンレベルに影響を与える可能性があります。このホルモン効果は、概日リズムの安定化に役立ちます。この安定化効果は、概日リズムの脱同期や睡眠障害を経験することが多い精神疾患を持つ人にとって特に重要です。その結果、光療法は、さまざまな気分障害や精神疾患に対するますます人気のある治療選択肢として登場しました。^{[ 59 ]}

オタワ大学が米国保健福祉省に提出した2007年の研究によると、皮膚がんのリスクを最小限に抑える安全な日光曝露レベルを決定するのに十分な情報はありません。 ^{[ 1 ]}さらに、紫外線（UVA、UVB、UVC）のどの成分が実際に発がん性があるかについての決定的な証拠はまだありません。^{[ 12 ]} UVCはほぼ完全に大気に吸収され、目立った量で地表に到達しません。^{[ 72 ]} その結果、「紫外線」として知られる広帯域の組み合わせ（UVA、UVB、UVC）のみが発がん性物質としてリストされており、成分は既知の発がん性物質になる「可能性が高い」だけです。太陽放射（日光）と日焼けランプは、紫外線放射を含むため、発がん性物質としてリストされています。^{[ 12 ]}

生涯にわたる日光曝露

2007年当時、生涯における総日光曝露の安全なレベルに関する推奨事項はなかった。^{[ 1 ]}オーストラリア国立大学の疫学者ロビン・ルーカスによれば、寿命と疾病の分析から、日光不足によって引き起こされる疾病による世界的死亡者数は、日光過剰によって引き起こされる疾病による死亡者数よりもはるかに多いことが示されており、^{[ 74 ]}日光を完全に避けることを推奨するのは不適切である。^{[ 75 ]}

数千年にわたり、多くの気候帯において、遺伝的選択は先住民が紫外線に健康的なレベルで曝露されるような皮膚の色素沈着レベルに適応するのに役立ってきた。これは、最も日照時間の長い熱帯環境では肌の色が濃い人が多く、日照時間の短い地域や、骨の急速な成長のためにビタミンDを最も必要とする人、特に子供や生殖年齢の女性では肌の色が薄い傾向があることを大部分説明している。この地図は、フォン・ルシャンの色彩尺度に基づいて、1940年以前の先住民の肌の色の地理的分布を示している。最適な健康のためのこれらの長期的適応は、特に大規模な人口が、皮膚が遺伝的に適応した気候から遠く離れた場所に移動した時代には、食料、衣服、住居のパターンによって混乱する可能性がある。^{[ 76 ] [ 77 ]}

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